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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Desenvolvimento de sensor virtual para predição do teor de cal livre no clínquer em uma fábrica de cimento
Authors: Roberta de Souza Lima Magalhães
First Advisor: Esly Ferreira da Costa Junior
First Referee: Andrea Oliveira Souza da Costa
Second Referee: Gustavo Matheus de Almeida
Abstract: Devido ao expressivo percentual de clínquer no cimento, a qualidade do clínquer produzido tem impacto direto na qualidade do cimento e deve ser monitorada continuamente. Entretanto, a análise do clínquer nas fábricas de cimento não é feita em tempo real, sendo seu período de amostragem e análise usualmente superior a duas horas. O teor de cal livre é considerado um indicador chave para avaliar a qualidade do clínquer. Desta forma, a predição do valor de cal livre através de sensores virtuais baseados em dados de processo online disponíveis na indústria cimenteira apresenta-se como uma alternativa interessante e de baixo custo para estimar a qualidade do clínquer. O objetivo deste trabalho é propor um sensor virtual baseado em um modelo empírico para predição do conteúdo de cal livre no clínquer, a partir de dados operacionais de uma fábrica de cimento. A modelagem dos dados operacionais, a partir de somente dados de processo online, foi desenvolvida com enfoque de sensor virtual, utilizando as técnicas de regressão linear múltipla e de redes neurais artificiais do tipo Perceptron de Múltiplas Camadas (MLP) e do tipo Função de Base Radial (RBF). O modelo empírico baseado em regressão linear múltipla apresentou melhor desempenho em relação aos modelos baseados em redes neurais artificiais. Isto foi verificado na análise dos resultados do coeficiente de determinação e de erro quadrático médio, bem como análise dos resíduos, dos modelos obtidos por regressão linear múltipla e por redes neurais artificiais. Considerando a base de dados utilizada neste estudo, composta de dados industriais, e os resultados disponíveis na literatura, pode-se concluir que o modelo obtido por regressão linear múltipla, considerando 93 variáveis de regressão, foi o melhor modelo obtido, explicando 73,09% e 71,92% da variação na variável de saída cal livre no clínquer (na etapa de ajuste e na etapa de validação, respectivamente).
Abstract: Due to the significant percentage of clinker in cement, the quality of clinker produced has a direct impact on cement quality and should be monitored continuously. However, clinker analysis in cement plants is not done in real time, with sampling and analysis usually exceeding two hours. The free lime content is considered a key indicator to evaluate clinker quality. Thus, the prediction of free lime value through virtual sensors based on online process data available in the cement industry presents itself as an interesting and low cost alternative to estimate clinker quality. The objective of this work is to propose a virtual sensor based on an empirical model to predict the free lime content in the clinker, from the cement plant operational data. The operational data modeling, using only online process data, was developed with a virtual sensor approach using multiple linear regression techniques and artificial neural networks - MLP and RBF type. The empirical model based on multiple linear regression presented better performance in relation to models based on artificial neural networks. It was verified in the results analysis of the determination coefficient and mean square error, as well as the residuals analysis, for the models obtained by multiple linear regression and by artificial neural networks. Considering the data base used in this study, composed of industrial data, and the results available in the literature, it can be concluded that the model obtained by multiple linear regression, considering 93 regression variables, was the best model obtained, explaining 73.09 % and 71.92% of the variation in free lime in the clinker (adjust and validation steps, respectively).
Subject: Cimento
Predição (Lógica)
Engenharia quimica
Cal
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/RAOA-BCTLSR
Issue Date: 25-Feb-2019
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