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Tipo: Dissertação
Título: Proposta e análise de diferentes metodologias para estimação de parâmetros cinéticos por meio do ajuste de perfis dinâmicos de concentração
Autor(es): Marcelo Segala Xavier
Primeiro Orientador: Esly Ferreira da Costa Junior
Primeiro membro da banca : Andréa Oliveira Souza da Costa
Segundo membro da banca: Fernando Cotting
Resumo: Objetivo: a estimação de parâmetros cinéticos é uma etapa essencial no projeto de reatores, permitindo a previsão do rendimento da reação ao longo do tempo e a identificação de condições ótimas de operação. Este trabalho apresenta uma comparação de três metodologias de estimação de parâmetros diferentes usando um estudo de caso: o processo Henkel. Métodos: a primeira metodologia é baseada na regressão linear múltipla. A segunda e a terceira são baseadas na regressão não linear resolvida com o emprego de otimização, sendo que a função objetivo do problema de otimização proposto utiliza em um caso a taxa de reação e no outro, as concentrações, respectivamente. Resultados: os melhores valores para os parâmetros estimados, considerando a significância estatística e a consistência física, são aqueles obtidos usando a regressão não linear e as concentrações como variável preditora. Os resultados não mostraram nenhum viés, embora alguns dos parâmetros tiveram um intervalo de confiança muitas vezes o seu valor médio. Conclusões: a solução analítica de um problema linearizado não alcança o mínimo global, portanto o seu uso não é preconizado. O uso de variáveis pré-processadas em um problema de otimização, neste caso a taxa de reação, não é recomendado devido ao maior acúmulo de erros se comparado aos erros derivados da integração numérica.
Abstract: Purpose: The estimation of kinetic parameters is an essential step in the design of reactors, allowing the temporal prediction of the reaction yield and the identification of optimal operating conditions. This manuscript presents a comparison of three different methodologies for parameter estimation using a case study: the Henkel process. Methods: The first methodology is based on multiple linear regression. The second and third are based on nonlinear regression solved by employing optimization and the objective function of the proposed optimization problem uses reaction rates and concentration values, respectively. Results: The best values of the estimated parameters, considering both physical consistency and statistical significance, are those obtained using nonlinear regression using the experimental values of concentration. The results did not show any bias, although some of the parameters had large confidence intervals. Conclusions: The analytical solution of a linearized nonlinear problem does not achieve global minima, therefore it is a discouraged to use. The use of preprocessed variables in the optimization problem, in this case, the reaction rate, is not recommended due to larger error accumulation compared to errors from numerical integration.
Assunto: Engenharia química
Análise de sensibilidade
Cinética química
Estimativa de parâmetro
Integração numérica
Otimização
Resíduos
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Instituição: UFMG
Departamento: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
Curso: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/54647
Data do documento: 10-Fev-2023
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