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Tipo: Dissertação
Título: Estudo ótimo da localização de válvulas redutoras de pressão em sistemas de distribuição de água considerando objetivos múltiplos
Autor(es): Pérez, Agustín Mario Ernesto Arandia
Abstract: No Brasil, os sistemas de distribuição de água com elevados índices de vazamentos apresentam-se, para os prestadores de serviço de saneamento, como um problema de múltiplas facetas: desperdício de energia de bombeamento, comprometimento da qualidade da água distribuída, investimentos de capital para reabilitação do sistema ou para combater a deterioração de estruturas e serviços públicos. Estudos têm demonstrado que os vazamentos em uma tubulação, a partir de fraturas ou orifícios, estão relacionados proporcionalmente com a pressão de água. Nesse sentido, a otimização de um sistema hidráulico de abastecimento, orientada ao controle de pressões, pode resultar em um conjunto de procedimentos a serem implantados para efetivamente diminuir o nível dos vazamentos, os custos de energia associados e dessa forma melhorar as condições do serviço. Este estudo busca desenvolver uma metodologia que minimiza os vazamentos em sistemas de distribuição de água através da localização ótima de válvulas redutoras de pressão sob a ótica de otimização multiobjetivo. Para tanto, utiliza-se a combinação de um modelo computacional do sistema, um simulador hidráulico amplamente testado pela comunidade científica internacional, o EPANET 2, e um programa de otimização multiobjetivo desenvolvido para integrar o modelo e o simulador hidráulico em procura das soluções ótimas. Duas redes, denominadas Rede 1 e Rede 2, foram estudadas, evidenciando-se, em ambas, que a introdução dos vazamentos diminuiu consideravelmente a resiliência dos sistemas. As curvas Pareto obtidas no processo de otimização permitiram encontrar as relações entre vazamentos, resiliência e demanda. A partir dessas relações, determinaram-se as melhores alternativas de localização de VRPs através de um algoritmo de decisão. A seguir, foi proposta uma maneira de escolher a alternativa mais adequada para cada uma das redes analisadas. Finalmente, foram determinadas as configurações das VRPs em termos de coeficientes de perdas de carga adimensionais, os quais podem ser utilizadas para escolher os tipos de dispositivos a serem instalados.
In Brazil, water distribution systems with high leakage levels represent a problem with multiple implications for water utilities. Leakage, which accounts for the dominant component of water losses, produces negative effects from the economical, as well as from the operational perspectives: increase in pumping energy, compromise of water quality, increase in costs for rehabilitation or for reducing the deterioration of surrounding structures and public services. Many studies have demonstrated that leakage through cracks and orifices in a pipe increases proportionally with the increase of pressure. Therefore, optimization of a hydraulic distribution system through pressure control can lead to defining policies for effectively reducing the leakage level, the energy costs associated and thus, improving the service conditions. This study aims to develop a methodology to minimize leakage in water distribution systems by means of determining the optimal location of pressure reducing valves and following a multiobjective approach. In pursuing such purpose, optimal solutions are searched through the combination of a computer model of the system, a hydraulic simulator, EPANET 2, which has been broadly tested by the international scientific community, and a multiobjective optimization program, developed to integrate the network model and the hydraulic simulator. Two networks, named Network 1 and Network 2, were studied. In both cases, it was evidenced that introducing leakage considerably reduced the resilience of the systems. The Pareto fronts obtained in the optimization process allowed for determining the relationship between leakage, resilience and demand. By knowing those relationships, the best alternative locations for PRVs were established through the application of a decision algorithm. A manner to select the most suitable alternative was further proposed for each network. Finally, the configurations for the PRVs were determined in terms of nondimensional head loss coefficients, which can be used to select the type of PRV to be installed.
Palavras-chave: Vazamentos
Válvulas
Distribuição de Água
Água (Engenharia Sanitária e Ambiental)
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/1164
Data do documento: 2007
Aparece nas coleções:Programa de Pós-graduação em Tecnologias Ambientais

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