DIMENSIONAMENTO ETA - EC8P28

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ICET- Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas 
 
 
 
 
 
Dimensionamento de uma Estação de Tratamento de Água 
- ETA 
 
Docente: Flaviana Faria 
 
Discente: 
Cleber Aparecido de Oliveira - T6577I8 
João Rodrigues Neto - D530577 
Luiza de Oliveira Silva - N344881 
Rinaldo da Silva Pereira Junior - D637754 
Yasmin Ferraz Moreira – N2681F5 
 
Turma: EC7P28/EC8P28 
Data: 07/11/2021 
 
São José do Rio Preto 
2021 
RESUMO 
 
O presente estudo tem por objetivo viabilizar a implantação de uma estação 
de tratamento de água (ETA) no município de José Bonifácio, no Estado de São 
Paulo. Desde a captação do manancial até as torneiras das residências e comércio 
da cidade; de forma que está água cheguem a condições plenas de consumo, e 
calcular e dimensionar uma ETA para a população de 50.000 pessoas da cidade de 
José Bonifácio, para atender a demanda e o aumento do consumo nos próximos 
anos, estimando um crescimento anual. 
 
 
 
 
Figura 1. Representação dos processos no tratamento de água. 
 
 
 
1- INTRODUÇÃO 
 
População 50.000 habitantes 
Vazão (Q) 200 L/pessoa 
Dimensionamento das unidades de tratamento de água ETA convencional. 
 
● Vazão de Tratamento 
● Calha Parshall 
● Floculador 
● Decantador 
● Filtro 
● Reservatório de Contato 
● Reservatório de água para lavar filtros 
 
1.1 Cálculo da vazão 
 
Q = P x q x K1 / 86.400 x 1,04 
 
Q = 50.000 x 200 x 1,20 / 86.400 x 1,04 
 
Q = 144,445 L/s ou 0,144445 m³ /s 
 
Q = 145 L/s ou 0,145 m³ /s 
 
2.2 Dimensionamento da Calha Parshall 
 
Tabela 1 e 2 dimensionamento da Calha Parshall 
 
 
Figura 2 - Tabela 1 Dimensões padronizadas de uma Calha Parshall (A,B,C, D, E, F, G, 
K, N, em função de W). 
 
 
 
Figura 3 - Tabela 2: Coeficientes e vazão de água em função da largura da garganta 
(W). 
 
 
W = 22,9 cm = 0,229 m 
 
C= 38,0 cm = 0,380 m 
 
D= 57,5 cm = 0,575 m 
 
G= 45,7 cm = 0,457 m 
 
K = 7,6 cm = 0,076 m 
 
N = 11,4 cm = 0,11 m 
 
 
Figura 4 - Desenho esquemático de uma Calha Parshall e suas dimensões. 
 
 
2.2.1 Altura da água na seção de medição 
 
W = 0,229 m (9); K = 1,486; n = 0,6333. 
 
ho = KxQ^n 
 
ho = 1,486 x Q^ 0,633 
 
ho = 0,4377 
 
2.2.2 Largura da calha na seção de medicação em metros 
 
Conferindo na tabela 1 de dimensões da calha Parshall, temos D = 57,5 cm e W = 22,9 cm 
 
D= ⅔ X (d-w) + W 
 
D= ⅔ X (0,575-0,229) + 0,229 
 
D= 0,4597 
 
2.2.3 Velocidade na seção de medição 
 
Vo = Q/D x ho 
 
Vo = 0,145/0,4597 x 0,4377 
 
Vo = 0,145/0,4597 x 0,4377 
 
Vo = 0,72064 
2.2.4 Carga hidráulica disponível 
 
Eo = ho + Vo^2/2xg+N (m) 
 
Eo = 0,4377 + 0,721^2/2xg + N (m) 
 
Eo = 0,4377 + 0,721^2/2xg + 0,114 (m) 
 
Eo = 0,4377 + 0,519/2xg + 0,114 (m) 
 
Eo = 0,4377 + 0,0265 + 0,114 (m) 
 
Eo = 0,5782 (m) 
 
2.2.5 Ângulo em graus (antes do ressalto) 
 
Cosθ = -g x Q/W x (⅔ x g x Eo)^1,5 
 
Cosθ = -9,81x0,145/0,229x(0,67x9,81x0,5782)^1,5 
 
Cosθ =-1,42/0,229x(3,80)^1,5 
 
Cosθ =-1,42/0,229x(7,41) 
 
Cosθ =-1,42/1,70 
 
Cosθ =0,84 
 
2.2.6 Velocidade antes do ressalto 
 
V1 = 2 x Cosθ/3 x ((2xgxEo)^⅓)/3 
 
V1 = 2 x Cosθ/3 x ((2x9,81x0,5782)^⅓)/3 
 
V1 = 1,30x((11,34)^½) 
 
V1 = 1,30 x((3,780)1/2) 
 
V1 = 1,30 x(1,9445) 
 
V1 = 2,53 m/s 
 
2.27 Altura da água antes do ressalto 
 
y1 = E0 = V1^2/2Xg 
 
y1 = 2,53^2/2x9,81 
 
y1 = 6,40/0,33 
 
y1 = 0,5782-0,326 
 
y1 = 0,250 m 
 
2.2.8 Número de Froude 
 
 
 
 
 
F1 = V1/(gxy 1)½ 
 
F1 = 2,53/(9,81 x 0,250)½ 
 
F1 = 2,53/(2,45)½ 
 
F1 = 2,53/1,57 
 
F1 = 1,611 
 
3 - DIMENSIONAMENTO DOS FLOCULADORES 
 
● Gradientes de Velocidade 
● Cinética de Floculação de suspensões coloidais 
● Agregação e Ruptura 
● Concepção de sistemas de floculação 
 
 
Figura 5 - Exemplo de floculador (Imagem da internet). 
 
Dimensões dos canais, foram atribuídos alguns valores: 
 
Material e dimensões das chicanas: placas de madeira, com 2440 x 1220 x 15 mm; 
 
Altura da lâmina líquida H = 1,5m; 
Comprimento dos canais Lc = 13 m; 
 
Velocidade de escoamento Ve1 e Ve2. 
 
Canal 1: Ve1 = 0,20 m/s; 
Canal 2: Ve1 = 0,16 m/s; 
Canal 3: Ve1 = 0,11 m/s; 
 
Sendo a vazão de tratamento = Q = 145 L/s ou o,145 m^3/s 
 
 
Figura 6 - Exemplo de chicana. 
 
 
3.1 Velocidade média de escoamento nas voltas, em m/s (V e2) 
 
Ve2 = ⅔ x Ve2 
 
Canal 1: 
 
Ve2 = ⅔ x 0,20 m/s = 0,133 m/s 
 
Canal 2: 
 
Ve2 = ⅔ x 0,16 m/s = 0,107 m/s 
 
Canal 3: 
 
Ve2 = ⅔ x 0,11 m/s = 0,073m/s 
3.2 Espaçamento entre chicanas 
 
Canal1: 
 
a1 = 0,145/1,5 x 0,20 = 0,48 m 
 
Canal2: 
 
a1 = 0,145/1,5 x 0,16 = 0,90 m 
 
Canal3: 
 
a1 = 0,145/1,5 x 0,11 = 0,88 m 
 
3.3 Largura do canal (B1) 
 
B1 = comprimento da chicana - 0,04 + b1 
 
B1 = 2,440-0,04 + b1 
 
Canal 1: 
 
B1 = 2,440 - 0,04 + 0,48 = 2,88 
 
Canal 2: 
 
B1 = 2,440 - 0,04 + 0,90 = 3,3 
 
Canal 3: 
 
B1 = 2,440 - 0,04 + 0,88 = 3,28 
 
3.4 Número de chicanas (n ch) 
 
Sendo, Lc = 10 m; espessura da chicana = 15mm ou 0,015m; 
Lc = comprimento = 13; 
 
Canal 1: 
 
n ch = 13 + 0,48/0,015+0,48 = 27 
 
Canal 2: 
 
n ch = 13 + 0,90/0,015+0,90 = 15 
 
Canal 3: 
 
n ch = 13 + 0,88/0,015+0,88 = 16 
4 - DIMENSIONAMENTO DOS DECANTADORES 
 
Serão calculados 2 decantadores para uma ETA com auxílio da tabela 1 e dados: 
 
TAS - taxa de aplicação superficial em função da vazão tratada na ETA (ABNT, 1992): 
 
Vazão m^3 / dia TAS - Taxa de aplicação superficial 
Até 1000 25 (1,74 cm/minuto) 
Entre 1000 e 10000 35 (2,43 cm/minuto) para ETA com bom 
controle operacional 
Acima de 10000 40 (2,80 cm/minuto) 
 
● Tempo de detenção: 1,5 a 3 h (usual: 2 a 2,5 h). Valor prático: t = 2 horas 
 
● A entrada é através da cortina difusora. A finalidade é criar condições para que o 
fluxo horizontal de água seja o mais uniforme possível, é comum o emprego de uma 
cortina de madeira ou de concreto perfurado, cujos orifícios devem ser 
dimensionados para velocidade de 0,12 a 0,24 m/s. 
 
● Geralmente utiliza-se vertedores e canaletas, colocados no extremo de jusante dos 
decantadores retangulares ou na periferia dos tanques circulares com central. A 
vazão por metro linear do vertedor ou borda da canaleta não deve ultrapassar 15 l/s, 
recomendando-se valores de 2 a 7 l/s. 
 
 
4.1 Cálculo da área de cada decantador 
 
TAS = Q/A 
 
40 m^3/m^2/dia = 13000 m^3/dia / A 
 
A= 13000m^3/dia/40 m^3/m^2/dia 
 
A=325 m^2 
 
Será 162,5 m^2 para cada decantador 
 
Relação L/B 
 
Atribuindo que L/B = 2,5 logo L = 2,5 x B 
 
A = L x B 
 
162,5 m^2 = 2,5B x B 
 
B^2 = 65 m^2 
 
B = 8,0622 
B =8,10 m 
 
L = 2,5 x b 
L 2,5 x 8,10 m 
L = 20,25 m 
 
4.2 Profundidade de cada decantador 
 
Considerando um TDA = 2 horas (Passando Q para m^2/hora, temos que Q = 5208,33) 
 
h = TDH x Q/A 
 
h= 2x541,666/164,025m 
 
h= 1083,3333/164,025m 
 
h= 6,604 
 
4.3 Volume por decantador: 
 
V= A x h 
 
V= A x 6,60m 
 
V= 164,025 m^2 x 6,60m = 1,082,565 m^2 
 
4.4 Dimensões de cada decantador 
 
Comprimento (L) = 20,25 m 
Largura (B) = 8,10M 
Profundidade (h) = 6,60m 
Volume (V) = 1.082,565 m^2 
 
5 - CÁLCULO DAS UNIDADES FILTRANTES 
 
Serão dimensionadas 4 unidades filtrantes, sendo 1 para reserva. 
 
Vazão Média Anual = P x q x K1 
Vazão Média Anual = 50.000 habitantes x 200 l/habitante dia x 1,25 
Vazão Média Anual = 12.5000.000,00 l/dia = 12.500 m^3/dia 
Vazão Média Anual = 12.500.000,00 l/dia = 12.500 m^3/dia + 4% para lavar cada unidade, 
sendo Q = 13.000 m3/dia 
 
5.1 Área de filtração (A) 
 
Filtro de uma camada Simples: 120 a 180 m^3/m^2 x dia = 150 m^3/m^2 x dia 
Filtro de Dupla camada: 240 a 48- m^3 x dia = 360 m^3 / m^2 x dia 
 
Taxa adotada: 360 m^3 / m^2, pois os filtros serão de dupla camada: 
 
Taxa = Q/A 
 
150 m^3 /m^2 x dia = 13.000 m^3 / dia/ A 
 
A = 13000 m^3 /dia/360 m^3 / m^2 x dia 
 
A= 36 m^3 
 
5.2 Dimensões das unidadefiltrantes 
 
Levando em conta um filtro retangular com um comprimento L igual ao dobro da largura B: 
 
L=2xB 
A=LxB 
A=2xB^2 
 
B^2=12m^2/2m^2 
 
B^2=6^2 
B=2,5m 
L=2x2,5m 
L=5,0m 
 
Construir 3 filtros cada filtro com B=2.50m e L = 5,0m 
 
Área = 2,5 x 5,0 = 12,5 m^2 
3 filtros = 3 x 12,5 m^2 = 37,5 m^2 
Taxa de filtração = 13.000/37,5 
Taxa de filtração = 327 
 
6 - RESERVATÓRIO DE CONTATO 
 
6.1 Definição 
 
Tanque de contato ou reservatório de contato tem como objetivo a desinfecção através da 
cloração. 
 
6.2 Parâmetros 
 
Q = 0,145 M^3/s 
 
TDH = 30 minutos = 1800 segundos 
 
Altura adotada, é H = 2,50 m 
 
6.3 Volume (V) 
 
V = Q x TDH 
 
V = 0,145 m^3/s x 1800 segundos 
 
V = 261 m^3 
 
6.4 Dimensões (L e B) 
 
 V = L x B x H 
 
261 M^3 = L x B x 2,5 m 
 
Considerando que: 
 
L = 2 x B 
 
Assim, substituindo: 
 
261 m^3 = (2 x B) x B x 2,5 m 
 
261 m^3 = 2 x B^2 x 2,5 m 
 
B = (261 m^3/2 x 2,5m)^1²x 
 
B = 7,2 m 
 
Logo, temos que: 
 
L = 2 x B 
L = 2 x 7,2 
L = 14,5m 
 
7 - RESERVATÓRIO ELEVADO DE ÁGUA PARA LAVAR FILTROS 
 
Os seguintes dados são adotados de acordo com a NBR 12.216: 
 
Taxa de filtração adotada: 12 L/s m^2 
Tempo para lavar os filtros: 5 minutos 
 
Para obtermos a vazão faz -se o seguinte cálculo: 
 
Qlavar = Taxa de filtração x Área filtrante por unidade 
 
Qlavar = 12.L/s x m^2 x 12,5 m^2 
Qlavar = 144 l/s 
 
REFERÊNCIAS 
 
https://www.slideserve.com/brinly/mec-nica-dos-fluidos 
https://docs.ufpr.br/~rtkishi.dhs/TH028/TH028_10_4_Tratamento_Floculacao.pdf 
https://aguasclarasengenharia.com.br/tratamento-de-agua/ 
 
https://www.slideserve.com/brinly/mec-nica-dos-fluidos
https://docs.ufpr.br/~rtkishi.dhs/TH028/TH028_10_4_Tratamento_Floculacao.pdf
https://aguasclarasengenharia.com.br/tratamento-de-agua/