MODELAGEM, SIMULAÇÃO E DETECÇÃO DE FALHAS EM UM REATOR CSTR COM O USO DE RNA’S

MODELAGEM, SIMULAÇÃO E DETECÇÃO DE FALHAS EM UM REATOR CSTR COM O USO DE RNA’S

BARRETO, L. C.; CARVALHO, F. O.; SARAIVA, S. V.; CAVALCANTI, C. A. S. H.; COSTA, P. R. M.

Artigo Completo:

Neste trabalho buscou-se a investigação do uso de RNA’s (Redes Neurais Artificiais) como ferramenta para o desenvolvimento de sensores virtuais, e detecção de falhas em processos químicos. A RNA utilizada para a avaliação dos sensores virtuais foi a MLP (Multi-Layer Perceptron), para a detecção de falhas utilizou-se a MLP como classificação binária, bem como a rede Kohonen através da análise de mapas auto organizáveis (SOM Self-Organizing Map). Todavia, os dados utilizados nestas análises foram obtidos através da modelagem e simulação de uma reação de Van der Vussen em um reator CSTR, sendo assim, os dados obtidos em operação normal (sem falhas) foram utilizados na MLP para o desenvolvimento de sensores virtuais, os quais tem o objetivo de inferenciar variáveis do processo que são de difícil medição (como a concentração), através de informações de variáveis facilmente mensuráveis tais como: temperatura, vazão e calor. Todavia, para a etapa de detecção de falhas foram incrementados erros aleatórios (falhas) em algumas amostras de temperatura do reator, para testar a sensibilidade das redes na detecção de falhas. Os métodos utilizados nos casos supracitados conseguiram representar satisfatoriamente os processos estudados.

Neste trabalho buscou-se a investigação do uso de RNA’s (Redes Neurais Artificiais) como ferramenta para o desenvolvimento de sensores virtuais, e detecção de falhas em processos químicos. A RNA utilizada para a avaliação dos sensores virtuais foi a MLP (Multi-Layer Perceptron), para a detecção de falhas utilizou-se a MLP como classificação binária, bem como a rede Kohonen através da análise de mapas auto organizáveis (SOM Self-Organizing Map). Todavia, os dados utilizados nestas análises foram obtidos através da modelagem e simulação de uma reação de Van der Vussen em um reator CSTR, sendo assim, os dados obtidos em operação normal (sem falhas) foram utilizados na MLP para o desenvolvimento de sensores virtuais, os quais tem o objetivo de inferenciar variáveis do processo que são de difícil medição (como a concentração), através de informações de variáveis facilmente mensuráveis tais como: temperatura, vazão e calor. Todavia, para a etapa de detecção de falhas foram incrementados erros aleatórios (falhas) em algumas amostras de temperatura do reator, para testar a sensibilidade das redes na detecção de falhas. Os métodos utilizados nos casos supracitados conseguiram representar satisfatoriamente os processos estudados.

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/chemeng-cobeqic2017-383

Referências bibliográficas

• [1] BRANDÃO, M. M. S. L. Detecção e diagnóstico de falhas de processo químico dinâmico por redes neuronais multicamadas e mapas auto-organizáveis. 2010. 100p. Dissertação (Mestre em Ciências) - Universidade Federal do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro – RJ
• [2] KLATT, K.U., ENGELL, S. Gain-scheduling trajectory control of a continuous stirred tank reactor. Computers & Chemical Engineering, 491–502, 1998.
• [3] KOHONEN, T., OJA, E., SIMULA, O., VISA, A., KANGAS, J. Engineering Applications of the Self-organizing Map. Proceedings of the IEEE. 1996.
• [4] MARQUES, L. P.. Utilização de Redes Neurais Artificiais e Análise de Componentes Principais no Monitoramento da Qualidade da Água. Dissertação. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química - UFPE. Recife. 100f. 2011.
• [5] VOJTĚŠEK, J. Chemical Reactors: Modern Control Methods, 2007.
• [6] WERLE, L. O. Analisadores virtuais baseados em modelo neural para monitoramento e controle de colunas de destilação com aquecimento distribuído. 2012. 262 p. Tese de Doutorado (Doutor em Engenharia Química) – Universidade Federal de Santa Catarina. Santa Catarina – SC.

Como citar:

BARRETO, L. C.; CARVALHO, F. O.; SARAIVA, S. V.; CAVALCANTI, C. A. S. H.; COSTA, P. R. M.; "MODELAGEM, SIMULAÇÃO E DETECÇÃO DE FALHAS EM UM REATOR CSTR COM O USO DE RNA’S", p-2188-2193. In: Anais do XII Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação Científica [=Blucher Chemical Engineering Proceedings, v. 1, n.4]. ISSN Impresso: 2446-8711. São Paulo: Blucher, 2017.
ISSN 23591757, DOI 10.5151/chemeng-cobeqic2017-383