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.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:09:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2208532 bytes, checksum: c4d580156a26972d2d77e4c26c5e78fe (MD5) Previous issue date: 2014-09-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Water and energy are two essential resources for society and have a strong interdependence. Among the major energy consumers, the sanitation sector stands out as one of the most demanding users. The electricity is in the top three most important companies cost items and, in many cases, is the second spending, second only to personnel expenses. Some studies estimate that power consumption to pump, treat and distribute water for urban populations is 2-3% of the total electricity consumed in the world. Faced with the search for more efficient alternatives, this paper aims to study the comparative energy efficiency of water supply systems for different pressures available at the entry points of buildings. Basically, the study compares the costs of implementation and operation of water distribution systems designed to supply buildings with facilities supplied directly and indirectly by the network. In the first system, the facilities have storage tanks for water from the distribution system, then it is pumped through its own system of impulse to a high reservoir, and the water then reaches the final consumer by gravity. The second system adopts a direct pumping system in buildings, eliminating the use of domestic reservoirs. The methodology adopted in this study used the optimized design of distribution networks through LENHSNET method, which determines the optimum design of the systems and facilities, and the EPANET simulation model. Later, the implementation and operation costs of the alternatives were calculated and evaluated. The results showed that, in economic terms, the system with direct pumping to the facilities is more expensive, because the system requires the pumps to run 24 hours a day. / Água e energia são dois recursos essenciais para a sociedade e possuem uma forte interdependência. Dentre os grandes consumidores de energia, o setor de saneamento se destaca como um dos usuários de maior demanda. A energia elétrica está entre os três principais itens de custo das companhias e, em muitos casos, representa a segunda despesa, perdendo apenas para as despesas com pessoal. Alguns estudos estimam que o consumo de energia para bombear, tratar e distribuir água para as populações urbanas representa de 2 a 3% do total de energia elétrica consumida no mundo. Diante da busca por alternativas mais eficientes, este trabalho tem como objetivo o estudo comparativo da eficiência energética de sistemas de abastecimento de água para diferentes pressões disponíveis nos pontos de entrada das edificações. Basicamente, o estudo compara os custos de implantação e operação dos sistemas de distribuição de água projetados para atender edificações com instalações abastecidas diretamente e indiretamente pela rede. No primeiro sistema, as instalações possuem reservatórios para armazenamento da água proveniente da rede de distribuição, em seguida esta é bombeada por meio de um sistema de impulsão próprio para um reservatório elevado, e daí a água chega ao consumidor final por gravidade. Enquanto o segundo sistema adota um sistema de bombeamento direto nas edificações, dispensando o uso de reservatórios domiciliares. A metodologia empregada neste trabalho adotou o dimensionamento otimizado de redes de distribuição através do método LENHSNET, que determina o dimensionamento ótimo dos sistemas e instalações, e o modelo de simulação EPANET. Posteriormente, foram calculados e avaliados os custos de implantação e operação das alternativas. Os resultados obtidos mostraram que, em termos econômicos, o sistema com bombeamento direto para as instalações é mais caro, em virtude do sistema requerer que as bombas funcionem 24 horas por dia.

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

Submitted by Ricardo Cedraz Duque Moliterno (ricardo.moliterno@uefs.br) on 2016-01-25T22:30:30Z No. of bitstreams: 1 disserta??o Ana Luiza Guanais.pdf: 971227 bytes, checksum: c1befe0af70f9dc10fa2b94870a2b82f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-25T22:30:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 disserta??o Ana Luiza Guanais.pdf: 971227 bytes, checksum: c1befe0af70f9dc10fa2b94870a2b82f (MD5) Previous issue date: 2015-03-11 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / Considering the importance of the sanitation sector for the development of a country and energy costs and the potential environmental impacts associated with it, this paper proposes the application of Life Cycle Assessment (LCA) to calculate the energy intensity and greenhouse gas (GHG) Water Supply System of Feira de Santana (SIAA-FSA). They were identified in the supply chain system steps with higher energy costs and proposed improvement scenarios. The production chain of chemical inputs, transportation of supplies, electricity and replacement of pipes in the network to maintain the system were considered. Energy intensity - IE the total system was 3.51 kWh/m3 of water consumed. The step of capturing and distributing water were the most important in IE, because the consumption of electric pumping energy represented 86% of IE. For the impact category chosen in the IPCC method (2007) 100 years, GHG emissions from the SIAA-FSA were 0.47 KgCO2eq / m3de water actually consumed, 75% resulting from the use of electricity. Alternative scenarios evaluated showed significant improvements over the current setting and more rational use of inputs water, electricity and chemicals. / Considerando a import?ncia do setor de saneamento para o desenvolvimento de um pa?s e os encargos energ?ticos e os potenciais impactos ambientais associados a ele, o presente trabalho prop?e a aplica??o da Avalia??o do Ciclo de Vida (ACV), para o c?lculo da intensidade energ?tica e a emiss?o de Gases de Efeito Estufa (GEE) do Sistema de Abastecimento de ?gua de Feira de Santana (SIAA-FSA). Foram identificadas na cadeia produtiva as etapas no sistema com maiores encargos energ?ticos e propostos Cen?rios de melhoria. A cadeia de produ??o dos insumos qu?micos, transporte dos insumos, energia el?trica e substitui??o dos tubos na rede para a manuten??o do sistema foram consideradas. A intensidade energ?tica ? IE total do sistema foi 3,51 kWh/m3 de ?gua consumida. A etapa de capta??o e distribui??o de ?gua foram as mais relevantes na IE, pois o consumo de energia el?trica do bombeamento representou 86% da IE. Para a categoria de impacto escolhida no m?todo IPCC (2007) 100 anos as emiss?es de GEE do SIAA-FSA foram de 0,47 KgCO2eq/m3de ?gua efetivamente consumida, 75% decorrente do uso de energia el?trica. Os Cen?rios alternativos avaliados demonstraram melhorias significativas em rela??o ao Cen?rio atual, com usos mais racionais dos insumos ?gua, eletricidade e produtos qu?micos.

Este trabalho apresenta um modelo computacional para otimização energética de sistemas de abastecimento em tempo real. Tal modelo é composto por três módulos principais: (1) um módulo de simulação hidráulica que descreve o comportamento do sistema - EPANET; (2) um módulo de previsão de demandas que realiza a previsão das demandas futuras aplicável à utilização no tempo real (curto prazo), desenvolvido por Odan (2008); e, por fim, (3) um módulo otimizador estruturado em linguagem C++ que implementa a biblioteca de algoritmos genéticos do MIT - Massachusetts Institute of Technology and Matthew Wall, a GAlib, que permite determinar as rotinas operacionais (acionamento de válvulas e bombas) de forma à minimizar o custo de energia elétrica no sistema. O processo de otimização é divido em duas rotinas, nível estratégico e tempo real. Na otimização em nível estratégico, a partir das curvas típicas de demanda para cada nó de demanda do macro-sistema considerado, determina-se o conjunto de controles que minimizam os custos de energia elétrica, respeitando as restrições hidráulicas do sistema. Para cada conjunto de controles otimizados têm-se os níveis que os reservatórios irão atingir ao final de cada hora durante o horizonte de planejamento considerado, denominados níveis metas. Tais níveis servem de guia para a segunda etapa de otimização. A operação em tempo real se inicia com o recebimento dos dados sobre as condições atuais do sistema: níveis dos reservatórios e demandas da última hora. A partir das demandas informadas, o módulo de previsão de demandas gera todas as demandas para o horizonte de planejamento. Alimenta-se então o otimizador em tempo real com os níveis atuais dos reservatórios, os níveis metas e a previsão de demandas, obtêm-se o conjunto de regras operacionais ótimas para o horizonte de planejamento, sendo que são implementadas apenas as regras para a hora atual. E repete-se todo o processo a cada hora. Este modelo foi aplicado a um sistema de abastecimento de água. Os resultados obtidos demonstraram a eficiência do modelo em achar soluções factíveis de serem implementadas e com redução dos custos com energia elétrica. / This work presents a computational model for real-time optimization of water-distribution networks operation. An integrated software tool has been developed which is composed of three main modules: (i) a hydraulic simulator that performs the extended period simulation of the system (EPANET); (ii) a short-term demand-forecasting model, based on the moving Fourier series; and (iii) an optimization module, using genetic algorithm, to minimize pumping costs. The optimization process is divided in two routines, the off-line optimization and the on-line optimization. The aim of the first routine is to find the ideal operation levels for the reservoirs which are used as guidance for the on-line optimization. The schedules to be implemented in the network are determined, however, by an on-line optimization which runs a new optimization processes at each SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) update. In the off-line optimization, near-optimal pump and valve settings for a selected operating horizon are found on the basis of the typical 24-hour water demand cycle in which each reservoir must also start and end with the same water level. The levels of the reservoirs at the end of each hour in this optimization process, called ideal levels, are considered in the on-line optimization as a constraint that represents a penalty added to the objective function whenever a reservoir level is below the ideal level at the end of each hourly operation. The on-line optimization starts updating the state of the network transmitted from the SCADA system and the demand forecast for the next 24-hour period. Near-optimal pump and valve settings for a selected operating horizon are then determined but only the control settings for the next hourly time step are used to implement the operation. At the next SCADA update (next-time step), the whole process is repeated on a continuous basis and a new operating strategy is computed. In this way, the control process moves forward in time, correcting any discrepancies as it progresses. This integrated software tool has been applied to a small example network. The results obtained from this application have shown that the proposed model offers a practical tool for finding feasible operation strategies for a water pipeline system, obtaining reductions in pumping energy costs.

A geração de energia hidrelétrica enfrenta uma crescente restrição a sua expansão, diretamente relacionada a fatores ambientais e da limitação de terrenos com potencial economicamente aproveitável. A partir deste fato, é relacionada uma possível fonte de energia hidrelétrica, resultante do aproveitamento dos potenciais presentes na rede de distribuição de água das cidades, ainda sem nenhum aproveitamento. O desenvolvimento desta fonte de energia se dá com a instalação de mini e micro centrais hidrelétricas nos condutos da rede distribuidora de água. Este trabalho tem por objetivo avaliar o potencial de aproveitamento hidrelétrico por mini e micro hidrelétricas por meio de técnicas de modelagem e de otimização, para agilizar e facilitar o procedimento de identificação dos potenciais e a instalação na rede de abastecimento. O trabalho leva em conta as diversas peculiaridades das redes de distribuição de água e dos equipamentos eletro-hidráulicos, discorrendo sobre a possível complementariedade da geração de energia durante os picos de consumo. Discorre também sobre a contribuição para a rede de distribuição elétrica, na logística e nos custos de implantação além de discutir a tipologia das turbinas capazes de aproveitar o potencial energético. É avaliado, com o auxilio de modelos hidráulicos e de otimização, o posicionamento das centrais geradoras na rede e os possíveis benefícios, restrições e impedimentos ao seu uso, desenvolvendo uma metodologia para facilitar a tomada de decisão quanto ao aproveitamento para geração, ou não, em redes diversas. A construção deste procedimento e ferramenta são desenvolvidos a partir do estudo de caso do sistema distribuidor de água do Município de Piquete no estado de São Paulo, Brasil. / Hydropower energy production is facing limitations in their capacity to grow due directly to environmental and space limitations, questioning the actual economic benefits that hydropower have always had compared to other energy sources. In order to face this problems and to propose a new technology, the study focus on the potential of hydropower generation in the water supply systems (WSSs) network that are yet to be studied. Developing this new technology means the introduction of mini and micro hydropower plants in the WSS network. This study intends to develop a methodology and evaluate mini and micro hydropower potential, adopting optimization and modeling tools to accelerate and facilitate the identification procedures of potential installation points and the possibility of implementing pressure controls in the form of turbines in the network. The study considers all WSS peculiarities and restrictions, evaluating the introduction of electro hydraulic equipment and their interference and complementarity when considering energy consumption and production that would make the installation feasible. There is also a discussion about how will this technique be implemented in the network without interfering in water supply, and the logistics, costs and how energy distribution issues can be treated, including turbines type and configuration and also the activation timetables. All these features will be linked and treated with an optimization method that can provide decision making easier, locating production units and evaluating benefits and restrictions imposed by the environment. The construction of this procedure will be applied in a case study in the Piquete municipality in São Paulo, Brazil.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-02-03T11:52:34Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_DesenvolvimentoModeloSistemas.pdf: 11151369 bytes, checksum: be86db933688edc354add13e97611b70 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-07T16:34:32Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_DesenvolvimentoModeloSistemas.pdf: 11151369 bytes, checksum: be86db933688edc354add13e97611b70 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-07T16:34:32Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_DesenvolvimentoModeloSistemas.pdf: 11151369 bytes, checksum: be86db933688edc354add13e97611b70 (MD5) Previous issue date: 2015-10-29 / Desenvolvimento de metodologia para a avaliação do desempenho hidroenergético de Sistemas de Abastecimento de Água (SAA) utilizando modelo de Sistema de Informações Geográficas (SIG) para auxiliar na tomada de decisão na operação de SAAs. O modelo desenvolvido em plataforma SIG possibilita o registro, a sistematização e a espacialização dos dados hidroenergéticos, a fim de evitar gastos excessivos com a energia elétrica agregada ao volume de água disponibilizado para consumo. Na 1ª Etapa foram identificados os parâmetros hidroenergéticos utilizados nos atuais métodos de gerenciamento de SAA e, em seguida, definidos os dados e indicadores para a representação espacial no modelo do desempenho hidroenergético por setor e por unidade de abastecimento de água. Na 2ª Etapa foi desenvolvido o modelo de gestão em SIG por meio da IDE Delphi XE5 e da plataforma TatukGis, em três fases: Construção do banco de dados geográfico (Fase 1); Construção do módulo SIG (Fase 2) e Construção do módulo hidroenergético (Fase 3). A última Etapa (3ª Etapa) foi destinada a avaliação da funcionalidade do modelo desenvolvido, sendo simulado o funcionamento do SAA Bolonha, da Região Metropolitana de Belém, Pará, Brasil, o que permitiu a espacialização dos dados e indicadores para identificação dos setores com melhor e com pior desempenho hidroenergético. A ferramenta de construção de mapas de graduação de cores mostrou-se eficiente, permitindo a rápida identificação do melhor resultado do índice de consumo de energia elétrica no setor 9 da Zona Central (0,62 KWh/m³), bem como do pior índice de perda total no setor 7 da Zona Central (54,29%). Além da ferramenta para sinalização de alerta para os indicadores acima da meta estabelecida pelo usuário, que possibilitou a identificação do setor 7 com o pior índice de consumo de energia elétrica (0,85 KWh/m³). Com o trabalho foi constatado que o modelo SIGHE2A é uma ferramenta que permite e agiliza a avaliação do desempenho hidroenergético de SAA, especialmente por facilitar a identificação do problema e a tomada de decisão. / Development of methodology for evaluating the performance of hydro-energy Water Supply Systems (WSS) using System Model of Geographical Information (GIS) to assist in decision-making in the SAAs operation. The model developed in GIS platform enables registration, systematization and the spatial distribution of hydro data in order to avoid excessive spending on electricity aggregate the volume of water available for consumption. In Stage 1 the hydro-energy parameters were identified WSSs used in current management methods and then set the data and indicators for the spatial representation in the model of the hydro-energy performance by sector and water supply unit. In the 2nd stage was developed the management model in GIS through Delphi IDE XE5 and TatukGIS platform in three phases: geographic database construction (Phase 1); Construction of GIS module (Phase 2) and construction of hydro-energy module (Phase 3). The last step (Step 3) was submitted to evaluation of the model developed functionality, which simulated the operation of the WSS Bolonha, the Metropolitan Region of Belém, Pará, Brazil, which allowed the spatial data and indicators to identify the sectors with best and hydro-energy worst performance. The color grading maps building tool was efficient, allowing quick identification of the best result of the electricity consumption index in sector 9 of the Central Zone (0.62 KWh / m³) and the worst index total loss in sector 7 of the Central Zone (54.29%). In addition to the warning signs for tool for the indicators above the target set by the user, which enabled the identification of sector 7 with the worst energy consumption index (0.85 KWh / m³). With the work it was found that the SIGHE2A model is a tool that enables and streamlines the evaluation of the hydro-Energy performance WSS, especially to facilitate problem identification and decision making.

Submitted by Nathalya Silva (nathyjf033@gmail.com) on 2017-04-24T19:48:15Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_DesenvolvimentoMetodologiaAvaliacao.pdf: 16688032 bytes, checksum: 8a6e2d511a2ce435deaf0be98e401872 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-04-25T21:21:46Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_DesenvolvimentoMetodologiaAvaliacao.pdf: 16688032 bytes, checksum: 8a6e2d511a2ce435deaf0be98e401872 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-25T21:21:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_DesenvolvimentoMetodologiaAvaliacao.pdf: 16688032 bytes, checksum: 8a6e2d511a2ce435deaf0be98e401872 (MD5) Previous issue date: 2016-02-19 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A Tese de Doutorado teve por objetivo o desenvolvimento de metodologia e sua implementação em software para avaliação de desempenho hidroenergético de sistemas de abastecimento de água (SAA), bem como aplicação em sistema de escala real. A pesquisa foi executada em duas etapas: 1) foi modelado todo o processo de avaliação de desempenho hidroenergético, foram estabelecidas formulações para cálculo de perdas hidroenergéticas e implementada metodologia em software; 2) foi realizada a aplicação da metodologia em SAA de escala real, que necessitou de monitoramento de grandezas hidroenergéticas e de simulação computacional do mesmo SAA no Epanet 2.0. Os resultados da primeira etapa consistiram na definição de perdas hidroenergéticas, na conceituação de desempenho hidroenergético, na metodologia proposta (sequenciamento de ações e inerentes formulações matemáticas) para o cálculo de perdas hidroenergéticas e para avaliação de desempenho hidroenergético de SAA, na implementação da metodologia em software (batizado de SADHE2A) e no teste da metodologia com sucesso em SAA com dados sintéticos. Os resultados da segunda etapa foram consequência da aplicação da metodologia, com uso do SADHE2A – versão Beta, no SAA Guanabara (localizado na cidade de Ananindeua, Pará, Brasil), na qual foram verificadas perdas globais de água de 55,42%/m e perdas globais de energia elétrica consumida de 58,31% (ambos os desempenhos classificados como “ruim”) que ocasionaram impacto financeiro de -17.981,77 R$/mês (57,61% de toda a despesa com consumo de energia elétrica no SAA, desde a captação de água bruta até a entrega de água tratada ao consumidor). Por fim, a metodologia desenvolvida atendeu as expectativas da pesquisa para calcular as perdas de água e de energia elétrica consumida e avaliar o desempenho hidroenergético de SAA, com elevada potencialidade de uso no Brasil e no exterior. / This doctoral thesis aims developing a methodology and implementing it on software in order to evaluate a water supply system (WSS) hydro-energetic performance, as well as applying it on a real scale WSS. This paper was carried out in two stages: 1) modeling the hydro-energetic performance evaluation process, establishing of formulations to calculate hydro-energetic losses and implementing methodology on software; 2) applying the methodology at a real scale WSS, which required monitoring of hydraulic and electrical quantities and simulating this WSS at Epanet 2.0. The first stage results consisted at defined hydro-energetic losses and conceptualize hydro-energetic performance on the proposed methodology, which consists sequences of actions and mathematical formulation to calculate hydro-energetic losses at the WSS, as well as to evaluate WSS hydro-energetic performance and, finally, at methodology implementation in a software using Visual Basic for Applications (named as SADHE2A) and successfully tested at the WSS with synthetic data. The second stage results are related to methodology application at WSS of Guanabara (located at Ananindeua city, Pará, Brazil), using SADHE2A – versão Beta, in which were identified water global losses of 55.42% and electrical energy global losses of 58.31% (both classified as “bad” by the methodology), resulting in an economical deficit of 17,981.77 R$/month. This value is equivalent to 57.61% of electrical energy costs, since raw water pumping to the final water costumer. Finally, the methodology developed has met the research expectations to calculate the water losses and electricity consumed losses and to evaluate the hydro-energetic performance of the WSS in Brazil and world.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:36:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 parte1.pdf: 3149727 bytes, checksum: 501b860d063bed8174828ab1c9287d13 (MD5) Previous issue date: 2009-05-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work propose to use technologies of databases with the aim of providing decision support for managers of sector of sanitation, given that the services of water supply for use of the population are a key indicator of quality of life. The fundamental idea is to collect operational data, reduce them to the scope of the problem, organize them into a repository of data, and finally apply the techniques OLAP and Data Mining algorithms to obtain results that give managers a better understanding of the behavior and profile of the company. To facilitate the application of the techniques of Data Mining is necessary that the data are stored properly. Accordingly, an alternative for increasing the efficiency in storage, management and operation of data to support the decision based on the development of Data Warehouse. This is source of strategic information of the business, creating a competitive differential for the company. In this context, was required to implement the repository of data, Data Warehouse, to store, integrate and carry out consultations on the multidimensional data from the company of water supply. Therefore, this Master's thesis aims to design a Data Warehouse relating to Departmental Business, also known as Data Mart; applied the technology on the OLAP multidimensional cubes of data, and run the Data Mining algorithms to the generation of a decision support system to minimize the apparent losses in the urban water supply system. / Esta dissertação se propõe a utilizar tecnologias de Banco de Dados com a finalidade de oferecer apoio à decisão para os gestores do setor de saneamento, haja vista que os serviços de abastecimento de água para uso da população se constituem em um dos principais indicadores da qualidade de vida da humanidade. A idéia fundamental consiste em coletar os dados operacionais, reduzi-los ao escopo de um problema, organizá-los em um repositório de dados, e finalmente aplicar as tecnologias OLAP e os algoritmos de Mineração de Dados, a fim de obter resultados que proporcionem aos gestores um melhor entendimento do comportamento e perfil da companhia. Para facilitar a aplicação de técnicas de Mineração de Dados é necessário que estes dados estejam armazenados apropriadamente. Neste sentido, uma das alternativas para o aumento da eficiência no armazenamento, gestão e operação dos dados para o suporte a decisão baseia-se no desenvolvimento do Data Warehouse. Este ambiente constitui fontes de informações estratégicas do negócio, gerando um diferencial competitivo para a companhia. Diante deste contexto, se fez necessário a implementação do repositório de dados, o Data Warehouse, para armazenar, integrar e realizar as consultas multidimensionais sobre os dados extraídos da companhia de abastecimento de água. Portanto, esta dissertação de mestrado tem como objetivos projetar um Data Warehouse Departamental referente ao setor comercial, também conhecido como Data Mart; aplicar as tecnologias OLAP sobre os cubos de dados multidimensionais; e executar algoritmos de Mineração de Dados visando a geração de um sistema de apoio à decisão para minimização das perdas aparentes no sistema de abastecimento urbano de água.