4 Dimensionamento sistema de filtros aula 05 e 26 de setembro de 2023

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Dimensionamento dos filtros aula dia 05 e 26 de setembro de 2023.
DIMENSIONAMENTO DE UNIDADES DE FILTRAÇÃO – filtro rápido descendente camada dupla.
· Vazão ETA: 1,0 m3/s
· Filtros de dupla camada areia-antracito
· Taxa de filtração: 240 m3/m2/dia (Taxa de filtração constante com variação de nível)
· Lavagem: com ar seguido de água em contracorrente.
· Número de decantadores: 04
· Largura do decantador: 12,0 m
· Vazão dos flocos: 3.785 m3/dia.
· Velocidade média da água de lavagem nas camadas filtrantes: 1,3 x 10-2 m/s
· Tempo médio de lavagem dos filtros: durante 10 minutos
Resolução:
Área dos filtros (total)
Taxa de filtração = q = 240 m3/m2/dia = =
Afiltro= = = 360 m2 (total)
Ou 
Afiltro= = 1 . = 360 m2 (total)
Determinar do número de filtros (total)
Tx = = 22,83 será nossa vazão (Q)
Determinação do número de filtros:
N=1,2. Q0,5= 1,2 . 22,830,5 = 5,73 filtros no total (para o sistema de filtração deste exercício)
Correção do número de filtros (quantidade)
N= = = 1,43 filtros para cada decantador (unitário).
Adotaremos =~2,0 filtros para cada decantador
Então, arredondando a quantidade total, se . 4 decantadores = 8 filtros no total (de 5,73, adotamos 8,0)
Cálculo da área de cada filtro
Af= = = 45 m2
Observação: a calha de coleta (VERTEDOR) de água de lavagem na cor azul é diferente da calha de lavagem na cor vinho. (neste primeiro desenho, a quantidade de calhas de lavagem não corresponde a quantidade a ser calculada. Apenas é genérico)
· “Uma coisa” já sabemos, se a calha vertedora possui B=1, o valor de X só pode ser 5m = 1+5 = 6m cada filtro 2 filtros por decantador = 2 . 6m = 12 m (que é a própria largura dos decantadores)
Dimensionamento de cada unidade de filtro
Área Af = 45 m2
 
Dimensionamento das calhas coletoras de água de lavagem
É usual que cada filtro trabalhe com a quantidade de calhas de água de lavagem geralmente: 1 calha para atender 10m2 de tanque de filtro. 
Então: regra de “3”.
1calha ---------- 10 m2
X calhas -------- 45 m2
X= 4,5 calhas =~ 5 calhas de coleta de água de lavagem do filtro.
Em prova (2º bimestre, poderá ser cobrado até aqui)
O restante dos cálculos foi somente para conhecimento...
Cálculo da vazão da água de lavagem 
Usando a equação da continuidade
Qágua de lavagem = QAL= V.Af = 1,3 . 10-2 m/s . 45 m2 = 0,585 m3/s
Cálculo do volume da água de lavagem
QAL= VolAL = . 600s = 351 m3
Reservatório de água de lavagem (capacidade) para as boas práticas profissionais, utilizamos o dobro de água utilizada para cada lavagem.
Reservatório de água de lavagem= 2 . Vol = 2. 351 m3 = 702 m3 =~700 m3
Qcalha= QAL= = = 0,117 m3/s para apenas 1 calha dentro apenas de 1 filtro.
Serão então 5 calhas, e adotaremos para as calhas das extremidades espaçamento de 1m (como mostrado na figura acima):
Então o comprimento de 7,5, agora será de 5,5 m (descontando os dois metros das extremidades).
S= Espaçamento entre as calhas S= 5,5m /4 espaços = 1,38 m de espaçamento entre as calhas (de eixo a eixo)
Determinação da máxima lâmina d’água nas calhas de coleta
Qcalha unit. = 1,38 . B . h01,5 
0,117 m3/s = 1,38 . 0,5 . h01,5
h01,5= = 0,306 m (não precisa nem calcular, só utilizar a tabela abaixo)
h0=~0,30 m + folga 10 cm 0,40
Neste caso a calha de coleta de água de lavagem será quadrada (perfil transversal)
50 x 40 cm
FIGURA – CORTE TRANSVERSAL!!! No comprimento de 7,5 m metros.
0,5 L + h0 ≤ H0 ≤ L +h0 
0,5 . (0,3 m areia+ 0,5 antracito) + 0,31 sem a folga ≤ H0 ≤ (0,3 m areia+ 0,5 antracito) + 0,1m 
0,71 m ≤ H0 ≤ 1,11 m
Iremos adotar H0= 0,9 m dentro deste intervalo!