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DIMENSIONAMENTO DAS UNIDADES DE MISTURA RÁPIDA E LENTA
Dados do Projeto Vazão: 1,0 m3/s Mistura rápida: Calha Parshall Mistura lenta: Sistema de floculação hidráulico ou mecanizado 1. Dimensionamento da Calha Parshall • Seleção da Calha Parshall Para a vazão de 1,0 m3/s, será selecionada uma calha Parshall com garganta de 3’ (91,5 cm). Equação de descarga da Calha Parshall
639,0.608,0 QHa = Ha=altura da lamina líquida em metros Q=vazão em m3/s
mHa 608,0= • Cálculo da Largura na Secção de Medida
( ) ( ) cmWWDD 3,1355,915,912,157.32.
32' =+−=+−=
• Cálculo da Velocidade na Secção de Medida
smHDQ
AQV
aa /22,1
'.===
• Cálculo da Energia Total Disponível
mNgVHE a
aa 913,0229,081,9.2
22,1608,0.2
22=++=++=
• Cálculo do Ângulo Fictício θ
723,0)..67,0.(
.)cos(2
3 −=−=aEgW
Qgθ
o8,136=θ • Cálculo da Velocidade da água no início do ressalto
smEgV a /42,33..2.
3cos.2
21
1 =
=θ
• Cálculo da Altura de água no início do Ressalto
gVyEEE aa .2
21
11 +=⇒=
mgVEy a 317,0
.2
21
1 =−=
• Cálculo do Número de Froude
94,1. 1
11 ==
ygVFr
• Cálculo da altura conjugada do ressalto
[ ] mFyy r 726,01.81.2
21
13 =−+=
• Cálculo da Profundidade no Final do Trecho Divergente
( ) mKNyy 572,032 =+−= • Cálculo da Velocidade na Saída do Trecho Divergente
smCyQ
AQV /43,1
.22 ===
• Cálculo da Perda de Carga no Ressalto Hidráulico
( ) 33 yNHHHyNH aa −+=∆⇒∆+=+
mH 111,0=∆
• Cálculo do tempo de residência médio no trecho divergente
( ) sVVG
VG parshall
m
parshallh 38,0
221
=+
==θ
• Cálculo do Gradiente de Velocidade
1527.1.
. −=∆
= sHGhθµ
γ
2. Dimensionamento do Canal de Água Coagulada Hipóteses iniciais Velocidade=1,0 m/s Profundidade da lâmina líquida=0,8 m • Cálculo da Largura do Canal
mhVQBc
25,1.==
• Cálculo do Raio Hidráulico
( ) mhBhBRH 351,0
.2.
=+
=
• Cálculo da Perda de Carga Unitária
2132 ...1 jRAn
Q H=
mmRAnQjH
/10.83,6.
. 42
32−=
=
• Cálculo do Gradiente de Velocidade
176.. −== sjvGµ
γ (BAIXO !!!)
Decisão de Projeto: Foi aumentada a velocidade no canal para 1,25 m/s e adotada uma largura no canal de 1,0 m. Deste modo, após a realização de todos os cálculos hidráulicos, tem-se que:
1115.. −== sjvGµ
γ (OK)
3. Dimensionamento dos floculadores hidráulicos de fluxo
vertical Parâmetros de Projeto Tempo de detenção hidráulico=30 minutos Sistema de floculação composto por três câmaras em série, com gradientes de velocidade escalonados (70 s-1, 50 s-1 e 20 s-1) Profundidade da lâmina líquida=4,5 m Número de decantadores=04
Largura do decantador=12,0 m Será admitido que uma das dimensões do floculador é conhecido, sendo esta função da largura do decantador. • Cálculo do Volume do floculador
33 450min/60.min30./25,0. mssmQV hf === θ
• Cálculo da Área superficial do Floculador
2100 mhV
A fS ==
• Cálculo da Largura do Floculador
mBABd
Sf 33,8
12100
===
Portanto, será admitido um floculador com largura total de 8,4 m, tendo cada canal uma largura individual de 2,8 metros. • Cálculo do número de espaçamentos entre chicanas em cada
câmara de floculação
32
....045,0 hQGLan θ
=
n=número de espaçamentos a=largura do canal do floculador em metros L=comprimento do floculador em metros G=gradiente de velocidade em s-1 Q=vazão em m3/s
θh=tempo de detenção hidráulico em minutos • Cálculo do espaçamento entre as chicanas
nLe =
• Cálculo das velocidades nos trechos retos e curvas 180o
eBQVf .
1 = 12 .32 VV =
Canal G (s-1) n e (m) V1 (m/s) V2 (m/s)
1 70 43 0,28 0,32 0,22
2 50 35 0,35 0,26 0,17
3 20 19 0,63 0,14 0,094
• Cálculo da extensão dos canais
1.VL ht θ= • Cálculo do Raio Hidráulico
( )eBeBRH +
=.2
.
• Cálculo das perdas de carga distribuídas
2
32..
=
HRAnQj
LjHd .=∆ • Cálculo das perdas de carga localizadas
( )g
VnVnHl .2.1. 2
22
1 −+=∆
• Cálculo do Gradiente de Velocidade
h
HGθµ
γ.
.∆=
Canal G (s-1) L (m) Rh ∆Hd (cm) ∆Hl (cm) ∆HT (cm) G
1 70 192 0,127 5,17 32,8 38,0 73
2 50 156 0,156 2,04 17,1 19,1 52
3 20 84 0,257 0,017 2,7 2,7 19
4. Dimensionamento dos floculadores mecânicos de eixo vertical Parâmetros de Projeto Tempo de detenção hidráulico=30 minutos Sistema de floculação composto por três câmaras em série, com gradientes de velocidade escalonados (70 s-1, 50 s-1 e 20 s-1) Profundidade da lâmina líquida=4,5 m Número de decantadores=04 Largura do decantador=12,0 m Será admitido que uma das dimensões do floculador é conhecido, sendo esta função da largura do decantador. • Cálculo do Volume do floculador
33 450min/60.min30./25,0. mssmQV hf === θ
• Cálculo da Área superficial do Floculador
2100 mhV
A fS ==
• Cálculo da Largura do Floculador
mBABd
Sf 33,8
12100
===
Portanto, será admitido um floculador com largura total de 8,4 m, tendo cada canal uma largura individual de 2,8 metros.
Vamos admitir um sistema de floculação composto por três reatores em série e três em paralelo, o que irá proporcionar um total de 09 câmaras de floculação. • Cálculo do volume de cada câmara de floculação
35009450 m
nV
Vc
f ===
• Cálculo da Potência a ser introduzida no volume de líquido
VGPot ..2 µ= • Dimensionamento do sistema de agitação O sistema de agitação será composto por turbinas de fluxo misto (radial e axial), com palhetas inclinadas a 45º.
53... DnKP Tot ρ= Para o sistema de agitação escolhido, o valor do KT pode ser admitido como sendo da ordem de 1,5. • Verificação da velocidade periférica
nDVp ..π=
Câmara G (s-1) Vol (m3) Pot (W) D (m) n (rpm) Vp (m/s)
1 70 50 286 1,2 26 1,60
2 50 50 146 1,2 20 1,28
3 20 50 24 1,2 12 0,70
1
DIMENSIONAMENTO DAS UNIDADES DE SEDIMENTAÇÃO
Parâmetros de Projeto Vazão: 1,0 m3/s Velocidade de sedimentação dos flocos: 40 m/dia Número de unidades de sedimentação: 04 Profundidade da lâmina líquida=4,5 m 1. Dimensionamento dos decantadores convencionais de fluxo
horizontal • Cálculo da área superficial do decantador Uma vez que deverão serem previstas um total de quatro unidades de sedimentação, a vazão de projeto de cada unidade deverá ser de 0,25 m3/s.
SS A
QqV ==
223
3
540//40/600.21 mdiammdiam
qQAS ===
• Verificação do tempo de detenção hidráulico Admitindo que cada unidade de sedimentação tenha uma altura útil de 4,5 metros, tem-se que:
horashorassm
mmQVdec
h 7,2/600.3./25,0
5,4.5403
3
===θ
2
• Definição da geometria do decantador Admitindo uma relação entre o comprimento do decantador e sua largura igual a 4,0, tem-se que:
22 540.4. mBLBAS ===
mB 6,11= Portanto, vamos adotar:
mLmB
0,470,12
==
25640,47.0,12. mmmLBAS === • Cálculo da taxa de escoamento superficial
diammmdiam
AQqS
//3,38564
/600.21 232
3
===
• Cálculo da Velocidade horizontal
scmmmsm
AQVh
h /463,00,12.5,4/25,0 3
===
• Cálculo do Raio Hidráulico
( ) ( ) mhBhBRh 57,2
5,4.20,120,12.5,4
.2.
=+
=+
=
3
• Cálculo do Número de Reynolds
905.11.==
νhh
eRVR ( )OK000.20<
• Dimensionamento das calhas de coleta de água decantada A vazão nas calhas de coleta de água decantada pode ser estimada como:
qHql ..018,0≤ ql=vazão linear nas calhas de coleta de água decantada (l/s/m) H=altura útil do decantador (m) q=taxa de escoamento superficial no decantador (m3/m2/dia)
3,38.5,4.018,0≤lq
mslql //10,3≤ Portanto, será adotado um valor de ql de projeto igual a 2,5 l/s/m. • Cálculo do comprimento total de vertedor
vl LQq = m
mslslLv 100//5,2/250
==
4
Admitindo que o comprimento da calha de coleta de água de lavagem não exceda a 20% do comprimento do decantador, tem-se que:
mmLcalha 4,92,0.0,47 == • Cálculo do número de calhas
3,54,9.2
100.2
===mm
LLNcalha
vcalhas
Portanto, vamos adotar um total de 06 calhas, com 9,0 metros de comprimento. Logo,
mmcalhasLv 1082.0,9.06 ==
mslmsl
LQqv
l //31,2108
/250===
• Cálculo do espaçamento entre as calhas
mcalhasmEsp 0,2
060,12
==
5
12,0 m
47,0 m
2,0 m 1,0 m
9,0 m
6
• Dimensionamento da cortina difusora de passagem do sistema de floculação para o decantador
Será admitida uma velocidade na passagem de 0,2 m/s. Logo, tem-se que:
furosAVQ .=
23
25,1/2,0/25,0 msmsmAfuros ==
Serão adotados furos com geometria quadrada, tendo os mesmos largura de 0,1 m. • Cálculo do número de orifícios
12501,025,1
==orifíciosN
• Disposição das passagens na cortina difusora
• Cálculo da área individual de influência de cada orifício
2432,0125
5,4.0,12 mAind ==
7
Logo, tem-se que: • Cálculo do número de fileiras horizontais e verticais
9,665,05,4
==mmN shorizontaifileiras
5,1865,00,12
==mmN verticaisfileiras
Portanto, serão adotadas 07 fileiras horizontais e 18 verticais, tendo um total de 126 furos. • Cálculo da Velocidade de escoamento nos orifícios
smmsm
AQVorifícios
h /198,001,0.126
/25,02
3
===
0,65 m
0,65 m
8
• Verificação do Gradiente de Velocidade nos orifícios
µγ jVG ..
=
gDVfj
H .2.. 2
=
( ) ( ) mhBhBRD hh 1,0
1,01,0.21,0.1,0.4
.2..4.4 =
+=
+==
800.1910.1
1,0.198,0.6 === −ν
hhe
DVR
A cortina difusora será confeccionada em madeira, de modo que pode-se adotar um valor de rugosidade equivalente a 0,5 mm. • Cálculo do fator de atrito
035,074,5
.7,3log
25,02
9,0
=
+
=
eh RD
fε
9
• Cálculo da perda de carga unitária
mmgD
VfjH
/10.0,7.2.
. 42
−==
• Cálculo do Gradiente de Velocidade
137.. −== sjVGµ
γ
O valor do Gradiente de velocidade nas passagens é superior ao gradiente de velocidade na última câmara de floculação. Assim sendo, o dimensionamento da cortina deve ser revisto ou o gradiente de velocidade na terceira câmara de floculação aumentado.
10
2. Dimensionamento dos decantadores laminares Parâmetros de Projeto Vazão: 1,0 m3/s Velocidade de sedimentação dos flocos: 40 m/dia Número de unidades de sedimentação: 04 Decantador laminar composto por placas paralelas Comprimento da placa: 1,2 metros Espessura entre as placas: 6,0 cm Espessura das placas: 0,5 cm Ângulo das placas com a horizontal: 60o
• Cálculo da relação l/w
200,6
120===
cmcm
wlL
• Cálculo da velocidade de escoamento entre as placas
( )θθ sencos..0+
=L
SVV cs
60o
1,2 m 6,0 cm
11
( ) diamLVV s /6,434sencos..0 =+= θθ • Cálculo da área útil entre as placas
útilAVQ .0=
23
7,49/6,434
/400.86./25,0 mdiam
diassmAútil ==
• Cálculo da área superficial útil entre as placas
24,5760sen
mAA ou
su ==
Admitindo uma relação entre o comprimento do decantador e sua largura igual a 3/2, tem-se que:
22
4,572.3. mBLBAsu ===
mB 2,6=
Portanto, vamos adotar a largura do decantador como sendo igual a:
mB 5,6=
12
• Cálculo do número de espaçamentos entre as placas
wLN útil
e =
mmm
BAL útil
útil 65,75,67,49 2
===
5,1276
765===
cmcm
wLN útil
e
Portanto, vamos adotar um total de 128 espaçamentos. • Cálculo do número de placas
( ) 1291 =+= espplacas NN
• Cálculo do comprimento do decantador perpendicular as placas
cmcmEspNwNL placasep 5,0.1296.128.. +=+=
mLp 325,8=
13
• Cálculo do comprimento do decantador relativo ao plano horizontal
60sen60cos. p
dL
lLxL +=+=
mL 21,1060sen
325,860cos.2,1 =+=
• Arranjo dos poços de lodo e definição das dimensões finais do
decantador laminar
60o
1,2 m
6,0 cm
x 60o
Lp
Ld 60o
x
x
0,5 m x 0,5 m
14
xmB =+ 5,0.2 Em função de alguns valores de B, tem-se que:
B (m) X (m) H (m)
0,5 1,5 0,866
1,0 2,5 1,732
1,5 3,5 2,598
2,0 4,5 3,464
Admitindo que cada poço de lodo tenha uma largura de 2,5 metros, tem-se que:
225,65,2.5,2 mmmApoço ==
Portanto, o número de poços pode ser calculado em função da área total do decantador.
6,1025,6
21,10.5,62 ==m
mmNpoços
Portanto, vamos adotar 12 poços, tendo os mesmos a seguinte configuração:
60o 60o
0,5 m B B
h
15
• Verificação do dimensionamento hidráulico
dLxL +=
mxLL od 4,960cos2,10,10 =−=−=
d
po
LL
=60sen
mmLL oodp 14,860sen.4,960sen. ===
7,5 m
10,0 m
2,5 m
2,5 m
16
• Cálculo do número de espaçamentos
( )EspNwNL espespp .1. −+=
( ) 5,0.10,6.814 −+= espesp NN
2,125=espN Portanto, vamos adotar:
126=espN
127=placasN • Cálculo da Velocidade de Escoamento entre as Placas
2
3
0 06,0.5,7.126/25,0
.. msm
wBNQ
AQV
espútil===
scmV /441,00 = • Cálculo da Velocidade de Sedimentação
( )θθ sencos..0+
=L
SVV cs
17
( )60sen60cos.20/441,0
+=
scmVs
diamscmVs /06,35/041,0 == • Cálculo da Taxa de Escoamento Virtual
diammmdiam
AQqd
v //2885,7.0,10
/600.21 232
3===
• Cálculo do Número de Reynolds
( ) ( )m
hBhBRD hh 12,0
06,05,7.206,0.5,7.4
.2..4.4 =
+=
+==
52510.1.100
12,0./441,0.6 === −scmDVR hh
e ν
• Dimensionamento das calhas de coleta de água decantada Admitindo-se uma vazão linear por metro de calha igual a 1,5 l/s/m, tem-se que:
18
• Cálculo do comprimento total de vertedor
vl LQq = m
mslslLv 7,166
//5,1/250
==
Uma vez que o comprimento da calha de coleta de água de lavagem é necessariamente igual ao comprimento do decantador laminar, tem-se que:
mLcalha 0,10= • Cálculo do número de calhas
3,80,10.27,166
.2===
mm
LLNcalha
vcalhas
Portanto, vamos adotar um total de 08 calhas, com 10,0 metros de comprimento. Logo,
mmcalhasLv 1602.0,10.08 ==
mslmsl
LQqv
l //56,1160
/250===
• Cálculo do espaçamento entre as calhas
mcalhasmEsp 94,0
085,7
==
19
7,5 m
10,0 m
2,5 m
2,5 m 0,94 m 0,47 m
20
• Definição das alturas do decantador laminar
H1 ⇒ Função da geometria do poço de lodo H1 = 1,732 m
H2 ⇒ Entrada de água floculada (0,4 a 0,8 metros) H2 = 0,8 m (Adotado)
H3 ⇒ Função da altura das placas
mlH 04,160sen.20,160sen.3 ===
H4 ⇒ Função da distância entre as calhas de coleta de água decantada
24EspH ≥ 2
94,04 ≥H
H4 = 0,6 m (Adotado)
H1
H2
H3
H4
0,94 m
21
1,73 m
0,8 m
1,04 m
0,6 m
0,94 m
4,17 m
PHD 2411 – SANEAMENTO I
1
DIMENSIONAMENTO DAS UNIDADES DE FILTRAÇÃO
Parâmetros de Projeto Vazão: 1,0 m3/s Filtros de dupla camada areia-antracito Taxa de filtração: 240 m3/m2/dia Lavagem com ar seguido de água em contra-corrente Sistema de drenagem composto por blocos Leopold Taxa de filtração constante com variação de nível Número de decantadores: 04 Largura do decantador: 12,0 m • Cálculo da área total de filtração
tfAQq =
223
3
360//240
/400.86 mdiammdiam
qQAtf ===
• Cálculo aproximado do número de filtros Utilizando a formulação empírica proposta por KAWAMURA, tem-se que:
5,0.2,1 QN = N=número de filtros Q=vazão em mgd (1 mgd = 3.785 m3/dia)
PHD 2411 – SANEAMENTO I
2
7,583,22.2,1 5,0 ==N Em função do número de decantadores, serão admitidos um total de 08 filtros, sendo 02 filtros associados a cada decantador. • Cálculo da área de cada filtro
22
4508
360 mmNA
A tff ===
• Definição das dimensões básicas de cada filtro Cada filtro será composto por uma única célula e canal lateral de coleta de água de lavagem, com largura igual a 1,0 metros a fim de que seja possível a instalação da comporta de saída de água de lavagem. Cada decantador apresenta uma largura individual de 12,0 metros e, admitindo-se que a cada um esteja associado 02 filtros, tem-se que:
1,0 m X
Y
PHD 2411 – SANEAMENTO I
3
mXm 0,60,1 =+
mX 0,5=
20,45. mYX =
mY 0,9= Portanto, vamos adotar:
mYmX
0,90,5
==
• Características dos materiais filtrantes Os filtros serão do tipo dupla camada, constituídos de areia-antracito. As suas características granulométricas a serem adotadas estão apresentadas na Tabela 1.
Material Altura (m)
Diâmetro efetivo (mm)
C.Unif. d60 (mm)
Massa específica (kg/m3)
Porosidade Coef. Esfericidade
Areia 0,3 0,5 1,5 0,75 2.750 0,45 0,80
Antracito 0,5 1,0 1,5 1,5 1.600 0,55 0,55
PHD 2411 – SANEAMENTO I
4
• Verificação da grandeza l/def.
100.10,1
5005,0
300=+== ∑
efef dL
dL
( )OK000.1≥
• Definição da camada suporte Dado que a lavagem do material filtrante será efetuado com ar e água, utilizando-se o bloco Leopold como sistema de drenagem, a camada suporte deverá ter a seguinte composição (Recomendação do fabricante) Tabela 1 – Composição da camada suporte sugerida para a ETA
Camada Granulometria Altura
Camada 1 12,7 mm a 19,0 mm 5,0 cm (Topo)
Camada 2 6,4 mm a 12,7 mm 5,0 cm
Camada 3 3,2 mm a 6,4 mm 5,0 cm
Camada 4 1,6 mm a 3,2 mm 5,0 cm
Camada 5 3,2 mm a 6,4 mm 5,0 cm
Camada 6 6,4 mm a 12,7 mm 5,0 cm
Camada 7 12,7 mm a 19,0 mm 5,0 cm (Fundo)
Total 35 cm
PHD 2411 – SANEAMENTO I
5
• Cálculo da velocidade mínima de fluidificação
De posse das características granulométricas de ambos os materiais filtrantes (areia e antracito) é possível efetuar os cálculos de d90, Ga e Remf, estando os resultados apresentados na Tabela 2. Tabela 2 – Cálculo da velocidade de mínima fluidificação
Material d90 (mm) Ga Remf Vmf (m/s)
Areia 0,984 16.356,6 8,762 8,905.10-3
Antracito 1,968 44.863,7 20,76 1,055.10-2
Como a velocidade mínima de fluidificação do antracito é maior do que a da areia, tem-se que:
)()1( antracitomfmf VV =
)()2( areiamfmf VV =
7,33.0408,0)7,33(Re 2 −+= Gamf
ν90.
RedVmf
mf =
( )2
390 ...
µρρρ gd
Ga p −=
]10.[ ))log(.67,1(1090
CUdd =
PHD 2411 – SANEAMENTO I
6
Cálculo da fração mássica de areia (X2)
totalMassaareiadeMassaX =2
( )Total
sólidos
VV
=− 01 ε ( ) totalsólidos VV .1 0ε−=
sólidos
sólidosp VM
=ρ ( ) ptotalsólidos VM ρε ..1 0−=
kgMareia 7,418.20=
kgMantracito 200.16=
558,07,618.367,418.20
2 ==X
Uma vez que o meio filtrante é bifásico, a velocidade mínima de fluidificação pode ser calculada através da seguinte expressão:
PHD 2411 – SANEAMENTO I
7
• Cálculo da expansão do meio filtrante O sistema de lavagem será dimensionado de modo que o material filtrante sofra uma expansão de 20%. Uma vez que ambos os materiais filtrantes apresentam granulometria desuniforme, os mesmos serão segmentados em cinco sub-camadas de igual espessura tendo os seguintes diâmetros característicos. Tabela 3 – Composição das sub-camadas de cada material filtrante
Camada Areia (mm) Antracito (mm)
Camada 1 0,5 1,00
Camada 2 0,6 1,20
Camada 3 0,7 1,40
Camada 4 0,828 1,656
Camada 5 0,984 1,968
69,12
1
21.
x
mf
mfmfmf V
VVV
=
smVmf /10.903,910.055,110.905,8.10.055,1 3
2
32
69,1558,0
−−
−− =
=
diamsmVmf /856/10.903,9 3 == −
PHD 2411 – SANEAMENTO I
8
Utilizando-se a fórmula proposta por CLEASBY, para diferentes valores de velocidade ascencional de água de lavagem, tem-se que:
Tabela 4 – Expansão do meio filtrante em função da velocidade ascencional de água de lavagem Velocidade ascencional
de água de lavagem (cm/s)
Velocidade ascencional de água de lavagem (m/min)
Expansão (Temperatura: 20 C)
1,00 0,60 10,07 % 1,20 0,72 16,53 % 1,40 0,84 24,46 % 1,60 0,96 33,24 % 1,70 1,02 38,02 % 1,80 1,08 42,96 %
Será adotada uma velocidade ascencional de água de lavagem igual a 1,3 cm/s, que corresponde a uma taxa igual a 1.123,20 m3/m2/dia.
232exp
3exp
1 ..)1()..(.µερρρε
V
p
Sg
A−
−=
µερ
).1.(.
exp1 −=
Ve S
VR
241
2111
)).(log(5,1)).(log(00392,0
)).(log(17979,0)log(.09348,156543,0)log(
Ψ−−
++=
e
ee
R
RRA
PHD 2411 – SANEAMENTO I
9
• Cálculo da vazão de água de lavagem
smmsmAvQ fAL /585,045./10.3,1. 322 === −
• Cálculo do volume de água de lavagem Admitindo que a duração da lavagem do meio filtrante seja de 10 minutos, tem-se que:
33 351min/60.min10./585,0. mssmtQVolume AL ===
3702.2Re mVolservação ==
)(750Re 3 Adotadomservação = • Dimensionamento da tubulação de água de lavagem Será adotada uma velocidade igual a 2,5 m/s. Portanto, tem-se que:
4..
2φπVQAL = m564,05,2.
585,0.4==
πφ
)(600 Adotadomm=φ
PHD 2411 – SANEAMENTO I
10
• Cálculo da vazão de ar Será adotado uma vazão de ar durante a lavagem de 15 l/s/m2 . Deste modo, tem-se que:
slmmslQAR /67545.//15 22 == • Dimensionamento das calhas de coleta de água de lavagem Serão admitidas inicialmente 5 calhas por filtro. Assim sendo, a sua vazão individual será de:
smsmQcalha3
3
117,005
/585,0==
O nível d’água máximo de água na calha coletora pode ser calculado de acordo com a seguinte expressão:
5,10..38,1 hBQ =
B
H h0
PHD 2411 – SANEAMENTO I
11
Para diferentes valores de largura de calha, tem-se que:
B (m) h0 (m)
0,2 0,564
0,4 0,655
0,5 0,306
0,6 0,271
0,8 0,224
Será adotada calha com largura igual a 0,5 metros e altura igual a 0,4 metros. A altura da calha em relação ao meio filtrante pode ser estimada pela seguinte relação:
Portanto, será adotado um valor de H0 igual a 1,0 metro. O espaçamento entre as calhas é dado por:
mcalhasmEsp 8,1
050,9
==
( ) ( )DLHDL +≤≤+ 0.5,0
( ) ( )4,08,04,08,0.5,0 0 +≤≤+ H
( ) ( )2,18,0 0 ≤≤ H
00 5,25,1 HSH ≤≤ 0,1.5,20,1.5,1 ≤≤ S
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12
• Cálculo da perda de carga no meio filtrante limpo Utilizando-se a Fórmula de Ergun, tem-se que:
Taxa de filtração Perda de carga na camada suporte
(mm)
Perda de carga no material filtrante
(mm)
200 3,08 169,4
240 3,81 205,0
280 4,56 240,3
320 5,34 275,9
• Dimensionamento do vertedor de saída de água filtrada A vazão por filtro é de 125 l/s. Admitindo que o vertedor seja retangular, tem-se que:
5,10..84,1 hBQ =
30
20
30
220
..).1.(48,0
....)1.(.17,4
εε
ερεµ
gVS
gVS
LH vv −
+−
=∆
eqv dS
.6
ψ=
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13
Para alguns valores de B, tem-se que:
B (m) h0 (m)
0,5 0,264
0,8 0,193
1,0 0,166
1,2 0,147
1,5 0,127
Será adotado uma câmara vertedora por filtro com largura igual a 1,0 metros.
1
DIMENSIONAMENTO DAS UNIDADES DE DESINFECÇÃO E FLUORETAÇÃO
Parâmetros de Projeto Vazão: 1,0 m3/s Dosagem mínima de cloro: 0,8 mg/l Dosagem média de cloro: 1,5 mg/l Dosagem máxima de cloro: 2,5 mg/l Tempo de contato: 30 minutos Concentração de flúor na água bruta: 0,1 mg/l Concentração de flúor na água final: 0,9 mg/l Profundidade da lâmina líquida=3,5 m 1. Dimensionamento do sistema de desinfecção • Cálculo do volume do tanque de contato
QVol
h =θ
33 800.1min/60.min30./0,1. mssmQV hol === θ
2
• Definição da geometria do tanque de contato Será admitido um nível d’água no tanque de contato igual a 3,5 metros. Deste modo, tem-se que:
23
5155,3
800.1 mmm
HVA ol
S ≅==
Admitindo uma relação entre o comprimento e sua largura entre 3,0 e 4,0, tem-se que:
22 515.3. mBLBAS ===
mB 10,13= Portanto, vamos adotar:
mHmLmB
5,30,400,13
===
3
• Verificação da velocidade nas passagens e canal principal
smmmsm
AQVh
h /088,025,3.5,3/0,1 3
===
• Cálculo do consumo diário de cloro
tCQMassa ∆= ..
diakgkgg
mgdiamMassamínima /12,69/000.1
/8,0./400.86 33
==
diakgMassamédia /6,129=
13,0 m
40,0 m
3,25 m 3,25 m
4
diakgMassamédia /216= • Dimensionamento do sistema de reservação Será admitido que o sistema de reservação tenha uma autonomia de 20 dias.
kgdiasdiakgMassa 320.420./216 == Opção 1 : Cloro Gasoso 05 Cilindros de 01 tonelada cada. Opção 2 : Hipoclorito de sódio Concentração da solução: 12,0% em peso como Cl2 Massa específica da solução: 1.220 kg/m3
soluçãosolução
produto
Mkg
MM 320.412,0 ==
kgMsolução 000.36=
33 5,29
/220.1000.36 m
mkgkgM
Vsolução
soluçãoolume ===
ρ
5
)(0,30 3 AdotadomVolume = 2. Dimensionamento do sistema de fluoretação • Cálculo da massa diária
( ) tCCQMassa ABAF ∆−= ..
diakgkgg
mgdiamMassamínima /12,69/000.1
/8,0./400.86 33
==
A aplicação de flúor será efetuada na forma de ácido fluossilícico • Cálculo da massa de ácido fluossilícico Mol H2SiF6=144,1 g Massa de F por mol de H2SiF6=114
diakgMassa /37,87114
1,144.12,69==
6
• Dimensionamento do sistema de reservação Será admitido que o sistema de reservação tenha uma autonomia de 20 dias.
kgdiasdiakgMassa 4,747.120./37,87 == Concentração da solução: 22,0% em peso como H2SiF6 Massa específica da solução: 1.260 kg/m3
soluçãosolução
produto
Mkg
MM 4,747.122,0 ==
kgMsolução 74,942.7=
33 30,6
/260.174,942.7 mmkgkgM
Vsolução
soluçãoolume ===
ρ
)(0,7 3 AdotadomVolume =