Exercício 6 - PHD-5745 - 2023

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PHD-5745 ENGENHARIA SANITÁRIA: PROCESSOS FISICO-QUÍMICOS I
LISTA DE EXERCÍCIOS 6 - 21/08/2023
COAGULAÇÃO E FLOCULAÇÃO
Prof. Dr. Sidney Seckler Ferreira Filho
Data de Entrega: 07/09/2023
Exercício 1
Uma estação de tratamento de água (ETA) possui uma chegada de água bruta composta por uma adutora com diâmetro igual a 500 mm, sendo que a sua vazão afluente é igual a 400 L/s. Tendo em vista a não disponibilidade de carga hidráulica disponível para a operação da mistura rápida por intermédio de Calhas Parshall aventa-se a possibilidade de efetuar a dosagem de coagulante diretamente na adutora de água bruta por meio de um difusor. Desta forma, avalie tecnicamente a possibilidade de utilização da adutora de água bruta como unidade de mistura rápida, obtendo os seguintes dados: 
(a) Derive e obtenha uma expressão que permita o cálculo do gradiente de velocidade em um escoamento em conduto forçado.
(b) Efetue o cálculo do gradiente de velocidade para as condições citadas e avalie se o mesmo é adequado para uma mistura rápida
· Vazão: 0,4 m3/s
· Diâmetro da adutora de água bruta: 500 mm
Exercício 2
Uma unidade de mistura rápida do tipo hidráulica deverá ser projetada para uma estação de tratamento de água cuja vazão afluente deverá ser igual a 1,0 m3/s. A mistura rápida deverá ser do tipo vertedor plano com largura igual a 8,0 metros e demais dados conforme a Figura abaixo. Com base nas informações acima, responda as seguintes questões: 
· Cota da crista do vertedor plano: 13,5 m
· Admita que a dissipação de energia ocorra integralmente na unidade a montante do anteparo 
(a) Com base nas informações fornecidas, você consegue estimar o valor da perda de carga disponível para a mistura rápida? Qual o seu valor em m.c.a? Apresente os cálculos e hipóteses efetuadas.
(b) Qual o valor da potência dissipada na unidade de mistura rápida em kW? 
(c) Qual o valor do gradiente de velocidade em s-1? 
 
Exercício 3
Uma estação de tratamento de água deverá apresentar uma vazão afluente igual a 2,5 m3/s e a sua unidade de mistura rápida deverá ser do tipo mecanizada. Assumindo um tempo de detenção hidráulico na unidade de mistura rápida igual a 30 segundos, responda as seguintes questões. 
(a) Determine o volume mínimo da unidade de mistura rápida em m3.
(b) Qual o valor da potência dissipada na unidade de mistura rápida em W de modo a ser possível atingir um gradiente de velocidade igual a 1.000 s-1? Assumindo um custo de R$0,40 por kWh qual deverá ser o custo mensal com energia elétrica? 
(c) Adotando-se um equipamento de agitação com um valor de K igual a 5 (fluxo radial) e diâmetro igual a 2,0 metros, determine qual rotação em rpm deverá ser imposta de forma a garantir um valor de gradiente de velocidade igual a 1.000 s-1. 
 
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