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Aplicação de métodos de otimização para operação de redes de distribuição de água: uma revisão sistemática da literatura
In last time research of to optimize water supply systems has long been found in the
literature, whether related to the design, operation, calibration or testing of networks. In
view of the growing population increase, based on the fact that water distribution systems
involve energy, in addition to the finite natural resource, optimizing the processes related
to the operation of the networks arises with the need to implement techniques that seek,
among other objectives, to minimize costs and losses, control pressure inside the pipes,
which has the purpose of guaranteeing water to the consumer in sufficient quantity and
quality. The present study was carried out using the StArt software, which helps in
structuring a systematic review, in order to gather relevant works from 1977 to 2020. The
collection of 87 articles started from a search that originated 637 results, being 335 from
the Web Of Science database, 152 works from the Scopus database, 100 results from the
Science Direct database, and 49 articles from Google Academic, 1 classic article was
manually added to the StArt system. The research followed a search methodology. This
result originated from the pre-establishment of search keywords and the application of
search filters. The funneling of the results began with the application of criteria for
inclusion and exclusion of articles, in order to select the one most targeted at the theme
of optimizing the operation of water supply networks. Subsequently, a quality analysis
was performed, where each article was scored based on 10 pre-established quality criteria.
Data related to the applied optimization method were extracted, number of objective
functions (single or multi-objective), number of restrictions used, number of decision
variables used, application or not of penalty function; type of system (pumping or
configuration of valves), type of network studied (real or theoretical) and hydraulic
simulator. The results indicate that among the evaluated articles, genetic algorithms
(simple, hybrid and multiobjective) are the most employed optimization method, and
most of these studies use 5 or more restrictions and decision variables. The application of
penalty and non-application functions were quite balanced between the jobs,
corresponding to 49% and 51% respectively. The type of system studied, the pumping
systems represent the vast majority, as well as the type of theoretical network and the
hydraulic simulator EPANET.Há muito tempo são encontrados na literatura pesquisas que objetivam a otimização dos
sistemas de abastecimentos de água, seja relacionado ao design, operação, calibração ou
testes de redes. Diante do crescente aumento populacional, tomando como base que os
sistemas de distribuição de água envolvem energia, além do recurso natural finito,
otimizar os processos relacionados à operação das redes surge com a necessidade de
implantar técnicas que buscam, dentre outros objetivos, minimizar custos e perdas,
controlar pressão dentro das tubulações, que tem a finalidade de garantir ao consumidor
água em quantidade e qualidade suficientes. Com o objetivo de contribuir com as
pesquisas acerca da aplicação de técnicas de otimização para operação ótima de redes de
distribuição de água, a revisão sistemática da literatura foi realizada com o uso do
software StArt, que auxilia na estruturação de uma revisão sistemática, com o intuito de
reunir trabalhos relevantes no período de 1977 a 2020. A coleção de 87 artigos partiu de
uma busca que originou 637 resultados, sendo 335 da base de dados Web Of Science, 152
trabalhos da base Scopus, 100 resultados da base de dados Science Direct, e 49 artigos
provenientes do Google Academic, 1 artigo clássico foi adicionado manualmente ao
sistema StArt. A pesquisa seguiu uma metodologia de busca. Esse resultado originou-se
a partir do pré estabelecimento de palavras-chave de busca e aplicação de filtros de
pesquisa. O afunilamento dos resultados iniciou-se com aplicação de critérios de inclusão
e exclusão de artigos, com o intuito de selecionar aquele mais direcionados ao tema de
otimização de operação de redes de abastecimento de água. Posteriormente foi realizada
uma análise de qualidade, onde cada artigo foi pontuado fundamentando-se em 10
critérios de qualidade pré-estabelecidos. Foram extraídos dados referentes ao método de
otimização aplicado, número de funções objetivo (mono ou multiobjetivo), quantidade de
restrições utilizadas, quantidade de variáveis de decisão empregadas, aplicação ou não de
função penalidade, tipo do sistema (bombeamento ou configuração de válvulas), tipo de
rede estudada (real ou teórica) e simulador hidráulico. Os resultados indicam que dentre
os artigos avaliados, os algoritmos genéticos (simples, híbrido e multiobjetivo) são os
métodos de otimização mais empregado, e a maioria desses trabalhos utilizam 5 ou mais
restrições e variáveis de decisão. A aplicação de função penalidade e não aplicação,
ficaram bastante equilibradas entre os trabalhos, correspondendo a 49% e 51%
respectivamente. Já o tipo de sistema dos estudos, os sistemas de bombeamento
representam a grande maioria, bem como o tipo de rede teórica e o simulador hidráulico
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