Desenvolvimento e avaliação de um sistema de escalonamento de pivôs centrais com uso de metaheurísticas - Um estudo de caso

Abstract

O pivô central é um sistema de irrigação de grande porte, que utiliza grandes quantidades de água durante seu funcionamento. A criação de uma escala de funcio- namento para os pivôs centrais que atuam compartilhando um mesmo recurso hídrico é uma solução para reduzir custos com energia elétrica e controlar o consumo de água visando evitar possíveis danos ambientais sem comprometer a eficácia na irrigação. Para encontrar tal solução, um modelo matemático que representa o problema foi criado e validado. Este modelo serviu de base para a construção de algoritmos que geram a escala de funcionamento dos pivôs centrais. Devido ao grau de complexidade do problema, o uso das metaheurísticas Simulated Annealing e GRASP foi adotado na busca de boas soluções em curto espaço de tempo. A aplicação das metaheurís- ticas foi feita de maneira simples, oferecendo a opção de modificar os parâmetros do problema, de acordo com as necessidades encontradas, sendo possível adaptar a forma de execução dos algoritmos à diferentes realidades. Uma interface que utiliza os al- goritmos desenvolvidos foi construída com o objetivo de facilitar a manipulação das informações de entrada e saída do sistema. Os resultados dos testes obtidos com o sistema utilizando ambos os algoritmos geraram soluções que atenderam plenamente a expectativa inicial sendo, inclusive, avaliados por profissionais da área. Além disto, um estudo de caso, utilizando os algoritmos desenvolvidos, foi realizado com base em informações reais do Projeto Colonização Paracatu Entre-Ribeiros, localizado na Bacia do Rio São Francisco, um dos maiores perímetros de irrigação com pivô central da América Latina.

The central pivot is an system of great importance, which uses much water resource during its working. The development of a working scale to the central pivots that act using one same water resource is a solution to reduce costs with electric energy and to control the water consumption being aimed at to avoid possible nature damages, without compromising its eficiency. To find such solution, a mathematical model that represents the problem was created and validated. This model was the base for the construction of algorithms which solving the scale of the central pivots. Due to the complexity of the problem, the use of metaheuristic Simulated Annealing and GRASP was adopted in the searches of good solutions in very small period of time. The application of the metaheuristics made very simply, offering the options to modify the parameters of the execution, in accordance with the found necessities, being possible to adapt the form of execution of the algorithms to the different realities. An interface that uses the algorithms was constructed with the objective to facilitate to the manipulation of the input and output of the system. The obtained results of tests with the system using both the algorithms had generated solutions that had taken care of the initial expectation fully being, also, evaluated for professionals of the area. Moreover, a case study, using the developed algorithms, were carried through with basis of information of the Project Colonização Paracatu Entre-Ribeiros, located in the Basin of the Rio São Francisco, one of the biggest perimeters of irrigation with central pivot of Latin America.