aula 3 - floculação
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ESCOLA POLITCNICA DA USPDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRULICA E SANITRIAPHD 2411 SANEAMENTO I
FLOCULAOProf. Dr. Roque Passos PiveliProf. Dr. Sidney Seckler Ferreira Filho
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FLOCULAOIntroduoMecanismos de transporteFloculao PericinticaFloculao OrtocinticaFloculao por Sedimentao Diferencial
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FLOCULAOGradientes de VelocidadeCintica de Floculao de Suspenses ColoidaisAgregao e RupturaConcepo de Sistemas de Floculao Exerccio
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TRATAMENTO CONVENCIONAL DE GUAS DE ABASTECIMENTO
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FLOCULAO
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FLOCULAO
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FLOCULAO
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FLOCULAO
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FLOCULAO
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FLOCULAO
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DISTRIBUIO DE TAMANHO DE PARTCULAS EM GUAS NATURAIS 1 m10-3 mPartculas coloidaisPartculas emsuspensoPartculas dissolvidas Turbidez Cor aparente SST Cor real SDT Compostos dissolvidos0,45 m
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COAGULANTES EMPREGADOS EM ENGENHARIA AMBIENTALSulfato de alumnio (slido ou lquido) Cloreto frrico (lquido) Sulfato frrico (lquido) Cloreto de polialumnio (slido ou lquido) Coagulantes orgnicos catinicos (slido ou lquido)
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DOSAGENS DE COAGULANTE USUALMENTE EMPREGADOS NO TRATAMENTO DE GUAS DE ABASTECIMENTOSulfato de alumnio (5 mg/l a 100 mg/l)Cloreto frrico (5 mg/l a 70 mg/l)Sulfato frrico (8 mg/l a 80 mg/l)Coagulantes orgnicos catinicos (1 mg/l a 4 mg/l)
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FLOCULAODefinio: um processo fsico no qual as partculas coloidais so colocadas em contato umas com as outras, de modo a permitir o aumento do seu tamanho fsico, alterando, desta forma, a sua distribuio granulomtrica
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FLOCULAO
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FLOCULAO:OBJETIVO Dimetro das partculasFrequncia relativagua bruta gua coaguladagua floculadaDimetro crticodp > dc Partculas sedimentveis
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COALESCNCIA E FLOCULAOCoalescnciaFloculao
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FLOCULAOMECANISMOS DE TRANSPORTEFloculao Pericintica (Movimento Browniano)
As partculas coloidais apresentam um movimento aleatrio devido ao seu contnuo bombardeamento pelas molculas de gua. A energia propulsora da floculao pericintica a energia trmica do fludo.
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Floculao Ortocintica (Gradientes de Velocidade)
As partculas so colocadas em contato umas com as outras atravs do movimento do fludo (Presena de gradientes de velocidade).FLOCULAOMECANISMOS DE TRANSPORTE
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FLOCULAOMECANISMOS DE TRANSPORTEFloculao por Sedimentao Diferencial
Partculas coloidais com velocidades distintas podem chocar-se umas com as outras em um elemento de volume.
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CONCEITO: GRADIENTE DE VELOCIDADE
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CONCEITO: GRADIENTE DE VELOCIDADE
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CONCEITO: GRADIENTE DE VELOCIDADEG=Gradiente de velocidade (s-1)
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PROCESSO DE FLOCULAOFloculadores hidrulicosFloculadores hidrulicos de fluxo horizontalFloculadores hidrulicos de fluxo verticalFloculador AlabamaFloculadores em meio poroso
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PROCESSO DE FLOCULAOFLOCULADORES HIDRULICOS
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PROCESSO DE FLOCULAOFLOCULADORES HIDRULICOS
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PROCESSO DE FLOCULAOFLOCULADORES HIDRULICOS
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ETA DUARTINA (SABESP)FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL
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ETA DUARTINA (SABESP)FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL
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ETA SANTA ISABEL FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL
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ETA SANTA ISABEL FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL
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ETA SANTA ISABEL FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL
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ETA RIBEIRO DA ESTIVAFLOCULADOR DE FLUXO VERTICAL
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ETA RIBEIRO DA ESTIVAFLOCULADOR DE FLUXO VERTICAL
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ETA RIBEIRO DA ESTIVAFLOCULADOR DE FLUXO VERTICAL
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ETA ALDEIA DA SERRAFLOCULADOR ALABAMA
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ETA ALDEIA DA SERRAFLOCULADOR ALABAMA
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ETA ALDEIA DA SERRAFLOCULADOR ALABAMA
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PROCESSO DE FLOCULAOFLOCULADORES ALABAMA
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PROCESSO DE FLOCULAODispositivos mecnicos
Agitadores de fluxo radialAgitadores de fluxo axialAgitadores de fluxo radial e axial
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SISTEMAS DE AGITAOESCOAMENTO AXIAL E RADIAL
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SISTEMAS DE AGITAO ESCOAMENTO AXIAL E RADIAL
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PROCESSO DE FLOCULAOETA ALTO DA BOA VISTASistemas de floculao
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PROCESSO DE FLOCULAOETA ALTO DA BOA VISTA
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PROCESSO DE FLOCULAOETA ALTO DA BOA VISTA
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PROCESSO DE FLOCULAOETA GUARA (SABESP)
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PROCESSO DE FLOCULAOETA GUARA (SABESP)
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PROCESSO DE FLOCULAOETA GUARA (SABESP)
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PROCESSO DE FLOCULAOETA ALTO TITE (SABESP) Sistemas de floculao
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PROCESSO DE FLOCULAOETA ALTO TITE (SABESP)
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PROCESSO DE FLOCULAOETA ALTO TITE (SABESP)
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PROCESSO DE FLOCULAOETA ALTO TITE (SABESP)
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PROCESSO DE FLOCULAOETA ALTO TITE (SABESP)
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PROCESSO DE FLOCULAOETA ALTO TITE (SABESP)
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PROCESSO DE FLOCULAOETA ALTO TITE (SABESP)
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CLCULO DO GRADIENTE DE VELOCIDADEAgitadores de fluxo radial
Agitadores de fluxo axial
Fa=fora de arraste (N)v=velocidade (m/s)Cd=coeficiente de arrasteAp=rea projetadan=rotao (rps)D=dimetro do rotor (m)P=Potncia (W)
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CLCULO DO GRADIENTE DE VELOCIDADEAgitadores de fluxo axial
Fa=fora de arraste (N)v=velocidade (m/s)Cd=coeficiente de arrasteAp=rea projetadan=rotao (rps)D=dimetro do rotor (m)P=Potncia (W)
Tipo de rotorValor de KTHlice propulsora martima (3 hlices)0,87Turbina (seis palhetas retas)5,75Turbina (seis palhetas curvas)4,80Turbina com quatro palhetas inclinadas a 4501,27Turbina com quatro palhetas inclinadas a 3201,0 a 1,2Turbina com seis palhetas inclinadas a 4501,63
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SISTEMAS DE AGITAO ESCOAMENTO RADIAL
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SISTEMAS DE AGITAO ESCOAMENTO RADIAL
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SISTEMAS DE AGITAO ESCOAMENTO AXIAL
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SISTEMAS DE AGITAO ESCOAMENTO AXIAL
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SISTEMAS DE AGITAO ESCOAMENTO AXIAL
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UNIDADES DE FLOCULAODIMENSIONAMENTOGradientes de velocidade situados entre 80 s-1 e 20 s-1Gradientes de velocidade escalonados e decrescentes de montante para jusante03 a 05 cmaras de floculao em srieTempo de deteno hidrulico situado entre 20 e 40 minutos (Tratamento convencional)
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DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE FLOCULAO Vazo: 1,0 m3/sDimensionamento de floculadores hidrulicos de fluxo verticalDimensionamento de sistemas de floculao mecanizados
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DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS Condicionantes de Projeto Tempo de deteno hidrulico = 30 minutosSistema de floculao composto por trs cmaras em srie, com gradientes de velocidade escalonados (70 s-1, 50 s-1 e 20 s-1)
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DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS Profundidade da lmina lquida=4,5 mNmero de decantadores=04Largura do decantador=12,0 m Ser admitido que uma das dimenses do floculador conhecido, sendo esta funo da largura do decantador
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DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS
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DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS
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DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS
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Clculo do volume do floculador DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS Clculo da rea superficial do floculador
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Clculo da largura do floculador DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS Portanto, ser admitido um floculador com largura total de 8,4 m, tendo cada canal uma largura individual de 2,8 metros
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DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS Floculador
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Clculo do nmero de espaamentos entre chicanas em cada cmara de floculao DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS n=nmero de espaamentosa=largura do canal do floculador em metrosL=comprimento do floculador em metrosG=gradiente de velocidade em s-1Q=vazo em m3/sh=tempo de deteno hidrulico em minutos
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Clculo do espaamento entre chicanas DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS Clculo das velocidades nos trechos retos e curvas 180o
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Quadro resumo dos clculos iniciais DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS
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
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DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS Floculador
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Clculo da extenso dos canais DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS Clculo do Raio Hidrulico
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Clculo das perdas de carga distribudas DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS Clculo das perdas de carga localizadas
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Clculo do gradiente de velocidade DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS
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Quadro resumo dos clculos finais DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS
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
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DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS Condicionantes de Projeto Tempo de deteno hidrulico = 30 minutosSistema de floculao composto por trs cmaras em srie, com gradientes de velocidade escalonados (70 s-1, 50 s-1 e 20 s-1)
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DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS Profundidade da lmina lquida=4,5 mNmero de decantadores=04Largura do decantador=12,0 m Ser admitido que uma das dimenses do floculador conhecido, sendo esta funo da largura do decantador
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DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS
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DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS
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Clculo do volume do floculador DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS Clculo da rea superficial do floculador
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Clculo da largura do floculador DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS Portanto, ser admitido um floculador com largura total de 8,4 m, tendo cada canal uma largura individual de 2,8 metros
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Clculo do volume de cada cmara de floculao DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS O sistema de floculao ser composto por trs reatores em srie e trs em paralelo, o que ir proporcionar um total de 09 cmaras de floculao
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DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS FloculadorDecantador convencional12,0 m8,4 m2,8 m
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Clculo da potncia a ser introduzida no volume de lquido DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS Dimensionamento do sistema de agitao
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Seleo do sistema de agitao DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS
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Dimetro do rotor selecionado DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS Clculo da velocidade perifrica
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Quadro resumo dos clculos finais DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS
Cmara
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
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DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS FloculadorDecantador convencional12,0 m8,4 m2,8 m
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LAY-OUT DE ESTAES DE TRATAMENTO DE GUA
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LAY-OUT DE ESTAES DE TRATAMENTO DE GUA
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LAY-OUT DE ESTAES DE TRATAMENTO DE GUA
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Muito Obrigado !!!