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Tipo: Dissertação
Título: Branch and bound e paralelismo na otimização energética em redes de distribuição de água
Título em inglês: Branch and bound and parallelism in energy optimization in water distribution networks
Autor(es): Rocha, Jéssica Gomes Melo da
Orientador: Souza, Michael Ferreira de
Coorientador: Araújo, Ascânio Dias
Palavras-chave em português: Otimização combinatória;Abastecimento de água;Processamento paralelo (computadores);Eficiência energética;Branch and bound
Palavras-chave em inglês: Combinatorial optimization;Water supply;Parallel processing (computers);Energy efficiency;Branch and bound
Data do documento: 30-Jan-2025
Citação: ROCHA, Jessica Gomes Melo da. Branch and bound e paralelismo na otimização energética em redes de distribuição de água. 2025. 60 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem e Métodos Quantitativos) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.
Resumo: Este trabalho apresenta uma abordagem para a otimização de sistemas de distribuição de água (SDAs) utilizando o algoritmo Branch and Bound (B&B) com busca em profundidade (DFS) e paralelismo baseado em tarefas. A metodologia inclui a distribuição eficiente das tarefas entre múltiplos núcleos, buscando equilíbrio na carga de trabalho e tempos de execução reduzidos. O algoritmo é aplicado a três cenários operacionais, considerando uma, duas e três ativações máximas das bombas ao longo de 24 horas, respeitando restrições hidráulicas e minimizando os custos operacionais. O espaço de busca teórico do problema é da ordem de 4²4 soluções possíveis, o que equivale a aproximadamente 281 trilhões de combinações. A abordagem proposta utiliza codificação e estratégias de poda eficientes, reduzindo esse espaço para simulações que finalizam com pouco mais de 500 soluções viáveis. Essa eficiência, aliada ao uso do paralelismo de tarefas, permite reduzir o tempo computacional em mais de 99% em todos os cenários analisados, tornando o método prático e aplicável a contextos operacionais reais. As soluções geradas possibilitam economias anuais significativas, alcançando até R$ 16.400 no cenário mais intensivo.
Abstract: This work presents an approach for the optimization of water distribution systems (WDS) using the Branch and Bound (B&B) algorithm with depth-first search (DFS) and task-based parallelism. The methodology includes the efficient distribution of tasks among multiple cores, aiming to balance workloads and reduce execution times. The algorithm is applied to three operational scenarios, considering one, two, and three maximum pump activations over 24 hours, while respecting hydraulic constraints and minimizing operational costs. The theoretical search space of the problem is on the order of 4²4 possible solutions, equivalent to approximately 281 trillion combinations. The proposed approach utilizes efficient encoding and pruning strategies, reducing this space to simulations that conclude with just over 500 viable solutions. This efficiency, combined with task-based parallelism, reduces computational time by more than 99% in all analyzed scenarios, making the method practical and applicable to real-world operational contexts. The generated solutions enable significant annual savings, reaching up to R$16,400 in the most intensive scenario.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/82421
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/2528548080720982
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0001-6751-2877
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/1246776718921674
Currículo Lattes do Coorientador: http://lattes.cnpq.br/2940950386915746
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:DEMA - Dissertações defendidas na UFC

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