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Sobre a aplicação da engenharia robusta via método Taguchi em projetos de minimização da toxicidade de efluentes industriais

O descarte de efluentes líquidos industriais em corpos hídricos produz uma série de impactos sobre ecossistemas aquáticos. O efeito mais comum é o decaimento da concentração de oxigênio dissolvido, consumido no processo de degradação da carga poluente. Entretanto, uma gama considerável de poluentes confere efeitos tóxicos ao ambiente aquático. O monitoramento das concentrações de um conjunto limitado de poluentes não é uma estratégia eficaz para medir esses efeitos, razão pela qual os órgãos de fiscalização ambiental passaram a exigir o controle de toxicidade para os efluentes líquidos industriais.

Os ensaios de toxicidade não são de simples execução. Demandam um tempo maior que ensaios físico-químicos, têm custo maior e a rede de laboratórios capacitados é limitada. Ainda que essas dificuldades sejam superadas, o gestor ambiental deve responder à seguinte questão: o que fazer se o efluente ultrapassar o limite estabelecido para toxicidade? Em outras palavras, qual é a origem da toxicidade do efluente?

Não é suficiente apenas identificar o nível de toxicidade do efluente industrial. É preciso reduzi-lo, aplicando métodos capazes de agir sobre as variáveis determinantes para a toxicidade. A identificação das variáveis que influenciam a toxicidade do efluente líquido, e dos modelos que determinam essa influência, usualmente envolve um trabalho exaustivo de pesquisa e custos elevados.

A toxicidade pode ser interpretada como uma característica da qualidade do efluente industrial. Essa analogia nos possibilita apresentar um tratamento analítico similar ao tratamento aplicado a problemas que envolvem a garantia da qualidade de produtos. Uma técnica amplamente difundida para a especificação de variáveis determinantes para qualidade é a engenharia robusta via método Taguchi. Esta técnica se utiliza de experimentos realizados em planta para identificar variáveis que interferem sobre a média e sobre a variabilidade de determinada característica da qualidade sob avaliação.  

A técnica de engenharia robusta via método Taguchi pode ser aplicada com o objetivo de encontrar as condições capazes de minimizar a toxicidade do efluente líquido. Dois conjuntos de variáveis de processo devem ser definidos, um conjunto de variáveis que podem ser controladas e outro conjunto de variáveis que perturbam o processo. Uma combinação de valores especificados para condições operacionais entre essas variáveis é implementada no processo para avaliar a toxicidade de um número restrito de amostras. A elaboração estatística dos resultados permite obter as condições operacionais, ou de projeto, que podem ser estabelecidas com a finalidade de deslocar o valor médio da toxicidade a um valor mínimo e também identificar as condições que reduzem a variabilidade sobre a toxicidade. Destaca-se que reduzir a variabilidade do processo pode ser tão importante para o controle ambiental quanto definir condições de projeto que minimizam os valores médios das emissões industriais. Este enfoque sobre o controle ambiental foi abordado no artigo sobre o efeito da variabilidade de processos na qualidade ambiental. Outro aspecto relevante é o fato de que as variáveis selecionadas não precisam limitar-se a variáveis do sistema de tratamento de efluentes, mas essas podem incorporar variáveis do processo produtivo que, muitas vezes, apresentam interferência significativa sobre a toxicidade. Mesmo para um grande conjunto de variáveis sob análise, o número de ensaios de toxicidade é restrito, reduzindo o custo do método quando comparado a outras abordagens de pesquisa.

Tipos de variáveis identificadas com a aplicação da engenharia robusta em projetos de minimização da toxicidade de efluentes industriais - Tipo A: afetam o valor médio e a variabilidade; Tipo B: afetam apenas o valor médio, empregadas para reduzir a toxicidade; Tipo C: afetam apenas a variabilidade, empregadas para evitar que a toxicidade do efluente exceda os limites eventualmente; Tipo D: não têm efeito sobre o valor médio e sobre a variabilidade, por isso podem ser livremente manipuladas para reduzir custos.




O emprego do método Taguchi tem se consagrado em projetos de Seis Sigma por ser focado na identificação da solução ótima. Enquanto outras ferramentas de análise de problemas industriais identificam as causas que deterioram o desempenho dos processos para, posteriormente, apontar as soluções, o método Taguchi supera esta etapa inicial, identificando as condições que se aproximam do desempenho ideal. Assim, uma soma de benefícios pode ser obtida com a adaptação dessa técnica na procura por soluções que reduzam a toxicidade do efluente líquido industrial. Destaca-se o tempo relativamente menor para se obter um resultado amplo sobre as condições ótimas de operação, a confiabilidade das soluções, na medida em que as alternativas são implementadas através de testes em planta, e o custo total também relativamente menor que outras técnicas de pesquisa com potencial para produzir o mesmo resultado.

Autor: Alencar Heidrich.

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