Análise de desempenho do Ensemble Kalman Filter com matriz de estados aumentada para localização de vazamentos em rede de distribuição de água

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Ferreira, Guilherme Lazarini Ribeiro Alem
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Ensemble Kalman Filter; Análise de desempenho; Leakage location; Localização de vazamentos; Performance analysis
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-11112020-145923/

O Ensemble Kalman Filter com matriz de estados aumentada é uma técnica de assimilação de dados e estimativa de parâmetros fundamentada na comparação entre a covariância da matriz de estados aumentada e a covariância da matriz de medição. Esse trabalho teve como objetivo analisar o desempenho dessa metodologia na localização de vazamentos perante variações de coeficiente de vazamento e número de membros do ensemble (NME). A análise foi desenvolvida com base nos resultados de localização de vazamento de trinta e seis simulações de um modelo sintético, sendo que estes foram comparados com os resultados do estudo de caso de localização de vazamento em uma rede real. Os dados coletados da rede real consistiram de dados de pressão, vazão do reservatório e consumo médio de água nas residências com intervalo de coleta de trinta dias. Para a obtenção da curva de vazão do reservatório foi instalada uma estrutura de aquisição e armazenamento de dados em vídeo dos macromedidores de volume de saída do reservatório, também foi desenvolvido um código de leitura de imagens e cálculo de vazão. A avaliação de desempenho do método se deu a partir de cinco critérios: número de iterações até resposta definitiva; tempo de compilação do algoritmo; solução correta; soluções incorretas e magnitude do vazamento em solução correta. Os resultados indicaram uma melhora significativa no desempenho da localização de vazamentos para valores de coeficiente de vazamento maiores ou iguais a 0,05 L/s/mca 1,18. Em relação a NME as diferenças observadas foram menos significativas. As soluções observadas nas realizações do estudo de caso revelaram desempenho não ótimo do método de localização de vazamento, que pode estar relacionado a ausência de calibração de rugosidades das tubulações no anel central da rede e a ausência de dados da variação de nível do reservatório. Entretanto as soluções do estudo de caso se aproximam da localização correta do vazamento por se concentrarem em uma mesma região onde foi observado vazamento real. Conclui-se a partir dos resultados, que há significativa dependência, não somente em relação à magnitude do vazamento buscado e ao NME, mas também à posição do vazamento e disponibilidade de dados de vazão de saída e altura do reservatório, para o bom desempenho dessa técnica na localização de vazamentos.