Redes neurais artificiais como ferramenta de auxílio na operação e controle da estação de tratamento de água de palmeira dos índios

Abstract

O acesso à água é um direito fundamental e, ao mesmo tempo, uma preocupação crescente da humanidade. Questões relativas ao abastecimento, qualidade e quantidade da água distribuída foram desenvolvidas e discutidas com maior intensidade nas últimas décadas por órgãos regulamentadores, pela academia e pela sociedade em geral. Esta dissertação deu ênfase ao processo do sistema de tratamento de água para o abastecimento da cidade de Palmeira dos Índios, no estado de Alagoas. A Estação de Tratamento de Água, objeto desse estudo, é do tipo compacta, realizando três processos: coagulação, filtração ascendente e desinfecção, com uma capacidade máxima de tratamento para 500m³/h. Como o sistema de tratamento é todo manual, no caso de oscilação na qualidade da água e anormalidades na operação, os ajustes são morosos e desordenados, afetando a qualidade da água distribuída além do desperdício de produtos químicos. O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma ferramenta de auxílio na operação da Estação utilizando Redes Neurais Artificiais para o sistema de coagulação e para o sistema de desinfecção. Os modelos desenvolvidos são utilizados como ferramenta de predição para os operadores na estabilização do sistema, melhorando os índices de controle de qualidade da água distribuída e minimizando o custo operacional. O estudo de caso foi desenvolvido com base nos dados disponibilizados pela Companhia. Foram analisados relatórios gerenciais e registros dos operadores e utilizado o software MATLAB® para construção das redes neurais. Os modelos desenvolvidos apresentaram resultados satisfatórios para suas saídas, comprovados em testes realizados na prática. Esses valores gerados pelas Redes Neurais Artificiais foram aplicados nos sistemas de controle da Estação e obtiveram resultados finais dentro dos padrões estabelecidos de potabilidade de água para o consumo humano, ratificando a utilidade dos modelos desenvolvidos.

Abstract

The access to water is a fundamental right and at the same time a growing concern of humanity. Issues related to the supply, quality and quantity of distributed water were developed and discussed more intensively in recent decades by regulators, academy and society in general. This paper emphasizes the process of the water treatment system for the supply of the city of Palmeira dos Indios, in the state of Alagoas. The Water Treatment Station - the object of this study - is of the compact type, performing three processes: coagulation, upward filtration and disinfection, with a maximum treatment capacity of 500m³ / h. As the treatment system is all manual, in the case of oscillation in the water quality and abnormalities in the operation, the adjustments are slow and disorderly, affecting the quality of the water distributed in addition to waste of chemicals. The objective of this work has been to develop a tool to aid in the operation of the Station using Artificial Neural Networks for the coagulation system and the Station disinfection system. The developed models are used as a prediction tool for operators in stabilizing the system, improving the quality control indices of the distributed water and minimizing the operational cost. The case study was developed based on data provided by the company. Management reports and operator records were analyzed and MATLAB® software was used for the construction of Neural Networks. The developed models presented satisfactory results for their outputs, proven in tests performed in practice. Those values generated by the Artificial Neural Networks were applied in the Station control systems and obtained final results within the established standards of water potability for human consumption, ratifying the usefulness of the developed models.