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No projeto de sistemas de engenharia é comumente necessária a determinação de equações constitutivas (empíricas) para relacionar as variáveis dependentes e independentes em modelos que, não necessariamente, são fundamentados em leis de conservação de massa, energia e momento. Tradicionalmente, durante esse procedimento, deixa-se de considerar que estas equações podem ser sensíveis a pequenas perturbações no vetor de parâmetros de entrada, o que leva a discrepâncias no valor da função objetivo para alguns sistemas. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo propor, a partir do tratamento de dados experimentais e da aplicação de otimização pelo algoritmo de Evolução Diferencial associada ao conceito de média efetiva, uma metodologia robusta para a determinação de equações constitutivas para o número de Euler, para a razão de líquido e a para a eficiência total empregadas para a avaliação do desempenho de hidrociclones no processo de separação sólido-líquido. Os resultados obtidos demonstram que a metodologia proposta configura-se como uma interessante estratégia, uma vez que foram estimados parâmetros que, sob determinadas condições, são menos sensíveis a pequenas perturbações quando comparados com a solução não robusta.