Análise energética e optimização em sistemas de abastecimento de água - Tavares, Amílcar Monteiro dos Reis (2013)
Actualmente, em sistemas de distribuição de água é necessário despender energia de forma regular para a acumular sob a forma de energia potencial e utilizá-la quando necessário. O exemplo mais imediato é o do uso das torres de água para criação de pressão na rede ou dos tanques de água para abastecimento de populações. Neste último exemplo, a água é enviada para um ponto de cota mais elevada por meio de bombas. E quando necessário, a água, através da energia potencial gravítica, toma o rumo para o qual é guardada nas torres ou tanques de abastecimento. Nos sistemas actuais é tomado como imperativo a garantia de existência de um nível mínimo de água para qualquer eventualidade. Deste modo, no panorama actual a água é bombeada para as torres ou tanques de abastecimento quando o nível de água dos tanques atinge um valor mínimo. Contudo, esta acção não tem em conta o custo energético que é dependente do ciclo horário. É possível minimizar os recursos energéticos utilizados nestas acções de acordo com o custo energético horário. Quando os sistemas apresentam rami cações e vários equipamentos de bombagem e tanques, a minimização dos recursos energé- ticos apresenta-se como uma tarefa de elevada complexidade. Este facto é devido ao grande número de variáveis a optimizar e ao comportamento não-linear do sistema. Há uma década, os únicos métodos de optimização utilizados em engenharia eram os métodos clássicos baseados no gradiente. Estes métodos, apesar de serem muito objectivos, são dependentes dos parâmetros iniciais do processo de optimização e só garantem a chegada a mínimos locais. Recentemente, outros métodos de optimização tornaram-se atractivos pela não necessidade da informação do gradiente e porque têm uma grande probabilidade de encontrarem o óptimo global. Desses métodos heurísticos de procura directa destacam-se os métodos inspirados na natureza (Algoritmos Genéticos e Evolucionários, Evolução Diferencial, PSO etc.). Neste trabalho, analisa-se a e ciência de diferentes metodologias de optimização que consigam minimizar os recursos energéticos utilizados nestas acções. Para isso, toma-se como função objectivo a simulação de um ciclo diário actual onde os parâmetros de funcionamento das bombas são as variáveis de optimização e as metodologias de optimização são comparadas de forma a veri car se o valor encontrado é o mínimo global.