Nessa dissertação foi apresentado o uso do operador elitismo na calibração de diâmetros de redes de distribuição de água a partir de dados observados de cargas hidráulicas transientes. O procedimento adotado fundamentou-se na utilização de um programa na plataforma Fortran, que consistia na resolução do problema inverso em redes hidráulicas que é resolvido utilizando uma abordagem indireta que compara respostas transientes disponíveis de carga hidráulica com dados semelhantes calculados através de um método matemático, o Método das Características. O Método Transiente Inverso (MTI) com um Algoritmo Genético (AG) emprega o Método das Características (MOC) na solução das equações do movimento para escoamento transiente em uma rede hidráulica. A técnica dos algoritmos genéticos se mostrou bastante flexível, pois permite a mudança nos parâmetros do operador elitismo.
Inicialmente, as condições de regime permanente foram encontradas para que então o transiente fosse ocasionado. Foram realizadas, para isso, variações de demanda em um dos nós da rede distribuição de água durante um determinado intervalo de tempo.
Foram utilizadas duas redes-exemplo: uma simples e outra um pouco mais complexa para aplicação do MTI com auxílio do MOC, utilizando algoritmos genéticos como ferramenta de otimização do programa.
Para a rede-exemplo A, foram realizados testes para dois cenários de demanda: o primeiro, onde o intervalo do transiente é de 20s e o segundo, onde esse intervalo é reduzido para 10s; ambos, com um nó de observação. Com relação aos diâmetros simulados, de uma forma geral, o uso do operador elitismo, no cenário 1, se mostrou mais eficiente. Conclui-se, portanto, que na medida em que se aumenta a faixa o tempo de duração do transiente, ou seja, para uma situação onde os efeitos da mudança não sejam tão bruscos o operador elitismo gera melhores resultados. Pode-se concluir também que a variação de alguns parâmetros dos algoritmos genéticos como População de soluções, NC e Número de gerações, NG ocasiona mudanças significativas nas Fobj ótima. Nesse caso, verificou-se que a média das Fobj ótima foram reduzidas consideravelmente e que foram obtidos resultados menos dispersos. Conclui-se, portanto, que, para esta situação específica, o uso do elitismo proporciona resultados mais estáveis para diferentes te.
Adicionalmente, foram verificadas as diferenças absolutas entre cargas reais e calculadas partir dos diâmetros estimados. Utilizou-se a melhor Função Objetiva para fazer essa simulação. Com relação ao cenário 1, pode-se concluir o uso do operador elitismo se demostrou mais favorável para te=100%. Isso ocorreu devido ao fato de que de que a Fobj
ótima correspondente foi bem avaliada entre as demais analisadas, quais sejam (0%, 10% e 50%). Quanto o cenário 2, foi observado que as diferenças absolutas entre as cargas apresentaram maiores erros do que o cenário anterior. Isso ocorre, pois, na medida em que o intervalo do transiente diminui, ocasionando efeitos mais severos na tubulação, isso tende a se refletir na avaliação das diferenças de cargas absolutas. Portanto, o uso do operador elitismo se mostrou mais favorável no cenário 1.
Quanto à rede-exemplo B, o cenário de demanda estudado foi o 2º. Avaliaram-se, nesse caso, duas situações: para um nó de observação e para quatro nós de observação. A estimativa dos diâmetros, conclui-se que o uso do operador elitismo é mais eficiente na medida, em que se aumenta o número de nós de observação. Isso pode foi constatado quando se avaliou os erros absolutos entre os diâmetros reais e calculados para as te analisadas. De uma forma geral, os seus resultados mostraram mais favoráveis, pois houve mais trechos que apresentaram menores erros, bem como uma constância maior entre os te analisadas.
Tal como na rede-exemplo A, foram verificadas as diferenças absolutas entre cargas reais e calculadas partir dos diâmetros estimados utilizando-se a melhor Função Objetiva.
Para o primeiro caso, o cenário que apresentou cargas com menores erros foi para o caso sem elitismo para um nó de observação e para um te=0%, com 71% das medidas abaixo de 2m para o nó e para quatro nós a o menor erro foi encontrado na te=100% com 84% das medidas abaixo de 2m. A análise desta rede permitiu concluir que o uso do elitismo para o caso com quatro nós de observação foi a que apresentou melhores resultados.
O elitismo se mostrou uma ferramenta importante para o estudo de calibração de diâmetros, pois foi capaz de minimizar os erros encontrados e gerar soluções mais próximas do real, sendo recomendada para Rede-exemplo A, cenários 1 e 2, taxas de elitismos de 50% e 10%, respectivamente. Quanto a Rede-exemplo B, para os casos um nó de observação e quatro nós de observação recomendam-se taxas de elitismo de 50% e 10%, respectivamente.
Por fim, verificou-se que o uso do operador elitismo é um parâmetro importante para quando se pretende encontrar soluções ótimas. Deve-se verificar, contudo que, dentre um conjuntos de soluções, a variabilidade dos dados, pois em alguns casos a Fobj ótima não reflete
a média dos dados observados. Podem ser realizados outros testes a fim de verificar a influência do operador elitismo em outros casos, tais como: testar numa rede mais próxima do real; provocar o transiente através outros método como manobra de válvula, partida e parada de bombas; aumentar o número de gerações e populações em conjunto com outra técnica de otimização convencional para reduzir o tempo de processamento da simulação, aumentar a velocidade de convergência e refinar os resultados e calibrar diâmetros e rugosidades paralelamente. Além disso, outra sugestão seria para uma mesma rede utilizar dados transientes e permanentes e fazer comparações utilizando as duas estratégias de resolução.