Definição Processo físico no qual as partículas são colocadas em contato umas com as outras, de modo a permitir o aumento do seu tamanho;

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2 Floculação 2

3 Definição Processo físico no qual as partículas são colocadas em contato umas com as outras, de modo a permitir o aumento do seu tamanho; São unidades utilizadas para promover a agregação de partículas formadas na mistura rápida. 3

4 Diâmetro de Partículas 4

5 Unidades de Floculação Mecanizada: - Floculadores mecânicos (eixo vertical ou horizontal). Não mecanizada ou hidráulico: - Câmaras com chicanas (movimento horizontal e movimento vertical). 5

6 Unidades de Floculação Mecanizada: 6

7 Unidades de Floculação Não Mecanizada: 7

8 Floculador não mecanizado Fluxo de escoamento horizontal: 8

9 Floculador não mecanizado Fluxo de escoamento vertical: 9

10 Floculador não mecanizado 10

11 Floculador não mecanizado Podem ser previstas alterações nos gradientes de velocidades dos floculadores 11

12 Floculador não mecanizado Floculador tipo Alabama: 12

13 Floculador não mecanizado Floculador tipo Alabama: 13

14 Floculador não mecanizado Podem ser classificados de acordo com a estrutura empregada para movimentação como: - Hélice; - Paleta; Paleta classificada em: - Movimento horizontal; - Movimento vertical. 14

15 Floculador mecânico - Tipo hélice 15

16 Floculador mecânico - Tipo paleta 16

17 Floculador mecânico - Tipo paleta Devem ser compartimentados; A separação entre compartimentos deve ser feita por paredes de distribuição; velocidade de escoamento nas passagens da parede deve estar compreendida entre 0,15 m/s e 0,30 m/s. 17

18 Exemplos de Unidades de Floculação 18

19 Exemplos de Unidades de Floculação 19

20 Recomendações Norma 12216/92: Período de detenção e gradiente de velocidade devem ser determinados por meio de ensaios; Não sendo realizados ensaios, deve ser previsto G entre 70 s-1 e 10 s-1. 20

21 Recomendações Norma 12216/92: Os floculadores mecanizados devem ser subdivididos ao menos em três compartimentos em série; Velocidade entre 0,1m/s e 0,3m/s; 21

22 Recomendações Fluxo horizontal Fluxo vertical vazão acima de 75L/s; vazão inferior a 75L/s; Tipo Alabama baixa vazão; Tempo de detenção: chicanas mecânico 20 a 30 min 30 a 40 min No dimensionamento deve-se prever o acompanhamento do decantador 22

23 Layout Floculadores hidráulicos 8,4 m Floculador Decantador convencional 12,0 m 2,8 m 23

24 Layout Floculadores mecânicos 8,4 m Floculador Decantador convencional 12,0 m 2,8 m 24

25 Layout Floculadores CASA DE QUÍMICA Canal de água coagulada 25

26 Layout Floculadores Canal de água coagulada CASA DE QUÍMICA 26

27 Layout Floculadores Canal de água coagulada CASA DE QUÍMICA 27

28 Dimensionamento Os floculadores estão sempre em função do planejamento dos decantadores. Logo, deve-se observar: - Número de decantadores; - Largura. 28

29 Dimensionamento Volume total do floculador: Vol f Q * h Volf = Volume final (m³); Q = Vazão (m³/s); Өh = Tempo de detenção (s); 29

30 Dimensionamento Área superficial do floculador: A s Vol h f As = Área superficial (m²); Volf = Volume final (m³); h = Altura (m); 30

31 Dimensionamento Largura do floculador: B f A B s d As = Área superficial (m²); Bf = Largura do floculador (m); Bd = Largura do decantador (m); 31

32 Dimensionamento Floculadores hidráulicos; Floculadores mecânicos; 32

33 Dimensionamento F. Hidráulico Determinação da velocidade em trecho reto: V 1 B Q f * e V1= Velocidade no trecho reto (m/s); Q = Vazão (m³/s); Bf = largura do floculador (m); e = Espaçamento entre as chicanas (m); 33

34 Dimensionamento F. Hidráulico Determinação da velocidade em trecho de curva: V 2 2 V 3 1 V2= Velocidade no trecho em curva (m/s); V1 = Velocidade no trecho reto (m/s); 34

35 Floculador hidráulico 35

36 Dimensionamento F. Hidráulico Determinação do comprimento do canal: L c * h v Lc= Comprimento do canal (m); Өh = Tempo de detenção (s); V = Velocidade (m/s). 36

37 Dimensionamento F. Hidráulico Floculador com chicana Gradiente de velocidade: G Q A * f * p u * m G= Gradiente de velocidade (s-1); Q = Vazão (m³/s); A = Área (m²); F = Coeficiente de atrito da fórmula de Darcy; m = número de canais entre as chicanas; T = Tempo de floculação no canal (s); ρ = Densidade da água (kg/m³); u = Viscosidade (N.s/m² ); T 3 37

38 Dimensionamento F. Hidráulico Floculador com chicana Número de canais entre as chicanas: m f * u * T * A Q G= Gradiente de velocidade (s-1); Q = Vazão (m³/s); A = Área (m²); F = Coeficiente de atrito da fórmula de Darcy; m = número de canais entre as chicanas; T = Tempo de floculação no canal (s); ρ = Densidade da água (kg/m³); u = Viscosidade (N.s/m² ); * G 2 38

39 Dimensionamento F. Hidráulico Floculador com chicana Número de canais entre as chicanas: m L e m = Número de canais entre as chicanas; L = Comprimento Total do canal (m); e = espaçamento entre chicanas (m); 39

40 Dimensionamento F. Hidráulico Floculador com chicana Perda de carga: h 13 18* 9 g f * Q A 2 * m h = Perda de carga (m/m); m = Número de canais entre as chicanas; Q = Vazão (m³/s); A = Área (m²); F = Coeficiente de atrito da fórmula de Darcy; g = Aceleração da gravidade. 3 40

41 Dimensionamento F. Hidráulico Floculador com chicana Área para floculador horizontal: A H * L A = Área do canal (m²); L = Comprimento Total do canal (m); H = Altura(m); 41

42 Dimensionamento F. Hidráulico Floculador com chicana Área para floculador vertical: A b* L A = Área do canal (m²); L = Comprimento Total do canal (m); b = largura (m); 42

43 Dimensionamento F. Hidráulico Número de Camp: N G * T N = Número de Camp; G = Gradiente de velocidade (s-¹); T = Tempo (s); 43

44 Exercício 1 Um floculador de chicanas de fluxo vertical em uma ETA com capacidade de tratamento de 75L/s, apresenta três seções em série, cada uma com comprimento de 10 m, largura de 0,9 m e profundidade de 3,5 m. Adotando os espaçamentos entre chicanas e1=0,31; e2=0,42; e3=0,67, determine: 44

45 A) Número de canais; Exercício 1 B) Gradiente de velocidade; C) Número de camp; D) Perda de carga em cada seção. Dados: f = 0,02; ρ = 999,73 kg/m³; u = 1,307x10-³ N.s/m² 45

46 Exercício 2 Dimensione um floculador de chicanas de fluxo horizontal para uma estação de tratamento que terá 25L/s de capacidade. O tempo total de floculação será de 20 min e o canal deverá ser dividido em três trechos de igual volume e gradientes de velocidades constantes em cada trecho de 40s-¹,30s-¹ e 20s-¹. 46

47 Exercício 2 Aproveite neste projeto as paredes dos tanques de decantação. Logo, o comprimento do floculador será fixado em 15 m. Considere profundidade de 0,8 m. Dados: f=0,025; ρ = 999,13 kg/m³; u = 1,14x10-³ N.s/m². 47

48 Dimensionamento F. Mecânico Determinação do volume por câmara: Volc Volf Nc Vol c= Volume por câmara (m³); Vol f = Volume final (m³); Nc = Número de câmaras (m/s). 48

49 Dimensionamento F. Mecânico Floculador por paletas; Gradiente de velocidade paralelo ao eixo G 5* p* g u * Vol *[ C D *(1 k) 3 * n * b* l* r1 r2... ] G= Gradiente de velocidade (s-1); CD = Coeficiente de arrasto; K = Relação entre velocidade da água e paletas (K=0,25); ρ = Densidade da água (kg/m³); n = velocidade de rotação (rps); g = aceleração da gravidade; u = Viscosidade (N.s/m² ); b = espaçamento da paleta (m); l = comprimento das paletas (m); r = raio com o eixo 49

50 Dimensionamento F. Mecânico Floculador por paletas; Gradiente de velocidade perpendicular ao eixo G 2,5* p* g u * Vol *[ CD*(1 k) 3 * n * b* l1 l2... ] G= Gradiente de velocidade (s-1); CD = Coeficiente de arrasto; K = Relação entre velocidade da água e paletas (K=0,25); ρ = Densidade da água (kg/m³); n = velocidade de rotação (rps); g = aceleração da gravidade; u = Viscosidade (N.s/m² ); b = espaçamento da paleta (m); l = comprimento das paletas (m); 50

51 Dimensionamento F. Mecânico Floculador por paletas; Coeficiente de arrasto CD 1,10 0,02 * b l l b CD = Coeficiente de arrasto; b = espaçamento da paleta (m); l = comprimento das paletas (m); 51

52 Dimensionamento F. Mecânico Floculador por paletas; Velocidade de rotação paleta paralela ao eixo n 0,342 * 3 p * g * C D *(1 k) 3 P * b* l*( r1 3 r2 3...) CD = Coeficiente de arrasto; P = Potência do motor (W) ρ = Densidade da água (kg/m³); N = velocidade de rotação (rps); g = aceleração da gravidade; b = espaçamento da paleta (m); l = comprimento das paletas (m); K = Relação entre velocidade da água e paletas (K=0,25); r = raio em relação ao eixo de rotação (m) 52

53 Dimensionamento F. Mecânico Floculador por paletas; Velocidade de rotação perpendicular ao eixo n 0,342 * 3 p * g * C D *(1 k) 3 P * b*( l1 4 l2 4...) CD = Coeficiente de arrasto; P = Potência do motor (W) ρ = Densidade da água (kg/m³); N = velocidade de rotação (rps); g = aceleração da gravidade; b = espaçamento da paleta (m); l = comprimento das paletas (m); K = Relação entre velocidade da água e paletas (K=0,25); 53

54 Dimensionamento F. Mecânico Floculador por paletas; Velocidade de rotação perpendicular ao eixo P u * Vol* G 2 P = Potência do motor (W); u = Viscosidade da água; Vol = Volume (m³); G = Gradiente de velocidade (s-¹) 54

55 Exercício 3 Dimensione um agitador tipo paletas que permita aplicar à água gradientes de velocidade iguais a 75 s-¹, 60s-¹ e 45s-¹, em uma câmara quadrada de lado igual a 4,5 m e profundidade de água de 4,6 m. São usados 3 paletas com b =0,15 m e l =3,80 m distanciadas do eixo de 1,20 m, 1,60 m e 2,00 m. Trabalhe com um motor com rendimento de 70%. Dados: k:0,24; ρ:999,49kg/m³ e u:1,24x10-³ N.s/m² 55

56 Exercício 4 Estabeleça o gradiente de velocidade adequado para operação de um floculador mecanizado com paletas dispostas paralelamente ao eixo de rotação. Considere a existência de quatro câmaras de agitação, sendo que na primeira câmara serão utilizadas paletas com largura de 0,2 m, comprimento de 1,8 m e r1 = 1,00 m, r2 = 1,30 m e r3 = 1,6 m. Dados: p: 999,13 Kg/m³, u:1,14x10-³ N.s/m²; n: 0,09 rps; L: 23 m; K: 0,25; Q: 50 L/s. 56

57 Considerações Captação Coleta de água para abastecimento Gradeamento Caixa de areia 57

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