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Previous issue date: 2010-07-01 / Water is a natural resource, biochemical component, a way of life of all species, a source for
social and cultural values, a factor of production. The water pollution harms human health
and the natural environment. In the characterization of water quality, we use variables that
represent physical-chemical and biological indicators of water quality, which represent
impurities when they exceed established values. To assess quickly and efficiently these data
that indicate the environmental situation, especially the water quality, it can use technical
tools of statistical process control. Thus, this study sought to evaluate the tools of statistical
process control in assessing the water quality of Mandurim water to compare with CONAMA
Resolution 357/2005, and identify which is the best control chart for such a process and
calculate the Index of Water Quality (WQI), trophic index, univariate and multivariate process
capability index. To assess the water quality of Mandurim river it was performed a literature
search and a field research with data from collections made from 2003 to 2009 totaling 30
samples. The 1st point was located upstream, in the geographic coordinates Latitude: 26 º
11 '11 "South and Longitude: 53 º 06' 01" West, at an altitude of 637m. The 2nd point is
downstream, near the mouth of Mandurim River, Rio Marrecas, located in the geographic
coordinates Latitude: 26 º 08 '03 "South and Longitude: 53 º 06' 08" West, and altitude of
563m. The parameters chosen to evaluate water quality were: dissolved oxygen (DO),
temperature of the water, total and fecal coliforms, biochemical oxygen demand (BOD),
chemical oxygen demand, phosphorus, hydrogen potential, nitrogen, total solids, turbidity.
The analysis of the data was through individuals Shewhart control charts, exponentiated
weighted moving average (EWMA), cumulative sum (Cusum), univariate and multivariate
process capability index, index of water quality, trophic index. With the exception of variable
pH, the variables at all control points showed high variability in the data. In the CUSUM chart,
it was observed the variables of pH, nitrogen, BOD, total solids, temperature and
downstream DO, phosphorus, turbidity upstream, which processes showed to be out of
statistical control by submitting more than two points above or below the limits of the chart.
Among the EWMA chart, the upstream OD parameter and the nitrogen and total solids
downstream parameters showed with points above or below of the control limits, and this
chart was more effective when working with water quality, followed by Shewhart and
CUSUM. The multivariate control chart is advantageous from the standpoint that it saves
time in tracking and analyzed several parameters simultaneously. The bivariate correlations
between variables of water quality showed a high correlation between the COD and BOD,
beyond values greater than 0.05 in most parameters, justifying the correlation between
variables. The WQI has resulted upstream 91 and downstream 86, considered as excellent
quality. The TSI was considered good, since is below 44 shows a very low amount of organic
matter. For the process capability index, it was observed except for pH, nitrogen,
temperature, solids upstream and downstream, that the processes of the other variables are
not able to meet the specifications. The results presented as a multivariate index 0.52 to 0.41
upstream and downstream, following the WQI. In the other words, when the WQI increases
the capability index process also increase. / A água é um recurso natural, componente bioquímico, meio de vida de todas as espécies, componente de valores sociais e culturais, fator de produção. Sua poluição prejudica a
saúde humana e o ambiente natural. Na caracterização da qualidade da água, utilizam-se
algumas variáveis que representam suas características físico-químicas e biológicas, os
indicadores de qualidade da água, que representam impurezas quando ultrapassam a certos
valores estabelecidos. Para avaliar de forma rápida e eficiente esses dados que indicam a
situação ambiental, principalmente a qualidade da água, utilizam-se técnicas de controle
estatístico do processo. Desta forma, este trabalho buscou utilizar as ferramentas de
controle estatístico do processo na avaliação da qualidade da água do rio Mandurim, a fim
de comparar dados com a Resolução 357/2005 do CONAMA, além de identificar qual a
melhor carta de controle para tal processo e calcular o Índice de Qualidade da Água - IQA,
índice trófico e índice de capacidade do processo univariado e multivariado. Para avaliar a
qualidade da água do rio Mandurim foi realizada pesquisa bibliográfica, bem como pesquisa
de campo com dados de coletas realizadas de 2003 a 2009, perfazendo 30 amostras. O 1º
ponto, situado a montante, localiza-se nas coordenadas geográficas de Latitude: 26º 11 11
Sul e Longitude: 53º 06' 01" Oeste, a uma altitude de 637m. O 2º ponto, situado a jusante,
próximo da foz do rio Mandurim, no Rio Marrecas, está localizado nas coordenadas
geográficas de Latitude: 26º 08 03 Sul e Longitude: 53º 06' 08" Oeste, e altitude de 563m.
As variáveis escolhidas para avaliação da qualidade da água foram: oxigênio dissolvido,
temperatura da água, coliformes fecais, coliformes totais, demanda bioquímica de oxigênio,
demanda química de oxigênio, fósforo, potencial hidrogeniônico, nitrogênio, sólidos totais e
turbidez. A análise dos dados se deu através de cartas de controle individuais de Shewhart,
média móvel exponencialmente ponderada, soma acumulativa, multivariada e índice de
capacidade de processo univariado e multivariado, índice de qualidade da água e índice
trófico. Com exceção da variável pH, as demais variáveis verificadas em todos os pontos de
controle apresentaram elevada variabilidade dos dados. Nas cartas de CUSUM
observaram-se os parâmetros: pH, nitrogênio, DBO, sólidos totais, temperatura a jusante e
OD, fósforo, turbidez a montante, em que seus processos mostraram-se fora de controle
estatístico por apresentarem mais de dois pontos acima ou abaixo dos limites do gráfico.
Dentre as cartas MMEP, o parâmetro OD montante e os parâmetros nitrogênio e sólidos
totais jusante mostraram-se com pontos acima ou abaixo dos limites de controle, tendo sido
estas cartas, seguidas pela Shewhart e CUSUM, mais eficazes quando se trabalha com
qualidade de água. O gráfico de controle multivariado é vantajoso do ponto de vista do
tempo no monitoramento e da análise de vários parâmetros ao mesmo tempo. As
correlações bivariadas entre as variáveis de qualidade da água mostraram alta correlação
entre as variáveis DQO e DBO, além de valores maiores de 0,05 na maioria dos parâmetros,
justificando correlação entre as variáveis. O IQA teve como resultado a montante 91 e a
jusante 86, sendo considerado de qualidade ótima. O índice de estado trófico foi
considerado bom, pois abaixo de 44 apresenta baixa quantidade de matéria orgânica. Para
o índice de capacidade do processo, observou-se que, com exceção do pH, nitrogênio,
temperatura, sólidos a montante e jusante, os processos das outras variáveis não são
capazes de cumprir as especificações. O índice multivariado apresentou como resultados
0,52 a montante e 0,41 a jusante, acompanhando o IQA, ou seja, quando o IQA aumenta o
índice de capacidade de processo também aumenta.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.unioeste.br:tede/328 |
| Date | 01 July 2010 |
| Creators | Follador, Franciele Ani Caovilla |
| Contributors | Boas, Marcio Antonio Vilas |
| Publisher | Universidade Estadual do Oeste do Parana, Programa de Pós-Graduação "Stricto Sensu" em Engenharia Agrícola, UNIOESTE, BR, Engenharia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE, instname:Universidade Estadual do Oeste do Paraná, instacron:UNIOESTE |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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