Resumo
O dimensionamento otimizado das redes de distribuição de água tem sido objeto de estudo de diversos pesquisadores e projetistas, devido aos altos custos de operação e manutenção destas. O problema é complexo e existem múltiplas metodologias para encontrar a solução ideal, que basicamente consiste em minimizar os custos da rede de distribuição de água cumprindo as restrições hidráulicas. Nesse contexto, o presente trabalho tem por objetivo analisar o desempenho de quatro softwares utilizados para o dimensionamento de redes, são eles: REDES, UFC4, Lenhsnet e Excel (Solver). Estes foram aplicados em três estudos de caso da literatura (benchmark examples): Hanoi, New York Tunnel e Two-loop. A abordagem permitiu hierarquizar a eficiência dos programas com base na solução de custo mínimo, no tempo de processamento e na facilidade de aplicação. Os resultados obtidos foram condizentes com as expectativas iniciais e possibilitam o direcionamento dos usuários para a escolha do software mais apropriado para os projetos.
Introdução
De acordo com a Lei 9.433/1997, conhecida como Lei das Águas, o acesso aos recursos hídricos é um direito de todos. Os sistemas de distribuição de água (SDA) são uma das ferramentas utilizadas para garantir o cumprimento dessa lei. Devido a sua importância, a otimização desses sistemas tem ganhado atenção especial de engenheiros e pesquisadores de recursos hídricos (Gomes, 2009).
O projeto de uma rede de distribuição de água consiste em determinar o diâmetro de cada uma das tubulações que compõem a rede, atendendo todas as demandas impostas, e satisfazendo as diferentes restrições de projeto (as restrições geralmente mudam, dependendo dos regulamentos de cada país) (Saldarriaga, 2017). Sendo o dimensionamento de redes malhadas indeterminado matematicamente, ao longo dos anos, inúmeros métodos foram propostos para o problema. Os primeiros métodos de dimensionamento, conhecidos como modelos clássicos, restringiam-se apenas ao equilíbrio hidráulico do sistema.
Mais tarde, com a consolidação da microcomputação, surgiram as primeiras técnicas de otimização direcionadas ao dimensionamento de redes baseadas em métodos matemáticos de programação linear, não linear e dinâmica. Das metodologias atuais, podemos citar: Algoritmos Genéticos, Pesquisa Harmônica, Particle Swarm Optimisation e Ant Colony Optimisation.
Dentre os softwares disponíveis para o dimensionamento de redes de hidráulica, destacamos o REDES, UFC4 (Costa e Castro, 2006), Lenhsnet (Gomes et al., 2009) e Excel (Solver). Em sua última versão, o programa REDES reúne as metodologias mais importantes presentes na literatura especializada, permitindo o dimensionamento de redes de distribuição por meio de várias técnicas (Saldaniage, 2017). O software foi desenvolvido pelo Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA (https://ciacua.uniandes.edu.co/), da Universidade dos Andes, Bogotá, Colômbia.
O Lenhsnet é executado no EPANET, que é um software livre e aberto. O método do Lenhsnet é um algoritmo iterativo de dimensionamento otimizado voltado para sistemas pressurizado de distribuição de água. O sistema UFC é um conjunto de softwares, desenvolvido em diversas linguagens de programação, direcionado a avaliação e procedimentos referentes ao traçado e dimensionamento hidráulico/operação de redes de abastecimentos de água, adutoras e redes de esgotamento sanitário. A aplicação do Excel no dimensionamento dá-se através das planilhas de cálculo, onde a partir delas é definida a função a ser otimizada. A otimização no programa é realizada através do complemento Solver (GRG2).
Autores: Sabrina da Silva Corrêa; Thaise Suanne Guimarães Ferreira; Lucas Caitano da Silva; Elyfas Alllyjackson Morais Rodrigues e Saulo de Tarso Marques Bezerra.
