Lógica fuzzy aplicada na otimização operacional de rede setorizada de distribuição de água

This work presents the solution to the problem of overpressure in water supply systems that have water injection directly in the network or with pumps installed in series in the network (booster) in which these operations result in the increase of the number of leaks, waste of water and electric power. The application of the fuzzy control technique to the motor-pump assembly, and to the pressure regulating valves (PRVs) when water demand changes, provoking an increase in pressure, proved to be an excellent solution to control pressure at a constant value and to reduce electric energy consumption. The research was developed on a network that simulates a real system, being divided into three sectors, and at the entrances of two of them PRVs were installed to assist in control, making a fine adjustment when the pump controller is no longer acting. The architecture of the control system is designed with two fuzzy controllers, one of them being applied in the motor-pump by modulating the motor speed, and a second controller, called "efficient" fuzzy, acting on PRVs to control the opening and closing of the water flow. The "efficient" fuzzy aimed to transfer excess pressure energy from one sector to another by closing the valve section. The relevance of the work is also in the benefit that such study will provide sanitation companies with the average reduction of 19.46% in the electric energy consumption when applied in systems similar to that of this research. As a final result in energy gain, the Specific Consumption index has been applied, showing a 23% reduction between the operation without control and under the action of the fuzzy control. Nenhuma Este trabalho apresenta a solução para o problema do excesso de pressão em sistemas de abastecimento de água que têm injeção de água diretamente na rede ou com bombas instaladas em série na rede de modo que essas operações resultam no aumento do número de vazamentos, desperdício de água e de energia elétrica. Essa solução é de fundamental importância para a melhoria e continuidade do abastecimento de água nas comunidades afetadas pela escassez hídrica. Utilizou-se a técnica de controle fuzzy no conjunto motor-bomba e em válvulas reguladoras de pressão (VRPs), que se mostrou uma excelente solução para o controle da pressão em um valor constante, com redução do consumo de energia elétrica. A pesquisa foi desenvolvida em uma rede que simula um sistema real, sendo dividida em três setores, e nas entradas de dois deles foram instaladas as VRPs para auxiliar no controle, fazendo um ajuste fino quando o controlador da bomba não estivesse mais atuando. A arquitetura do sistema de controle foi projetada com dois controladores fuzzy, sendo um aplicado no conjunto motor-bomba modulando a velocidade do motor e um segundo controlador, denominado de fuzzy “eficiente”, atuando nas VRPs para controlar a abertura e o fechamento da passagem da água. O fuzzy “eficiente” teve como objetivo transferir o excesso da energia de pressão de um setor para o outro, por meio do fechamento da seção da válvula. A relevância do trabalho está também no benefício que tal estudo irá propiciar às empresas de saneamento, como a redução média de 19,46% no consumo de energia elétrica quando aplicado em sistemas semelhantes ao da pesquisa. Como resultado final no ganho energético, foi aplicado o Índice de Consumo Específico, apresentando uma redução de 23% entre a operação sem controle e sob a ação do controle fuzzy.