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Título
Proposta de modelo Narma de representação e predição da dinâmica dos ruídos no processo de produção de aço inox.
Orientador
Fernando Celso de Campos
Autor
Marcos Cícero Faria da Silva
Palavra chave
Modelagem estocástica. Identificação de sistema. Ruído industrial. Forno de indução. Análise de sinais.
Grupo CNPQ
Programa
DR - ENGENHARIA DE PRODUÇÃO (PPGEP)
Área
ENGENHARIAS
Data da defesa
24/02/2021
Nº Downloads
280
Resumo
Os malefícios à saúde causados pelos ruídos no ambiente de trabalho, dependendo da sua intensidade e frequência, podem ser extremamente danosos ao trabalhador. Inclusive, a Organização Mundial da Saúde, passou a tratar o ruído como problema de saúde pública. O comportamento dinâmico dos ruídos no processo de produção de aço inox é a problematização a ser investigada, no presente trabalho, usando técnicas polinomiais de identificação de sistemas não lineares. Para tanto, o objetivo é propor um modelo NARMA (“Nonlinear Autoregressive Moving Average model”) para representar e predizer a dinâmica dos ruídos no processo de produção de aço inox em uma aciaria. A abordagem metodológica utilizou a revisão sistemática da literatura e projeto experimental. A revisão sistemática da literatura serviu para o levantamento dos quatro tópicos da fundamentação teórica. O projeto experimental serviu para definir o fluxo metodológico partindo-se de dados coletados no campo até se chegar ao modelo proposto. A validação desse modelo proposto foi de acordo com os procedimentos predição k passos à frente, análise de resíduos, índices estatísticos RMSE (“Root Mean Square Error”) e MAPE (“Mean Absolute Percent Error”) e princípio da parcimônia. O modelo provou ser capaz de capturar e predizer a dinâmica do ruído em diversos horizontes, apresentou resultados consistentes em todos critérios de validação utilizados. Por intermédio da FFT (“Fast Fourier Transform”) foi realizada uma análise de sinais no modelo NARMA proposto a fim de evidenciar faixas mais intensas de energia sonora associada aos ruídos do processo no seu espectro de frequência. Em decorrência dessa análise, foi possível comprovar e ratificar a característica tonal do ruído nesse ambiente fabril, além de embasar tecnicamente a sugestão de se projetar um filtro passa alta com frequência de corte especificada em cento e cinquenta Hertz que agregaria, em futura implementação, significativa contribuição para atenuar os ruídos aos níveis normativos pertinentes.
Abstract
Harm to health caused by noise in the work environment, depending on its intensity and frequency, can be extremely harmful to the worker. The World Health Organization has even started to treat noise as a public health problem. The dynamic behavior of noise in the stainless-steel production process is the problem to be investigated, in the present work, using polynomial techniques for the identification of non-linear systems. Therefore, the objective is to propose a NARMA model (“Nonlinear Auto-regressive Moving Average model”) to represent and predict the dynamics of noise in the stainless-steel production process in a steel mill. The methodological approach used a systematic literature review and experimental design. The systematic review of the literature served to survey the four topics of the theoretical foundation. The experimental project served to define the methodological flow starting from data collected in the field until reaching the proposed model. The validation of this proposed model was according to the prediction k steps ahead procedures, residue analysis, statistics indexes RMSE (“Root Mean Square Error”) and MAPE (“Mean Absolute Percent Error”) and parsimony principle. The model proved to be capable of capturing and predicting the dynamics of noise in different horizons, presenting consistent results in all validation criteria used. Through the FFT (“Fast Fourier Transform”) a signal analysis was carried out in the proposed NARMA model in order to show more intense ranges of sound energy associated with the process noise in its frequency spectrum. As a result of this analysis, it was possible to prove and ratify the tonal characteristic of the noise in this factory environment, in addition to technically supporting the suggestion of designing a high-pass filter with a cutoff frequency specified in one hundred and fifty Hertz that would add, in future implementation, significant contribution to attenuating noise to the relevant normative levels.
