A Figura 1 ilustra as zonas de entrada de decantadores retangulares e circulares.

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1 IPH 0058: Trataento de Água e Egoto, Capítulo 6 6. DECANTAÇÃO EM ETA No projeto de decantadore deve er denonada a ua zona de entrada e aída. A zona de entrada engloba o canal de aceo ao decantadore, ua coporta de aceo e a cortna dtrbudora do fluxo. A zona de aída envolve o denonaento do coletore da água decantada. 6.. ZONA DE ENTRADA AO DECANTADOR A Fgura lutra a zona de entrada de decantadore retangulare e crculare. Fgura : Zona de entrada de decantadore convencona retangulare e crculare (Fonte: Vanna, Canal de aceo ao decantador O canal dtrbudor de água floculada ao decantador deve dtrbur a vazão o a unfore poível entre a ua coporta de aceo. A dtrbução da vazão é nfluencada pela udança de dreção do ecoaento e pela perda de carga na coporta de entrada ao decantador. A parcela de água do canal que e deva na coporta perde carga ao paar pela nterlgação. Eta perda de carga é exprea pela Equação. U hhe ( g Sendo: h = perda de carga da água no canal que e deva na coporta; h E = perda de carga na entrada da nterlgação;

2 IPH 0058: Trataento de Água e Egoto, Capítulo 6 U = velocdade éda atravé da nterlgação. O tero U /g repreenta a perda de carga na aída da nterlgação. A perda de carga na entrada da nterlgação pode er exprea e tero de energa cnétca da água que paa pela nterlgação Equação. h E U ( g A varável é função do quadrado da razão entre a velocdade éda U da água à ontante da nterlgação, e a velocdade éda U atravé da nterlgação, acrecda de ua contante. U U ( Subttundo a Equação na, obté-e: h E U U U (4 g A ubttução da Equação 4 na reulta: U U U h U (5 g g U U h (6 g U Defnndo-e coo na Equação7, chega-e a Equação 8. U (7 U U h (8 g A Tabela apreenta o valore para e para nterlgaçõe co areta vva e nterlgaçõe longa e curta. Interlgaçõe longa ão aquela e que eu coprento é aor que trê veze o eu dâetro. Na nterlgaçõe curta, a extenão é enor que trê veze o dâetro.

3 IPH 0058: Trataento de Água e Egoto, Capítulo 6 Tabela : Valore de e Coprento da nterlgação onga 0, Curta 0,7,67 Se a dtrbução de vazõe entre a coporta for perfeta, a perda de carga na nterlgaçõe erão gua. g = g =... = g (9 A partr deta relação pode-e ecrever, (0 A vazão Q 0 que entra no canal dtrbudor deve er gual à oa da vazõe q que ae atravé da aída latera (nterlgaçõe. Q 0 = q + q +...+q ( Q 0 = A + A A ( Sendo: A = área da eção tranveral da nterlgação. Se a área A fore toda gua, Q 0 = A + A A ( Subttundo-e a Equação 0 na, te-e: Q 0 A ( U A ( U... A ( U (4 Q0 A ( U... (5 Reolvendo a Equação (5 para, te-e: Q n (6 A

4 IPH 0058: Trataento de Água e Egoto, Capítulo 6 Exeplo: Denonar u canal de dtrbução de água floculada coo o otrado na Fgura. Duzento ltro por egundo (00/ deve er dtrbuído e quatro decantadore, cada qual co dua coporta. A velocdade da água no canal prncpal deve er gual ou uperor a 0,0 /. (Condere o arquvo Planlha Exeplo Canal de dtrbução.xl Solução Fgura : Canal de dtrbução de água floculada (Vana, 00 A vazão deejada e cada coporta erá 00 //8 coporta = 5 /. A velocdade éda atravé da coporta deve tuar-e e torno de 0,0 /. Uando-e denõe 0,40 x 0,40 na coporta, a velocdade erá: 0,05 ( U 0, 56 0,40 0,40 A egur apreenta-e o étodo teratvo para olução do problea, utlzando ua planlha Excel (vde arquvo Planlha Exeplo Canal de dtrbução.xl, cuja tabela etá nerda na págna 8 dete doc. Iteração Coluna : Correponde a vazão total dvddo pelo núero de coporta q 00 / 8 5 Coluna : Correponde a velocdade da água atravé da coporta (aída lateral 4

5 IPH 0058: Trataento de Água e Egoto, Capítulo 6 0,05 0,056 0,400,40 Coluna : Correponde a vazão à ontante da nterlgação lateral (coporta Coluna 4: Correponde a velocdade à ontante da nterlgação lateral 0,00 0,,50 x,0 Coluna 5: Correponde ao quadrado da razão entre a velocdade de ontante e a velocdade na nterlgação lateral. (0, (0,56 0,506 Coluna 6: Correponde ao valor de U U Para =,67, = 0,7, = 0, /, U = 0,56, [ / ] = 0,506,,67 0,506 0,7,545 Coluna 7: correponde ao nvero da raz quadrada de. 0,67,545 Coluna 8: Correponde ao valor da Equação (8 U h g Para =,545, = 0,56, h g (0,56,545 9,8 0,006 Iteração : Coluna : Calcula-e a velocdade na prera nterlgação lateral (coporta utlzando-e o valore de deternado na prera teração. Q A n 0,00 (0,4 0,4 5,07,544 0,55 A velocdade na dea coporta ão calculada atravé da Equação (0. 5

6 IPH 0058: Trataento de Água e Egoto, Capítulo 6 Por exeplo, a velocdade atravé da coporta (nterlgação lateral erá: 0,55,544,5 0,55 Para a coporta, 0,55,544,485 0,56 Coluna : Calculada ultplcando-e o valore de velocdade da coluna pela área da eçõe da coporta q (0,4 0,4 0, ,80 Coluna : Inca-e co a oa da vazõe na coporta. A egur, ubtrae-e o valore de cada coporta. Por exeplo, a vazão a ontante da coporta erá 00 /. Já a vazão à ontante da coporta erá 00 4,7 = 75,8 / Coluna 4: Correponde a vazão da coluna dvddo por 000 e pela eção de ecoaento correpondente. Por exeplo, 0,00 0,,50 x,0 Coluna 5: Correponde ao quadrado da razão entre a velocdade de ontante e na coporta (nterlgação lateral. 0, 0,55 0,57 Coluna 6: Correponde ao valor de U U Para =,67, = 0,7, = 0, /, = 0,56, [ / ] = 0,57,,67 0,57 0,7,56 Coluna 7: correponde ao nvero da raz quadrada de. 0,65,56 Coluna 8: Correponde ao valor da Equação (8 6

7 IPH 0058: Trataento de Água e Egoto, Capítulo 6 U h g Para =,56, = 0,55, h g (0,55,56 9,8 0,006 Iteração Adota-e o eo procedento detalhado para a teração. O cálculo proegue até que ua condção pré-deternada eja atendda. Por exeplo, pode-e etabelecer que a razõe entre a dferença entre a perda de carga extrea (áxa e ína e a éda eja enore que %. No exeplo, te-e: Perda de carga éda = h édo = 0,05 ; h áx = 0,47 ; h ín = 0, A, [(h áx - h édo / h édo ]*00 = [(0,47 0,05/0,05]*00 = 0,86% [(h ín - h édo / h édo ]*00 = [(0, 0,05/0,05]*00 = 0,7% Pode-e tabé etabelecer que a dferença relatva entre a vazõe na coporta eja nferore a %. 7

8 IPH 0058: Trataento de Água e Egoto, Capítulo 6 Vde Planlha Exeplo Canal de dtrbução.xl ( ( ( (4 (5 (6 (7 (8 I t IN t q (Q [ / ] /( 0,5 h x 0 - (/ (/ (/ ( 5 0, , 0,506,544 0,67 0,7 5 0, ,0 0,49,5 0,60 0,4 5 0, ,07 0,470,485 0,64 0, ,56 5 0, 0,50,55 0,66 0, , ,9 0,580,669 0,6 0, 6 5 0, ,096 0,79, 0,655 0, , ,04 0,444,44 0,640 0, ,56 5 0,00 0,40,84 0,648 0,97 Soa = 00 5,07 4,7 0,55 00,00 0, 0,57,56 0,65 0, 4,8 0,55 75,8 0,0 0,50,58 0,68 0, 5,0 0,56 50,45 0,07 0,47,489 0,64 0,0 4 4,69 0,54 5,4 0, 0,57,580 0,6 0, 5 4,4 0,5 00,74 0,0 0,6,755 0,60 0,0 6 5,8 0,6 76,60 0,098 0,70,8 0,657 0,08 7 5,4 0,58 50,78 0,06 0,450,45 0,69 0, 8 5,54 0,60 5,54 0,0 0,40,84 0,648 0,0 Soa = 00,00 5,054 4,7 0,54 00,00 0, 0,57,564 0,64 0,8 4,84 0,55 75,9 0,0 0,50,57 0,68 0,64 5,08 0,57 50,45 0,07 0,470,485 0,64 0, 4 4,64 0,54 5,6 0, 0,58,58 0,6 0,07 5,84 0,49 00,7 0,0 0,648,78 0,600 0,47 6 5,99 0,6 76,89 0,099 0,68,5 0,657 0,0 7 5,7 0,58 50,90 0,06 0,45,45 0,69 0,9 8 5,6 0,60 5,6 0,0 0,40,84 0,648 0,7 Soa = 00,00 5,05 8

9 IPH 0058: Trataento de Água e Egoto, Capítulo Cortna dtrbudora de água floculada A entrada de água floculada no decantador é feta atravé de ua cortna perfurada, de odo a unforzar o fluxo de água e toda a eção tranveral do decantador. A cortna é feta de adera ou parede de alvenara ou concreto. A Fgura e 4 lutra, repectvaente, a oétrca e o perfl de ua cortna dtrbudora. Fgura : Ilutração de cortna dtrbudora de água floculada e tanque de decantação (Fonte: Vana, 00. Fgura 4: Perfl de cortna dtrbudora de água floculada (Fonte: Rchter,

10 IPH 0058: Trataento de Água e Egoto, Capítulo 6 A NBR 6 (99 etabelece a egunte condçõe para cortna de dtrbução: o A dtânca entre orfíco deve er enor ou gual a 0,5. Ito é, pelo eno 4 orfíco por ; o A dtânca entre a parede da coporta e a cortna é calculada de acordo co a Equação (7; a,5 H u (7 A Sendo: = dtânca entre a parede da coporta e a cortna; a = área de cada orfíco; A = área da eção tranveral do decantador; H u = altura útl do decantador. o A relação a/a deve er enor ou gual a 0,5; 4 o O gradente de velocdade édo no orfíco deve er enor ou gual a 0 - ; 5 o A velocdade éda de ecoaento no orfíco deve er entre 0,0 / e 0,0 /. A egur apreenta-e o deenvolvento ateátco para cálculo do gradente de velocdade na abertura da cortna dtrbudora de água. P G (8 V Ma P = Qh f e Q = AU. Subttundo-e eta equaçõe e (8, te-e: A U h f G (9 V O volue V na Equação 9 repreenta o volue no qual a perda de carga é dpada. De acordo co a Fgura 5, o volue é dado pela Equação 0. V S x (0 Sendo: S = dtânca entre do orfíco conecutvo; x = alcance do jato até que haja nterferênca entre ele. A Equação 9 fca: A U h f ( S x G A vazão e orfíco é dada pela Equação. Q C a g ( D h f 0

11 IPH 0058: Trataento de Água e Egoto, Capítulo 6 h f Q U CD a g C ( D g Subttundo a Equação ( e (, g U D U G S x 4 C (4 D g D U (5 S 8 C x G D Na Equação 5, a varáve tê o egunte gnfcado: D = dâetro do orfíco []; S = epaçaento entre do orfíco conecutvo []; U = velocdade éda de paage atravé do orfíco [/]; = vcodade cneátca [ /]; x = dtânca percorrda pelo jato do orfíco []; C D = coefcente de decarga, toado coo 0,6. O alcance do jato no orfíco pode er etado pela Fgura 5 e 6. Fgura 5: Alcance de jato e cortna de dtrbução (Fonte: Vana, 00.

12 IPH 0058: Trataento de Água e Egoto, Capítulo 6 Fgura 6: Varação da razão x/s e função do Núero de Reynold (Fonte: D Bernardo e Danta, 005. Exeplo Deternar o gradente de velocdade no orfíco de ua cortna dtrbudora co 96 orfíco e decantador que recebe vazão de 50 / e co teperatura da água de 0 o C. Vazão por orfíco = Velocdade no orfíco:,05 96 orf 0 0,0005 Q 4 Q a D 4 0,0005 (0,05 U 0,65 U D 0,65 0,05 Núero de Reynold: N R Pelo gráfco da Fgura 5, encontra-e x/s = 4,5 Coo S = 0,5, x =,5 O valor de G é calculado pela Equação (5 0,05 G 0,50 (0,65 9, (0,6,5 6.. COETA DE ÁGUA TRATADA A água decantada é coletada na uperfíce do decantador, noralente uando calha coletora ou tubulaçõe perfurada dpota na extredade opota a da entrada de água floculada. A calha pode er ajutáve ou vertedouro trangulare. Apó paar pelo

13 IPH 0058: Trataento de Água e Egoto, Capítulo 6 vertedouro, a água coletada é recolhda e cana denonado para funconar co ecoaento hdráulco lvre (Fgura 7. Fgura 7: Dpoção de cana e vertedouro de água decantada. A NBR.6 etabelece a egunte condçõe referente à calha de água decantada: o O cana de coleta de água decantada deve ter ecoaento lvre e ter borda horzonta. Ao longo deta borda, pode er dpota lâna ajutáve ou vertedouro trangulare de odo a unforzar a coleta de água; o O nível de água no nteror do canal deve etar no íno a 0 c da borda vertente; o A vazão por etro de vertedor ou de tubo perfurado deve atender a Equação (6; q 0,08 H (6 v Sendo: q = vazão untára, [/]; H = profunddade do decantador, []; v = velocdade de edentação, [ / da]. A velocdade v deve er deternada e enao de laboratóro. Na auênca de enao de laboratóro, a vazão por etro lnear no vertedouro deve er enor ou gual a,8 /. Sendo: A vazão e vertedouro trangulare é dada pela fórula de Thoon (Equação (7. Q,5,46 h (7

14 IPH 0058: Trataento de Água e Egoto, Capítulo 6 Q = vazão no vertedor, [ /]; h = nível de água no vertedor, [] A hdráulca do canal de coleta de água decantada deve conderar que o canal recolhe água ao longo de todo eu coprento (Fgura 8. Nete cao, a lnha d água no canal te a fora de ua parábola cuja tangente na extredade de ontante é horzontal. Vana (00 apreenta o deenvolvento ateátco que perte calcular altura áxa no canal, h o. Fgura 8: Perfl do canal de água decantada Q,8 b (8 h o Sendo: h o = nível áxo de água no canal Exeplo (Vana, 00 Para o decantador que recebe 50 / de água e co calha dpota coo na Fgura 6, calcule: Solução a Extenão ína da borda coletora; b altura nterna da calha coletora conderando que tenha eção retangular, largura de 0,0 e decarga lvre. Verfque o funconaento do vertedouro trangulare de largura 0,0 e altura 0,05, conderando que há 80 vertedouro. A extenão total da calha de coleta de água decantada erá: 50 8,8 / Altura áxa da lâna d água no nteror da calha é calculada pela Equação (8. h o Q,8 b 4

15 IPH 0058: Trataento de Água e Egoto, Capítulo 6 Sendo Q = vazão total recolhda por toda a calha = 50 /. No cao da dpoção otrada na Fgura 7, exte dua calha centra que recebe vazão pelo do lado, e dua calha junto à parede que recebe vazão por u lado. Conderando que cada lado recebe a vazão q, pode-e calcular q pela equação: Q = 6q q = Q/6 = 50 / / 6 = 8, / A calha centra recebe 6,67 / cada, e a da parede, 8, /. O valor de b é dado e gual a 0,0. A, a altura áxa do nível de água ocorrerá na dua calha centra. h o 0,0667,8 0,0 0,7 De acordo co a recoendação da NBR.6, o nível de água áxa no nteror do canal deve etar, no íno, a 0 c abaxo da borda vertente. Ua altura na calha de 0,5 garantra o valor íno. A, a denõe da calha deve er 0,0 x 0,5. Verfcação do nível de água no vertedouro trangulare O nível de água no vertedouro trangulare é calculado uando-e a Equação 7 h q,46,5 Sendo q a vazão por vertedouro trangular. 0,050 Q q o n vert 80 vert. 0,00078 vert 0,00078 h,46,5 0,0 REFERÊNCIAS BIBIOGRÁFICAS ASSOCIAÇÃO BRASIEIRA DE NORMAS TÉCNICAS ABNT. NBR 6 Projeto de Etação de trataento de Água para Abatecento Públco: Procedento. Ro de Janero: ABNT, 99. BERNARDO,.; DANTAS, A.D.B. Método e Técnca de Trataento de Água. Vol.. ª ed. São Carlo, SP: RIMa, 005. RICHTER, C.A. Água. Método e Tecnologa de Trataento. São Paulo: Blücher, 009. VIANNA, M.R. Hdráulca Aplcada à Etaçõe de Trataento de Água. 4ª ed. Belo Horzonte: Ipratur, 00. 5