DIMENSIONAMENTO DAS UNIDADES DE MISTURA RÁPIDA E …

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−=

=


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 −+=∆


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

−==


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)


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


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


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 7 12,7 mm a 19,0 mm 5,0 cm (Fundo)

Total 35 cm


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 =


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:


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 == −


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


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


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


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


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=


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 =

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DIMENSIONAMENTO DAS UNIDADES DE MISTURA RÁPIDA E …