dimensionamento das unidades de mistura rÁpida e …
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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
'.===
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• 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 =−=
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• 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=∆
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• 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.
=+
=
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• 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
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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
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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
.
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• 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
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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.
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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
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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
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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.
=+
=+
=
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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
==
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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
==
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5
12,0 m
47,0 m
2,0 m 1,0 m
9,0 m
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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 ==
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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
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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
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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.
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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
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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=
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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=
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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
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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
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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
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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
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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:
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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
==
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19
7,5 m
10,0 m
2,5 m
2,5 m 0,94 m 0,47 m
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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
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21
1,73 m
0,8 m
1,04 m
0,6 m
0,94 m
4,17 m
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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)
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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
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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
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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
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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 =
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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:
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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 == −
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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
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• 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
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• 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
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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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• 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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PHD 2411 – SANEAMENTO I
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.
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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
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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
===
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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
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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
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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==
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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 =