Redes neurais permitem otimizar processos de secagem, demonstram pesquisas da UFSCar | Analytica
Redes neurais permitem otimizar processos de secagem, demonstram pesquisas da UFSCar
Flavio, José e Fábio Freire (Imagem: Montagem sobre foto do acervo pessoal)
Livro aborda essa e outras aplicações do controle inteligente à secagem, uma das operações mais comuns na produção industrial
A secagem é uma das técnicas de conservação mais antigas e, hoje, as operações de secagem estão entre as mais comuns na produção industrial, visando tanto à redução do peso de um produto para o seu transporte e armazenamento, quanto à ampliação do tempo de conservação daquele produto. Aparentemente simples, o processo de secagem, especialmente quando feito em larga escala, envolve vários desafios, entre os quais um destaque é a busca por maior eficiência energética e, assim, diminuição dos custos envolvidos. Nesse contexto, o controle dos processos de secagem é essencial. "O grande objetivo do controle automático é promover a secagem gastando o mínimo de energia e levando ao máximo de produtibilidade. As quantidades envolvidas são muito grandes. Em nossos laboratórios, chegamos a economizar cerca de 50% de energia elétrica usando controle na secagem de leite e de ovos", explica Fábio Bentes Freire, docente do Departamento de Engenharia Química (DEQ) da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) e pesquisador do Centro de Secagem da Instituição.
Freire, junto a colegas do próprio DEQ e, também, do Departamento Acadêmico de Construção Civil (Dacoc) da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), assina um dos capítulos do livro "Intelligent Control in Drying", que está sendo lançado mundialmente pela editora CRC Press, dedicada a obras de Ciência, Tecnologia e Saúde. A obra visa justamente sanar uma lacuna no conhecimento e em aplicações práticas do controle inteligente a processos de secagem, e integra uma série de publicações sobre os avanços mais recentes na produção de conhecimento e de novas tecnologias em secagem. Os pesquisadores brasileiros são os únicos representantes da América Latina entre autores de 10 outros países.
O capítulo, intitulado "An overview on neural networks in physical properties and drying technology", demonstra como o uso de redes neurais artificiais é uma ferramenta poderosa para a modelagem da cinética de secagem e, assim, para o controle de processos de secagem em diferentes condições. "Para ser viável, a secagem deve ser feita de forma controlada, e sistemas de controle, por sua vez, precisam de uma descrição matemática do processo para funcionar, o que é bastante complexo no caso da secagem, em que vários fenômenos acontecem ao mesmo tempo. Por isso as redes neurais são uma alternativa interessante, desde que exista um banco de dados com informação suficiente para que o 'cérebro artificial' entenda o processo", conta Freire.
A existência desse banco de dados é justamente o que confere caráter especial à contribuição brasileira no livro, que demonstrou o uso de redes neurais através de estudos de caso realizados no próprio Centro de Secagem da UFSCar, único na América Latina e um dos principais centros de estudo de processos de secagem em todo o mundo, junto a grupos na McGill University, no Canadá, e na University of Canterbury, na Nova Zelândia. O Centro foi fundado na década de 1980 por José Teixeira Freire, também docente do DEQ e referência internacional na área. "As redes neurais são estruturas matemáticas que buscam imitar o funcionamento do cérebro humano e que, quanto mais abundante a informação, mais aprendem. O Centro de Secagem da UFSCar data de 1985, e o acúmulo de informação desde a sua criação tem permitido o projeto de redes neurais muito bem informadas", explica Fábio Freire. "O convite para a produção do capítulo sem dúvida resulta da qualidade do nosso trabalho na UFSCar, e o contato, além da publicação, levou também a uma parceria que está sendo formalizada, com a Dalhousie University, no Canadá, onde atua um dos organizadores", complementa.
Além de Fábio Bentes e José Teixeira Freire, pai e filho, também assinam o capítulo Flavio B. Freire – irmão e filho dos outros pesquisadores, respectivamente, docente na UTFPR – e Maria do Carmo Ferreira – que foi orientanda de José Teixeira Freire da iniciação científica ao doutorado e hoje também é docente do DEQ. "O sucesso acadêmico do meu pai sem sombra de dúvida influenciou profundamente tanto a minha escolha profissional quanto a do meu irmão. Mais do que isso, o prazer e o brilho no olhar que ele traz para suas atividades na UFSCar foram um incentivo para que nos tornássemos professores universitários. Mas, além dos laços afetivos, cada um de nós tem um formação diferente e, assim, também visões distintas, o que enriqueceu o texto. Eu sou formado em Engenharia Elétrica, meu pai é físico, meu irmão engenheiro civil e a Maria do Carmo é engenheira química, e assim tendem a ser as equipes que, hoje em dia, lidam com problemas cada vez mais multidisciplinares", avalia Fábio Bentes Freire.
"Nosso objetivo, com o capítulo, foi mostrar que, com softwares específicos para o projeto de redes neurais, é possível utilizar essa poderosa ferramenta sem ser um erudito no assunto, seja na pesquisa, seja na aplicação industrial", conclui Fábio Freire. O livro "Intelligent Control in Drying" está disponível para pré-venda (a venda começa em 3/9) no site da Amazon (https://amzn.to/2Pj0orE).