Utilização de cartas de controlo para monitorização em tempo real da qualidade da água numa rede de distribuição

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia e Gestão Industrial

A água é um recurso crucial ao ser humano, e como tal a sua gestão e distribuição deve ser um exemplo da excelência e eficácia em todos os seus aspectos. No Mundo 11% da população ainda não tem acesso a água potável. Mesmo nas sociedades mais desenvolvidas, onde o acesso a água potável está melhor assegurado, esta nem sempre tem qualidade excelente. Importa pois continuar a realizar esforços no sentido de garantir que todos os cidadãos usufruam de água potável nas suas habitações com a qualidade que lhes é devida. Nesse seguimento surge a necessidade de complementar a gestão e distribuição da água potável com sistemas de informação em tempo real e técnicas estatísticas e de qualidade para utilizar as potencialidades do sistema de gestão de forma a garantir um controlo das características da qualidade ao longo da rede de distribuição. Utilizando a condutividade da água como um dos indicadores da sua qualidade, nesta dissertação propõe-se desenvolver um modelo capaz de prever o valor dessa característica em função dos valores das características da água que entra numa rede de distribuição, dos caudais dessas mesmas entradas, do volume de água presente no reservatório de saída da rede e do tempo que a água demora a chegar a esse mesmo reservatório vinda de cada uma das entradas do sistema. A partir dos dados reais da condutividade da água de cada uma das entradas, dos valores dos caudais e volumes de água obtidos a partir da telegestão do SMAS de Almada foi possível construir um modelo capaz de prever o valor da condutividade da água que chega ao reservatório de saída, numa rede composta por quatro inputs e um reservatório de saída (output). Construído o modelo de previsão, procedeu-se ao controlo dos inputs e outputs do sistema, através de cartas de controlo. As quatro entradas da rede analisada dividem-se em três captações subterrâneas e um reservatório idêntico ao reservatório de saída. Às captações subterrâneas aplicaram-se directamente cartas de controlo Q para controlar o valor da condutividade que seria utilizado no modelo de previsão, sendo que o reservatório de entrada sofreu o mesmo tratamento mas apenas aos valores mais recentes, devido à sua grande variabilidade. Controlados os inputs de água e a previsão, torna-se necessário comparar a previsão da condutividade ao valor real, através da modelação da série temporal obtida com recurso a modelos estatísticos e controlo estatístico do processo. Aplicando a fase I com cartas de controlo de observações individuais e amplitudes móveis e a fase II com cartas EWMA (Exponentially Weighed Moving Average) de resíduos e MCEWMA (Moving centre-line exponentially weighed moving average) foi possível observar que a previsão obtida do modelo tem qualidade e as cartas de controlo da mesma detectam também eventuais desvios da previsão face ao valor real. O modelo foi desenvolvido tendo como base um pequeno troço da rede total de distribuição de água. O modelo, validado através do software Matlab, pode ser estendido a toda a rede e irá permitir, com as cartas de entrada, detectar contaminações nas captações ou outro tipo de anomalias, e com as cartas à saída detectar valores elevados de condutividade que possam ser devidos a contaminações entre a captação e o reservatório, ou ao somatório de condutividades elevadas provenientes das diferentes captações. A metodologia apresentada também se poderá aplicar a outro tipo de fluidos, em que a qualidade possa ser aferida pela condutividade ou outra propriedade passível de ser medida on-line. O SMAS de Almada beneficia deste estudo na medida em que ganha capacidade de reacção face a eventuais fontes de poluição da água que distribuem à população do Concelho.