1Tratamento de Agua_Floculacao n

UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO

DECIV DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

Tratamento de gua:

DISCIPLINA: SANEAMENTO

PROF. CARLOS EDUARDO F MELLO

e-mail: [email protected]

Tratamento de gua:Floculao

ConceitoConceito

So unidades utilizadas para promover aagregao de partculas formadas na misturarpida (NBR 12216).

Fora de ArrasteFora de Arraste

Fd = Cd.A..v2/2g

Fd fora de arraste;

Cd coeficiente de arraste

A rea do corpoA rea do corpo

v velocidade do corpo em relao ao fluido peso especfico.

A fora de arraste (Fd) depende:

a) Energia cintica (v2/2g)

b) rea do corpo

c) Forma geomtrica do corpo (Cd)

Cintica dos choques entre partculas em suspenso

Os choques entre partculas individuaisresultam de:

a) Movimento pericintico: decorre do movimentoa) Movimento pericintico: decorre do movimentoBrowniano e da ao da gravidade

b) Movimento Ortocintico: so aquelesdecorrentes da introduo de energia externa

Movimento Movimento OrtocinticoOrtocintico

De acordo com Smolukowski:

Jij = 1/6. ni.nj.(di + dj)3.dv/dz

Jij = 1/6. ni.nj.(di + dj)3.(p/Vol)

Jij = nmero de choques, por unidade de tempo e volume, entre nj partculas dedimetro dj, e ni partculas de dimetro di, ambas contidas num volume unitrio.

Projetos de Projetos de FloculadoresFloculadores

Elementos bsicos utilizados em projetos:

a) Gradiente de velocidade G -(potncia dissipadana massa lquida)*na massa lquida)*

b) Tempo de mistura- T*

c) Nmero de Camp = G.T (n adimensional)

* Gradiente e tempo de deteno so parmetros que influenciam aoportunidade de choques entre as partculas.

Disposies da NRB 12216

a) A agitao da gua pode ser promovida por meiosmecnicos ou hidrulicos.

b) O perodo de deteno no tanque de floculao e osgradientes de velocidade a serem aplicados devemgradientes de velocidade a serem aplicados devemser determinados por meio de ensaios realizados coma gua a ser tratada.

c) Dependendo do porte da estao e a critrio dorgo contratante, no sendo possvel proceder aosensaios destinados a determinar o perodo dedeteno adequado, podem ser adotados valoresentre 20 min e 30 min, para floculadores hidrulicos,e entre 30 min e 40 min, para os mecanizados.


d) No sendo realizados ensaios, deve ser previstogradiente de velocidade mximo, no primeirocompartimento, de 70 s-1 e mnimo, no ltimo, de 10s-1.

e) Deve ser previsto dispositivo que possa alterar ogradiente de velocidade aplicado, ajustando-o scaractersticas da gua e permitindo variao depelo menos 20% a mais e a menos do fixado para ocompartimento.


f) Os tanques de floculao devem ser providos dedescarga com dimetro mnimo de 150 mm e fundocom declividade mnima de 1%, na direo desta.

g) Os tanques de floculao devem apresentar a maiorg) Os tanques de floculao devem apresentar a maiorparte da superfcie livre exposta, de modo afacilitar o exame de processo.

Tipos de Tipos de FloculadoresFloculadores

Floculadores Mecanizados

Introduz equipamentos mecanizados capazesde manter a gua em constante agitaode manter a gua em constante agitao

a) Agitadores do tipo de Fluxo Axial (Turbinas eHlices)

b) Agitadores do tipo paletas

paletas de eixo vertical paleta nica de eixo vertical paletas de eixo horizontal

Tipo TurbinaTipo Turbina

Paleta de Eixo VerticalPaleta de Eixo Vertical

Paleta de Eixo HorizontalPaleta de Eixo Horizontal

Paleta nica Eixo VerticalPaleta nica Eixo Vertical

Agitadores MecnicosAgitadores Mecnicos

A potncia fornecida gua por agitadoresmecnicos deve ser determinada pelaexpresso (NBR 12216):

P = G2Vol

Onde:

P potncia, em W

- viscosidade dinmica, em Pa.s

G gradiente de velocidade, em s-1

Vol volume til do compartimento, em m3


Disposies da NBR 12216:

a) Os tanques de floculao mecanizados devem sersubdivididos preferencialmente em pelo menos trscompartimentos em srie, separados por cortinas oucompartimentos em srie, separados por cortinas ouparedes, interligados, porm, por aberturaslocalizadas de forma a reduzir a possibilidade depassagem direta da gua de uma abertura para outra.

b) Para definio do local conveniente das aberturas, demodo a reduzir a passagem direta, devem ser levadasem conta as direes de fluxo impostas pelo sistemade agitao e pela prpria entrada da gua no tanque.

.



c) Quando o fluxo de gua incide diretamente sobre aabertura, deve-se colocar um anteparo capaz dedesvi-lo.abertura, deve-se colocar um anteparo capaz dedesvi-lo.

d) As dimenses das aberturas devem ser suficientespara que o gradiente de velocidade, na passagem dagua, tenha valor igual ou inferior ao docompartimento anterior.


Exerccio 1:Um floculador mecanizado composto de quatro cmaras emsrie, de dimenses:-dimenses: 4,65 x 4,65 m;-Profundidade til: 5,20 m.

No interior de cada uma delas h uma turbina, de dimetro de0,90 m. Segundo o fabricante dessas turbinas, o nmero depotncia determinado para esse tipo de equipamento igual a0,5.Quais devero ser as velocidades de rotao para que osgradientes de velocidade sejam iguais a:

1 cmara: 60 s-12 cmara: 45 s-13 cmara: 30 s-14 cmara: 15 s-1

Tipos de Tipos de FloculadoresFloculadores

Floculadores Hidrulicos

Faz a gua percorrer um caminho cheio demudanas de direomudanas de direo

a) Floculador de chicanas

chicanas verticais chicanas horizontais

b) Floculador tipo Alabama

Chicanas VerticaisChicanas Verticais

Chicanas HorizontaisChicanas Horizontais

Tipo AlabamaTipo Alabama

FloculadorFloculador HidrulicoHidrulico

Floculador ETA ItacolomiFoto: Peterson


O gradiente de velocidade em umcompartimento do floculador hidrulico dadopela seguinte expresso(NBR 12216):

G = (gh /vT )G = (ghf/vTf)

Onde:

v viscosidade cinemtica (m2/s)

Tf tempo de deteno terico para cada cmara defloculao (s)

hf - perda de carga nas passagens (m)

g acelarao da gravidade (m/s2)


Para floculadores de escoamento vertical ehelicoidal todas as passagens estejam abaixo dalinha dgua - , a perda de carga pode ser estimadapor meio de:

hf = (1/2g).[Q/Cd.Ao]2

Onde:

Cd coeficiente de descarga (usualmente 0,61 a0,62)

Ao rea da passagem (m2)

FloculadoresFloculadores HidrulicosHidrulicos


a) Nos floculadores hidrulicos, a agitao deve serobtida por meio de chicanas ou outros dispositivosdirecionais de fluxo que confiram gua movimentodirecionais de fluxo que confiram gua movimentohorizontal, vertical ou helicoidal; a intensidade deagitao resulta da resistncia hidrulica aoescoamento e medida pela perda de carga.

b) A velocidade da gua ao longo dos canais deve ficarentre 10 cm/s e 30 cm/s.

c) O espaamento mnimo entre chicanas deve ser de0,60 m, podendo ser menor, desde que elas sejamdotadas de dispositivos para sua fcil remoo.


Exerccio 2:

Para uma estao de tratamento convencional,dimensione um floculador hidrulico de escoamentohelicoidal para os seguintes parmetros de projeto:

Vazo = 250 l/s; Tempo de deteno: 20 minNmero de cmaras: 12 Gradientes de velocidade: 60, 40 e 20 s-1. 2 cmaras com G = 60 s-1 4 cmaras com G = 40 s-1 6 cmaras com G = 20 s-1 Profundidade: 4,20 m. Cd = 0,61


Exerccio 2:

Determine:

a) As dimenses de cada cmara, adotando profundidade mdiada Lmina de gua de 4 m. Assuma que o tempo de detenoda Lmina de gua de 4 m. Assuma que o tempo de detenohidrulica seja o mesmo em cada cmara.

b) As reas das sees de passagem

c) A perda de carga total do sistema

d) Os gradientes de velocidades nas passagens.

e) Verifique se este dimensionamento atende a NBR12216 e justifique.


Exerccio 3:

O floculador hidrulico de uma ETA que trata 160 l/scompe-se de dezesseis cmaras.

Cada cmara tem as seguintes dimenses:Cada cmara tem as seguintes dimenses:

Planta: 1,10 m x 2,00 m Profundidade da lmina dgua: 4,10 m Assuma que o tempo de deteno hidrulica seja o

mesmo em cada cmara.


Exerccio 3:

Foram medidos os desnveis entre a gua a montante e ajusante de cada cmara de interligao. Os valores soapresentados no quadro a seguir:

Srie de cmaras

N de cmaras em cada srie

Dimenses das passagens (mxm)

Desnvel montante jusante (m)

1 3 0,6 x 0,6 0,027

2 5 0,8 x 0,75 0,010

3 8 0,8x1,5 0,002


Exerccio 3:

Determine:

a) Tempo de deteno no floculador

b) Gradientes de velocidade nas cmaras (temperatura de 20C)

c) Os gradientes de velocidade nas passagens.

d) Verifique se atende as disposies da NBR 12216

Obrigado Pela AtenoObrigado Pela Ateno

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