Modelo matemático para a otimização energética em sistemas de abastecimento, considerando zonas de pressão e condições estruturais

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Parras, Isabela Garcia
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Otimização matemática; Energia elétrica; Modelos matemáticos; Abastecimento de água; Bombas hidráulicas; Electricity; Water supply systems; Hydraulic pumps; Optimization
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/193069

Os sistemas de abastecimento de água envolvem a captação, tratamento e distribuição de água com a função de levá-la em quantidade e qualidade adequadas à população. Porém, isso envolve o consumo de grandes quantidades de energia elétrica, sendo a maior parte desse consumo destinada aos sistemas de bombeamento. Deste modo, como o custo da energia elétrica é diferenciado ao longo das horas do dia, faz-se necessário um planejamento do acionamento das bombas hidráulicas, para evitar que estas operem nos horários mais caros. Assim, este trabalho propõe um modelo matemático de otimização linear inteiro misto, que visa minimizar os gastos com energia elétrica de um sistema de abastecimento de água, com restrições que facilitam a operação da rede por parte do operador. Um planejamento do estoque de água nos reservatórios também é realizado, de modo a garantir o total atendimento da demanda. Características de hidráulica e dinâmica de fluidos relevantes para o problema são consideradas pelo modelo, juntamente com a atual estrutura tarifária energética do Brasil. Testes numéricos foram realizados através da implementação do modelo no software IBM ILOG CPLEX Optimization Studio para uma rede hipotética proposta neste trabalho, além de uma rede proposta pela literatura, mostrando a eficiência do modelo proposto e do solver CPLEX. Nas etapas dos testes, comparou-se o consumo energético de sistemas com diferentes condições de infraestrutura, concluindo-se que investimentos em bombas mais eficientes, em tubulações mais novas e manutenção para evitar vazamentos geram ganhos ambientais, sociais e econômicos.