UMA ABORDAGEM PARA O PROJETO DE REDES URBANAS DE DISTRIBUIÇÃO DE GÁS POR OTIMIZAÇÃO COMBINATÓRIA E SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICAS Cezar Miranda Paula.

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1 UMA ABORDAGEM PARA O PROJETO DE REDES URBANAS DE DISTRIBUIÇÃO DE GÁS POR OTIMIZAÇÃO COMBINATÓRIA E SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICAS Cezar Miranda Paula de Souza Bolsista Mestrado – DIMAp Orientação: Marco César Goldbarg Elizabeth Gouvêa Goldbarg

2 Objetivos Apresentar uma abordagem para o projeto de redes urbanas de serviços com topologia em árvore (em especial, redes urbanas de gás) –que seja de custo mínimo –que gere o menor impacto sócio- ecológico possível. Uso de SIG e técnicas de otimização combinatória

3 Motivação Cenário nacional propício para o crescimento de redes de gás natural –Grandes reservas de gás natural –Demanda crescente Indústrias siderúrgica, química, petroquímica e de fertilizantes – fornece calor, gera eletricidade e força motriz transportes urbanos – pode substituir o óleo diesel, a gasolina e o álcool –“Combustível limpo”, sem restrições ambientais Projeto e implantação de redes urbanas de serviço –tarefas árduas –grande importância econômico-social –envolve custos elevados

4 Desafios Necessidades do projeto variam –Características do terreno e do ambiente –Fatores urbanos e ecológicos intervenção física –Diversos tipos e modelos de dutos e tubos –Valores limites máximos e mínimos pressão Vazão do gás variam de segmento a segmento –Atender a todos os pontos de demanda minimizando os custos distâncias, custos de instalação

5 Desafios Projetos envolvem uma série de variáveis de decisão –Problema complexo (NP Árduo) –Difícil solução computacional Soluções Enumerativas (Inviabilidade Temporal) Otimização combinatória / Soluções Aproximativas (qualidade de solução x tempo de execução) –Neste contexto, os SIGs surgem como ferramentas que, aliadas às técnicas de Otimização Combinatória, possibilitam o apoio à tomada de decisão no processo de projeto das redes a serem implantadas e/ou expandidas. Integração de plataforma SIG com módulos de otimização (traçado e diâmetro) e Bancos de Dados de alto nível Mapeamento no problema de árvores de Steiner –formulação com bottleneck Min-Max-Min-Sum. –Formulação Bottleneck para árvores de Steiner ausente na literatura

6 Aplicabilidade Metodologia pode ser aplicada ao projeto de redes urbanas de serviços em geral (em topologia árvore e em outras topologias) –Rede Elétrica –Saneamento –Telecomunicações –Etc.

7 Resultados Desenvolvimento de algoritmos aproximativos –SPH (Shortest Path Heuristic) –GRASP Híbrido com perturbações –Algoritmo Genético –Comparações para obtenção de estatísticas de desempenho Desenvolvimento de SIG para integração em Software SIG –pré-processamento –Grafo representativo do problema –exibição da solução

8 Resultados – Algoritmos Testes de desempenho para os algoritmos –20 instâncias da Steinlib –Execução: Pentium 4 3GHz 512 MB RAM Instâncias não possuem referência geográfica –resultados não permitem exibição –estatísticas de desempenho / validação dos algoritmos Testes com instâncias reais –PotiGás: Natal / RN base geográfica da cidade resultados podem ser exibidos

9 Resultados – Algoritmos

10 Resultados - SIG Tratamento de bases geográficas (ArcGIS / Network Analyst) –Geocodificação de endereços –Análises de rede Caminho mais curto Árvore Geradora Mínima Caixeiro Viajante SIG embarcado (MapObjects / NetEngine ) –Simbolização –Visualização (Zoom / Pan) –Rotulação –Análise / Edição de bases –Visualização / Seleção de camadas –Análises de rede

11 Resultados - SIG

12 Tela Principal

13 Resultados - SIG Gerenciamento de camadas

14 Resultados - SIG Simbolização X Rotulação

15 Resultados - SIG Edição

16 Resultados - SIG Solução da rede

17 Benefícios Sociais e Econômicos Soluções minimizam os custos de implantação / expansão das redes redução do impacto ambiental / social produzido pela intervenção O projeto automatizado da rede permite a realização de simulações, podendo prever dificuldades do processo, e prover soluções para as mesmas

18 Dúvidas e Sugestões