00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) CTEC - CENTRO DE TECNOLOGIA TRABALHOS DE CONCLUSÃO DE CURSO (TCC) - GRADUAÇÃO - CTEC Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC) - Bacharelado - ENGENHARIA QUÍMICA - CTEC
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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Desenvolvimento de estratégias utilizando estatística multivariada e técnicas da engenharia 4.0 no acompanhamento e monitoramento de processos químicos
Autor(es): Dias, Franciele Maria Rodrigues
Primeiro Orientador: Oliveira, Frede Carvalho de
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Cassal, Silvia Helena Almeida de Oliveira
metadata.dc.contributor.referee1: Silva, Altair Marques da
metadata.dc.contributor.referee2: Teles, Vania de Lourdes das Graças
Resumo: O conceito da engenharia 4.0 já é uma realidade dentro das indústrias atuais. Dessa forma, se faz necessário o desenvolvimento de estratégias para utilização do seu conjunto técnicas, tais como: inteligência artificial, conectividade, ciência dos dados, internet das coisas. Assim como, com o advento de novos softwares, ocorre o mesmo com uma utilização mais efetiva da estatística multivariada. Nos processos químicos, um problema inerente é a obtenção de parâmetros de controle e eficiência de processo que são de difícil medição, por razões técnicas ou econômicas. A estatística multivariada e a engenharia 4.0 podem colaborar para solucionar esses problemas, como por exemplo, na construção de analisadores virtuais. Em uma típica indústria de Monocloreto de Vinila (MVC), uma problemática que se enquadra nesse contexto é a medição de 2-clorobutadieno, necessária para o controle do processo de produção, evitando perdas significativas na eficiência do processo. Neste sentido, este trabalho tem como finalidade o desenvolvimento de algoritmos computacionais em Python com foco na criação de sensores virtuais para previsão do contaminante 2-clorobutadieno, utilizando Redes Neurais Artificiais (RNA) e estatística multivariada. Em função da complexidade do processo e suas inúmeras variáveis, as técnicas de análise multivariada também ganham destaque na análise exploratória dos dados, sendo a mais comum delas a Análise de Componentes Principais (PCA). Os resultados indicam que o a concentração de 2-clorobutadieno possui uma maior correlação com as variáveis: temperatura da fornalha, vazão de 1,2-EDC e pressão do 1,2-EDC vaporizado. Logo, essas variáveis foram escolhidas como dados de entrada no treinamento da RNA do analisador. Os resultados indicam que, dentre os sensores virtuais construídos, a RNA sem PCA, com uma camada oculta de topologia [3, 7, 1] apresentou o melhor desempenho e eficácia na estimação da concentração contaminante, alcançando uma acurácia de aproximadamente 99,4%. Além disso, este estudo contribui para uma maior robustez no processo produtivo de MVC, fornecendo uma base para a implementação de estratégias de controle e monitoramento em processos reacionais complexos. Adicionalmente, os resultados obtidos têm potencial aplicação em outras áreas da indústria química, permitindo o desenvolvimento de analisadores virtuais para aprimorar a confiabilidade e a eficiência dos processos.
Abstract: The concept of engineering 4.0 is already a reality within current industries. Therefore, it is necessary to develop strategies for using a set of techniques, such as artificial intelligence, connectivity, data science, internet of things. Just as, with the advent of new software, the same occurs with a more effective use of multivariate statistics. In chemical processes, an inherent problem is obtaining process control and efficiency parameters that are difficult to measure, for technical or economic reasons. Multivariate statistics and engineering 4.0 can collaborate to solve these problems, for example, in the construction of virtual analyzers. In a typical Vinyl Monochloride (MVC) industry, a problem that fits into this context is the measurement of 2-chlorobutadiene, necessary to control the production process, avoiding significant losses in process efficiency. In this sense, this work aims to develop computational algorithms in Python with a focus on creating virtual sensors for predicting the contaminant 2-chlorobutadiene, using Artificial Neural Networks (ANN) and multivariate statistics. Due to the complexity of the process and its numerous variables, multivariate analysis techniques also gain prominence in exploratory data analysis, the most common of which is Principal Component Analysis (PCA). The results indicate that the concentration of 2-chlorobutadiene has a greater correlation with the variables: furnace temperature, flow rate of 1,2-EDC, and pressure of vaporized 1,2-EDC. Therefore, these variables were chosen as input data for training the analyzer's ANN. The results indicate that, among the virtual sensors constructed, the ANN without PCA, with a hidden topology layer [3, 7, 1] presented the best performance and effectiveness in estimating the contaminant concentration, reaching an accuracy of approximately 99.4%. Furthermore, this study contributes to greater robustness in the MVC production process, providing a basis for implementing control and monitoring strategies in complex reaction processes. Additionally, the results obtained have potential applications in other areas of the chemical industry, allowing the development of virtual analyzers to improve process reliability and efficiency.
Palavras-chave: Tecnologia química
Estatística Multivariada
Monocloreto de vinila
Analisador virtual
Engineering 4.0
Multivariate statistics
Vinyl Monochloride
Virtual analyzer
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.department: Curso de Engenharia Química- Bacharelado
Citação: DIAS, Franciele Maria Rodrigues. Desenvolvimento de estratégias utilizando estatística multivariada e técnicas da engenharia 4.0 no acompanhamento e monitoramento de processos químicos. 2025. 43 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2024.
Tipo de Acesso: Acesso Embargado
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/16161
Data do documento: 23-jan-2024
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