Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-05-10T21:05:52Z No. of bitstreams: 1 EduardoNogueiraCunha_DISSERT.pdf: 3600912 bytes, checksum: 3c98f6a9d67f6a46d144d1b8d831c801 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-05-12T21:46:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 EduardoNogueiraCunha_DISSERT.pdf: 3600912 bytes, checksum: 3c98f6a9d67f6a46d144d1b8d831c801 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-12T21:46:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EduardoNogueiraCunha_DISSERT.pdf: 3600912 bytes, checksum: 3c98f6a9d67f6a46d144d1b8d831c801 (MD5) Previous issue date: 2015-10-15 / Os sistemas de abastecimento de ?gua s?o sistemas complexos e de dif?cil opera??o, possuem diversas configura??es no que diz respeito aos elementos ativos e passivos contidos no sistema. O seu controle e monitoramento ? de suma import?ncia para a opera??o racional do sistema visando sempre atender de forma satisfat?ria ? popula??o minimizando ao m?ximo as perdas h?dricas e tornando o sistema mais eficiente em termos energ?ticos. Os sistemas de abastecimento constituem-se em geral de sistemas cr?ticos, onde n?o h? possibilidades de tempo de parada para testes e simula??es, assim, para realizar o controle de forma adequada ? necess?rio um modelo que represente o sistema de forma satisfat?ria, onde seja poss?vel simular e testar as mais diversas situa??es ?s quais o sistema ? normalmente submetido no dia-a-dia. Neste trabalho ? apresentado o modelo matem?tico do sistema de abastecimento de ?gua (SAA) da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) contemplando todosos elementos presentes em seu sistema. Tr?s controladores s?o implementados em n?vel de simula??o e tem seus desempenhos comparados: servossistema tipo 1, o controlador preditivo linear e um controlador preditivo n?o-linear. O objetivo ? mostrar que podemos utilizar o modelo do sistema para testes e simula??o de condi??es de funcionamento e sintonia do controlador para obter o melhor desempenho do SAA. / Water supply systems are complex systems and difficult operation. They have different configurations in regard to active and passive elements of the system. The control and monitoring is very important for the rational operation of the system in order meet the satisfaction of the population as much as possible minimizing water losses and make the system more efficient energy. Supply systems are critical systems, there is no downtime possibilities for testing and simulations. To perform the control of tuning you need a model that will best represent the system where you can simulate and test various situations to which the system is typically submitted on a day-to-day. This thesis features the mathematical model of water supply system of the Federal University of Rio Grande do Norte, was modeled all the elements present on your system. Three controllers are implemented in simulation level, and they were compared their performance: servo type 1, the linear predictive controller and a non-linear predictive control. The purpose is demonstrate that we can use the model system for testing and simulation of operating conditions and tuning the controller to best performance of the water supply system.

Tendo como motivação os altos gastos energéticos em estações de recalque de água, esta pesquisa está centrada na avaliação hidroenergética de estações de bombeamento que não utilizaram o conceito de eficiência energética como premissa na sua concepção. Para tanto, foi desenvolvida a avaliação da elevatória que abastece o anel viário do Campus do Vale da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. O desenvolvimento do diagnóstico hidroenergético só foi possível ser realizado após a obtenção de informações documentais junto aos órgãos da Universidade; aquisição em campo de dados mecânicos, elétricos e hidráulicos como a obtenção da curva característica de consumo de água da área em estudo. Para a avaliação da estação em estudo, utilizaram-se os indicadores de desempenhos contíguos a um simulador hidráulico de redes de abastecimento. No simulador, foram desenvolvidos quatro diferentes cenários: Cenário I, buscou-se reproduzir as grandezas obtidas em campo visando validar o modelo gerado; Cenário II permitiu fazer um diagnóstico do comportamento e do consumo de energia na estação em estudo frente a novos valores de demanda de água; No Cenário III, foram propostas novas formas de se realizar o bombeamento de água na demanda atual e, na de final de plano, objetivando melhorar o desempenho e reduzir o consumo e o custo energético sem ser necessária nenhuma intervenção física no sistema existente; e no Cenário IV, foram sugeridas alterações de componentes físicos do sistema (adutora, grupo motobomba e implantação de sistema de acionamento e monitoramento) para possibilitar a implantação de leis guias de bombeamento mais complexas. A identificação da curva de consumo de água foi um dos principais resultados obtidos nesta pesquisa, pois retratou as diferentes sazonalidades que a área de estudo está sujeita, durante um ano inteiro. Os cenários criados foram modelados considerando a curva de consumo anual. Pelos valores encontrados é possível afirmar que o custo final para cada 1000 m³ bombeados diminui em 33% do Cenário I para o Cenário III na tarifa Horo-Sazonal Verde, que é a tarifa mais aconselhável para o sistema em estudo. Porém mesmo tendo-se economizado com o custo da energia elétrica o Cenário III apresentou valores de indicadores de desempenho mais distantes do ideal teórico. Então, entende-se que a melhora dos indicadores de desempenho analisados, por serem índices de desempenho técnicos e não financeiros, não repercute necessariamente em economicidade para o sistema. O Cenário IV foi o que apresentou os melhores valores tanto em termos de consumo de energia, quanto financeiros e nos índices de desempenho. A redução no consumo de energia elétrica, neste cenário, foi da ordem de 60%, o custo final para cada 1000 m³ bombeados diminui em 70% e, as melhoras dos indicadores de desempenho foram de até 60%. Porém mesmo assim dependendo do material a ser utilizado na implantação da nova adutora pode não haver o retorno do investimento inicial. Esta pesquisa salientou a importância da aplicação dos índices de desempenho atrelados à simulação hidráulica e a análise econômica para o desenvolvimento de diagnósticos hidroenergéticos em estações de recalque. / Having as a motivation the high energy costs of water booster stations , this research is focused on the evaluation of hydropower pumping stations that did not use the concept of energy efficiency as a basis in its design . Therefore, the evaluation of the station that supplies the Beltway off the Valley Campus of the Federal University of Rio Grande do Sul was developed. The development of the hydropower diagnosis was only possible to be done after obtaining documentary information from the organs of the University; acquisition in the field of mechanical, electrical and hydraulic data and obtaining the characteristic curve of water consumption of the study area. For the evaluation of the station under study, we used the indicators contiguous to a hydraulic supply network simulator performance. In the simulator , four different scenarios were developed: The Scenario I sought to reproduce the magnitudes obtained in the field aiming to validate the model generated; Scenario II allowed to diagnose the behavior and the energy consumption in the study station in view of the new values of water demand; in Scenario III a, new way of performing the pumping of water from current demand was proposed and that, in the final plan , aiming to improve performance and reduce energy consumption and costs without requiring any physical intervention on the existing system. In Scenario IV , changes in physical components of the system ( pipeline , pump unit and drive system deployment and monitoring) that enabled the implementation of more complex laws guiding, pumping were suggested. One of the main results obtained in this study was the identification of the consumption of water curve, which portrayed the seasonality that study area is subject to for a whole year. The scenarios created were modeled considering the curve of annual consumption. From the values found we can say that the final cost per 1000 m³ pumped decreases by 33 % from Scenario I to Scenario III - using Horo-Sazonal Verde tariff, which is the most desirable for the system under study. But even having saved in the cost of electricity, Scenario III showed values of the performance indicators far from the theoretical ideal. It is understood that the improvement of the performance indicators analyzed, being indices of technical and not of financial performance, do not necessarily reflect an operational economy for the system . Scenario IV showed the best values in terms of energy consumption, financial and performance ratios. The reduction in electricity consumption in this scenario was approximately 60 %, the final cost per 1000 m³ pumped decreases by 70 %, and the improvement of the performance indicators were up 60 %. However, depending on the material used in the implementation of the new pipeline there can be no return on initial investment. This research emphasized the importance of the application of performance indicators linked to hydraulic simulation and economic analysis for the development of hydropower diagnostics booster stations.

Tendo como motivação os altos gastos energéticos em estações de recalque de água, esta pesquisa está centrada na avaliação hidroenergética de estações de bombeamento que não utilizaram o conceito de eficiência energética como premissa na sua concepção. Para tanto, foi desenvolvida a avaliação da elevatória que abastece o anel viário do Campus do Vale da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. O desenvolvimento do diagnóstico hidroenergético só foi possível ser realizado após a obtenção de informações documentais junto aos órgãos da Universidade; aquisição em campo de dados mecânicos, elétricos e hidráulicos como a obtenção da curva característica de consumo de água da área em estudo. Para a avaliação da estação em estudo, utilizaram-se os indicadores de desempenhos contíguos a um simulador hidráulico de redes de abastecimento. No simulador, foram desenvolvidos quatro diferentes cenários: Cenário I, buscou-se reproduzir as grandezas obtidas em campo visando validar o modelo gerado; Cenário II permitiu fazer um diagnóstico do comportamento e do consumo de energia na estação em estudo frente a novos valores de demanda de água; No Cenário III, foram propostas novas formas de se realizar o bombeamento de água na demanda atual e, na de final de plano, objetivando melhorar o desempenho e reduzir o consumo e o custo energético sem ser necessária nenhuma intervenção física no sistema existente; e no Cenário IV, foram sugeridas alterações de componentes físicos do sistema (adutora, grupo motobomba e implantação de sistema de acionamento e monitoramento) para possibilitar a implantação de leis guias de bombeamento mais complexas. A identificação da curva de consumo de água foi um dos principais resultados obtidos nesta pesquisa, pois retratou as diferentes sazonalidades que a área de estudo está sujeita, durante um ano inteiro. Os cenários criados foram modelados considerando a curva de consumo anual. Pelos valores encontrados é possível afirmar que o custo final para cada 1000 m³ bombeados diminui em 33% do Cenário I para o Cenário III na tarifa Horo-Sazonal Verde, que é a tarifa mais aconselhável para o sistema em estudo. Porém mesmo tendo-se economizado com o custo da energia elétrica o Cenário III apresentou valores de indicadores de desempenho mais distantes do ideal teórico. Então, entende-se que a melhora dos indicadores de desempenho analisados, por serem índices de desempenho técnicos e não financeiros, não repercute necessariamente em economicidade para o sistema. O Cenário IV foi o que apresentou os melhores valores tanto em termos de consumo de energia, quanto financeiros e nos índices de desempenho. A redução no consumo de energia elétrica, neste cenário, foi da ordem de 60%, o custo final para cada 1000 m³ bombeados diminui em 70% e, as melhoras dos indicadores de desempenho foram de até 60%. Porém mesmo assim dependendo do material a ser utilizado na implantação da nova adutora pode não haver o retorno do investimento inicial. Esta pesquisa salientou a importância da aplicação dos índices de desempenho atrelados à simulação hidráulica e a análise econômica para o desenvolvimento de diagnósticos hidroenergéticos em estações de recalque. / Having as a motivation the high energy costs of water booster stations , this research is focused on the evaluation of hydropower pumping stations that did not use the concept of energy efficiency as a basis in its design . Therefore, the evaluation of the station that supplies the Beltway off the Valley Campus of the Federal University of Rio Grande do Sul was developed. The development of the hydropower diagnosis was only possible to be done after obtaining documentary information from the organs of the University; acquisition in the field of mechanical, electrical and hydraulic data and obtaining the characteristic curve of water consumption of the study area. For the evaluation of the station under study, we used the indicators contiguous to a hydraulic supply network simulator performance. In the simulator , four different scenarios were developed: The Scenario I sought to reproduce the magnitudes obtained in the field aiming to validate the model generated; Scenario II allowed to diagnose the behavior and the energy consumption in the study station in view of the new values of water demand; in Scenario III a, new way of performing the pumping of water from current demand was proposed and that, in the final plan , aiming to improve performance and reduce energy consumption and costs without requiring any physical intervention on the existing system. In Scenario IV , changes in physical components of the system ( pipeline , pump unit and drive system deployment and monitoring) that enabled the implementation of more complex laws guiding, pumping were suggested. One of the main results obtained in this study was the identification of the consumption of water curve, which portrayed the seasonality that study area is subject to for a whole year. The scenarios created were modeled considering the curve of annual consumption. From the values found we can say that the final cost per 1000 m³ pumped decreases by 33 % from Scenario I to Scenario III - using Horo-Sazonal Verde tariff, which is the most desirable for the system under study. But even having saved in the cost of electricity, Scenario III showed values of the performance indicators far from the theoretical ideal. It is understood that the improvement of the performance indicators analyzed, being indices of technical and not of financial performance, do not necessarily reflect an operational economy for the system . Scenario IV showed the best values in terms of energy consumption, financial and performance ratios. The reduction in electricity consumption in this scenario was approximately 60 %, the final cost per 1000 m³ pumped decreases by 70 %, and the improvement of the performance indicators were up 60 %. However, depending on the material used in the implementation of the new pipeline there can be no return on initial investment. This research emphasized the importance of the application of performance indicators linked to hydraulic simulation and economic analysis for the development of hydropower diagnostics booster stations.

Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-06-29T19:24:58Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Leydiana de Sousa Pereira.pdf: 2830471 bytes, checksum: 1c300530083f2d2b39ea6508f9b37c2d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-29T19:24:58Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Leydiana de Sousa Pereira.pdf: 2830471 bytes, checksum: 1c300530083f2d2b39ea6508f9b37c2d (MD5) Previous issue date: 2017-02-21 / CNPQ / As companhias de saneamento brasileiras apresentam problemas nos sistemas de abastecimento que além de impactar negativamente seu desempenho, provoca desperdício de água tratada, aumento nos custos operacionais, exploração demasiada dos mananciais e prejuízos à sociedade diante das interrupções no fornecimento ou em virtude dos vazamentos. Consequentemente, as companhias estão sofrendo fortes pressões econômicas, ambientais e sociais. Essa pesquisa objetiva auxiliar na tomada de decisão nesses sistemas, essencialmente os que utilizam fontes subterrâneas, quanto ao estabelecimento de prioridades gerenciais em termos das atividades de manutenção. Na fase de captação, é comum ocorrerem problemas nos poços repercutindo na interrupção da produção. Considerando que um sistema é composto por diversos poços, o conhecimento de quais unidades tem maior relevância torna-se uma importante informação. Assim, é proposto um modelo multicritério para ordenação dos poços baseado no método ELECTRE III. Além disso, em termos das redes de distribuição, é comum o registro simultâneo de vazamentos em diversos pontos do sistema. Dessa forma, para facilitar a gestão da manutenção é proposta a classificação da região de estudo em áreas por criticidade, a fim de reconhecer os setores que apresentam uma maior prioridade no atendimento. Para este caso, foi proposto um modelo para classificação das áreas críticas utilizando o método ELECTRE TRI. Os critérios para avaliação das alternativas empregados em cada processo decisório foram determinados pela abordagem SODA. Para ilustração da aplicação dos modelos, foram coletados os dados do município pernambucano da Ilha de Itamaracá, que além de ser um destaque turístico e cultural para o estado, possui um sistema de abastecimento exclusivamente provido de fontes subterrâneas e altas taxas de desperdício. Como resultado, foram estabelecidas a ordenação dos nove poços, bem como a classificação do município em onze áreas considerando seu impacto em termos de criticidade para a gestão da manutenção. Assim, percebe-se que estes dois modelos estão direcionados para a melhoria da eficiência dos serviços prestados pela companhia de saneamento, aliado a um maior bem estar da população. / The Brazilian sanitation companies have problems in their supply systems which impact in your performance, cause losses of treated water, increase in operating costs, excessive exploitation of water sources and waste to society due to interruptions in supply or leaks. As a result, companies have been suffering from severe economic, environmental and social pressures. This research aims to assist in decision making in these systems, mainly those that use underground sources, in establishing management priorities in terms of maintenance activities. In the catchment phase, it is common have problems in the wells that affect the production. Considering that a system consist of several wells, the knowledge of which units have the greatest relevance becomes important information. Thus, is proposed a multicriteria model for well ordering based on the ELECTRE III method. In addition, in terms of distribution networks, it is common to simultaneously record leaks at various points in the system. In this way, to facilitate the maintenance management, it is proposed to classify the study region in critical areas, in order to recognize the sectors that have a higher priority in service. For this case, a model was proposed for classification of critical areas using the ELECTRE TRI method. The criteria for evaluating the alternatives employed in each decision process were determined by the SODA approach. In order to illustrate the application of the models, data were collected from the city of Pernambuco, on the Ilha de Itamaracá, which besides being a touristic and cultural highlight for the state, has a supply system exclusively provided from underground sources and problems of waste. As a result, the ordering of the nine wells was established and the classification of the city in eleven areas considering its impact in terms of criticality for maintenance management. Thus, it can be seen that these two models are aimed at improving the efficiency of the services provided by the sanitation company, together with a greater well-being of the population.

Muitos são os motivos para a realização de pesquisas que envolvam o setor de saneamento básico no Brasil, entre estes motivos estão algumas características muito peculiares relacionadas a este setor, características que vão desde a sua concepção e a sua forma de organização até sua susceptibilidade à externalidades como influências naturais, políticas e sociais. Este trabalho oferece uma visão prática sobre a aplicação de tecnologias de automação em sistemas de saneamento e tem como objetivo expor um conjunto de soluções voltadas à automação de sistemas de abastecimento hídrico. Os sistemas automatizados caracterizam-se principalmente pela necessidade de aquisição e envio de informações de um ou mais centros de controle operacionais a estações remotas situadas nas mais diversas localizações como: centros densamente urbanizados, áreas não urbanas, locais de acesso restrito, áreas costeiras, áreas portuárias, localidades subterrâneas e localidades de topografia elevada. Esta diversidade de características demanda um conjunto de soluções de automação, supervisão e gerenciamento de informações para o controle e a gestão do sistema de abastecimento de forma integrada e eficiente. Neste trabalho são descritas algumas destas soluções, aqui denominadas referenciais de análise, com o objetivo de delinear um modelo de automação para sistemas de abastecimento hídrico que possa oferecer subsídios para o desenvolvimento destes sistemas em regiões que ainda não os possuam plenamente automatizados. / Many are the reasons to carry out researches whom involves the sector of basic sanitation in Brazil, among these reasons are some very peculiar characteristics related to this section, characteristics that goes from its conception and organization to its susceptibility to the to external factors as natural, politics and social influences. This work offers a practical vision about the application of automation technologies in systems of sanitation and has as objective to expose a group of solutions oriented to the automation of hydric supply systems. That automated systems are characterized mainly by the necessity of acquisition and information sending of one or more operational control centers to remote stations located in the most several locations as: densely urbanized centers, non urban areas, restricted access places, coastal areas, port areas, underground places and high topography places. This diversity of characteristics demands a group of automation, supervision and administration of information solutions to the control and the administration of the supply system in an integrated and efficient way. In this work some of these solutions are described, here denominated analysis referentials, with the objective of delineating an automation model for hydric supply systems that could offer subsidies for the development of these systems in areas that still don\'t possess them fully automated.

O presente trabalho apresenta a previsão de demanda de água em sistemas urbanos de abastecimento através de Rede Neural Artificial (RNA) utilizando dados de consumo de água e variáveis meteorológicas e socioambientais. A RNA utilizada foi uma de três camadas chamada de rede de múltiplas camadas alimentadas adiante com o algoritmo de treinamento LLSSIM (Hsu et al., 1996). Neste estudo, foram utilizados os dados de consumo de água (SABESP) e meteorológicos (IAG/USP) para o período de 2001 a 2005 para Região Metropolitana de São Paulo (RMSP). As variáveis socioambientais e meteorológicas que podem afetar o consumo de água foram analisadas. A ETA Cantareira e o setor Itaim Paulista foram utilizados para avaliar a relação entre o consumo e as variáveis antrópicas e meteorológicas para o ano de 2005. Esses conjuntos de dados foram utilizados para o treinamento, o teste e a previsão da RNA. Para a ETA Cantareira, foram criados 8 modelos e para o setor Itaim Paulista 57, sendo que os modelos 9 a 57 correspondem à previsão ideal. O desempenho dos modelos foi avaliado pelo o erro médio, erro médio absoluto, erro médio quadrático, o coeficiente de correlação, exatidão, viés, POD, FAR, CSI e POFD. Para a ETA Cantareira o melhor desempenho ocorreu para a média de 12 horas e para o Itaim Paulista a média de 6 horas. Na previsão ideal observou-se que a memória do sistema é um fator importante, principalmente quando se tem dois intervalos de tempo anterior. Os resultados mostraram a importância da memória, pois ela ajuda a melhorar o desempenho da previsão A previsão horária foi obtida com níveis de erros aceitáveis. Comparando os resultados de todas as configurações dos modelos, observou-se que há uma tendência para pequenos erros. Finalmente, conclui-se que o método proposto pode ser utilizado para previsão de consumo obtendo uma boa previsão. / This work is concerned with the prediction of water demand in urban water supply systems using water consumption, meteorological and socioenvironmental variables in an Artificial Neural Network (ANN) system. The ANN is a three layer feed-forward network with the LLSSIM training algorithm (Hsu et. al., 1996). In this study, water consumption (SABESP) and meteorological (IAG USP) data sets between 2001 and 2005 were used for studying the Metropolitan Area São Paulo (MASP). Possible socio-environmental and meteorological conditions affecting water consumption in the MASP were analyzed. Two water treatment stations (ETA), namely, Cantareira and the Itaim Paulista were used to evaluate the relationship between water consumption against anthropic and meteorological conditions for the year 2005. These data sets were also used for training, testing and forecasting of the water consumption model with the ANN. For the Cantareira ETA, 8 model configurations were tested and 57 for the Itaim Paulista ETA. In this late case, configurations 9 to 57 were for ideal forecasts. The various model configurations were evaluated by the mean error, mean absolute error and mean square root error, correlation coefficient, bias, POD, FAR, CSI e POFD. The best performance for the Cantareira ETA was obtained for a 12-hour average of the input variables, and for the Itaim Paulista ETA, for the 6-hour average. The ANN model configurations fed with variables of previous three times steps (memory) performed best, followed by two previous time steps. The results indicate the importance of these memory to improving the performance of the forecasting. The hourly forecasting was obtained with acceptable error levels. Comparing the results of all model configurations, there is an overall tendency for minor errors. The proposed method can be used to demand forecast a good prediction.

O consumo de energia dispendido pelos sistemas de bombeamento apresenta valores elevados e que podem onerar a operação dos sistemas de abastecimento de água realizada pelas companhias de saneamento. Assim, esta pesquisa está centrada no desenvolvimento de uma metodologia para análise da eficiência energética desses sistemas. O procedimento metodológico foi desenvolvido para uma tipologia genérica de sistema composta de dois reservatórios, inferior e superior, um conjunto motobomba e uma adutora, responsável pelo transporte de água entre eles. Foram avaliadas 96 possibilidades geométricas para esse sistema, formadas a partir da combinação de diferentes alturas geométricas, comprimentos e diâmetros da linha adutora. Ainda, foram estudados três formatos de curva, com quatro volumes de consumo diário distintos, em duas situações, início e fim de projeto. O algoritmo Shuffled Complex Evolution – SCE-UA foi empregado para obter a regra de operação otimizada do sistema de bombeamento e a função-objetivo foi formulada para representar os custos de energia para 20 anos de operação somado aos custos de instalação do sistema de bombeamento (adutora, reservatório superior e conjunto motobomba). Além disso, foram calculados índices e indicadores para facilitar o entendimento e a avaliação da eficiência energética de sistemas de bombeamento. A partir da análise dos resultados dos sistemas cuja operação foi otimizada, e dos resultados dos índices e indicadores, foram estabelecidos critérios e equações que podem ser utilizados para análise da operação, dimensionamento e eficiência energética de sistemas de bombeamento de água. Também, foi desenvolvida uma metodologia para a estimativa da energia mínima que um sistema de bombeamento pode consumir se todos os critérios de eficiência energética forem satisfeitos, ou seja, quando todas as grandezas que compõem o cálculo da energia forem determinadas a partir de critérios otimizados. Essa metodologia foi aplicada em dois cenários: projetos de sistemas de bombeamento de água e diagnóstico de sistemas de bombeamento de água existentes. Na primeira abordagem, o indicador se mostrou útil para inferir sobre consumo de energia e, inclusive, definir o diâmetro ótimo da linha adutora com maior ponderação. Já na segunda abordagem, o indicador tem potencial para ser utilizado na definição da linha de base do sistema e pode auxiliar a tomada de decisão e gestão hidroenergética desses sistemas. / The energy consumed by the pumping systems has high values and can overload the operation of the water supply systems carried out by the sanitation companies. Thus, this research is focused on the development of a methodology to analyze the energy efficiency of these systems. The methodological procedure was developed for a generic system composed of two reservoirs, upper and lower, pumping system and a pipeline, responsible for transporting water between the reservoirs. It was evaluated 96 geometric possibilities for this system, formed from the combination of different static heights, lengths and diameters of the pipeline. Also, three curve formats were studied, with four distinct daily consumption volumes, in two situations, beginning and end of the project. The Shuffled Complex Evolution (SCE-UA) algorithm was employed to obtain the optimal operating rule for the pumping system and the objective function was formulated to represent the energy costs for 20 years of operation plus the pumping system installation costs (pipeline, upper reservoir and pumping system). In addition, indexes and indicators were calculated to facilitate the understanding and evaluation of the energy efficiency of pumping systems. Based on the analysis of the results of the systems whose operation was optimized, and the results of indexes and indicators, criteria and equations were established that can be used to analyze the operation, design and energy efficiency of water pumping systems. Also, a methodology was developed to estimate the minimum energy that a pumping system can consume if all the energy efficiency criteria are met, that is, when all the quantities that compose the energy calculation are determined from optimized criteria. This methodology was applied in two scenarios: projects of water pumping systems and diagnosis of existing water pumping systems. In the first approach, the indicator was useful to infer about energy consumption and, even, to define the optimum diameter of the most heavily weighted pipeline. In the second approach, the indicator has the potential to be used in the definition of the baseline of the system and may help decision making and hydropower management of these systems.

O problema abordado nesta pesquisa consiste na distribuição de água em redes urbanas para o atendimento de demandas conhecidas, com o objetivo de minimizar o custo da energia elétrica necessária para o funcionamento de bombas hidráulicas. As bombas hidráulicas são utilizadas para captar água de poços artesianos ou estações de tratamento de água para abastecer reservatários distribuídos por bairros de uma cidade, de onde a população será atendida por força gravitacional. Como o custo da energia elétrica varia ao longo do dia, se faz necessário um planejamento do funcionamento das bombas para que não sejam ligadas nos horários em que a energia elétrica é mais cara. O problema de planejamento de estoque de água em reservatórios (PPEAR) consiste em decidir em quais períodos ou frações dos períodos do horizonte de planejamento as bombas hidráulicas que abastecem os reservatórios devem permanecer ligadas e em quais períodos ou frações dos períodos deve haver transporte de água entre os reservatórios para que a demanda de cada reservatório seja atendida em cada período e sejam respeitados os níveis mínimos e máximos de água nos reservatórios. Uma solução heurística para resolver o PPEAR é proposta e analisada por comparação com as soluções obtidas pelo método de enumeração implícita. Resultados computacionais comprovam a eficiência da abordagem, tanto pela qualidade das soluções como pelo baixo tempo de resposta / The problem focused in this study consists of reducing the eletrical energy cost necessary to the operation of hydraulic pumps. The hydraulic pumps are used to catch water from artesians wells or Water Treatment Station to supply tanks which are located in districts in a city, from which the population will be supplied by gravitational force. As the cost of electrical energy varies along the day, a schedule of the pumps run is necessary to avoid that they are not turned in the periods when the energy cost is more expensive. The problem of water stock schedule in tanks (WSST) consists of deciding in which periods or parts of them of the horizon planning the hydraulic pumps have to put on, and in which periods or parts of them should transfer water among the tanks so that the demand of each tank is met for each period and lower and upper limits of water shouldn\'t be violated. A heuristic solution is proposed and analyzed by comparing its solutions with the solutions obtained by the branch and bound method. Computational experiments show the efficiency of the heuristic

O presente trabalho apresenta a previsão de demanda de água em sistemas urbanos de abastecimento através de Rede Neural Artificial (RNA) utilizando dados de consumo de água e variáveis meteorológicas e socioambientais. A RNA utilizada foi uma de três camadas chamada de rede de múltiplas camadas alimentadas adiante com o algoritmo de treinamento LLSSIM (Hsu et al., 1996). Neste estudo, foram utilizados os dados de consumo de água (SABESP) e meteorológicos (IAG/USP) para o período de 2001 a 2005 para Região Metropolitana de São Paulo (RMSP). As variáveis socioambientais e meteorológicas que podem afetar o consumo de água foram analisadas. A ETA Cantareira e o setor Itaim Paulista foram utilizados para avaliar a relação entre o consumo e as variáveis antrópicas e meteorológicas para o ano de 2005. Esses conjuntos de dados foram utilizados para o treinamento, o teste e a previsão da RNA. Para a ETA Cantareira, foram criados 8 modelos e para o setor Itaim Paulista 57, sendo que os modelos 9 a 57 correspondem à previsão ideal. O desempenho dos modelos foi avaliado pelo o erro médio, erro médio absoluto, erro médio quadrático, o coeficiente de correlação, exatidão, viés, POD, FAR, CSI e POFD. Para a ETA Cantareira o melhor desempenho ocorreu para a média de 12 horas e para o Itaim Paulista a média de 6 horas. Na previsão ideal observou-se que a memória do sistema é um fator importante, principalmente quando se tem dois intervalos de tempo anterior. Os resultados mostraram a importância da memória, pois ela ajuda a melhorar o desempenho da previsão A previsão horária foi obtida com níveis de erros aceitáveis. Comparando os resultados de todas as configurações dos modelos, observou-se que há uma tendência para pequenos erros. Finalmente, conclui-se que o método proposto pode ser utilizado para previsão de consumo obtendo uma boa previsão. / This work is concerned with the prediction of water demand in urban water supply systems using water consumption, meteorological and socioenvironmental variables in an Artificial Neural Network (ANN) system. The ANN is a three layer feed-forward network with the LLSSIM training algorithm (Hsu et. al., 1996). In this study, water consumption (SABESP) and meteorological (IAG USP) data sets between 2001 and 2005 were used for studying the Metropolitan Area São Paulo (MASP). Possible socio-environmental and meteorological conditions affecting water consumption in the MASP were analyzed. Two water treatment stations (ETA), namely, Cantareira and the Itaim Paulista were used to evaluate the relationship between water consumption against anthropic and meteorological conditions for the year 2005. These data sets were also used for training, testing and forecasting of the water consumption model with the ANN. For the Cantareira ETA, 8 model configurations were tested and 57 for the Itaim Paulista ETA. In this late case, configurations 9 to 57 were for ideal forecasts. The various model configurations were evaluated by the mean error, mean absolute error and mean square root error, correlation coefficient, bias, POD, FAR, CSI e POFD. The best performance for the Cantareira ETA was obtained for a 12-hour average of the input variables, and for the Itaim Paulista ETA, for the 6-hour average. The ANN model configurations fed with variables of previous three times steps (memory) performed best, followed by two previous time steps. The results indicate the importance of these memory to improving the performance of the forecasting. The hourly forecasting was obtained with acceptable error levels. Comparing the results of all model configurations, there is an overall tendency for minor errors. The proposed method can be used to demand forecast a good prediction.

Muitos são os motivos para a realização de pesquisas que envolvam o setor de saneamento básico no Brasil, entre estes motivos estão algumas características muito peculiares relacionadas a este setor, características que vão desde a sua concepção e a sua forma de organização até sua susceptibilidade à externalidades como influências naturais, políticas e sociais. Este trabalho oferece uma visão prática sobre a aplicação de tecnologias de automação em sistemas de saneamento e tem como objetivo expor um conjunto de soluções voltadas à automação de sistemas de abastecimento hídrico. Os sistemas automatizados caracterizam-se principalmente pela necessidade de aquisição e envio de informações de um ou mais centros de controle operacionais a estações remotas situadas nas mais diversas localizações como: centros densamente urbanizados, áreas não urbanas, locais de acesso restrito, áreas costeiras, áreas portuárias, localidades subterrâneas e localidades de topografia elevada. Esta diversidade de características demanda um conjunto de soluções de automação, supervisão e gerenciamento de informações para o controle e a gestão do sistema de abastecimento de forma integrada e eficiente. Neste trabalho são descritas algumas destas soluções, aqui denominadas referenciais de análise, com o objetivo de delinear um modelo de automação para sistemas de abastecimento hídrico que possa oferecer subsídios para o desenvolvimento destes sistemas em regiões que ainda não os possuam plenamente automatizados. / Many are the reasons to carry out researches whom involves the sector of basic sanitation in Brazil, among these reasons are some very peculiar characteristics related to this section, characteristics that goes from its conception and organization to its susceptibility to the to external factors as natural, politics and social influences. This work offers a practical vision about the application of automation technologies in systems of sanitation and has as objective to expose a group of solutions oriented to the automation of hydric supply systems. That automated systems are characterized mainly by the necessity of acquisition and information sending of one or more operational control centers to remote stations located in the most several locations as: densely urbanized centers, non urban areas, restricted access places, coastal areas, port areas, underground places and high topography places. This diversity of characteristics demands a group of automation, supervision and administration of information solutions to the control and the administration of the supply system in an integrated and efficient way. In this work some of these solutions are described, here denominated analysis referentials, with the objective of delineating an automation model for hydric supply systems that could offer subsidies for the development of these systems in areas that still don\'t possess them fully automated.