Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-25T04:07:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2016 / A operação de Sistemas de Abastecimento de Água (SAA) costuma ser bastante complexa, sobretudo em virtude do comportamento não linear entre fluxos e pressões da rede, o que dificulta a tomada de decisão e o entendimento sobre a resposta do sistema diante de mudanças de estratégias na operação. Além disso, os SAA costumam estar sujeitos a tarifas energéticas variáveis ao longo do dia, sendo que o custo com energia nesses sistemas pode chegar a 30% dos custos operacionais totais e sua gestão costuma representar, portanto, aumento de eficiência. Diante de tais complexidades, a otimização da operação de SAA surge como um método para reduzir os custos operacionais e, ao mesmo tempo, assegurar o nível de serviço à população. No entanto, não são frequentes os trabalhos que abordam a otimização de SAA em contextos práticos, fator este que questiona a aplicabilidade e sugere limitações dos modelos existentes na literatura. Nesse sentido, foi proposto um modelo de Programação Não Linear Inteira Mista (PNLIM), seguido de uma relaxação linear para o mesmo, transformando-o em um modelo de Programação Linear Inteira Mista (PLIM). Tal relaxação incorre em perda de precisão, mas permite a utilização das técnicas e solucionadores bem consolidados para a resolução de formulações de PLIM. A relaxação proposta incorre em erros, e embora seja possível controlá-los, sua utilização pode resultar em soluções inviáveis. Por isso foi proposto um procedimento que busca viabilizar as soluções do modelo relaxado. Para testar a aplicabilidade do método proposto optou-se por utilizar como objeto de pesquisa uma parte do SAA da cidade de Florianópolis, situada no sul do Brasil, o qual abastece aproximadamente 80.000 habitantes, com cerca de 600.000m³ de água por mês. Utilizando o método proposto, obteve-se um plano de operações com um custo 16,82% menor que o da solução adotada pela prestadora do serviço, além de uma redução da energia cedida ao sistema, em mesma proporção dos ganhos financeiros, e uma redução de 27,45% das perdas de carga, o que destaca o benefício ambiental em potencial que a otimização da operação de SAA pode trazer. A principal contribuição desta pesquisa consiste no método de resolução proposto e no estudo de caso realizado, o qual amplia o número de trabalhos com casos reais na literatura e corrobora a aplicabilidade de ferramentas de otimização para obter benefícios econômicos e ambientais para os SAA.<br> / Abstract : The Water Supply Systems operation (WSS) is usually quite complex, mainly due to non-linear behavior between network flows and pressures, what makes difficult the decision making and understanding of the system response in the face of strategies changes on the operation. In addition, the WSS are usually subject to variables energy charges throughout the day, and the energy cost in such systems can reach 30% of total operating costs and its management often represents therefore increased efficiency. Faced with these complexities, the optimization of the SAA operation appears as a method to reduce operating costs and at the same time ensuring the level of service to the population. However, there are not many researches on the SAA optimization in practical contexts, a factor that questions the applicability and suggests limitations of existing models in the literature. Aiming to solve the problem, we propose Mixed Integer Nonlinear Programming (MINLP) model, followed by a linear relaxation to it, turning it into a Mixed Integer Linear Programming (MILP) model. This relaxation incurs loss of precision, but allows the use of well-established techniques and solvers for resolving MILP formulations. Relaxation proposal incurs errors, and although you can control them, their use can result in infeasible solutions. So we propose a procedure in order to make possible the solutions of the relaxed model. To test the applicability of the proposed method was chosen for use as a research subject a part of the WSS of the city of Florianopolis, located in southern Brazil, which supplies about 80,000 inhabitants with about 600.000m³ of water per month. Using the proposed method, we obtained a operation plan of with a cost 16.82% lower than the solution adopted by the service provider, as well as a reduction in the energy imparted to the system in same proportion of financial gains and a reduction 27.45% of the head losses, which highlights the potential environmental benefit that optimizing SAA operation can bring. The main contribution of this research is the proposed resolution method and conducted case study, which expands the number of work on real cases in the literature and confirms the applicability of optimization tools for economic and environmental benefits for the WSS.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/175077 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Vieira, Bruno Santos |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Campos, Lucila Maria de Souza |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 114 p.| il., grafs., tabs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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