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Tipo do documento: Tese
Título: Predição das emissões fugitivas de gás metano na camada de cobertura final em aterro sanitário a partir das redes neurais artificiais
Título(s) alternativo(s): Prediction of fugitive methane gas emissions in the final covering layer in a sanitary landfill from artificial neural networks
Autor: Barreto, Carlos Alberto Alves 
Primeiro orientador: Paiva, William de
Primeiro coorientador: Melo, Márcio Camargo de
Primeiro membro da banca: Luiz, Marcia Ramos
Segundo membro da banca: Vieira, Fernando Fernandes
Terceiro membro da banca: Santos, Gerson Marques dos
Quarto membro da banca: Neto, Cláudio Luis de Araújo
Resumo: A quantificação das taxas de fluxo de gás metano através da camada de cobertura final em aterro sanitário podem variar no tempo e no espaço, portanto as ferramentas utilizadas para predizer o comportamento do gás metano é essencial. O presente trabalho objetivou determinar a eficiência da camada de cobertura final em um aterro sanitário por meio de dados experimentais in situ, variáveis ambientais e geotécnicas para predição de emissões fugitivas de metano através de um modelo preditivo a partir de redes neurais artificiais. O campo experimental da pesquisa foi o Aterro Sanitário localizado na região semiárida do nordeste brasileiro. As determinações dos fluxos dos gases através da camada de cobertura foram realizadas utilizando-se a metodologia do ensaio com placa de fluxo estática em combinação com a medida de pressão, concentração dos gases, temperatura interna, temperatura externa e velocidade do vento. Foram realizados tratamentos estatísticos e Análise Descritiva dos dados, Análise de Componentes Principais, Regressão Linear Múltipla e por fim aplicação das Redes Neurais Artificiais. O banco de dados sintético foi concebido do modelo da regressão linear múltipla, no qual foram gerados 1000 valores aleatorizados e validados estatisticamente. Este estudo revelou que o melhor modelo obtido para prever a emissão de gás metano ocorreu na camada de entrada com dez neurônios, na camada oculta com vinte neurônios e um neurônio na camada de saída, com função de ativação da camada oculta Tansing e com função de ativação da camada de saída Purelin seguindo a arquitetura (10- 20- 1) com um Mean Absolute Error (MAE) de 0,001, Determination Coefficient (R2 ) de 1,00, Efficiency Coefficient (E) de 1,00 , Root Mean Square Error (RMSE) com valor de 0,001 e Normalize Root Mean Square Error ( NRMS) 9,3E-0,8, obtendo o melhor algoritmo de treinamento o (Bayesian Regularization Backpropagation). Ao se observar a escala preditiva foram apresentados valores de fluxo de metano fora dos recomendados pelas normas, com valor máximo de 492.73 g.m-2.dia-1. A predição, dos resultados obtidos apresentaram que a modelagem da rede neural artificial pode efetivamente prever o fluxo de metano através da camada de cobertura final de aterro sanitário, sendo importante para determinar a sua eficiência. A escala de eficiência demonstra a necessidade de estabelecer parâmetros para que os aspectos observados para a camada de cobertura tornem- se eficientes para que as emissões do gás metano fiquem dentro dos critérios determinados através das normas internacionais, trazendo melhoria no aspecto ambiental e financeiro para estes locais.
Abstract: The quantification of methane gas flow rates through the final cover layer in a landfill can vary over time and space, so the tools used to predict methane gas behavior are essential. The present study aimed to determine the efficiency of the final cover layer in a landfill through in-situ experimental data, environmental variables, and geotechnical factors for predicting fugitive methane emissions using an artificial neural network predictive model. The experimental field of research was the Sanitary Landfill located in the semi-arid region of northeastern Brazil. The determinations of gas flows through the cover layer were carried out using the static flux chamber test methodology in combination with measurements of pressure, gas concentrations, internal temperature, external temperature, and wind speed. Statistical treatments, Descriptive Data Analysis, Principal Component Analysis, Multiple Linear Regression, and finally the application of Artificial Neural Networks were performed. The synthetic database was designed using the multiple linear regression model, in which 1000 randomized and statistically validated values were generated. This study revealed that the best model obtained to predict methane gas emission occurred in the input layer with ten neurons, in the hidden layer with twenty neurons and in the output layer with one neuron, with the activation function of the hidden layer as Tansig and the activation function of the output layer as Purelin, following the architecture (10-20-1), with a Mean Absolute Error (MAE) of 0.001, Determination Coefficient (R2) of 1.00, Efficiency Coefficient (E) of 1.00, Root Mean Square Error (RMSE) with a value of 0.001, and Normalized Root Mean Square Error (NRMS) of 9.3E-0.8, obtaining the best training algorithm as Bayesian Regularization Backpropagation. When observing the predictive scale, methane flow values outside those recommended by standards were presented, with a maximum value of 492.73 g.m-2.dia-1. The prediction of the results showed that the modeling of the artificial neural network can effectively predict the methane flow through the final landfill cover layer, which is important for determining its efficiency. The efficiency demonstrates the need to establish parameters so that the aspects observed for the cover layer are efficient in keeping methane gas emissions within the criteria determined by international standards, bringing improvement to both environmental and financial scale aspects for these sites.
Palavras-chave: Aterro sanitário
Gás metano
Redes neurais artificiais
Variações meteorológicas
landfill
methane gas
artificial neural network
meteorological variations
Área(s) do CNPq: ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO AMBIENTAL
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Estadual da Paraíba
Sigla da instituição: UEPB
Departamento: Centro de Ciências e Tecnologia - CCT
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental - PPGCTA
Citação: BARRETO, Carlos Albert Alves. Predição das emissões fugitivas de gás metano na camada de cobertura final em aterro sanitário a partir das redes neurais artificiais. 2023. 123 f. Trabalho de Conclusão de Curso Tese ( Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental - PPGCTA) - Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande, 2023.
Tipo de acesso: Acesso Embargado
URI: http://tede.bc.uepb.edu.br/jspui/handle/tede/4781
Data de defesa: 30-Ago-2023
Aparece nas coleções:PPGCTA - Teses

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