Aplicação de tecnologias analíticas de processo para monitoramento na produção de biocombustíveis e metalização industrial de filmes poliméricos

Abstract

À medida que os processos industriais se tornam mais complexos, torna-se essencial o desenvolvimento de novas metodologias capazes de monitorá-los de forma eficiente. Nesse contexto, métodos quimiométricos podem ser utilizados para o tratamento de dados provenientes desses processos, visando extrair informações relevantes que auxiliem na sua compreensão e monitoramento. Dentre as ferramentas quimiométricas aplicadas a processos, podem-se destacar as técnicas de calibração multivariada e os métodos de monitoramento estatístico de processos (Statistical Process Monitoring - SPM). No presente trabalho, essas ferramentas foram utilizadas em duas abordagens. Na primeira, modelos de regressão por mínimos quadrados parciais (Partial Least-squares - PLS) foram desenvolvidos, com base em dados espectroscópicos, para o monitoramento da produção de biodiesel em uma coluna de destilação reativa. Um espectrômetro portátil no infravermelho próximo, o MicroNIR, foi utilizado para o monitoramento on-line da mistura reacional na base da coluna. Além disso, misturas sintéticas foram empregadas na construção dos modelos com o intuito de ampliar a faixa de concentração dos componentes modelados: etanol, glicerol e éster alquílico (biodiesel). Resultados satisfatórios foram obtidos em relação aos valores da raiz do erro quadrático médio de predição (Root Mean Square Error of Prediction - RMSEP). A segunda abordagem envolveu o desenvolvimento de uma estratégia de SPM para monitorar o processo industrial de metalização a vácuo de filmes de poliéster, com base nos dados de densidade óptica (DO) do filme metalizado adquiridos ao longo da produção. Esses dados representam uma medida indireta da espessura do revestimento e são utilizados no controle do processo. Assim, esse trabalho visou possibilitar uma estratégia de monitoramento eficiente, através de uma análise mais elaborada dos dados de DO já coletados. Após uma análise exploratória desses dados, envolvendo um estudo de correlação e tendência, foi proposta a aplicação de uma carta de controle da média móvel exponencialmente ponderada (Exponentially weighted moving average - EWMA) para o monitoramento da tendência. Além disso, após diferenciação dos dados, utilizou-se uma carta EWMA e uma carta da amplitude para o monitoramento da média e da variabilidade do processo, respectivamente. Por fim, a avaliação dos resultados permitiu uma análise coerente dos dados, indicando a viabilidade da estratégia sugerida para o monitoramento do processo.