Roteiro de Dimensionamento - 2012

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AERADORES 
TABULEIRO OU BANDEJA 
CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO 
 TAS = 300 - 1.000 m³/m².dia 
 Espaçamento = 0,40 – 0,60 m 
 N = 4 – 5 tabuleiros superpostos 
 A = área de um tabuleiro 
 Ø leito percolador = ½” – 2” (coque) 
 
Recomendações 
Determinar da melhor relação G.T em laboratório 
 G=700 a 1.000 s-1 e T < 5 s (mistura hidráulica) e T < 2 s (mecânica) 
MISTURA RÁPIDA 
M
E
D
IÇ
Ã
O
 D
E
 V
A
Z
Ã
O
 
W (pol) W (cm) A B C D E F G K N X Y 
Vazão com 
Escoamento 
Livre (L/s) 
1'' 2,5 36,3 35,6 9,3 16,8 22,9 7,6 20,3 1,9 2,9 - - 0,3 - 5,0 
3'' 7,6 46,6 45,7 17,8 25,9 45,7 15,2 30,5 2,5 5,7 2,5 3,8 0,8 - 53,8 
6'' 15,2 61,0 61,0 39,4 40,3 61,0 30,5 61,0 7,6 11,4 5,1 7,6 1,4 - 110,4 
9'' 22,9 88,0 86,4 38,0 57,5 76,3 30,5 45,7 7,6 11,4 5,1 7,6 2,5 - 252,0 
1' 30,5 137,2 134,4 61,0 84,5 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 5,1 7,6 3,1 - 455,9 
1 1/2' 45,7 144,9 142,0 76,2 102,6 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 5,1 7,6 4,2 - 696,6 
2' 61,0 152,5 149,6 91,5 120,7 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 5,1 7,6 11,9 - 937,3 
3' 91,5 167,7 164,5 122,0 157,2 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 5,1 7,6 17,3 - 1427,2 
4' 122,0 183,0 179,5 152,5 193,8 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 5,1 7,6 36,8 - 1922,7 
5' 152,5 198,3 194,1 183,0 230,3 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 5,1 7,6 45,3 - 2423,9 
6' 183,0 213,5 209,0 213,5 266,7 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 5,1 7,6 73,6 - 2930,8 
7' 213,5 228,8 224,0 244,0 303,0 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 5,1 7,6 85,0 - 3437,7 
8' 244,0 244,0 239,2 274,5 349,0 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 5,1 7,6 99,1 - 3950,2 
10' 305,0 274,5 427,0 366,0 475,9 122,0 91,5 183,0 15,3 34,3 - - 200,0 - 5660,0 
MISTURA RÁPIDA 
CALHA PARSHALL 
M
E
D
IÇ
Ã
O
 D
E
 V
A
Z
Ã
O
 
Q = k.Hn (m³/s) 
W k n 
3" 0,176 1,547 
6" 0,381 1,580 
9” 0,535 1,530 
1' 0,690 1,522 
1½' 1,054 1,538 
2' 1,426 1,550 
3’ 2,182 1,556 
4’ 2,935 1,578 
5’ 3,728 1,587 
MISTURA RÁPIDA 
CALHA PARSHALL 
M
E
D
IÇ
Ã
O
 D
E
 V
A
Z
Ã
O
 
Q (L/s) para Valores da largura da garganta (W) do medidor Parshall 
H (cm) 
3” 
(7,62cm) 
6” 
(15,24cm) 
9” 
(22,86cm) 
1’ 
(30,5 cm) 
1½’ 
(45,75 cm) 
2’ 
(61cm) 
3’ 
(91,5 cm) 
4’ 
(122 cm) 
3 0,8 1,4 2,5 3,1 4,2 – – – 
4 1,2 2,3 4,0 4,6 6,9 – – – 
5 1,5 3,2 5,5 7,0 10,0 13,8 20 – 
6 2,3 4,5 7,3 9,9 14,4 18,7 17 35 
7 2,9 5,7 9,1 12,5 17,8 23,2 34 45 
8 3,5 7,1 11,1 14,5 21,6 28,0 42 55 
9 4,3 8,5 13,5 17,7 26,0 34,2 50 66 
10 5,0 10,3 15,8 20,9 30,8 40,6 60 78 
11 5,8 11,6 18,1 23,8 35,4 46,5 69 90 
12 6,7 13,4 20,4 27,4 40,5 53,5 79 105 
13 7,5 15,2 23,8 31,0 45,6 60,3 93 119 
14 8,5 17,3 26,6 34,8 51,5 68,0 101 133 
15 9,4 19,1 29,2 38,4 57,0 75,5 112 149 
16 10,8 21,1 32,4 42,5 63,0 83,5 124 165 
17 11,4 23,2 35,6 46,8 69,0 92,0 137 182 
18 12,4 25,2 38,8 51,0 75,4 100,0 148 198 
19 13,5 27,7 42,3 55,2 82,2 109,0 163 216 
20 14,6 30,0 45,7 59,8 89,0 118,0 177 235 
25 20,6 42,5 64,2 83,8 125,0 167,0 248 331 
MISTURA RÁPIDA 
CALHA PARSHALL 
MISTURA RÁPIDA 
CALHA PARSHALL 
RECOMENDAÇÕES 
 Velocidade na garganta > 2,0 m/s 
 H0 montante > 0,25 m 
 
 
Para W < 1’ (Arboleda apud Vianna): 
G = 1000. (Q0,7) / (W1,2) 
Q (m³/s) e W (m) 
 
 
Fonte: Vianna, 1997 (p. 189) e Libânio, 2005 (p. 174) 
 
MISTURA RÁPIDA 
CALHA PARSHALL 
MISTURA RÁPIDA 
MECANIZADA 
K = 5 → maior potência dissipada 
Ideal para mistura rápida 
K = 1,6 → distribuição uniforme 
Ideal para floculação 
53... DnKP T 
V
P
G
.

Agitadores 
Mecanizados 
 
 
Tipo de rotor Valor de KT 
Hélice propulsora marítima (3 hélices) 0,87 
Turbina (seis palhetas retas) 5,75 
Turbina (seis palhetas curvas) 4,80 
Turbina com quatro palhetas inclinadas a 450 1,27 
Turbina com quatro palhetas inclinadas a 320 1,0 a 1,2 
Turbina com seis palhetas inclinadas a 450 1,63 
µ - viscosidade dinâmica (1 x 10
-3
 N.s/m²) 
KT - coeficiente de potência 
n - rotação (rps) 
ρ - massa específica (1000 kg/m³) 
D - diâmetro do rotor (m) 
P - Potência dissipada (W) → 1HP = 762 W 
MISTURA RÁPIDA 
MECANIZADA 
Aplicar ainda o rendimento do equipamento 
MISTURA RÁPIDA 
MECANIZADA 
MISTURA RÁPIDA 
RELAÇÕES DE PARLATORE 
B – largura da hélice (em planta) 
b – altura da hélice (em corte) 
L – Largura da unidade (em planta) 
D – diâmetro da Turbina 
H – Altura do NA (em corte) 
h – afastamento de fundo (em corte) 
D 
L 
D 
H b 
h 
B 
Relações do Reator e Turbina 
segundo Parlatore: 
2,7 ≤ L/D ≤ 3,3 
2,7 ≤ H/D ≤ 3,9 
0,75 ≤ h/D ≤ 1,3 
B = D/4 
b = D/5 
Planta Corte 
H ≈ 1,2 L 
MISTURA RÁPIDA 
MECANIZADA 
Recomendações de Projeto 
 Utilizar de G’s decrescentes 
 Determinar de G e T experimentalmente 
 G =70 a 10 s-1; T = 20 a 30 min (hidráulica) e T = 30 a 40 min (mecânica); 
 G.T = 20.000 a 200.000 
 Velocidade de escoamento = entre 10 cm/s e 60 cm/s 
FLOCULADOR 
Água Bruta com baixa turbidez: GT mais elevado. 
Água Bruta com elevada turbidez: GT mais baixo. 
 
IDEM MISTURA RÁPIDA 
NBR12216 (NB 592/1992) 
Parâmetro Q < 1.000 m³/d Q médio Q > 10.000 m³/d 
TAS (m³/m².d) 25 35 40 
Vhoriz (cm/s) < 0,50 < 0,75 – 1,00 
Geometria 4 (2,5) < C/L < (5,0) 10 ; 4 < C/H < 25 ; H = 3,0 a 5,0 m 
T detenção (h) 2 - 3 
Vazão no 
vertedor 
q < 1,8 L/s.m 
DECANTADOR 
DECANTADOR 
DISPOSITIVOS 
 
Comportas 
 G = 354.Vc1,5.(f/Rh)1/2 
 G em passagem de floculador 
 f = coeficiente de rugosidade do material 
 
Equação representada pelos ábacos à seguir (ϕ = Dh) 
DECANTADOR 
DECANTADOR 
DECANTADOR 
DECANTADOR 
DECANTADOR 
DISPOSITIVOS 
 
Cortinas de Distribuição 
• Vh em cada orifício: 0,15 < Vh < 0,30 m/s (↓ quebra) 
• Espaçamento máximo entre orifícios: 50 cm 
• G semelhante ao da última fase da floculação 
• Posição: d = 0,80 m da parede de entrada do decantador 
 d = 1,5.H.(a/A) → a = área total dos orifícios e A = transv. 
 a/A < 0,5 
• Orifícios: afastados do NA = H/5 a H/6; e do fundo = H/4 a H/5 ; 
 
DECANTADOR 
 Distribuição dos orifícios e afastamentos adequados; 
 Cálculo de Re → Gráfico para obter X/e); 
 Re = (Vorifício.Dh)/ט 
 ט – viscosidade ≈ 10-6 m²/s 
 Cálculo do diâmetro de cada orifício (ou adota-se o diâmetro); 
 Verificação das dimensões (a, d, etc.); 
 Verificação de G em cada orifício (equação 92, pag. 248 – LIBANIO,2005). 
Gorifício = (627.ϕorifício/e.Cd).(Vorifício³/X)½ 
Cd = 0,61 
DECANTADOR 
e 
e 
DECANTADOR 
e 
e 
DECANTADOR 
Saída do Decantador 
• Taxa máxima de vazão linear no vertedor = 1,8 L/s.m → reduzir 
correntes que possam arrastar flocos. 
• Borda livre mínima no interior da calha = 10 cm 
• Devem ocupar no máximo 20% do comprimento da unidade. 
• Afastamento entre bordas de calhas vizinhas (F): 1,0 m< F< 2,5 m 
• Descarga livre: Q = 1,38.b.(h)3/2 
• Thompson: Q = 1,4.(h)5/2 
 Q - vazão recolhida na calha (m³/s) 
 b – largura interna da calha (m) 
 h – altura da lâmina dágua no interior da calha (m) 
DECANTADOR 
LIMPEZA 
Manual 
• Acumulação de lodo: acrescer de 10 – 20% em H 
• Estimativa de quantidade de lodo produzido: cone Imhoff (mL/L) 
• Declividade de fundo: 1 – 5% 
• Intervalo entre limpezas: admitir 60 dias (períodos de chuva) até 5 
meses (estiagem) 
• Descarte de fundo: cálculo da seção da adufa (S) 
S = (A . h1/2) / 4850 . T 
A: área do decantador; h: NA sobre eixo da comporta; t < 6h (esvaziar) 
Mecanizada 
• Velocidade do raspador < 30 cm/min 
SULFATO DE ALUMÍNIO - Al2(SO4)3 
 Percentual
máximo de Alumina = 17,2% (sólido) e 8% (líquido) 
 Percentual de Impurezas: Pi = 100 . [1 - (Pal / Pmax)] 
 Peso específico (sólido): 0,95 – 1,20 ton/m³ 
Consumo 
 Produto como um todo: C = (Q.100.Teor)/(100-I) 
 Elemento específico: C’ = (Q.100.Teor.PM)/[(100-I).PE] 
Teor – teor desejado do produto na água (massa/volume) 
I – percentual de impurezas do produto (%) 
PM – peso molecular do produto (massa) 
PE – peso molecular do elemento 
CONSUMO DE PRODUTO 
ARMAZENAMENTO 
 Tempo estimado: Frequência de abastecimento + 10 dias (segurança) 
 Volume armazenado = (Consumo.Tempo) / Peso específico 
 Altura máxima das pilhas = 1,50 m 
PREPARO 
 Quantidade de tanques: n > 2 
 Concentração da solução < 10% (1% = 1 g/100 mL) 
 Volume diário de solução: Vms [L] = (Massa diária.100) / % solução 
 Volume útil de cada tanque: Vu > Vms / (n – 1) 
 Deve-se prever borda livre, inclinação e descarte de fundo 
ARMAZENAMENTO E 
PREPARO 
EXERCÍCIO 
Produto como um todo: Consumo = (Q.100.Teor)/(100-I) 
 Consumo = (300.100.12)/(100-60) 
 Consumo = 13 kg/dia 
CASO 1: Determinar consumo de FeCl3 dosado a 12 mg/L, considerando 
% Impurezas = 60% e Q = 300 L/min 
CASO 2: Dosar 0,6 mg/L de flúor utilizando fluoreto de sódio (NaFl), 
considerando % Impurezas = 3,5% e Q = 300 L/min. 
 Peso molecular Na = 23 
 Peso molecular Fl = 19 
Elemento específico: Consumo = (Q.100.Teor.PM)/[(100-I).PE] 
 Consumo = (300.100.0,6.42)/[(100-3,5).19] 
 Consumo = 0,6 kg/dia 
EXERCÍCIO 
CASO 3: Dimensionar área de armazenamento, preparo e dosagem de Sulfato 
de Alumínio, considerando: 
 Q = 23 L/s 
 T = 10 mg/L (teste de bancada) 
 % alumina = 15,5% 
 concentração da solução = 5% 
 Frequencia de abastecimento da ETA = bimensal 
 Peso específico do sulfato = 0,95 ton/m³ 
 % máximo de Alumina = 17,2% (sólido) e 8% (líquido) 
 % Impurezas: Pi = 100 . [1 - (Pal / Pmax)] = 100.[1-(15,5/17,2)] 
 Pi = 9,88% ≈ 10% 
 Consumo = (Q.100.Teor)/(100-I) = (23.100.10)/(100-10) = 22 kg/dia 
 Volume de Armazenamento (2 meses + 10 dias) = (70 dias.22 kg)/950 kg/m³ 
 Volume = 1,70 m³ 
 Área de Armazenamento (Hpilhas = 1,5 m) = 1,7/1,5 = 1,20 m² 
 
EXERCÍCIO 
TANQUE DE PREPARO 
 Solução a 5% = 5 g/100 ml = 50 g/L = 0,05 kg/L 
 Volume diário de solução = (22 kg/dia)/(0,05 kg/L) = 440 L/dia 
 Tanques = 2 unidades (adotado) 
 Volume útil de cada tanque: Vu > Vms / (n – 1) = 0,44 m³/(2-1) 
 Vu = 0,44 m³ 
 Adotando-se tanque com base quadrada, com lado L = 0,80 m, determina-se 
a profundidade útil do tanque: Hu = 0,44/0,80² = 0,69 m. 
 Borda livre (adotada) = 0,15 m. 
 Acúmulo de insolúveis = 0,16 m 
 H total = 0,69 + 0,15 + 0,16 = 1,0 m