MEMORIAL DIMENSIONAMENTO DE UNIDADE DE FLOCULAÇÃO MECANIZADA - INDIVIDUAL

Prévia do material em texto

ENGENHARIA CIVIL
CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIAMÉRICA DESCOMPLICA
DIMENSIONAMENTO DE UNIDADE DE FLOCULAÇÃO MECANIZADA
Profº.: Israel Krindges e Ricardo MacCord
 
Gabrielli da Rosa Viturino
 
Foz do Iguaçu – PR
2022
1. INTRODUÇÃO
Os equipamentos de agitação mais utilizados em sistemas de floculação mecanizados são sistemas de agitação do tipo fluxo axial ou radial. Os sistemas de agitação do tipo fluxo radial apresentam como característica principal a geração de linhas de fluxo perpendicularmente e para fora do eixo, e, como consequência, a tendência é ocorrerem maiores tensões de cisalhamento na periferia do rotor. Por sua vez, o padrão de escoamento em equipamentos de agitação do tipo fluxo axial possibilita que as linhas de fluxo sejam direcionadas em um movimento ascendente e descendente paralelamente ao eixo do equipamento de agitação, possibilitando melhor homogeneização do fluido na câmara de floculação. Experiências demonstram que sistemas de agitação do tipo fluxo axial, em comparação com o tipo fluxo radial e produzindo o mesmo gradiente médio de velocidade na câmara de floculação, impõem menores tensões de cisalhamento ao fluido. Desse modo, a possibilidade de quebra dos focos formados quando se utilizam sistemas de agitação de fluxo axial em detrimento aos de fluxo radial torna-se menor, recomendando-se sua utilização em unidades de floculação.
2. OBJETIVO
Executar o dimensionamento de uma unidade de floculação mecanizada.
3. CONSIDERAÇÕES PARA O DIMENSIONAMENTO DO FLOCULADOR MECANIZADO
· Vazão : 0,52 m³/s
· Largura : 15 m
· Lâmina d´água : 4,2 m
· Tempo de detenção : 40 minutos
4. CÁLCULO DO FLOCULADOR MECANIZADO
4.1 ESTIMATIVA DO VOLUME DA UNIDADE DE FLOCULAÇÃO
Na medida em que os tempos de detenção hidráulico na unidade deverão situar-se entre 20 e 40 minutos, se obtem:
4.2 ESTIMATIVA DAS DIMENSÕES BÁSICAS DA UNIDADE DE FLOCULAÇÃO
Considerando que a largura útil da unidade de sedimentação e a altura da lâmina d’água são iguais a 15 m e 4,2 m, respectivamente, podemos estimar o comprimento da unidade de floculação.
Considerando a importância de serem empregados gradientes de velocidade escalonados e decrescentes de montante e jusante, será adotada a implantação de três câmaras em série. Por conseguinte, para que seja possível a disposição das câmaras de floculação, será adotado o comprimento igual a 15 m, o que permitirá um arranjo para o sistema de floculação composto por um total de três câmaras em paralelo, seguido por três câmaras de floculação em série, como apresentado na figura 1 a seguir.
 Figura 1 – Dimensões consideradas de floculador mecanizado
 Fonte: Autor
Para a determinação do comprimento do floculador, optou-se para que as câmaras de floculação tivessem as mesmas medidas de largura e comprimento. Sendo assim, ajustou-se a quantidade de câmaras de floculação em série para que o comprimento total do floculador chegasse perto do comprimento encontrado, 15 m.
4.3 SELEÇÃO DO EQUIPAMENTO DE AGITAÇÃO E DEFINIÇÃO DE SUAS CONDIÇÕES OPERACIONAIS
Cada câmara de floculação terá volume igual a 96,76 m³ (4,8 m x 4,8 m x 4,2 m). Logo, a potência a ser introduzida no escoamento poderá ser calculada de acordo com:
 
Para selecionar um sistema de agitação do tipo turbina e fluxo axial composto por quatro pás inclinadas a 45º. Para equipamentos dessa natureza, tem – se que seu número de potência pode ser assumido como sendo igual a 1,3. Sendo estimado o diâmetro do rotor com base na relação entre sua dimensão física e o diâmetro equivalente do tanque, que pode variar de 0,35 a 0,60.
O diâmetro do rotor e diâmetro equivalente, possa variar de 0,35 a 0,60, tem se que o diâmetro do rotor poderá variar de 1,9 m a 3,2 m. Será considerado um diâmetro igual a 2,5 m.
Pode-se, portanto, efetuar o cálculo da rotação que deverá ser imposta ao sistema de agitação.
Com vistas a possibilitar gradientes mínimo e máximo de velocidade iguais a 20 s-1 e 80 s-1, o sistema de agitação deverá, portanto, trabalhar com valores de rotação em torno de 4 rpm a 11 rpm. As velocidades periféricas mínimas e máximas deverão ser iguais a:
As velocidades mínimas e máxima periférica são iguais a 0,52 m/s e 1,33 m/s, respectivamente, portanto, inferiores a 0,6 m/s e 2,5 m/s, respectivamente. 
O motor de acionamento e sistema elétrico deve adotar um inversor de frequência que possibilite a variação da rotação do sistema de agitação e, consequentemente, do gradiente de velocidade imposto ao escoamento em qualquer câmera de floculação.
Ao adotar um rendimento global do motor e sistema elétrico de 60 %, tem – se, portanto, que a potência nominal de placa deverá ser de: