Otimização da operação de sistemas de distribuição de agua abastecidos por bombeamento e reservatorios de regularização

Orientador: Secundino Soares FilhoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de ComputaçãoResumo: No presente trabalho, foi desenvolvido um modelo de otimização para a operação de sistemas de distribuição de água abastecidos por múltiplas estações de bombeamento e múltiplos reservatórios de regularização. As dificuldades para alcançar um modelamento adequado e a excessiva simplificação dos modelos usuais, têm retardado o surgimento de soluções práticas mais adequadas ao dimensionamento e operação de sistemas de distribuição de água. Neste trabalho, é apresentada uma proposta para contemplar múltiplas fontes de abastecimento utilizando-se as curvas das bombas, de modo a adequar a solução do equilíbrio hidráulico da rede quando se consideram, somente, as equações de balanço de massa de cada nó. Para variáveis de decisão do modelo de otimização são consideradas o número de bombas em operação, em paralelo, e o nível da água nos reservatórios de regularização, para cada intervalo de tempo ao longo do dia. A operação dos reservatórios é garantida através das válvulas de controle. O modelo se baseia em um problema de programação não linear misto, resolvido através de um algoritmo de ramificação e avaliação, que encontra a solução inteira para o número de bombas partindo de uma solução otimizada relaxada. As restrições de limitação de pressões e velocidades foram incorporadas à função objetivo pela técnica do Lagrangiano aumentado. O problema de otimização resultante de uma proposta de penalização é resolvido através de um algoritmo de gradiente reduzido generalizado. Na determinação dos gradientes foi utilizado um tratamento analítico rigoroso... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digitalAbstract: In the present work it was developed an optimization model to water distribution systems operation, supplied by multiple pump stations and multiple reservoirs regulation. The difficulties to reach an appropriate modelling and the excessive simplification of the models have been delaying the appearance of practical solutions more adapted to dimensioning and operation of water distribution systems. This work present a model to contemplate multiple supply sources using the pump curves to adequate hydraulic network balance when considering only mass balance node equations. For decision variables are considered the simultaneous number of pumps operating and the reservoirs levei at each time interval along the day. The operation of the reservoirs is guaranteed through the control valves. The model is based on a mixed non-linear programming problem, managed through a "branchand-bound" type algorithm to find the pump number integer solution. The constraints were incorporate to the objective function through the Augmented Lagrangian approach. An appropriated management algorithm solves the penalty problem. The optimization resulted problem by a proposed penalty is solved through a reduced gradient algorithm... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertationsDoutoradoAutomaçãoDoutor em Engenharia Elétric