Inteligência artificial aplicada ao controle de biorreatores

dc.contributor.advisor1Béttega, Rodrigo
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1379682125857376
dc.contributor.authorReis, Bruna Fagá
dc.date.accessioned2026-03-12T14:23:46Z
dc.date.issued2025-12-08
dc.description.abstractThis work analyzes the application of Artificial Intelligence (AI) in process control in bioreactors, with emphasis on fermentation vats used in the sugarcane-based ethanol industry. The research was conducted through a literature review and comparative analysis of studies developed at the University of São Paulo (USP) and the State University of Campinas (UNICAMP), which apply artificial neural networks integrated with Model Predictive Control (MPC) strategies. Additionally, a bibliometric analysis was performed using the Cytoscape software, enabling the mapping of research evolution and the identification of emerging trends. The results indicate that the use of AI in this type of control provides significant gains in stability, robustness, and efficiency, particularly in multivariable and nonlinear systems, such as biotechnological processes. The incorporation of techniques such as soft sensors, digital twins, and hybrid models expands predictive capability and operational flexibility, representing an advance toward Industry 4.0. The study also shows that the adoption of these technologies in ethanol plants is an interesting alternative to improve energy efficiency and productivity. However, the research also indicates that there are still challenges related to data availability, model interpretability, and the integration of new systems with existing industrial infrastructure.eng
dc.description.resumoO presente trabalho analisa a aplicação da Inteligência Artificial (IA) no controle de processos em biorreatores, com ênfase em dornas fermentativas do setor sucroalcooleiro. A pesquisa foi conduzida por meio de revisão bibliográfica e análise comparativa de estudos desenvolvidos na Universidade de São Paulo - USP e na Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP, que aplicam redes neurais artificiais integradas a controladores preditivos baseados em modelo (MPC - Model Predictive Control). Complementarmente, foi elaborada uma análise bibliométrica com apoio do software Cytoscape, permitindo mapear a evolução das pesquisas e identificar tendências emergentes. Os resultados evidenciam que o uso de IA neste tipo de controle apresenta ganhos significativos de estabilidade, robustez e eficiência, sobretudo em sistemas multivariáveis e não lineares, como os biotecnológicos. A incorporação de técnicas como soft sensors, gêmeos digitais e modelos híbridos amplia a capacidade de predição e a flexibilidade operacional, representando um avanço em direção à Indústria 4.0. O estudo apontou que o uso dessas tecnologias em usinas de etanol é uma alternativa interessante para melhorar a eficiência energética e elevar a produtividade. Porém, a pesquisa também indica que ainda há obstáculos relacionados aos dados, à compreensão dos modelos e à integração dos novos sistemas com os já existentes.por
dc.identifier.citationREIS, Bruna Fagá. Inteligência artificial aplicada ao controle de biorreatores. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23762.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/23762
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.courseEngenharia Química - EQ
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectControle de processospor
dc.subjectInteligência artificialpor
dc.subjectRedes neurais artificiaispor
dc.subjectControle preditivopor
dc.subjectFermentação alcoólicapor
dc.subjectIndústria sucroalcooleirapor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.titleInteligência artificial aplicada ao controle de biorreatorespor
dc.title.alternativeArtificial intelligence applied to process control in bioreactorseng
dc.typeTCC

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