Predicción de la Resistencia a la Compresión en Pasta de Cemento de Sulfoaluminato Derivada de Residuos mediante...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales; Ingeniería Química; Ciencia de Datos

Sus antecedentes:

• Los residuos sólidos industriales ofrecen potencial como materias primas alternativas para la síntesis de cemento de sulfoaluminato (SAC).
• La composición compleja de estos residuos conduce a una variabilidad en el rendimiento en la producción de SAC.
• La optimización de la producción de SAC requiere una predicción precisa de las propiedades del material, como la resistencia a la compresión.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar modelos de aprendizaje automático (ML) para predecir la resistencia a la compresión de pastas de SAC.
• Identificar los factores críticos que influyen en la resistencia a la compresión del SAC, en particular la composición de la materia prima.
• Proporcionar una herramienta basada en datos para la selección eficiente de materias primas y la optimización de procesos en la producción sostenible de SAC.

Principales métodos:

• Se utilizó un conjunto de datos de 707 puntos de datos de la literatura para entrenar y probar modelos de ML.
• Se emplearon enfoques de ML de conjunto, incluidos Random Forests (RF) y Redes Neuronales (NN).
• Se utilizaron técnicas de interpretación de modelos para determinar la importancia de las características y las correlaciones con la resistencia a la compresión.

Principales resultados:

• El modelo de conjunto RF+NN logró una alta precisión de predicción, con un R² de prueba de 0.87.
• La composición de la materia prima se identificó como el factor más significativo, representando el 34.9% de la importancia de la predicción.
• El modelo de ML validado demostró errores de predicción inferiores al 10.82% en experimentos independientes utilizando residuos peligrosos.

Conclusiones:

• El aprendizaje automático proporciona una herramienta precisa y basada en datos para predecir la resistencia a la compresión del SAC.
• El modelo desarrollado permite la selección rápida de materias primas y la optimización de procesos para la producción sostenible de SAC.
• Este enfoque ofrece una vía rentable y que ahorra mano de obra para acelerar el uso de residuos industriales en la fabricación de cemento.