dc.creator.ID |
BATISTA, G. S. |
pt_BR |
dc.creator.Lattes |
http://lattes.cnpq.br/8469613835355273 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1 |
RODRIGUES, Andréa Carla Lima. |
|
dc.contributor.advisor1ID |
RODRIGUES, A. C. L. |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/2045007192282761 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 |
ARAÚJO, Marilia Marcy Cabral de. |
|
dc.contributor.advisor-co1ID |
MARCY, M. |
pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/6433193930826331 |
pt_BR |
dc.contributor.referee1 |
ROCHA , Elis Gean. |
|
dc.contributor.referee2 |
CUNHA , Patricia Herminio. |
|
dc.contributor.referee3 |
SILVA , Gustavo Barbosa Lima da. |
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dc.description.resumo |
A desinfecção com cloro visa garantir a integridade sanitária da água e a prevenção de doenças
de veiculação hídrica. No entanto, manter as concentrações de cloro residual livre (CRL) é
desafiador na gestão de sistemas de abastecimento de água, pois sua concentração pode decair
ao longo da rede de distribuição, prejudicando a qualidade da água e a saúde da população. Para
compreender o comportamento do CRL ao longo das redes de distribuição, assegurando um
desempenho satisfatório da desinfecção, faz-se necessário modelar o seu decaimento.
Utilizando os dados de qualidade da água do Sistema de Informação de Vigilância da Qualidade
da Água para Consumo Humano (Sisagua) e o método de seleção de variáveis t-Distributed
Stochastic Neighbor Embedding (t-SNE), desenvolveu-se uma rede neural artificial (RNA),
para avaliação do decaimento do CRL em redes de distribuição de água de comunidades rurais
brasileiras. O modelo desenvolvido foi validado com os dados provenientes de amostras de
nove Sistemas Simplificados de Abastecimento de Água (SSAA) de comunidades rurais do
estado do Ceará. As redes de distribuição dessas localidades foram avaliadas quanto ao
atendimento do CRL à Portaria GM/MS nº 888/2021, a partir de indicadores de desempenho e
do Índice de Sustentabilidade (IS). Os resultados obtidos evidenciam a relevância dos
parâmetros CRL no reservatório, turbidez, pH, comprimento da tubulação e temperatura do dia
na previsão do cloro no sistema de distribuição. A RNA desenvolvida a partir dessas variáveis
de entrada apresentou elevadas taxas de acerto variando de 85,45% a 99,84%, para os limiares
de precisão do método colorimétrico, comumente utilizado em sistemas de abastecimento
rurais. Em comparação aos métodos numéricos e computacionais, o modelo pode ser aplicado
a qualquer sistema de abastecimento rural, sem a necessidade de determinação da ordem
cinética da reação ou estimativa do coeficiente de decaimento de CRL. A aplicação do RNA
nos SSAA das comunidades rurais indicou que a robustez do modelo é reduzida para sistemas
com captação em manancial superficial, existência de etapa de filtração e reforços de cloro,
enquanto obtém resultados satisfatórios para os SSAA com captação por poços, chegando a
100,00% de precisão para o limiar de 0,5 mg/L de CRL. A análise do desempenho das redes de
distribuição de água revelou a predominância de uma performance inadequada quanto a
concentração do CRL (55,56% dos sistemas), indicando a necessidade de aprimoramento das
estratégias de gestão do serviço. De maneira geral, a abordagem desenvolvida oferece uma
previsão antecipada de inconformidades relacionadas ao cloro residual livre, além de auxiliar
nos ajustes na dosagem do cloro. |
pt_BR |
dc.publisher.country |
Brasil |
pt_BR |
dc.publisher.department |
Centro de Tecnologia e Recursos Naturais - CTRN |
pt_BR |
dc.publisher.program |
PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL |
pt_BR |
dc.publisher.initials |
UFCG |
pt_BR |
dc.subject.cnpq |
Engenharia Civil. |
pt_BR |
dc.subject.cnpq |
Engenharia Ambiental. |
pt_BR |
dc.title |
Modelagem do decaimento de cloro residual livre em redes de distribuição de água de comunidades rurais por meio de redes neurais artificiais. |
pt_BR |
dc.date.issued |
2024-02-23 |
|
dc.description.abstract |
Disinfecting water with chlorine aims to guarantee the sanitary integrity of the water and the
prevention of waterborne diseases. However, maintaining free residual chlorine (FRC)
concentrations is challenging in the management of water supply systems, as its concentration
can decline throughout the distribution network, harming water quality and the health of the
population. To understand the behavior of FRC throughout distribution networks, ensuring
satisfactory disinfection performance, it is necessary to model its decay. Using water quality
data from the Sistema de Informação de Vigilância da Qualidade da Água para Consumo
Humano (Sisagua) and the t-Distributed Stochastic Neighbor Embedding (t-SNE) variable
selection method, an artificial neural network (ANN) was developed, to evaluate the decay of
FRC in water distribution networks in Brazilian rural communities. The developed model was
validated with data from samples from nine Simplified Water Supply Systems (SWSS) from
rural communities in the state of Ceará. The distribution networks of these locations were
evaluated regarding FRC compliance with Ordinance No. 888/2021, based on performance
indicators and the Sustainability Index (SI). The results obtained highlight the relevance of the
FRC parameters in the reservoir, turbidity, pH, pipe length and daytime temperature in
predicting chlorine in the distribution system. The ANN developed from these input variables
showed high accuracy rates ranging from 85.45% to 99.84%, for the accuracy thresholds of the
colorimetric method, commonly used in rural supply systems. Compared to numerical and
computational methods, the model can be applied to any rural supply system, without the need
to determine the kinetic order of the reaction or estimate the FRC decay coefficient. The
application of ANN in the SWSS of rural communities indicated that the robustness of the
model is reduced for systems with capture from surface water sources, the existence of a
filtration stage and chlorine reinforcements, while obtaining satisfactory results for the SWSS
with capture from wells, reaching 100 .00% accuracy for the 0.5 mg/L FRC threshold. Analysis
of the performance of water distribution networks revealed the predominance of inadequate
performance in terms of FRC concentration (55.56% of systems), indicating the need to
improve service management strategies. In general, the approach developed offers an early
prediction of nonconformities related to free residual chlorine, in addition to assisting in
adjustments in chlorine dosage. |
pt_BR |
dc.identifier.uri |
http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/36977 |
|
dc.date.accessioned |
2024-07-31T21:17:57Z |
|
dc.date.available |
2024-07-31 |
|
dc.date.available |
2024-07-31T21:17:57Z |
|
dc.type |
Dissertação |
pt_BR |
dc.subject |
Qualidade da água |
pt_BR |
dc.subject |
Desinfecção com cloro |
pt_BR |
dc.subject |
Aprendizagem de máquina |
pt_BR |
dc.subject |
Índice de sustentabilidad |
pt_BR |
dc.subject |
Water quality |
pt_BR |
dc.subject |
Chlorine-disinfection |
pt_BR |
dc.subject |
Machine learning |
pt_BR |
dc.subject |
t-SNE |
pt_BR |
dc.subject |
Sustainability Index |
pt_BR |
dc.rights |
Acesso Aberto |
pt_BR |
dc.creator |
BATISTA, Gabriele de Souza. |
|
dc.publisher |
Universidade Federal de Campina Grande |
pt_BR |
dc.language |
por |
pt_BR |
dc.title.alternative |
Modeling the decay of free residual chlorine in water distribution networks in rural communities using artificial neural networks. |
pt_BR |
dc.identifier.citation |
BATISTA, Gabriele de Souza. Modelagem do decaimento de cloro residual livre em redes de distribuição de água de comunidades rurais por meio de redes neurais artificiais. 2024. 124 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2024. |
pt_BR |