Aplicação de redes neurais artificiais na modelagem de reatores fotoquímicos

Abstract

As Redes Neurais Artificiais (RNA’s) vêm sendo utilizadas como modelos preditivos, possuindo um potencial de exploração no tratamento de dados complexos, com aplicação em mecanismos de reações complexas como os dos reatores fotoquímicos, os quais possuem comportamento não linear. As RNA’s possuem ampla capacidade de aprendizagem sendo possível, a partir de dados experimentais, condicionar as respectivas respostas, sem que haja conhecimento prévio de leis físicas ou químicas, não necessitando assim, de descrição matemática do fenômeno. Os Processos Oxidativos Avançados (POA’s) se baseiam na geração do radical hidroxila, o qual é um forte agente oxidante, que pode ser empregado na degradação de diversos compostos poluentes, principalmente os recalcitrantes. A maioria dos POA’s utilizam uma combinação de catalisadores e uma fonte de radiação eletromagnética para gerar os radicais hidroxila. Devido ao grande número de fatores que podem influenciar os POA’s a modelagem fenomenológica torna-se muito complexa, por isso muita vezes se recorre a procedimentos empíricos para a construção de modelos matemáticos para estes processos. O presente trabalho estudou a aplicação das RNA’s na modelagem do processo de degradação do fenol, proveniente de efluentes industriais. Os dados experimentais usados na modelagem foram extraídos de um trabalho desenvolvido na Universidade de São Paulo (BORGES, 2009). Foi estudada a influência da variação do número de neurônios na camada oculta, bem como as funções de ativação intervenientes no processo de transmissão dos dados, o número de dados na camada de entrada e a influência de ruídos externos ao modelo. Os resultados obtidos mostraram que a técnica das RNA’s pode ser aplicada demonstrando resultados primorosos para um modelo ajustado em função tangente hiperbólica demonstrando sua melhor aplicação em estudos de predição. Mesmo com um número de dados reduzido, a RNA também demonstrou bom ajuste, de modo que os custos com a etapa experimental podem ser reduzidos. Quanto aos ruídos provocados na rede, ocorreu uma pequena variação de modo que a rede perdeu em ajuste na etapa de validação, entretanto o desempenho da rede se manteve adequada.