Otimização no traçado e dimensionamento de redes coletoras de esgoto sanitário.

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Ito, Alexandre Hitoshi
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Esgotos sanitários; Graph theory; Nonlinear optimization; Otimização não linear; Redes coletoras; Teoria dos frafos; Wastewater networks
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3147/tde-08032024-094724/

A área de Saneamento Básico apresentou um grande desenvolvimento nas últimas três décadas com a aplicação de softwares que auxiliam os profissionais nas atividades de análise e dimensionamento de sistemas de distribuição de água, esgotamento sanitário e drenagem. Um dos desafios nos projetos de expansão da coleta e transporte de esgotos sanitários é a elaboração do traçado das redes, que depende da experiência do profissional para aproveitar da melhor maneira possível as características da topografia, atendendo as restrições de projeto. O presente trabalho teve por objetivo desenvolver um modelo de otimização para determinar, de forma integrada a topologia e o dimensionamento da rede de esgoto, o traçado da rede que apresente o menor custo de implementação. A formulação proposta descreve a conservação de massa, características do escoamento a seção livre e o atendimento das restrições de projeto de redes coletoras de esgoto conforme a NBR9649. Foi utilizada a Programação Não Linear Inteira Mista (PNLIM). A formulação proposta representa de forma genérica as topologias possíveis para uma rede, as características da tubulação no escoamento a seção livre e as restrições típicas de projetos de redes coletoras. O processo de otimização tem como variáveis de decisão os sentidos de escoamento e pontos de seccionamento, determinando um traçado ramificado da rede, os diâmetros e as declividades em cada trecho. Busca-se, simultaneamente com as escolhas do traçado, atender as condições de escoamento determinando as vazões, declividades, diâmetros, lâminas, tensões trativas, velocidades, cotas de assentamento, etc. O modelo desenvolvido foi aplicado a estudos de casos com características de topografia e de vazões de contribuição variadas. Os resultados obtidos apresentaram soluções factíveis determinando soluções ótimas considerando as condições de projeto e de menor custo para exemplos com 3 a 9 nós. Com o modelo desenvolvido foi possível obter um traçado ótimo que proporcione um dimensionamento e condições de implementação de escavação e tubulações com menor custo.