Aula 4 - Sedimentação (2).ppt

ESCOLA POLITCNICA DA USPDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRULICA E SANITRIAPHD 2411 SANEAMENTO I

SEDIMENTAO GRAVITACIONALProf. Dr. Roque Passos PiveliProf. Dr. Sidney Seckler Ferreira Filho

SEDIMENTAO GRAVITACIONALIntroduoLei de NewtonLei de StokesSedimentao Discreta (Tipo I)Modelao Matemtica do Processo de Sedimentao Discreta

SEDIMENTAO GRAVITACIONALSedimentao Floculenta (Tipo II)Decantadores convencionais de fluxo horizontalDecantadores laminaresExerccio Dimensionamento de decantadores convencionais e laminares

TRATAMENTO CONVENCIONAL DE GUAS DE ABASTECIMENTO

SEDIMENTAO GRAVITACIONALDecantadores !!!

SEDIMENTAO GRAVITACIONAL

PROCESSO DE LODOS ATIVADOS CONVENCIONAL

SEDIMENTAO GRAVITACIONAL

SEDIMENTAODefinio: Processo de separao slido-lquido que tem como fora propulsora a ao da gravidade.

SEDIMENTAOClassificao dos Processos de Sedimentao

Sedimentao discreta (Tipo 1)Sedimentao floculenta (Tipo 2)Sedimentao em zona (Tipo 3)Sedimentao por compresso (Tipo 4)

Velocidade de SedimentaoPesoEmpuxoFora de arraste

Velocidade de Sedimentao

Velocidade de SedimentaoLei de NewtonLei de Stokes

SEDIMENTAO DISCRETA (TIPO I)Sedimentao discreta: As partculas permanecem com dimenses e velocidades constantes ao longo do processo de sedimentao, no ocorrendo interao entre as mesmas

SEDIMENTAO DISCRETA (TIPO I)

Sedimentao Discreta (Tipo I)

Sedimentao Discreta (Tipo I)BHL12

Sedimentao Discreta (Tipo I)BHL12Taxa de escoamento superficialPartculas com Vs superiores a q sero removidas durante o processo de sedimentao gravitacional

Sedimentao Discreta (Tipo I)Anlise do Equacionamento MatemticoVs=Velocidade de sedimentao (m/s)q=taxa de escoamento superficial(m3/m2/dia)q funo somente da geometria do decantador, portanto, um parmetro de projeto.

Sedimentao Discreta (Tipo I)Anlise do Equacionamento MatemticoVs=Velocidade de sedimentao (m/s)q=taxa de escoamento superficial(m3/m2/dia)Vs uma propriedade da partcula, podendo esta ser manipulada mediante a operao dos processos de coagulao-floculao

Floculao e Sedimentao Dimetro das partculasFrequncia relativagua bruta gua coaguladaDimetro crticoSe Vs > q, todas as partculas com dimetro superior a dc sero removidasdc apresenta Vs

Floculao e Sedimentao Dimetro das partculasFrequncia relativagua bruta gua coaguladagua floculadaDimetro crticodp > dc Partculas sedimentveis

Sedimentao Discreta (Tipo I)Propriedade da sedimentao discreta: A dimenso fsica da partcula permanece inalterada durante o seu processo de sedimentao gravitacional, o que significa dizer que a sua velocidade de sedimentao constante.BHL12

SEDIMENTAO FLOCULENTA (TIPO II)Sedimentao floculenta: a velocidade de sedimentao das partculas no mais constante, uma vez que as mesmas agregam-se ao longo do processo de sedimentao.

SEDIMENTAO FLOCULENTA (TIPO II)Com o aumento do dimetro das partculas h, conseqentemente, o aumento de sua velocidade de sedimentao ao longo da altura.

Sedimentao Floculenta (Tipo II)Propriedade da sedimentao floculenta: A dimenso fsica da partcula alterada durante o seu processo de sedimentao gravitacional (floculao por sedimentao diferencial), o que significa dizer que a sua velocidade de sedimentao varivel.BHL12

DECANTADORES CONVENCIONAIS EM ETAS E ETES

DECANTADORES CONVENCIONAISETA ALTO DA BOA VISTA

DECANTADORES CONVENCIONAISETA GUARA (SABESP)Decantadores !!!

DECANTADORES CONVENCIONAISETA GUARA (SABESP)

DECANTADORES CONVENCIONAISETA ALTO TITE (SABESP)Decantadores !!!

DECANTADORES CONVENCIONAISETA ALTO TITE (SABESP)

DECANTADORES CONVENCIONAISPARMETROS DE PROJETOTaxa de escoamento superficial: 20 m3/m2/dia a 60 m3/m2/dia.(Funo das caractersticas de sedimentabilidade do floco, definidas pelas etapas de coagulao-floculao)Altura do decantador: 3,0 metros a 5,0 metros.

DECANTADORES CONVENCIONAISPARMETROS DE PROJETORelao Comprimento/Largura 4Taxa de escoamento linear (vertedor) 1,8 l/m/s Re 20.000 (Verificao)Fr 10-5

LAY-OUT DE ETAs ASSOCIAO FLOCULADORES E DECANTADORES

DECANTADORES DE FLUXO LAMINAR02 canaisBHL12H/2L

DECANTADORES DE FLUXO LAMINAR02 canaisBHL12H/4Ln canais

DECANTADORES DE FLUXO LAMINARVsV0wlTrajetria crticahVshVsv

DECANTADORES DE FLUXO LAMINARVsV0wlTrajetria crticahVshVsvApEquao de dimensionamento

DECANTADORES DE FLUXO LAMINAR

CONVENCIONAL X LAMINARDecantador convencionalDecantador laminarSc=1 (Placas planas)Sc=4/3 (Tubos circulares)Sc=11/8 (Tubos quadrados)

CONVENCIONAL X LAMINARNGULO DAS PLACAS

Grf1

2.595230449

2.8458766541

3.0936649384

3.3382934279

3.579464098

3.8168831367

4.0502613026

4.279314277

4.5037630108

4.7233340637

4.9377599381

5.1467794045

5.3501378199

5.5475874379

5.7388877109

5.9238055827

6.1021157725

6.2736010498

6.4380524984

6.5952697714

6.745061335

6.8872447022

7.0216466545

7.1481034536

7.2664610404

7.3765752229

7.4783118519

7.5715469842

7.656167034

7.7320689108

7.7991601453

7.857359002

7.9065945787

7.946806893

7.9779469554

7.9999768286

8.0128696742

8.0166097852

8.0111926052

7.9966247337

7.9729239185

7.9401190335

7.8982500441

7.8473679583

7.7875347644

7.7188233556

7.6413174412

7.5551114447

7.4603103886

7.3570297665

7.2453954027

7.1255432983

6.9976194661

6.8617797523

6.718189647

6.5670240823

6.4084672192

6.2427122235

6.0699610302

5.8904240976

5.7043201509

5.5118759158

5.313325842

5.1089118179

4.8988828759

4.6834948889

4.4630102583

4.2376975949

4.0078313914

3.7736916877

3.5355637302

qL/qC

ngulo das placas com a horizontal

qL/qC

Sedimentao laminar - ngulo das placas

Sensibilidade

Decantadores laminares

Figuras e anlise de eficincia

Importncia do ngulo das placasImportncia da relao l/w das placas

Valor de L (l/w):15nguloqC/qLqL/qCAngulo das placas:60l/wqC/qL

Fator de eficincia:113.820.2620430774Fator de eficincia:110.85

21.910.524376051520.62

Placas planas:131.270.7866793289Placas planas:130.49

Tubos circulares:4/340.951.0486333523Tubos circulares:4/340.40

Tubos quadrados:11/850.761.3099189899Tubos quadrados:11/850.34

60.641.570217924260.30

70.551.829213039770.26

80.482.086588809380.24

90.432.342031678990.22

100.392.595230449100.20

110.352.8458766541110.18

120.323.0936649384120.17

130.303.3382934279130.16

140.283.579464098140.15

150.263.8168831367150.14

160.254.0502613026160.13

170.234.279314277170.12

180.224.5037630108180.12

190.214.7233340637190.11

200.204.9377599381200.11

210.195.1467794045210.10

220.195.3501378199220.10

230.185.5475874379230.09

240.175.7388877109240.09

250.175.9238055827250.09

260.166.1021157725260.08

270.166.2736010498270.08

280.166.4380524984280.08

290.156.5952697714290.08

300.156.745061335300.07

310.156.8872447022310.07

320.147.0216466545320.07

330.147.1481034536330.07

340.147.2664610404340.06

350.147.3765752229350.06

360.137.4783118519360.06

370.137.5715469842370.06

380.137.656167034380.06

390.137.7320689108390.06

400.137.7991601453400.06

410.137.857359002410.05

420.137.9065945787420.05

430.137.946806893430.05

440.137.9779469554440.05

450.137.9999768286450.05

460.128.0128696742460.05

470.128.0166097852470.05

480.128.0111926052480.05

490.137.9966247337490.05

500.137.9729239185500.04

510.137.9401190335510.04

520.137.8982500441520.04

530.137.8473679583530.04

540.137.7875347644540.04

550.137.7188233556550.04

560.137.6413174412560.04

570.137.5551114447570.04

580.137.4603103886580.04

590.147.3570297665590.04

600.147.2453954027600.04

610.147.1255432983

620.146.9976194661

630.156.8617797523

640.156.718189647

650.156.5670240823

660.166.4084672192

670.166.2427122235

680.166.0699610302

690.175.8904240976

700.185.7043201509

710.185.5118759158

720.195.313325842

730.205.1089118179

740.204.8988828759

750.214.6834948889

760.224.4630102583

770.244.2376975949

780.254.0078313914

790.263.7736916877

800.283.5355637302

810.303.293737624

820.333.0485079795

830.362.8001735539

840.392.5490368863

850.442.2954039301

860.492.0395836799

870.561.7818877947

880.661.5226302188

890.791.2621267989

901.001.0006948998

&A

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Sensibilidade

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qL/qC


qL/qC


Modelao

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qC/qL

l/w

qC/qL

Sedimentao laminar - Efeito da grandeza L (l/w)

Sheet3

Dados de entrada

Altura linear das placas (m):1.2

Largura do decantador (m):8

Distncia perpendicular entre as placas (cm):5

ngulo das placas com a horizontal:60

Vazo de projeto (m3/s):0.1

Velocidade de sedimentao (m/dia):15

Clculos - Metodologia tradicional

Nmero de Reynolds:222

Velocidade de escoamento (m/dia):193.00

Velocidade de escoamento (cm/min):13.40

rea til plana do decantador (m2):51.69

Clculos - Metodologia Podalyro

Nmero de Reynolds:




&A

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Sheet4

&A

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Sheet5

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Sheet6

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Sheet7

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Sheet8

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Sheet9

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Sheet10

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Sheet11

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Sheet12

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Sheet14

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Sheet16

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&A

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CONVENCIONAL X LAMINARGRANDEZA L (l/w)

Grf3

0.8453075401

0.6188005699

0.488029209

0.4028869548

0.3430397612

0.2986731048

0.2644683874

0.237293052

0.2151821072

0.1968405251

0.1813801379

0.168171494

0.1567560498

0.146791851

0.1380186925

0.1302350664

0.1232824947

0.1170346258

0.1113894861

0.1062638714

0.1015892184

0.0973085202

0.0933739898

0.0897452686

0.0863880371

0.0832729259

0.0803746544

0.0776713431

0.0751439604

0.0727758735

0.0705524825

0.0684609185

0.066489795

0.0646289999

0.0628695224

0.0612033069

0.0596231297

0.0581224945

0.0566955428

0.0553369776

0.0540419979

0.0528062418

0.0516257373

0.0504968599

0.0494162955

0.0483810074

0.0473882084

0.0464353354

0.0455200275

0.0446401062

0.0437935582

0.0429785203

0.0421932653

0.04143619

0.0407058042

0.0400007212

0.0393196483

0.0386613798

0.0380247891

0.0374088227

qC/qL

l/w

qC/qL


Sensibilidade

Decantadores laminares

Figuras e anlise de eficincia

Importncia do ngulo das placasImportncia da relao l/w das placas

Valor de L (l/w):15nguloqC/qLqL/qCAngulo das placas:60l/wqC/qLqL/qC

Fator de eficincia:113.820.2620430774Fator de eficincia:110.851.1830013961

21.910.524376051520.621.6160295394

Placas planas:131.270.7866793289Placas planas:130.492.0490576827

Tubos circulares:4/340.951.0486333523Tubos circulares:4/340.402.4820858261

Tubos quadrados:11/850.761.3099189899Tubos quadrados:11/850.342.9151139694

60.641.570217924260.303.3481421127

70.551.829213039770.263.7811702561

80.482.086588809380.244.2141983994

90.432.342031678990.224.6472265427

100.392.595230449100.205.080254686

110.352.8458766541110.185.5132828294

120.323.0936649384120.175.9463109727

130.303.3382934279130.166.379339116

140.283.579464098140.156.8123672594

150.263.8168831367150.147.2453954027

160.254.0502613026160.137.678423546

170.234.279314277170.128.1114516894

180.224.5037630108180.128.5444798327

190.214.7233340637190.118.977507976

200.204.9377599381200.119.4105361194

210.195.1467794045210.109.8435642627

220.195.3501378199220.1010.276592406

230.185.5475874379230.0910.7096205494

240.175.7388877109240.0911.1426486927

250.175.9238055827250.0911.575676836

260.166.1021157725260.0812.0087049793

270.166.2736010498270.0812.4417331227

280.166.4380524984280.0812.874761266

290.156.5952697714290.0813.3077894093

300.156.745061335300.0713.7408175527

310.156.8872447022310.0714.173845696

320.147.0216466545320.0714.6068738393

330.147.1481034536330.0715.0399019827

340.147.2664610404340.0615.472930126

350.147.3765752229350.0615.9059582693

360.137.4783118519360.0616.3389864127

370.137.5715469842370.0616.772014556

380.137.656167034380.0617.2050426993

390.137.7320689108390.0617.6380708426

400.137.7991601453400.0618.071098986

410.137.857359002410.0518.5041271293

420.137.9065945787420.0518.9371552726

430.137.946806893430.0519.370183416

440.137.9779469554440.0519.8032115593

450.137.9999768286450.0520.2362397026

460.128.0128696742460.0520.669267846

470.128.0166097852470.0521.1022959893

480.128.0111926052480.0521.5353241326

490.137.9966247337490.0521.968352276

500.137.9729239185500.0422.4013804193

510.137.9401190335510.0422.8344085626

520.137.8982500441520.0423.267436706

530.137.8473679583530.0423.7004648493

540.137.7875347644540.0424.1334929926

550.137.7188233556550.0424.5665211359

560.137.6413174412560.0424.9995492793

570.137.5551114447570.0425.4325774226

580.137.4603103886580.0425.8656055659

590.147.3570297665590.0426.2986337093

600.147.2453954027600.0426.7316618526

610.147.1255432983

620.146.9976194661

630.156.8617797523

640.156.718189647

650.156.5670240823

660.166.4084672192

670.166.2427122235

680.166.0699610302

690.175.8904240976

700.185.7043201509

710.185.5118759158

720.195.313325842

730.205.1089118179

740.204.8988828759

750.214.6834948889

760.224.4630102583

770.244.2376975949

780.254.0078313914

790.263.7736916877

800.283.5355637302

810.303.293737624

820.333.0485079795

830.362.8001735539

840.392.5490368863

850.442.2954039301

860.492.0395836799

870.561.7818877947

880.661.5226302188

890.791.2621267989

901.001.0006948998

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Sensibilidade

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qL/qC


qL/qC


Modelao

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qC/qL

l/w

qC/qL


Sheet3

Dados de entrada

Altura linear das placas (m):1.2

Largura do decantador (m):8

Distncia perpendicular entre as placas (cm):5

ngulo das placas com a horizontal:60

Vazo de projeto (m3/s):0.1

Velocidade de sedimentao (m/dia):15

Clculos - Metodologia tradicional

Nmero de Reynolds:222




Clculos - Metodologia Podalyro

Nmero de Reynolds:




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Sheet4

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DECANTADORES LAMINARESETA RIO GRANDE (SABESP)

DECANTADORES LAMINARESETA CAPIVARI (SANASA)

DECANTADORES LAMINARESPARMETROS DE PROJETOVelocidade de sedimentao: 20 m3/m2/dia a 60 m3/m2/dia.(Funo das caractersticas do floco, definidas pelas etapas de coagulao e floculao)ngulo das placas com a horizontal: 60o

DECANTADORES LAMINARESPARMETROS DE PROJETOComprimento da placa: 0,6 metros a 1,2 metrosVelocidade de escoamento entre as placas: 15 cm/min a 20 cm/minEspessura entre as placas: 4 cm a 8 cm

DECANTADORES LAMINARESPARMETROS DE PROJETOAltura do decantador: 4,0 metros a 6,0 metros.Relao Comprimento/Largura 2Taxa de escoamento linear (vertedor) 1,8 l/m/s

DIMENSIONAMENTO DE UNIDADES DE SEDIMENTAOVazo: 1,0 m3/sVelocidade de sedimentao dos flocos: 40 m/diaNmero de unidades de sedimentao: 04Profundidade da lmina lquida=4,5 m

DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS

Clculo da rea DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS

Verificao do tempo de deteno hidrulico DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS

Definio da geometria do decantador

Admitindo uma relao entre L/B igual a 4, tem-se que: DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS

Verificao da taxa de escoamento superficial DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS Clculo da velocidade horizontal

Clculo do Raio Hidrulico DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS Clculo do Nmero de Reynolds

Dimensionamento das calhas de coleta de gua decantada DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS ql=vazo linear nas calhas de coleta de gua decantada (l/s/m)H=altura til do decantador (m)q=taxa de escoamento superficial no decantador (m3/m2/dia)

Dimensionamento das calhas de coleta de gua decantada DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS Valor de projeto adotado: 2,5 l/s/m

Clculo do comprimento total de vertedor DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS Valor de projeto adotado: 2,5 l/s/m

Clculo do comprimento total de vertedor DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS Admitindo que o comprimento da calha de coleta de gua de lavagem no exceda a 20% do comprimento do decantador, tem-se que:

Clculo do nmero de calhas DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS Portanto, vamos adotar um total de 06 calhas, com 9,0 metros de comprimento

Clculo do espaamento entre as calhas DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS

LAY-OUT DE ETAs ASSOCIAO FLOCULADORES E DECANTADORES

Muito Obrigado !!!

Documents

Aula 4 - Sedimentação (2).ppt