TRABALHO - BERTIOGA

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<p>UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO PAULO</p><p>CAMPUS BAIXADA SANTISTA</p><p>INSTITUTO DO MAR</p><p>Engenharia Ambiental</p><p>Saneamento em Áreas Costeiras</p><p>SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA DOMUNICÍPIO DE BERTIOGA:</p><p>TRATAMENTO DE ÁGUA</p><p>Discentes:</p><p>Amanda Vieira Aguiar - 134.566</p><p>Ana Carolina Kiyama Correa - 112.083</p><p>Felicia Capozzoli Gasparini - 134.581</p><p>Isabelle Pinheiro - 103.195</p><p>Marcelo de Oliveira Rocha - 120.793</p><p>Vitória Ami Matsuda - 134.626</p><p>SANTOS - SP</p><p>2023</p><p>SUMÁRIO</p><p>1. INTRODUÇÃO.................................................................................................................... 5</p><p>1.1. BERTIOGA...................................................................................................................5</p><p>1.2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS...................................................................................6</p><p>1.2.1. Hidrologia.............................................................................................................6</p><p>1.2.2. Clima.................................................................................................................... 7</p><p>1.2.3. Vegetação............................................................................................................. 8</p><p>1.3. SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA EXISTENTE................................... 9</p><p>1.3.1 SISTEMA FURNAS/PELAES........................................................................... 12</p><p>1.3.2 SISTEMA ITAPANHAÚ.................................................................................... 12</p><p>1.3.4 SISTEMA CARUARA....................................................................................... 13</p><p>1.3.5 SISTEMA BORACÉIA...................................................................................... 13</p><p>1.3.6 SISTEMA COSTA DO SOL...............................................................................13</p><p>1.3.7 SISTEMA GUARATUBA.................................................................................. 14</p><p>1.3.8 SISTEMA MORADA DA PRAIA..................................................................... 14</p><p>1.3.9 SISTEMA SESC................................................................................................. 14</p><p>2. OBJETIVO......................................................................................................................... 14</p><p>2.1. LOCAL DE INSTALAÇÃO DA ETA........................................................................14</p><p>3. MEMORIAL DESCRITIVO DA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA.......... 16</p><p>3.1. PROJEÇÃO POPULACIONAL................................................................................. 16</p><p>Método aritmético.......................................................................................................17</p><p>Método Geométrico....................................................................................................17</p><p>Curva logística............................................................................................................18</p><p>Taxa decrescente de crescimento..............................................................................19</p><p>3.2. VAZÕES DE PROJETO............................................................................................. 22</p><p>3.2.1. Consumo per capita............................................................................................22</p><p>3.2.2. Vazões de Projeto............................................................................................... 23</p><p>3.3. CALHA PARSHALL E COAGULAÇÃO................................................................. 25</p><p>3.4. FLOCULAÇÃO.......................................................................................................... 35</p><p>3.5. DECANTAÇÃO..........................................................................................................39</p><p>3.5.1. Cortina Difusora.................................................................................................42</p><p>3.5.2. Coleta de Água Decantada................................................................................. 46</p><p>3.5.3. Remoção do Lodo.............................................................................................. 48</p><p>3.6. FILTRAÇÃO...............................................................................................................50</p><p>3.6.1. Dimensionamento...............................................................................................51</p><p>3.7. DESINFECÇÃO......................................................................................................... 57</p><p>3.8. FLUORETAÇÃO........................................................................................................61</p><p>4. MEMORIAL DE CÁLCULO DA ETA........................................................................... 62</p><p>4.1. PROJEÇÃO POPULACIONAL................................................................................. 62</p><p>4.2. VAZÕES DE PROJETO............................................................................................. 64</p><p>4.3. CALHA PARSHALL E COAGULAÇÃO................................................................. 66</p><p>1</p><p>4.3.1. Calha Parshall.....................................................................................................66</p><p>4.3.2. Coagulação......................................................................................................... 69</p><p>4.4. FLOCULAÇÃO.......................................................................................................... 69</p><p>4.5. DECANTAÇÃO..........................................................................................................71</p><p>4.5.1. Decantador......................................................................................................... 71</p><p>4.5.2. Cortina Difusora.................................................................................................72</p><p>4.5.3. Coleta de água decantada................................................................................... 74</p><p>4.5.4. Remoção do lodo................................................................................................75</p><p>4.6. FILTRAÇÃO...............................................................................................................76</p><p>4.7. DESINFECÇÃO......................................................................................................... 80</p><p>4.8. FLUORETAÇÃO........................................................................................................81</p><p>5. PLANTAS...........................................................................................................................83</p><p>6. CRONOGRAMA................................................................................................................ 83</p><p>7. ORÇAMENTO................................................................................................................... 83</p><p>8. REFERÊNCIAS................................................................................................................. 85</p><p>2</p><p>1. INTRODUÇÃO</p><p>1.1. BERTIOGA</p><p>1.1.1. Localização</p><p>Com 92 km de distância da cidade de São Paulo, o município de Bertioga faz parte da</p><p>Região Metropolitana da Baixada Santista juntamente com os municípios de Cubatão,</p><p>Guarujá, Itanhaém, Mongaguá, Peruíbe, Praia Grande, São Vicente e Santos. Tendo uma</p><p>extensão territorial de 491,546 km² (IBGE, 2016), o município de Bertioga possui as</p><p>coordenadas médias de 23º51'16” latitudes Sul e 46º08'19” longitudes Oeste. Seus limites</p><p>municipais se encontram com Mogi das Cruzes, Biritiba-Mirim e Salesópolis ao norte, São</p><p>Sebastião ao leste, Oceano Atlântico ao sul e Guarujá e Santos ao oeste (Imagem 1).</p><p>Imagem 1: Região Metropolitana da Baixada Santista</p><p>Fonte: Plano de Saneamento Básico do Município de Bertioga, 2017</p><p>A ocupação populacional de Bertioga teve seu início tardio devido à distância da</p><p>malha ferroviária de São Paulo. Com a criação de novas rodovias, o acesso se intensificou e</p><p>algumas atividades antrópicas, tais como o turismo e empreendimentos imobiliários,</p><p>cresceram</p><p>(m)</p><p>● = massa específica do material (kg/m³)ρ𝑠</p><p>● Fração mássica</p><p>𝑋2 = 𝑀𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙</p><p>𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙</p><p>● X2 = fração mássica</p><p>● Mareia = massa do material (kg)</p><p>● Mtotal = massa da soma da areia e antracito (kg)</p><p>Após isso, foi determinada a expansão do meio filtrante a partir de Filho (2022),</p><p>sendo uma expansão de 20% do meio. A granulometria do filtro é considerada não uniforme,</p><p>e por isso, foi representada as subcamadas com os diferentes diâmetros apresentados no total</p><p>dos grânulos. A composição das camadas está representada na Tabela 17 abaixo:</p><p>Tabela 17: Composição das subcamadas de areia e antracito.</p><p>Fonte: Filho (2022)</p><p>A expansão do meio filtrante está em função da velocidade ascensional da água de</p><p>lavagem. Para uma expansão de 20%, foi adotado a velocidade ascensional igual a 1,3 cm/s,</p><p>que corresponde a uma taxa de 1123 m³/m².dia,</p><p>Com esses dados, é possível calcular a vazão de água de lavagem, o volume de água e</p><p>a reservação, adentrando na próxima grande etapa do dimensionamento, o processo de</p><p>lavagem do filtro.</p><p>● Vazão de água de lavagem</p><p>Foi determinado a partir da equação a seguir:</p><p>𝑄𝑎𝑙 = 𝑣𝑎 · 𝐴𝑓</p><p>Onde:</p><p>● Qal = vazão de água de lavagem (m³/s)</p><p>● va = velocidade ascensional (0,0013 m/s)</p><p>54</p><p>● Af = área de cada filtro (m²)</p><p>● Volume de água de lavagem</p><p>O tempo de lavagem adotado foi de 10 min, ou 600 segundos. Foi calculado a partir</p><p>da equação a seguir:</p><p>𝑉𝑜𝑙 = 𝑄𝑎𝑙 · 𝑇</p><p>Onde:</p><p>● Vol = volume de água para a lavagem do filtro (m³)</p><p>● Qal = vazão de água de lavagem (m³/s)</p><p>● T = tempo de lavagem do filtro (600s - 10 min)</p><p>● Reservação</p><p>Foi adotado que a reservação dessa água será duas vezes o valor do volume necessário</p><p>obtido, e é apresentado pela equação a seguir:</p><p>𝑅𝑒𝑠 = 2 · 𝑉𝑜𝑙</p><p>Onde:</p><p>● Res = Reservação</p><p>● Vol = Volume de água de lavagem</p><p>Continuando no processo de lavagem do filtro, foi calculada a vazão total de ar. A</p><p>vazão de ar durante a lavagem foi de 15 l/s.m². A equação é apresentada a seguir:</p><p>𝑄𝑎𝑟 = 𝑞 · 𝐴𝑓</p><p>Onde:</p><p>● Qar = vazão de ar para a lavagem de um filtro (l/s)</p><p>● q = vazão de ar durante a lavagem (l/s.m²)</p><p>● Af = área de um filtro (m²)</p><p>Com os dados da etapa anterior do dimensionamento, foi possível dimensionar o</p><p>diâmetro das tubulações. Para que a filtração opere da maneira mais segura possível,</p><p>consideramos a situação de operação mais crítica. Foram calculados três diâmetros, sendo o</p><p>diâmetro da tubulação de saída de água filtrada, da água de lavagem e de condução de ar, a</p><p>partir da equação abaixo.</p><p>𝑑 = 4·𝑄</p><p>𝑣·π</p><p>Onde:</p><p>55</p><p>Q = vazão (m³/s)</p><p>v = velocidade do fluido na tubulação (m/s)</p><p>Para a tubulação de saída, foi adotada a velocidade da água de 1,2 m/s e a vazão</p><p>crítica de 0,215 m³/s. Para a água de lavagem e condução de ar, utilizamos as velocidades 2,5</p><p>e 20 m/s respectivamente e as vazões utilizadas foram aquelas calculadas anteriormente.</p><p>3.7. DESINFECÇÃO</p><p>O processo de desinfecção tem como objetivo a remoção de organismos patógenos</p><p>que possam estar presentes na água, sendo de extrema importância para manutenção da saúde</p><p>pública do município. Para o procedimento, foi selecionado o método de cloração simples,</p><p>pois é amplamente estudado e utilizado, apresentando vantagem pela alta disponibilidade de</p><p>insumo, baixo preço e fácil aplicação (RICHTER; NETTO, 2021).</p><p>O cloro é comercializado em estado de gás liquefeito, em cilindros de aço de</p><p>tamanhos variados (Tabela 18) a serem utilizados de acordo com a necessidade de cada ETA,</p><p>com base no consumo diário de cloro.</p><p>Tabela 18: Características aproximadas de cilindros de claro convencionais.</p><p>Fonte: (RICHTER; NETTO, 2021)</p><p>Para o cálculo do consumo máximo de cloro, foi utilizada a Equação:</p><p>𝐶𝑐𝑙 = 𝑄 * 𝐷</p><p>1000</p><p>Onde:</p><p>Ccl: Consumo máximo de cloro [kg/dia]</p><p>Q: Vazão de Projeto [m3/dia]</p><p>D: Dosagem máxima esperada de cloro [mg/l]</p><p>56</p><p>A ABNT NBR 12216/1992 propõe a dosagem máxima de cloro de 5 mg/L e mínima</p><p>de 1 mg/L, enquanto a Portaria de Consolidação 5-2017 estabelece os valores mínimos e</p><p>máximos de cloro residual na rede de distribuição em 0,2 mg/L e 2 mg/L, respectivamente.</p><p>Assim, considerou-se a soma de dosagem e dose residual como 5 mg/L, obtém-se o consumo</p><p>de 128,716 kg/dia, conforme a equação acima. Seguindo as orientações contidas em</p><p>RICHTER; NETTO, 2021, o projeto contará com dois cilindros de 900 kg, de forma que um</p><p>estará em serviço enquanto o outro estará como reserva. Considerando as vantagens relativas</p><p>à dosagem máxima atingível (Fig. ZZZ) e o menor custo monetário, serão utilizados</p><p>cloradores a vácuo, que devem ser instalados na sala de cloradores, separadamente dos</p><p>tanques de cloro.</p><p>Tabela 19: Comparação entre as limitações de uso dos cloradores de aplicação direta e os a vácuo-solução.</p><p>Fonte: (RICHTER; NETTO, 2021)</p><p>Para o funcionamento do clorador à vácuo é necessário o cálculo da vazão mínima do</p><p>ejetor de água nele presente. Seguindo recomendações de Richter e Netto, para uma dosagem</p><p>de 128 kg/dia, será adotada uma vazão mínima de 25 L/min água para o ejetor.</p><p>O cloro será aplicado na água a ser tratada através de difusores localizados à montante do</p><p>tanque de contato. Os difusores estão dispostos na base do canal, conforme disposto na figura</p><p>09.</p><p>Figura 09. Disposição de difusores de cloro.</p><p>57</p><p>Para que o processo de desinfecção seja efetivo, é necessário que o cloro livre esteja</p><p>em contato com a água tratada por tempo suficiente para a inativação dos patógenos</p><p>potencialmente presentes. Ritcher e Azevedo Netto (2021) indicam o tempo de contato ideal</p><p>de 20 minutos, considerando fator de segurança e as condições reais de aplicação. Assim, o</p><p>volume do tanque ideal para comportar a operação se dá através da equação CC, obtendo-se o</p><p>volume ideal de 357,54 m3.</p><p>(Eq. CC)𝑉 = 𝑄 * 𝑡</p><p>Onde:</p><p>V: Volume do tanque de contato [m3]</p><p>Q: Vazão de produção [m3/s]</p><p>t: Período de retenção [s]</p><p>O tanque de contato utilizado para a aplicação do cloro será construído em formato</p><p>retangular em configuração tipo serpentina, cujas proporções ideias são descritas pelas</p><p>equações AA e AB. As paredes dos canais funcionam como chicanas e serão utilizadas vanes</p><p>nas curvas para diminuir a perda de carga. Para o dimensionamento, foi adotada a altura (h)</p><p>de 2,5m.</p><p>(Eq. AA)Σ𝐿</p><p>𝐵 ≥ 40</p><p>(Eq. AB)𝐿</p><p>𝐵 = 10</p><p>Onde:</p><p>L = Comprimento do canal [m]</p><p>B = Largura do canal [m]</p><p>Os valores obtidos foram ajustados de forma a satisfazer melhores condições de</p><p>construção e os resultados obtidos estão expressos na tabela 20. A imagem 10 representa a</p><p>planta do tanque de contato.</p><p>Tabela 20: Dados de projeto de Desinfeção</p><p>Dados Desinfecção</p><p>Volume 400 m3</p><p>Área superficial 160 m2</p><p>58</p><p>Nº de canais 4 m</p><p>Largura dos canais 2 m</p><p>Comprimento dos canais 20 m</p><p>Largura total 8 m</p><p>Dose de Cloro 128,72 kg/dia</p><p>Fonte:Autoria própria</p><p>Imagem 10. Planta do Tanque de Contato para Desinfecção</p><p>Fonte:Modificado de (RICHTER; NETTO, 2021)</p><p>3.8. FLUORETAÇÃO</p><p>A adição de flúor na água é prevista em legislação desde 1974 pela Lei nº 6.050,</p><p>como uma medida de saúde pública para a prevenção de cáries na população. O anexo XXI</p><p>da Portaria de Consolidação no 5, de 28 de setembro de 2017, define a fluoretação como “o</p><p>teor de concentração do íon fluoreto presente na água destinada ao consumo humano, apto a</p><p>produzir os efeitos desejados à prevenção da cárie dental.” A fluoretação da água para</p><p>consumo humano é uma medida preventiva de comprovada eficácia, que reduz a prevalência</p><p>de cárie dental entre 50% e 65% em populações sob exposição contínua desde o nascimento,</p><p>59</p><p>por um período de aproximadamente dez anos de ingestão da dose ótima. É um processo</p><p>seguro, econômico e adequado.</p><p>A dose de flúor recomendada para a fluoretação é dependente da temperatura do ar da</p><p>região de implantação da ETA. A Tabela 21 expressa as doses recomendadas. Segundo o</p><p>Plano de Saneamento Básico do Município de Bertioga, a média das temperaturas máximas é</p><p>de 26,8ºC, de forma que adota-se a concentração ótima de 0,6 mg/L de íon fluoreto.</p><p>Tabela 21: Relação entre a média das temperaturas máximas</p><p>diárias do ar e os limites recomendados para a</p><p>concentração de íon fluoreto na água.</p><p>Considerando a alta solubilidade e alta disponibilidade no mercado, o ácido</p><p>fluossilícico será utilizado para a fluoretação, disponibilizado em estado líquido, geralmente à</p><p>uma concentração de 20%. A substância é altamente solúvel e corrosiva, sendo necessária</p><p>que toda a estrutura que entre em contato com o mesmo seja feita de materiais plásticos</p><p>(FUNASA, 2012).</p><p>Foram calculados a dosagem e o consumo de ácido Fluossilícico conforme as</p><p>equações:</p><p>𝑄á𝑐𝑖𝑑𝑜 = 𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑 * 𝑡𝑒𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑖𝑜𝑛 𝐹𝑙𝑢𝑜𝑟𝑒𝑡𝑜 * 𝐹</p><p>𝐶</p><p>Onde:</p><p>Qácido: Vazão de ácido fluossilícico [L/min]</p><p>Qpros: Vazão de produção [m3/min]</p><p>Teor de íon fluereto: [g/m3]</p><p>F: Fator de proporcionalidade (1,263)</p><p>C: Concentração de ácido Fluossilicio (20%) [g/L]</p><p>𝐶 = 𝑄á𝑐𝑖𝑑𝑜 * ρ</p><p>60</p><p>Onde:</p><p>C: Consumo de ácido fluossilícico</p><p>Qácido: Vazão de ácido fluossilícico [L/min]</p><p>ρ: Densidade do ácido [kg/L]</p><p>Define-se então uma vazão ideal de ácido fluossilícico de 6,73 mL/min e consumo de 112,86</p><p>kg/dia.</p><p>Para a disposição do flúor na água tratada, serão instalados duas bombas dosadoras</p><p>tipo pistão, uma em serviço e outra reserva. As bombas estão associadas ao tanque de reserva</p><p>de solução de ácido fluossilícico.</p><p>4. MEMORIAL DE CÁLCULO DA ETA</p><p>4.1. PROJEÇÃO POPULACIONAL</p><p>Método aritmético</p><p>Taxa de crescimento aritmético</p><p>𝑘𝑎 = 𝑃2−𝑃0</p><p>𝑡2−𝑡0</p><p>𝑘𝑎 = 64723−30039</p><p>2020−2000 → 𝑘𝑎 = 1734, 2</p><p>População no ano de projeção</p><p>𝑃𝑡 = 𝑃2 + 𝑘𝑎 · (𝑡 − 𝑡2)</p><p>𝑃𝑡 = 64723 + 1734, 2 · (2021 − 2020) → 𝑃𝑡 = 66457 ℎ𝑎𝑏𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠</p><p>Método Geométrico</p><p>Coeficiente de crescimento geométrico</p><p>𝑘𝑔 = 𝑙𝑛𝑃2−𝑙𝑛𝑃0</p><p>𝑡2−𝑡0</p><p>𝑘𝑔 = 𝑙𝑛64723−𝑙𝑛30039</p><p>2020−2000 → 𝑘𝑔 = 0, 038</p><p>População no ano de projeção</p><p>𝑃𝑡 = 𝑃2 · 𝑒𝑘𝑔·(𝑡−𝑡2)</p><p>𝑃𝑡 = 64723 · 𝑒0,038·(2021−2020) → 𝑃𝑡 = 67255 ℎ𝑎𝑏𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠</p><p>Curva Logística</p><p>População de saturação</p><p>61</p><p>𝑃𝑠 = 2·𝑃0·𝑃1·𝑃2−𝑃12·(𝑃0+𝑃2)</p><p>𝑃0·𝑃2−𝑃12</p><p>𝑃𝑠 = 2·30039·47572·64723−475722·(30039+64723)</p><p>30039·64723−475722 → 𝑃𝑠 = 92432, 95 ℎ𝑎𝑏𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠</p><p>Taxa da curva logística</p><p>𝐾1 = 1</p><p>𝑡2−𝑡1 · 𝑙𝑛( 𝑃0·(𝑃𝑠−𝑃1)</p><p>𝑃1·(𝑃𝑠−𝑃0)</p><p>𝐾1 = 1</p><p>2020−2010 · 𝑙𝑛( 30039·(92432,95−47572)</p><p>47572·(92432,95−30039) → 𝐾1 =− 0, 078</p><p>Coeficiente da curva logística</p><p>𝑐 = (𝑃𝑠−𝑃0)</p><p>𝑃0</p><p>𝑐 = (92432,95−30039)</p><p>30039 → 𝑐 = 2, 07</p><p>População no ano de projeção</p><p>𝑃𝑡 = 𝑃𝑠</p><p>1+𝑐·𝑒𝑘1·(𝑡−𝑡0)</p><p>𝑃𝑡 = 92432,95</p><p>1+2,07·𝑒−0,078·(2021−2000) → 𝑃𝑡 = 66231 ℎ𝑎𝑏𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠</p><p>Taxa Decrescente de Crescimento</p><p>População de saturação</p><p>𝑃𝑠 = 2·𝑃0·𝑃1·𝑃2−𝑃12·(𝑃0+𝑃2)</p><p>𝑃0·𝑃2−𝑃12</p><p>𝑃𝑠 = 2·30039·47572·64723−475722·(30039+64723)</p><p>30039·64723−475722 → 𝑃𝑠 = 92432, 95 ℎ𝑎𝑏𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠</p><p>Taxa de regressão linear</p><p>𝐾𝑑 = −𝑙𝑛(𝑃𝑠−𝑃2)/(𝑃𝑠−𝑃0)</p><p>𝑡2−𝑡1</p><p>𝐾𝑑 = −𝑙𝑛(92432,95−64723)/(92432,95−30039)</p><p>2020−2010 → 𝐾𝑑 = 0, 04</p><p>População no ano de projeção</p><p>𝑃𝑡 = 𝑃0 + [(𝑃𝑠 · 𝑃0) · (1 − (𝑒−𝐾𝑑·(𝑡−𝑡0))]</p><p>𝑃𝑡 = 30039 + [(92432, 95 · 30039) · (1 − (𝑒−0,04·(2021−2000))] → 𝑃𝑡 = 65825 ℎ𝑎𝑏𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠</p><p>Erro Percentual das Projeções</p><p>𝐸𝑃𝑡 = ( 𝑃𝑡−𝑂𝑡</p><p>𝑂𝑡 ) · 100</p><p>Método aritmético</p><p>62</p><p>𝐸𝑃𝑡 = ( 66457−66154</p><p>66154 ) · 100 → 𝐸𝑃𝑡 = 0, 46</p><p>Método Geométrico</p><p>𝐸𝑃𝑡 = ( 67255−66154</p><p>66154 ) · 100 → 𝐸𝑃𝑡 = 1, 66</p><p>Curva logística</p><p>𝐸𝑃𝑡 = ( 66231−66154</p><p>66154 ) · 100 → 𝐸𝑃𝑡 = 0, 11</p><p>Taxa decrescente de crescimento</p><p>𝐸𝑃𝑡 = ( 65825−66154</p><p>66154 ) · 100 → 𝐸𝑃𝑡 =− 0, 49 (𝑑𝑒𝑠𝑐𝑜𝑛𝑠𝑖𝑑𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜)</p><p>Método dos Mínimos Quadrados</p><p>𝑀𝑀𝑄 = (𝑃𝑡 − 𝑂𝑡)²</p><p>Método Aritmético</p><p>𝑀𝑀𝑄 = (66457 − 66154)² → 𝑀𝑀𝑄 = 91936</p><p>Método Geométrico</p><p>𝑀𝑀𝑄 = (67255 − 66154)² → 𝑀𝑀𝑄 = 1213129</p><p>Curva Logística</p><p>𝑀𝑀𝑄 = (66231 − 66154)² → 𝑀𝑀𝑄 = 5857</p><p>Taxa Decrescente de Crescimento</p><p>𝑀𝑀𝑄 = (65825 − 66154)² → 𝑀𝑀𝑄 = 108200</p><p>4.2. VAZÕES DE PROJETO</p><p>Vazão Média</p><p>𝑄𝑚é𝑑 = 𝑃𝑜𝑝 . 𝑄𝑃𝐶</p><p>86400</p><p>𝑄𝑚é𝑑 = 86416. 150</p><p>86400</p><p>L/s𝑄𝑚é𝑑 = 150, 03</p><p>Vazão Especial</p><p>𝑄𝑠 = 𝑄𝑚𝑒𝑑 * 0, 15</p><p>𝑄𝑠 = 150, 03 * 0, 15</p><p>L/s𝑄𝑠 = 22, 50</p><p>63</p><p>Vazão de Projeto</p><p>𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑 = ( 𝑄𝑚é𝑑 . 𝐾1 . 24</p><p>𝑡 ) . ( 1 + 𝑄𝐸𝑇𝐴</p><p>100 ) + 𝑄𝑠</p><p>𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑 = ( 150,03 . 1,2 . 24</p><p>16 ) . ( 1 + 2</p><p>100 ) + 22, 5</p><p>L/s𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑 = 297, 95</p><p>Vazão da Adutora de Água Tratada</p><p>𝑄</p><p>𝐴𝐴𝑇</p><p>= 𝑄𝑚é𝑑 . 𝐾1 . 24</p><p>𝑡 + 𝑄𝑠</p><p>𝑄</p><p>𝐴𝐴𝑇</p><p>= 150,03 . 1,2 . 24</p><p>16 + 22, 5</p><p>L/s𝑄</p><p>𝐴𝐴𝑇</p><p>= 292, 55</p><p>Vazão de Distribuição</p><p>𝑄</p><p>𝐷𝐼𝑆𝑇</p><p>= 𝑄𝑚𝑒𝑑 . 𝐾1 . 𝐾2 + 𝑄𝑠</p><p>𝑄</p><p>𝐷𝐼𝑆𝑇</p><p>= 150, 03 . 1, 2 . 1, 5 + 22, 5</p><p>L/s𝑄</p><p>𝐷𝐼𝑆𝑇</p><p>= 292, 55</p><p>4.3. CALHA PARSHALL E COAGULAÇÃO</p><p>4.3.1. Calha Parshall</p><p>Tabela 22: Dimensões da Calha Parsall</p><p>Vazão específica na garganta (q) (m³/s)</p><p>𝑞 = 𝑄</p><p>𝑊</p><p>𝑞 = 0,29795</p><p>0,305 → 𝑞 = 0, 97689 𝑚³/𝑠</p><p>64</p><p>Profundidade da água na garganta (Ho) (m)</p><p>𝐻𝑜 = ( 𝑄</p><p>λ )(1/𝑛)</p><p>𝐻𝑜 = ( 0,29795</p><p>0,690 )(1/1,522) → 𝐻𝑜 = 0, 57594 𝑚</p><p>Largura da calha (Do) (m)</p><p>𝐷𝑜 = ( 2</p><p>3 ) * (𝐷 − 𝑊) + 𝑊</p><p>𝐷𝑜 = ( 2</p><p>3 ) * (0, 845 − 0, 305) + 0, 305 → 𝐷𝑜 = 0, 665 𝑚</p><p>Velocidade na seção (Uo) (m/s)</p><p>𝑈𝑜 = 𝑄</p><p>𝐻𝑜*𝐷𝑜</p><p>𝑈𝑜 = 0,29795</p><p>0,57594*0,665 → 𝑈𝑜 = 0, 77794 𝑚/𝑠</p><p>Carga hidráulica (Eo) (m)</p><p>𝐸𝑜 = 𝑈𝑜2</p><p>2*𝑔 + 𝐻𝑜 + 𝑁</p><p>𝐸𝑜 = 0,777942</p><p>2*9,8 + 0, 57594 + 0, 229 → 𝐸𝑜 = 0, 83582 𝑚</p><p>Cálculo do ângulo Θ (°)</p><p>𝑐𝑜𝑠 θ = − [ 𝑔*𝑞</p><p>(( 2</p><p>3 )*𝑔*𝐸𝑜)</p><p>(3/2) ]</p><p>𝑐𝑜𝑠 θ = − 0, 75024</p><p>θ = 𝑎𝑟𝑐𝑐𝑜𝑠 → θ = 138, 61°</p><p>Velocidade da água imediatamente antes do ressalto (U1) (m/s)</p><p>𝑈1 = 2 * ( 2</p><p>3 ) * 𝑔 * 𝐸𝑜 * 𝑐𝑜𝑠 ( θ</p><p>3 )</p><p>𝑈1 = 2 * ( 2</p><p>3 ) * 9, 8 * 0, 83582 * 𝑐𝑜𝑠 ( 138,61</p><p>3 ) → 𝑈1 = 3, 235 𝑚/𝑠</p><p>Altura da água imediatamente antes do ressalto (h1) (m)</p><p>ℎ1 = 𝑞</p><p>𝑈1</p><p>65</p><p>ℎ1 = 0,97689</p><p>3,235 → ℎ1 = 0, 302 𝑚</p><p>Número de Froude (Fr)</p><p>𝐹𝑟 = 𝑈1</p><p>𝑔*ℎ1</p><p>𝐹𝑟 = 3,235</p><p>9,8*0,302</p><p>→ 𝐹𝑟 = 1, 88</p><p>Altura conjugada do ressalto (h2) (m)</p><p>ℎ2 = ( ℎ1</p><p>2 ) * (1 + 8𝐹𝑟2) − 1</p><p>ℎ2 = ( 0,302</p><p>2 ) * (1 + 8 * 1, 882) − 1 → ℎ2 = 0, 666 𝑚</p><p>Velocidade conjugada do ressalto (U2) (m/s)</p><p>𝑈2 = 𝑞</p><p>ℎ2</p><p>𝑈2 = 0,97689</p><p>0,666 → 𝑈2 = 1, 466 𝑚/𝑠</p><p>Extensão do ressalto (L) (m)</p><p>𝐿 = 6 * (ℎ2 − ℎ1)</p><p>𝐿 = 6 * (0, 666 − 0, 302) → 𝐿 = 2, 185 𝑚</p><p>Tempo de mistura (T) (s)</p><p>𝑇 = 𝐿</p><p>(𝑈1+𝑈2)</p><p>2</p><p>𝑇 = 2,185</p><p>(3,235+1,466)</p><p>2</p><p>→ 𝑇 = 0, 929 𝑠</p><p>Perda de carga (h) (m)</p><p>ℎ = (ℎ2−ℎ1)3</p><p>4*ℎ1*ℎ2</p><p>ℎ = (0,666−0,302)3</p><p>4*0,302*0,666 → ℎ = 0, 06001 𝑚</p><p>Gradiente de velocidade (G) (𝑠−1)</p><p>66</p><p>𝐺 = ( 𝑔*ρ</p><p>µ ) * ( ℎ</p><p>𝑇 )</p><p>𝐺 = ( 9,8*998,23</p><p>0,001002 ) * ( 0,06001</p><p>0,929 ) → 𝐺 = 793, 91 𝑠−1</p><p>Profundidade na saída (h3) (m)</p><p>ℎ3 = ℎ2 − (𝑁 − 𝐾)</p><p>ℎ3 = 0, 666 − (0, 229 − 0, 076) → ℎ3 = 0, 513 𝑚</p><p>Velocidade na saída (U3) (m/s)</p><p>𝑈3 = 𝑄</p><p>𝐶*ℎ3</p><p>𝑈3 = 0,29795</p><p>0,61*0,513 → 𝑈3 = 0, 952 𝑚/𝑠</p><p>Tempo de mistura final (T) (s)</p><p>𝑇 = 𝐿</p><p>(𝑈1+𝑈3)</p><p>2</p><p>𝑇 = 2,185</p><p>(3,235+0,952)</p><p>2</p><p>→ 𝑇 = 1, 04 𝑠</p><p>4.3.2. Coagulação</p><p>Coagulação sulfato de alumínio</p><p>Dados:</p><p>Q = Vazão de projeto</p><p>(Qprod)</p><p>297,95 L/s 0,29795 m³/s</p><p>pH 6,7</p><p>d = concentração ótima de</p><p>sulfato</p><p>20 mg/L ou g/m³</p><p>Volume tanque de</p><p>coagulação</p><p>5 m³</p><p>Massa de sulfato</p><p>(determinado)</p><p>100.000 g 100 kg</p><p>Concentração</p><p>67</p><p>𝐶 = 𝑀 𝑎𝑙𝑐𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑛𝑡𝑒</p><p>𝑉𝑜𝑙</p><p>𝐶 = 2000 𝑔/𝑚³ = 20 𝑔/𝐿</p><p>Vazão da solução de sulfato (bomba)</p><p>𝑞 = 𝑄×𝑑</p><p>𝐶</p><p>𝑞 = 1072, 62 𝑙/ℎ = 0, 00029795 𝑚³/𝑠 = 1, 07262 𝑚³/ℎ = 0, 29795 𝐿/𝑠</p><p>Tempo esvaziar</p><p>4, 661483097 ℎ</p><p>5 horas para esvaziar tanque dosador, ou seja, a cada 5 horas deverá ser preparado o</p><p>sulfato de alumínio para a dosagem</p><p>Dados:</p><p>Massa específica (sulfato de alumínio -</p><p>líquido)</p><p>1320 Kg/m³</p><p>Coagulante 8,1%Al2O3</p><p>Corrigida pela porcentagem 106,92 Kg/m³</p><p>Correção para sulfato hidrato 622,6517647 Kg/m³</p><p>Qc = vazão do coagulante 600 mL/min</p><p>Dose</p><p>𝐷 = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑎 × 𝑣𝑎𝑧ã𝑜 𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑎𝑔𝑢𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒</p><p>𝑣𝑎𝑧ã𝑜 á𝑔𝑢𝑎</p><p>𝐷 = 0, 02089786087 𝑘𝑔/𝑚³ = 20, 89786087 𝑚𝑔/𝐿</p><p>Canal de coagulação</p><p>Velocidade saída (Calha Parshall)</p><p>𝑉𝑐 = 0, 952 𝑚/𝑠</p><p>Largura do canal</p><p>68</p><p>𝐵 = 𝑄</p><p>(𝑉𝑐 × ℎ)</p><p>𝐵 = 0, 61 𝑚</p><p>Altura da saída da Calha Parshall</p><p>ℎ = 0, 513 𝑚</p><p>Raio hidráulico</p><p>𝑅ℎ = (𝐵 × ℎ)</p><p>(𝐵 + 2ℎ)</p><p>concreto boas condições - Porto</p><p>0, 1160702321 𝑚 0, 013 𝑛</p><p>Perda de carga unitária</p><p>𝐽 = 𝑄×𝑛</p><p>𝐴×𝑅ℎ</p><p>3</p><p>2( )</p><p>= 0, 01118168856 𝑚/𝑚</p><p>Gradiente de velocidade</p><p>102, 9736981</p><p>atende um bom gradiente</p><p>Correção de Ph - Carbonato de Cálcio</p><p>Dados:</p><p>Q = Vazão de projeto</p><p>(Qprod)</p><p>297,95 L/s 0,29795 m³/s</p><p>pH 6,7</p><p>d = concentração ótima de</p><p>carbonato de cálcio</p><p>3 mg/L ou g/m³</p><p>Volume no tanque de</p><p>alcalinização</p><p>5 m³</p><p>Massa de cal</p><p>(determinado)</p><p>100.000 g 100 kg</p><p>Concentração</p><p>69</p><p>𝐶 = 𝑀 𝑎𝑙𝑐𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑛𝑡𝑒</p><p>𝑉𝑜𝑙</p><p>𝐶 = 2000 𝑔/𝑚³ = 20 𝑔/𝐿</p><p>Vazão da solução de cal (bomba)</p><p>𝑞 = 𝑄×𝑑</p><p>𝐶</p><p>𝑞 = 160, 893 𝑙/ℎ = 0, 0000446925 𝑚³/𝑠 = 0, 160893 𝑚³/ℎ = 0, 0446925 𝐿/𝑠</p><p>Tempo esvaziar</p><p>31, 07655398 ℎ</p><p>31 horas para esvaziar tanque dosador, ou seja, a cada 5 horas deverá ser preparado o</p><p>cal para a dosagem</p><p>4.4. FLOCULAÇÃO</p><p>Dados:</p><p>Q (m³/s) 0,29795 G1 ( )𝑠−1 70</p><p>TDH (s) 1800 G2 ( )𝑠−1 50</p><p>TDH/3 (s) 600 G3 ( )𝑠−1 20</p><p>L (m) 12 água a 20º C (kg/m³)ρ 998,23</p><p>H (m) 4,5 água a 20º C (Ns/m²)µ 0,001002</p><p>Volume da unidade de floculação (Vf) (m³)</p><p>𝑉𝑓 = 𝑄 * 𝑇𝐷𝐻</p><p>𝑉𝑓 = 0, 29795 * 1800 → 𝑉𝑓 = 536, 31 𝑚³</p><p>Área superficial do floculador (As) (m²)</p><p>𝐴𝑠 = 𝑉𝑓</p><p>𝐻</p><p>𝐴𝑠 = 536,31</p><p>4,5 → 𝐴𝑠 = 119, 18 𝑚²</p><p>Largura do floculador (Bf) (m)</p><p>70</p><p>𝐵𝑓 = 𝑉𝑓</p><p>𝐻*𝐿</p><p>𝐵𝑓 = 536,31</p><p>4,5*12 → 𝐵𝑓 = 9, 93𝑚</p><p>*para cada unidade - 3,31m</p><p>Área de cada floculador (A) (m²)</p><p>𝐴 = 𝐵𝑓 * 𝐿</p><p>𝐴 = 3, 31 * 12 → 39, 73 𝑚</p><p>Espaçamento entre chicanas (e) (m)</p><p>𝑒 = 𝐿</p><p>𝑚</p><p>𝑚 =</p><p>3</p><p>( µ</p><p>ρ ) * ( 18</p><p>13+9𝑓 ) * ( 𝐴</p><p>𝑄 * 𝐺)2 * 𝑇</p><p>Trecho 1</p><p>𝑚1 =</p><p>3</p><p>( 0,001002</p><p>998,23 ) * ( 18</p><p>13+9*0,02 ) * ( 39,73</p><p>0,29795 * 70)2 * 600 → 𝑚1 = 41</p><p>𝑒1 = 12</p><p>41 → 𝑒1 = 0, 29 𝑚</p><p>Trecho 2</p><p>𝑚2 =</p><p>3</p><p>( 0,001002</p><p>998,23 ) * ( 18</p><p>13+9*0,02 ) * ( 39,73</p><p>0,29795 * 50)2 * 600 → 𝑚2 = 33</p><p>𝑒2 = 12</p><p>33 → 𝑒2 = 0, 36 𝑚</p><p>Trecho 3</p><p>𝑚3 =</p><p>3</p><p>( 0,001002</p><p>998,23 ) * ( 18</p><p>13+9*0,02 ) * ( 39,73</p><p>0,29795 * 20)2 * 600 → 𝑚3 = 18</p><p>𝑒3 = 12</p><p>18 → 𝑒3 = 0, 67 𝑚</p><p>Velocidade nos trechos (m/s)</p><p>Reto 𝑉1 = 𝑄</p><p>𝐵𝑓*𝑒</p><p>Curvo 𝑉11 = ( 2</p><p>3 ) * 𝑉1</p><p>𝑉1 = 0,29795</p><p>3,31*0,29 → 𝑉1 = 0, 3075 𝑚/𝑠</p><p>𝑉11 = ( 2</p><p>3 ) * 0, 0375 → 𝑉11 = 0, 205 𝑚/𝑠</p><p>𝑉2 = 0,29795</p><p>3,31*0,36 → 𝑉2 = 0, 2475 𝑚/𝑠</p><p>71</p><p>𝑉12 = ( 2</p><p>3 ) * 0, 2475 → 𝑉12 = 0, 165 𝑚/𝑠</p><p>𝑉3 = 0,29795</p><p>3,31*0,67 → 𝑉3 = 0, 1350 𝑚/𝑠</p><p>𝑉23 = ( 2</p><p>3 ) * 0, 1350 → 𝑉23 = 0, 09 𝑚/𝑠</p><p>Perda de carga (h) (m)</p><p>ℎ = ( 13+9𝑓</p><p>18*𝑔 ) * ( 𝑄</p><p>𝐴 )2 * 𝑚³</p><p>Para m1</p><p>ℎ1 = ( 13+9*0,02</p><p>18*9,8 ) * ( 0,29795</p><p>39,73 )2 * 41³ → ℎ1 = 0, 2897 𝑚</p><p>Para m2</p><p>ℎ2 = ( 13+9*0,02</p><p>18*9,8 ) * ( 0,29795</p><p>39,73 )2 * 33³ → ℎ2 = 0, 1510 𝑚</p><p>Para m3</p><p>ℎ3 = ( 13+9*0,02</p><p>18*9,8 ) * ( 0,29795</p><p>39,73 )2 * 18³ → ℎ3 = 0, 0245 𝑚</p><p>Perda de carga total</p><p>ℎ = ℎ1 + ℎ2 + ℎ3</p><p>ℎ = 0, 2897 + 0, 1510 + 0, 0245 → ℎ = 0, 4625 𝑚</p><p>4.5. DECANTAÇÃO</p><p>4.5.1. Decantador</p><p>Dados:</p><p>Q (m³/s) 0,29795</p><p>Qdec (m³/s) 0,148975</p><p>Qdec (m³/h) 536,31</p><p>Qdec (m³/dia) 12871,44</p><p>Taxa de escoamento superficial q (m³/m².dia) 40</p><p>H (m) 4,5</p><p>água a 20º C (kg/m³)ρ 998,23</p><p>água a 20º C (Ns/m²)µ 0,001002</p><p>água a 20º C (m²/s)ν 1*10^-6</p><p>Área superficial (As) (m²)</p><p>𝐴𝑠 = 𝑄</p><p>𝑞</p><p>𝐴𝑠 = 12871,44</p><p>40 → 𝐴𝑠 = 321, 786 𝑚²</p><p>72</p><p>Geometria do decantador (B e L) (m)</p><p>𝐴𝑠 = 𝐵 * 𝐿</p><p>𝐿</p><p>𝐵 = 3 ⇒ 𝐿 = 3𝐵</p><p>𝐴𝑠 = 𝐵 * 3𝐵</p><p>𝐵 = 𝐴𝑠</p><p>3 → 𝐵 = 321,786</p><p>3 → 𝐵 = 10, 36 𝑚</p><p>𝐿 = 3𝐵 → 𝐿 = 3 * 10, 36 → 𝐿 = 31, 07 𝑚</p><p>Volume em 1 decantador (Vdec) (m³)</p><p>𝑉𝑑𝑒𝑐 = 𝐿 * 𝐵 * 𝐻</p><p>𝑉𝑑𝑒𝑐 = 31, 07 * 10, 36 * 4, 5 → 𝑉𝑑𝑒𝑐 = 1448, 037 𝑚³</p><p>Tempo de retenção hidráulica (TDH) (h)</p><p>𝑇𝐷𝐻 = 𝑉𝑑𝑒𝑐</p><p>𝑄</p><p>𝑇𝐷𝐻 = 1448,037</p><p>536,31 → 𝑇𝐷𝐻 = 2, 7 ℎ</p><p>Velocidade horizontal (Vo) (m/dia)</p><p>𝑉𝑜 = 𝑄</p><p>𝐴𝑠𝑒çã𝑜 = 𝑄</p><p>𝐵*𝐻</p><p>𝑉𝑜 = 0,148975</p><p>31,07*4,5 → 𝑉𝑜 = 0, 001065507915 𝑚/𝑠 = 92, 06 𝑚/𝑑𝑖𝑎</p><p>Raio hidráulico (Rh) (m)</p><p>𝑅ℎ = 𝐵*𝐻</p><p>𝐵+2𝐻</p><p>𝑅ℎ = 10,36*4,5</p><p>10,36+(2*4,5) → 𝑅ℎ = 2, 41 𝑚</p><p>Número de Reynolds (Nr)</p><p>𝑁𝑟 = 𝑉𝑜*𝑅ℎ</p><p>ν</p><p>𝑁𝑟 = 0,001065507915*2,41</p><p>1*10−6 → 𝑁𝑟 = 2565, 429</p><p>Número de Froude (Fr)</p><p>73</p><p>𝐹𝑟 = 𝑄2*(𝐵+2𝐻)</p><p>𝑔*(𝐵*𝐻)2</p><p>𝐹𝑟 = 0,1489752*(10,36+(2*4,5))</p><p>9,8*((10,36*4,5)2)</p><p>→ 𝐹𝑟 = 2, 02 * 10−5</p><p>4.5.2. Cortina Difusora</p><p>Área da cortina (Ac) (m²)</p><p>𝐴𝑐 = 𝐵 * 𝐻</p><p>𝐴𝑐 = 10, 36 * 4, 5 → 𝐴𝑐 = 46, 61 𝑚²</p><p>Diâmetro dos orifícios (do) (m)</p><p>Valor adotado - 0,075 m</p><p>Espaçamento entre os orifícios (So) (m)</p><p>Valor adotado - 0,3 m</p><p>Número de orifícios (Nor)</p><p>𝑁𝑜𝑟 = 𝐻</p><p>𝑆𝑜 * 𝐵</p><p>𝑆𝑜</p><p>𝑁𝑜𝑟 = 4,5</p><p>0,3 * 10,36</p><p>0,3 → 𝑁𝑜𝑟 = 525 𝑜𝑟𝑖𝑓í𝑐𝑖𝑜𝑠</p><p>Área total dos orifícios (Aor) (m²)</p><p>𝐴𝑜𝑟 = 𝑁𝑜𝑟 * π * ( 𝑑𝑜2</p><p>4 )</p><p>𝐴𝑜𝑟 = 525 * π * ( 0,0752</p><p>4 ) → 𝐴𝑜𝑟 = 2, 32 𝑚²</p><p>Distância entre a parede e a cortina (dpc) (m)</p><p>𝑑𝑝𝑐 = 1, 5 * 𝐻 * 𝐴𝑜𝑟</p><p>𝐴𝑐</p><p>𝑑𝑝𝑐 = 1, 5 * 4, 5 * 2,32</p><p>46,61 → 𝑑𝑝𝑐 = 0, 12 𝑚 = 12 𝑐𝑚</p><p>Velocidade nos orifícios (Vo) (m/s)</p><p>𝑉𝑜 = 𝑄</p><p>𝐴𝑜𝑟</p><p>𝑉𝑜 = 0,29795</p><p>2,32 → 𝑉𝑜 = 0, 13 𝑚/𝑠</p><p>74</p><p>Vazão por orifícios (Qor) (m³/s)</p><p>𝑄𝑜𝑟 = 𝑄</p><p>𝑁𝑜𝑟</p><p>𝑄𝑜𝑟 = 0,29795</p><p>525 → 𝑄𝑜𝑟 = 0, 00057 𝑚³/𝑠</p><p>Gradiente de velocidade no orifício (Gm) ( )𝑠−1</p><p>𝐺𝑚 = ( 𝑑𝑜</p><p>𝑆𝑜 ) * π*𝑉𝑜3</p><p>8*ν*𝐶𝑑2*𝑋𝑜</p><p>𝑅𝑒 = ρ*𝑉𝑜*𝑑𝑜</p><p>µ</p><p>𝑅𝑒 = 998,23*0,13*0,075</p><p>0,001002 → 𝑅𝑒 = 9603, 20</p><p>𝐺𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑅𝑒 ⇒ 𝑋𝑜</p><p>𝑆𝑜 = 4, 7</p><p>𝑋𝑜 = 4, 7 * 𝑆𝑜 → 𝑋𝑜 = 1, 41 𝑚</p><p>𝐺𝑚 = ( 0,075</p><p>0,3 ) * π*0,132</p><p>8*1*10−6*0,612*1,41</p><p>→ 𝐺𝑚 = 9, 963 𝑠−1</p><p>4.5.3. Coleta de água decantada</p><p>Vazão linear de água decantada (q1) (L/s/m)</p><p>𝑞1 = 0, 018 * 𝐻 * 𝑞</p><p>𝑞1 = 0, 018 * 4, 5 * 40 → 𝑞1 = 3, 24 𝐿/𝑠/𝑚</p><p>Comprimento do vertedor (Lver) (m)</p><p>𝐿𝑣𝑒𝑟 =</p><p>𝑄𝑑𝑒𝑐*( 1000</p><p>86400 )</p><p>𝑞1</p><p>𝐿𝑣𝑒𝑟 =</p><p>12871,44*( 1000</p><p>86400 )</p><p>3,24 → 𝐿𝑣𝑒𝑟 = 45, 98 𝑚</p><p>Comprimento da calha (Lcalha) (m)</p><p>𝐿𝑐𝑎𝑙ℎ𝑎 = 𝐿 * 0, 2</p><p>𝐿𝑐𝑎𝑙ℎ𝑎 = 31, 07 * 0, 2 → 𝐿𝑐𝑎𝑙ℎ𝑎 = 6, 21 𝑚</p><p>Número de calhas (Ncalhas)</p><p>𝑁𝑐𝑎𝑙ℎ𝑎𝑠 = 𝐿𝑣𝑒𝑟</p><p>2*𝐿𝑐𝑎𝑙ℎ𝑎</p><p>75</p><p>𝑁𝑐𝑎𝑙ℎ𝑎𝑠 = 45,98</p><p>2*6,21 → 𝑁𝑐𝑎𝑙ℎ𝑎𝑠 = 4 𝑐𝑎𝑙ℎ𝑎𝑠</p><p>Espaçamento entre calhas (Esp) (m)</p><p>𝐸𝑠𝑝 = 𝐿𝑐𝑎𝑙ℎ𝑎𝑠</p><p>𝑁𝑐𝑎𝑙ℎ𝑎𝑠</p><p>𝐸𝑠𝑝 = 6,21</p><p>4 → 𝐸𝑠𝑝 = 1, 55 𝑚</p><p>Taxa de escoamento linear nas calhas coletoras (qc) (L/s.m²)</p><p>𝑞𝑐 = 𝑄</p><p>𝐿𝑐𝑎𝑙ℎ𝑎𝑠*𝑁𝑐𝑎𝑙ℎ𝑎𝑠</p><p>𝑞𝑐 = 0,148975</p><p>6,21*4 → 𝑞𝑐 = 0, 005995 𝐿/𝑠. 𝑚²</p><p>Altura máxima da coluna d´água em cada calha (Hc) (m)</p><p>𝐻𝑐 = 3 𝑞𝑐</p><p>1,382</p><p>𝐻𝑐 = 3 0,005995</p><p>1,382 → 𝐻𝑐 = 0, 14655 𝑚</p><p>4.5.4. Remoção do lodo</p><p>Produção de lodo em cada decantador (Pss) (Kg/dia)</p><p>𝑃𝑠𝑠 = 𝑄 * (4, 49 * 𝐷𝑎𝑙 + 𝑆𝑆𝑇 + 𝐷𝑝 + 𝐷𝑐𝑎𝑝 + 0, 1 * 𝐷𝑐𝑎𝑙) * 10−3</p><p>𝑃𝑠𝑠 = 12871, 44 * (4, 49 * 0, 081 + 30 + 0 + 0 + 0, 1 * 7) * 10−3</p><p>𝑃𝑠𝑠 = 399, 83 𝐾𝑔/𝑑𝑖𝑎</p><p>Densidade do lodo (γ) (Kg/m³)</p><p>Valor adotado - 1236 Kg/m³</p><p>Lodo em 60 dias de funcionamento</p><p>𝑃𝑠𝑠60 = 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢çã𝑜 𝑑𝑒 𝑆𝑆𝑇 * 60</p><p>𝑃𝑠𝑠60 = 23990, 07 𝐾𝑔</p><p>𝑉𝑠𝑠 = 𝑃𝑠𝑠60</p><p>γ</p><p>𝑉𝑠𝑠 = 19, 41 𝑚³</p><p>76</p><p>Altura adicional para acúmulo e compactação de lodo (Hl) (m)</p><p>Valor adotado - 0,37 m</p><p>Área total do fundo dos decantadores (Atf) (m²)</p><p>𝐴𝑡𝑓 = 𝑉𝑠𝑠</p><p>𝐻𝑙</p><p>𝐴𝑡𝑓 = 19,41</p><p>0,37 → 𝐴𝑡𝑓 = 52, 46 𝑚²</p><p>Vazão mínima (Qmin) (m³/s)</p><p>𝑄𝑚𝑖𝑛 = 𝑉𝑠𝑠</p><p>𝑇𝑚á𝑥*3600</p><p>𝑄𝑚𝑖𝑛 = 19,41</p><p>6*3600 → 𝑄𝑚𝑖𝑛 = 0, 000898585 𝑚³/𝑠</p><p>Vazão real (Qreal) (m³/s)</p><p>𝑄𝑟𝑒𝑎𝑙 = 𝑉𝑑𝑒𝑠𝑐*π*𝐷2</p><p>4</p><p>𝑄𝑟𝑒𝑎𝑙 = 1,2*3,14*(0,152)</p><p>4 → 𝑄𝑟𝑒𝑎𝑙 = 0, 021195 𝑚</p><p>Qreal > Qmin - ok</p><p>4.6. FILTRAÇÃO</p><p>Área total de filtração (Aft) (m²)</p><p>𝐴𝑡𝑓 = 𝑄</p><p>𝑞</p><p>𝐴𝑡𝑓 = 25743,2</p><p>240 → 𝐴𝑡𝑓 = 107, 3 𝑚²</p><p>Número de filtros por decantador (N)</p><p>𝑁 = 1, 2 · 𝑄0,5</p><p>𝑁 = 1, 2 · 25743, 20,5 → 𝑁 = 3, 1 → 𝑁 = 3 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑐𝑎𝑛𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟</p><p>Área de cada filtro (Af) (m²)</p><p>𝐴𝑓 = 𝐴𝑡𝑓</p><p>𝑁</p><p>𝐴𝑓 = 107,3</p><p>3 → 𝐴𝑓 = 35, 8 𝑚²</p><p>77</p><p>Largura do Filtro Bf (m)</p><p>𝐵𝑓 = 𝐵𝑑</p><p>2 − 1</p><p>𝐵𝑓 = 10,4</p><p>2 − 1 → 𝐵𝑓 = 4, 2 𝑚</p><p>Altura do filtro Hf (m)</p><p>𝐻𝑓 = 𝐴𝑓</p><p>𝐵𝑓</p><p>𝐻𝑓 = 35,8</p><p>4,2 → 𝐻𝑓 = 8, 6 𝑚</p><p>Verificação de Grandeza L/d (mm)</p><p>𝑙</p><p>𝑑𝑒𝑓 = ∑ 𝑙</p><p>𝑑𝑒𝑓 = 𝑒𝑎𝑟</p><p>𝑑𝑒𝑓 + 𝑒𝑎𝑛</p><p>𝑑𝑒𝑓</p><p>𝑙</p><p>𝑑𝑒𝑓 = 0,25</p><p>0,00042 + 0,45</p><p>0,0009 → 𝑙</p><p>𝑑𝑒𝑓 = 1095, 2</p><p>Areia</p><p>Tamanho Hidráulico (d50)(mm)</p><p>𝑑50 = 𝑑10 · 𝑈</p><p>𝑝−10</p><p>50</p><p>𝑑50 = 0, 42 · 1, 5</p><p>50−10</p><p>50 → 𝑑50 = 0, 6 𝑚𝑚</p><p>Diâmetro d90 (mm)</p><p>𝑑90 = 𝑑10 · 𝑈</p><p>𝑝−10</p><p>50</p><p>𝑑90 = 0, 42 · 1, 5</p><p>90−10</p><p>50 → 𝑑90 = 0, 8 𝑚𝑚</p><p>Diâmetro d60 (mm)</p><p>𝑑60 = 𝑈 · 𝑑10</p><p>𝑑60 = 1, 5 · 0, 42 → 𝑑60 = 0, 6 𝑚𝑚</p><p>Profundidade do filtro har (m)</p><p>ℎ𝑎𝑟 = 𝑑10 * 1000</p><p>ℎ𝑎𝑟 = 0, 42 * 1000/1000 → ℎ𝑎𝑟 = 0, 42 𝑚</p><p>78</p><p>Número de</p><p>Galileo (Adimensional)</p><p>𝐺𝑎 = 𝑑903·ρ·(ρ𝑠−ρ)·𝑔</p><p>µ2</p><p>𝐺𝑎 = 0,00083·998,2·(2650−998,2)·9,81</p><p>0,0010022 → 𝐺𝑎 = 8357, 85</p><p>Número de Reymonds (Adimensional)</p><p>𝑅𝑒𝑚𝑓 = (33, 7)2 + 0, 0408 · 𝐺𝑎 − 33, 7</p><p>𝑅𝑒𝑚𝑓 = (33, 7)2 + 0, 0408 · 8357, 85 − 33, 7 → 𝑅𝑒𝑚𝑓 = 67, 18</p><p>Velocidade mínima de fluidificação (m/s)</p><p>𝑉𝑚𝑓 = µ</p><p>ρ·𝑑90 · 1133, 9 + 0, 048 · 𝐺𝑎 − 33, 7[ ]</p><p>𝑉𝑚𝑓 = 0,001002</p><p>998,2·0,0008 · 1133, 9 + 0, 048 · 8357, 85 − 33, 7[ ] → 𝑉𝑚𝑓 = 0, 0068 𝑚/𝑠 → 24, 65 𝑚/ℎ</p><p>Massa de sólidos (kg)</p><p>𝑀𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 = (1 − ε0) · (𝐴𝑓 * ℎ𝑎𝑟) * ρ𝑠</p><p>𝑀𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 = (1 − 0, 45) · (35, 75 * 0, 42) * 2650 → 𝑀𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 = 21887, 08 𝑘𝑔</p><p>Fração Mássica</p><p>𝑋2 = 𝑀𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎</p><p>𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙</p><p>𝑋2 = 21887,08</p><p>43607,9 ↔ 𝑋2 = 0, 5019 → 50, 19%</p><p>Antracito</p><p>Tamanho Hidráulico (d50)(mm)</p><p>𝑑50 = 0, 9 · 1, 4</p><p>50−10</p><p>50 → 𝑑50 = 1, 2 𝑚𝑚</p><p>Diâmetro d90 (mm)</p><p>𝑑90 = 0, 9 · 1, 4</p><p>00−10</p><p>50 → 𝑑90 = 1, 5 𝑚𝑚</p><p>Diâmetro d60 (mm)</p><p>𝑑60 = 1, 4 · 0, 9 → 𝑑60 = 1, 3 𝑚𝑚</p><p>79</p><p>Profundidade do filtro han (m)</p><p>ℎ𝑎𝑟 = 0, 9 * 1000/1000 → ℎ𝑎𝑟 = 0, 9 𝑚</p><p>Número de Galileo (Adimensional)</p><p>𝐺𝑎 = 0,00153·998,2·(1500−998,2)·9,81</p><p>0,0010022 → 𝐺𝑎 = 17940, 05</p><p>Número de Reymonds (Adimensional)</p><p>𝑅𝑒𝑚𝑓 = (33, 7)2 + 0, 0408 · 17940, 05 − 33, 7 → 𝑅𝑒𝑚𝑓 = 91, 77</p><p>Velocidade mínima de fluidificação (m/s)</p><p>𝑉𝑚𝑓 = 0,001002</p><p>998,2·0,0015 · 1133, 9 + 0, 048 · 17940, 05 − 33, 7[ ] → 𝑉𝑚𝑓 = 0, 0071𝑚/𝑠 → 25, 7 𝑚/ℎ</p><p>Massa de sólidos (kg)</p><p>𝑀𝑎𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖𝑡𝑜 = (1 − 0, 55) · (35, 75 * 0, 9) * 1500 → 𝑀𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 = 21720, 82 𝑘𝑔</p><p>Fração Mássica</p><p>𝑋2 = 21720,82</p><p>43607,9 ↔ 𝑋2 = 0, 4980 → 49, 80%</p><p>Lavagem</p><p>Vazão de água de lavagem (m³/s)</p><p>𝑄𝑎𝑙 = 𝑣𝑎 · 𝐴𝑓</p><p>𝑄𝑎𝑙 = 0, 0013 · 35, 75 → 𝑄𝑎𝑙 = 0, 46 𝑚³/𝑠</p><p>Volume de água de lavagem (m³)</p><p>𝑉𝑜𝑙 = 𝑄𝑎𝑙 · 𝑇</p><p>𝑉𝑜𝑙 = 0, 46 · 600 → 𝑉𝑜𝑙 = 278, 88 𝑚³</p><p>Vazão de ar (m³)</p><p>𝑄𝑎𝑟 = 𝑞 · 𝐴𝑓</p><p>𝑄𝑎𝑟 = 15 · 35, 75 → 𝑄𝑎𝑟 = 536, 32 𝑙/𝑠</p><p>80</p><p>Diâmetro de saída da água filtrada (m)</p><p>𝑑 = 4·𝑄</p><p>𝑣·π</p><p>𝑑 = 4·0,215</p><p>1,2·π → 𝑑 = 0, 48 𝑚</p><p>Diâmetro da água de lavagem (m)</p><p>𝑑 = 4·0,46</p><p>2,5·π → 𝑑 = 0, 49 𝑚</p><p>Diâmetro da condução de ar (m)</p><p>𝑑 = 4·0,35</p><p>20·π → 𝑑 = 0, 18 𝑚</p><p>4.7. DESINFECÇÃO</p><p>Consumo Máximo de Cloro:</p><p>𝐶𝑐𝑙 = 𝑄 * 𝐷</p><p>1000</p><p>𝐶𝑐𝑙 = 25743,2 * 5</p><p>1000</p><p>𝐶𝑐𝑙 = 128, 72 𝑘𝑔/𝑑𝑖𝑎</p><p>Volume do Tanque de Contato:</p><p>𝑉 = 𝑄 * 𝑡</p><p>𝑉 = 0, 2979536939 * 1200</p><p>m3𝑉 = 357, 54</p><p>Área Superficial</p><p>𝐴𝑠 = 𝑉</p><p>ℎ</p><p>𝐴𝑠 = 357,54</p><p>2,5</p><p>m2𝐴𝑠 = 143, 02</p><p>Dimensões Tanque de Contato</p><p>(para otimização adotada a relação 45*B)Σ𝐿 ≥ 40 * 𝐵</p><p>𝐴 = Σ𝐿 * 𝐵</p><p>81</p><p>𝐴 = 45 * 𝐵 * 𝐵</p><p>𝐵 = 𝐴/45</p><p>𝐵 = 143, 02/45</p><p>m𝐵 = 1, 783</p><p>Σ𝐿 = 45 * 𝐵</p><p>mΣ𝐿 = 80, 22343665</p><p>Para otimização do processo, os valores acima foram ajustados para:</p><p>m𝐵 = 2</p><p>mΣ𝐿 = 80</p><p>Cada canal deve seguir a relação:</p><p>𝐿 = 10 * 𝐵</p><p>𝐿 = 10 * 2</p><p>m𝐿 = 20</p><p>Número de Canais</p><p>𝑛 𝑐𝑎𝑛𝑎𝑖𝑠 = Σ𝐿/𝐿</p><p>𝑛 𝑐𝑎𝑛𝑎𝑖𝑠 = 80/20</p><p>𝑛 𝑐𝑎𝑛𝑎𝑖𝑠 = 4</p><p>Área ajustada</p><p>𝐴 = Σ𝐿 * 𝐵</p><p>𝐴 = 80 * 2</p><p>m2𝐴 = 160</p><p>Volume ajustado</p><p>𝑉 = 𝐴 * ℎ</p><p>𝑉 = 160 * 2, 5</p><p>m3𝑉 = 400</p><p>4.8. FLUORETAÇÃO</p><p>Vazão de aplicação do Ácido</p><p>𝑄á𝑐𝑖𝑑𝑜 = 𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑 * 𝑡𝑒𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑖𝑜𝑛 𝐹𝑙𝑢𝑜𝑟𝑒𝑡𝑜 * 𝐹</p><p>𝐶</p><p>82</p><p>𝑄á𝑐𝑖𝑑𝑜 = 17,877 * 0,7 * 1,263</p><p>235</p><p>L/min𝑄á𝑐𝑖𝑑𝑜 = 0, 0673</p><p>mL/min𝑄á𝑐𝑖𝑑𝑜 = 6, 73</p><p>Consumo de ácido</p><p>𝐶 = 𝑄á𝑐𝑖𝑑𝑜 * ρ</p><p>𝐶 = 0, 0673 * 1, 748</p><p>kg/min𝐶 = 0, 118</p><p>kg/dia𝐶 = 112, 86</p><p>kg/mês𝐶 = 3385, 81</p><p>83</p><p>5. CRONOGRAMA</p><p>Para a realização do cronograma da obra da ETA de Bertioga (tabela 23), se viu</p><p>necessário a divisão em duas grandes etapas. A primeira (destacado em verde) se dá pela</p><p>licitação e implementação da obra, já a segunda (destacado em laranja), se pá pelo início da</p><p>etapa de manutenção da mesma uma vez que esteja pronta. Embora esta etapa esteja prevista</p><p>especificamente para o ano de 2025 no cronograma, é importante ter em mente que a</p><p>manutenção é uma necessidade contínua ao longo de todos os anos de operação.</p><p>Tabela 23: Cronograma de implementação e manutenção da ETA de Bertioga</p><p>Cronograma</p><p>1º sem</p><p>2023</p><p>2º sem</p><p>2023</p><p>1º sem</p><p>2024</p><p>2º sem</p><p>2024</p><p>1º sem</p><p>2025</p><p>2º sem</p><p>2025</p><p>Elaboração do Projeto</p><p>Licitação</p><p>Implementação da obra</p><p>Manutenção</p><p>Coagulação</p><p>Floculação</p><p>Decantação</p><p>Filtração</p><p>Desinfecção</p><p>Fluoretação</p><p>6. ORÇAMENTO</p><p>O orçamento para construção e implantação ( tabela 24) foi separado em duas etapas:</p><p>construção e operação. A primeira fase contempla as especificações de custos e serviços da</p><p>ETA Bertioga, enquanto a segunda fase traça as especificações necessárias, quantidades,</p><p>preços unitários e preços totais para a operação (tabela 25). As despesas relacionadas à</p><p>implantação incluem instalação, escavação, estrutura, pavimentação, urbanização e calha</p><p>Parshall. Os cálculos foram determinados por meio de uma pesquisa de preços de insumos,</p><p>equipamentos e mão de obra necessários. Usando como base o cronograma físico-financeiro</p><p>do projeto de Expansão da ETA Jaguariúna, licitado em 2020, os valores atuais foram obtidos</p><p>ao comparar estes com o do projeto atual.</p><p>Tabela 24: Especificações de custos e serviços da ETA Bertioga</p><p>84</p><p>Orçamento de Construção e Implementação (I)</p><p>Item Especificação do serviço Custo</p><p>Água potável 2.449.929,58</p><p>1 Serviços Gerais 321.562,03</p><p>1.1 Administração Local da Obra 237.782,58</p><p>1.2 Canteiro de Obra 39.188,75</p><p>1.3 Serviços Técnicos 20.445,59</p><p>1.4 Mobilização de Equipe para Execução de Estacas 24.145,12</p><p>2 Decantador/Floculador/Filtro 809.557,22</p><p>2.1 Serviços Preliminares 2.587,47</p><p>2.2 Movimentação da Terra 3.921,04</p><p>2.3 Fundações 28.188,77</p><p>2.4 Estrutural 308.424,57</p><p>2.5 Equipamentos 245.049,83</p><p>2.6 Hidráulica 139.335,25</p><p>2.7 Fornecimento para Leito Filtrante 55.292,28</p><p>2.8 Montagem Hidráulica 26.758,02</p><p>3 Tanque de Contato, EE Água Tratada e Casa de Química 835.528,42</p><p>3.1 Serviços Preliminares 2.874,07</p><p>3.2 Movimentação da Terra 2.992,63</p><p>2.3 Fundações 10.715,70</p><p>3.4 Estrutural 180.685,95</p><p>3.5 Revestimento de Paredes 13.532,44</p><p>3.6 Pisos 35.030,79</p><p>3.7 Cobertura 33.708,56</p><p>3.8 Pintura 7.700,24</p><p>3.9 Esquadrias 19.738,36</p><p>3.10 Equipamentos 424.540,66</p><p>3.11 Hidráulica 86.095,56</p><p>3.12 Serralheria 1.781,44</p><p>3.13 Montagem Hidráulica 16.132,02</p><p>4 Interligação de Unidades 308.491,79</p><p>4.1 Serviços Preliminares 651,69</p><p>85</p><p>4.2 Movimentação da Terra 16.082,99</p><p>4.3 Embasamento 9.745,85</p><p>4.4 Escoramento 13.622,37</p><p>4.5 Hidráulica 257.738,97</p><p>4.6 Montagem Hidráulica 10.649,92</p><p>5 Instalações Elétricas 1.292.839,13</p><p>5.1 Serviços de Elétrica 1.292.839,13</p><p>Total 6.017.908,17</p><p>Tabela 25: Especificações necessárias, quantidades, preços unitários e preços totais para a operação</p><p>Orçamento operacional anual (II)</p><p>Item Especificação Quantidade Unidade Preço unitário (R$) Preço total (R$)</p><p>1 Insumos 9.783.660,18</p><p>1.1 Sulfato de Alumínio Seco 616291,6 Kg/ano 12,00 7.395.499,20</p><p>1.2 Cal virgem 28196,76 Kg/ano 5,00 140.983,80</p><p>1.3 Reposição de Antracito 21720,82 Kg/ano 5,00 108.604,10</p><p>1.4 Reposição de Areia 21887,08 Kg/ano 1,00 21.887,08</p><p>1.5 Ácido fluossilícico 40.629,72 Kg/ano 50,00 2.031.486,00</p><p>1.6 Energia Elétrica 6000 h/ano 14,20 85.200,00</p><p>2 Mão de Obra 1.498.800,00</p><p>2.1 Estagiário 2 Empregado 2.000,00 48.000,00</p><p>2.2 Auxiliar de Limpeza 2 Empregado 1.900,00 45.600,00</p><p>2.3 Controlador de Acesso 2 Empregado 2.000,00 48.000,00</p><p>2.4</p><p>Auxiliar de</p><p>Almoxarifado 2 Empregado 1.500,00 36.000,00</p><p>2.5 Operador da Planta 6 Empregado 2.500,00 180.000,00</p><p>2.6 Técnico de Informática 2 Empregado 4.500,00 108.000,00</p><p>2.7 Técnico de Laboratório 2 Empregado 5.500,00 132.000,00</p><p>2.8 Analista Químico 2 Empregado 5.000,00 120.000,00</p><p>2.9 Mecânico de Manutenção 2 Empregado 3.900,00 93.600,00</p><p>2.10 Eletricista 2 Empregado 3.900,00 93.600,00</p><p>2.11</p><p>Técnico de Segurança do</p><p>Trabalho 2 Empregado 3.500,00 84.000,00</p><p>86</p><p>2.12 Recursos Humanos 2 Empregado 6.200,00 148.800,00</p><p>2.13 Supervisor 2 Empregado 6.000,00 144.000,00</p><p>2.14 Engenheiro Ambiental 1 Empregado 8.000,00 96.000,00</p><p>2.15 Gerente 1 Empregado 10.100,00 121.200,00</p><p>Orçamento anual Total 11.282.460,18</p><p>Total de gastos anual 17.300.368,35</p><p>7. REFERÊNCIAS</p><p>ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 12216: Projeto de</p><p>estação de</p><p>tratamento de água para abastecimento público. Rio de Janeiro: ABNT, 1992.</p><p>BERTIOGA. Plano de Saneamento Básico. Bertioga: Prefeitura de Bertioga, 2017.</p><p>BERTIOGA - SABESP. 2022. Disponível em:</p><p><https://site.sabesp.com.br/site/interna/Municipio.aspx?secaoId=18&id=449></p><p>BRASIL. Lei no 6.050, de 24 de maio de 1974. Dispõe sobre a fluoretação da água em</p><p>sistemas de abastecimento quando existir estação de tratamento. Brasília, DF: Diário Oficial</p><p>da União, 1974</p><p>BRASIL. Ministério da Saúde. PORTARIA DE CONSOLIDAÇÃO Nº 5, DE 28 DE</p><p>SETEMBRO DE 2017. Consolidação das normas sobre as ações e os serviços de saúde do</p><p>Sistema Único de Saúde. Brasília, 2017.</p><p>BRASIL. Fundação Nacional de Saúde. Manual de fluoretação da água para consumo</p><p>humano / Fundação Nacional de Saúde. – Brasília : Funasa, 2012.</p><p>CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução n.303/2002b. Dispõe sobre</p><p>parâmetros definições e limites de áreas de Preservação permanente. Legislação: 20/03/2002</p><p>- Publicação Dou n.090,de 13/05/2002, p.68.Brasília (DF): Ministério do Meio Ambiente,</p><p>2002.</p><p>FILHO, S. S. F. Tratamento de água : concepção, projeto e operação de estações de</p><p>tratamento / Sidney Seckler Ferreira Filho. - 1. ed. - [Reimpr.]. - Rio de Janeiro: GEN | Grupo</p><p>Editorial Nacional. Publicado pelo selo LTC | Livros Técnicos e Científicos Editora Ltda.,</p><p>2022.</p><p>87</p><p>https://site.sabesp.com.br/site/interna/Municipio.aspx?secaoId=18&id=449</p><p>HELLER, L.; PÁDUA, V. L. DE (EDS.). Abastecimento de água para consumo humano.</p><p>T. 2. 2. ed. revista e atualizada ed. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2010.</p><p>IBGE. (2021). Acesso em: 11 de abril de 2022. De:</p><p><https://www.ibge.gov.br/estatisticas/sociais/populacao/9103-estimativas-de-populacao.html?</p><p>=&t=downloads></p><p>Kojima, Roberta Keyla, Cíntia Kameyama, and Mara Angelina Galvão Magenta.</p><p>"Acanthaceae Juss. no Parque Estadual Restinga de Bertioga, Estado de São Paulo, Brasil."</p><p>Hoehnea 46 (2019).</p><p>LIBÂNIO, M. Fundamentos de qualidade e tratamento de água. Campinas: Átomo, 2010.</p><p>MENEZES, F. P. et al. Capacidade dos fungos lignocelulolíticos em degradar polímeros de</p><p>lodo de esgoto. Revista de Ciências Agrárias, scielopt, v. 40, p. 515 – 524, 09 2017. ISSN</p><p>0871-018X. Disponível em: <http://www.scielo.mec.pt/scielo.php?script=sci\</p><p>_arttext&pid=S0871-018X2017000300004&nrm=iso>.</p><p>Plano Municipal de Saneamento Básico do Município de Bertioga. (2017). Prefeitura de</p><p>Bertioga. Elaborado por Estância Balneária do Estado de São Paulo.</p><p>RICHTER, C. A.; NETTO, J. M. DE A. Tratamento De água Tecnologia Atualizada. São</p><p>Paulo: Editora Edgard Blucher Ltda., 2021.</p><p>SILVA, Robson & Nunes, Luci. (2014). A escala intramunicipal na avaliação da</p><p>vulnerabilidade: expansão urbana e perspectivas diante do cenário das mudanças climáticas</p><p>em Santos-SP.. Geografia. 39. 449-463.</p><p>SMA - Secretaria do Meio Ambiente. Coordenadoria de Planejamento Ambiental Estratégico</p><p>e Educação Ambiental (CPLEA) - Litoral Norte , São Paulo: Secretaria do Estado do Meio</p><p>Ambiente, 2005.</p><p>SOUZA CRG; Moreira MG; Lopes EA. Coastal plain and low-medium slope subbiomes: a</p><p>new approach based on studies developed in Bertioga (SP). Brazilian Journal of Ecology 8:</p><p>1-13. 2008.</p><p>VON SPERLING, M. Princípios do tratamento biológico de águas residuárias. Belo</p><p>Horizonte: DESA/UFMG, 1995.</p><p>88</p><p>e começaram a ocasionar danos ambientais em áreas protegidas. Bertioga é um</p><p>município que possui ecossistemas diversificados, vegetação preservada, além de corredores</p><p>de acesso entre a serra do mar e o oceano.</p><p>3</p><p>1.1.2. Acessos e rodovias</p><p>Os principais acessos para a cidade de Bertioga, a partir de São Paulo, se dão pelas</p><p>rodovias SP-150 (Via Anchieta) e SP-160 (Rodovia dos Imigrantes até Cubatão) e</p><p>posteriormente pela SP-55 (Rodovia Cônego Domênico Rangoni – Piaçaguera a Guarujá) e</p><p>Rodovia Dr. Manoel Hypólito do Rego (também conhecida como BR-101, Rio-Santos –</p><p>AGEM, 2011c). Cabe destaque a essa última, frente à sua inserção na malha urbana de</p><p>Bertioga.</p><p>Outro acesso importante ao município é a Rodovia estadual SP-98 - Rodovia Dom</p><p>Paulo Rolim Loureiro, também conhecida como Rodovia Mogi-Bertioga. Essa faz a ligação</p><p>entre os municípios de Mogi das Cruzes, na grande São Paulo, e Bertioga, na baixada</p><p>santista. De acordo com o Departamento de Estradas de Rodagem – DER, foi estimado um</p><p>volume médio na rodovia de aproximadamente 10.000 veículos em 2016.</p><p>Liga-se com o planalto pela Rodovia Mogi-Bertioga (SP-98) (ao norte), com a Ilha de</p><p>Santo Amaro (Guarujá) por meio de um serviço de ferry-boat (ao sul), com Santos (a oeste) e</p><p>São Sebastião (a leste) pela Rodovia Rio-Santos (SP-55/BR-101).</p><p>1.2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS</p><p>1.2.1. Hidrologia</p><p>De acordo com o Plano da Bacia Hidrográfica da Baixada Santista 2016-2027, o</p><p>município de Bertioga pertence à Bacia Hidrográfica da Baixada Santista - BHBS, que inclui</p><p>a área do estuário de Santos, São Vicente e Cubatão, as bacias do Guarujá e litoral norte de</p><p>Bertioga, e Praia Grande , Mongaguá, Itanhaém e as bacias costeiras centro-sul e sul de</p><p>Peruíbe. Faz divisa com a UGRHI 3 (Litoral Norte) a nordeste, no Oceano Atlântico a leste e</p><p>sul, UGRHI 11 a sudoeste (Rio Ribeira de Iguape e Litoral Sul) e UGRHI 6 (Alto Tietê) a</p><p>norte e a noroeste. Grosso modo, a Serra do Mar e o Oceano Atlântico podem ser</p><p>considerados limites físicos.</p><p>Existem muitos rios que deságuam no canal de Bertioga (Imagem 2), tais como o rio</p><p>Iriri, considerado como um dos menores rios da planície costeira, o rio Itapanhaú, um dos</p><p>principais rios de Bertioga, que apresenta a maior descarga de água doce, com média de 13,3</p><p>m3/s de vazão. Na planície o rio corre paralelo à praia, auxiliando no desenvolvimento de</p><p>manguezais presentes no município.</p><p>4</p><p>Os principais rios que estão presentes na cidade de Bertioga são:</p><p>Rio Itapanhaú</p><p>Cuja sua nascente se dá no município de Biritiba Mirim, desaguando no Canal de</p><p>Bertioga. Drena uma área de 363 quilômetros quadrados, tendo como principais afluentes os</p><p>rios Jaguareguava, da Praia e Itatinga.</p><p>Rio Itaguaré</p><p>Deságua diretamente no Oceano Atlântico, sendo formado pelo Rio Perequê Mirim,</p><p>que nasce na encosta da Serra do Mar, e pelos afluentes dos rios Vermelho e Cachoeirinha</p><p>Grande, que possuem suas nascentes no município de Biritiba Mirim.</p><p>Rio Guaratuba</p><p>Diferente dos demais rios de Bertioga, o Rio Guaratuba percorre uma orla plana, de</p><p>areia clara e batida. Sua nascente se dá na Serra do Mar e o seu acesso é controlado pela</p><p>entrada de um condomínio. Deságua diretamente no Oceano Atlântico.</p><p>Imagem 2: Bacia hidrográfica do município de Bertioga</p><p>Fonte: Plano de Saneamento Básico do Município de Bertioga, 2017</p><p>5</p><p>1.2.2. Clima</p><p>O clima de Bertioga é considerado subtropical úmido, com verões quentes e invernos</p><p>relativamente frios, com ausência de mês seco, tendo julho como o mês mais frio, com</p><p>média de 17 °C, e fevereiro como o mês mais quente, com média de 30°.</p><p>De acordo com os dados da estação meteorológica automática do Instituto Nacional</p><p>de Meteorologia de Bertioga (INMET), a menor temperatura ocorreu em 30 de junho de 2021</p><p>(10,6°C), e a maior temperatura ocorreu em 3 de janeiro de 2019 (37,9°C). O recorde de</p><p>precipitação (chuva) acumulada em 24 horas é 288,8 mm em 19 de fevereiro de 2023,</p><p>registrada pelo pluviômetro automático do Centro Nacional de Monitoramento e Alerta de</p><p>Desastres Naturais (CEMADEN) no mesmo dia, e 682 mm acima o mesmo período na Praia</p><p>de Guaratuba, que é considerado o registro oficial brasileiro de 24 horas de chuva registrado</p><p>pelos órgãos.</p><p>Devido ao seu relevo acidentado, a Serra do Mar apresenta altos níveis de</p><p>precipitação. Isso se deve em grande parte à ascensão orográfica que a topografia acidentada</p><p>provoca, resultando em aumento da turbulência do ar, principalmente durante correntes</p><p>perturbadas. Estas correntes conduzem frequentemente a chuvas intermitentes, também</p><p>conhecidas como chuvas de verão, que podem durar entre 2 a 3 dias mas são bastante</p><p>intensas. Consequentemente, a região frequentemente apresenta altos níveis de chuva,</p><p>variando de 2.500 a 4.000 mm por ano, dependendo da área. A precipitação é geralmente</p><p>maior nas encostas da Serra do Mar do que na planície costeira, onde varia de 1.600 a 3.000</p><p>mm. Essa alta pluviosidade resulta em uma umidade relativa média de 85% ao longo de</p><p>vários anos. Em fevereiro, a precipitação máxima é registrada em 250 mm, enquanto a</p><p>precipitação mínima em agosto é de 50 mm.</p><p>1.2.3. Vegetação</p><p>O município de Bertioga é caracterizado pelo Bioma Mata Atlântica, que compreende</p><p>uma gama diversificada de formações florestais, incluindo campos abertos em regiões</p><p>montanhosas e florestas pluviais perenes nas terras baixas ao longo da costa.</p><p>A intrincada flora encontrada neste bioma desempenha um papel vital no sustento de</p><p>uma população animal diversa e abundante, que busca comida, abrigo e segurança dentro</p><p>dela.</p><p>6</p><p>A região de Bertioga possui várias formações florísticas distintas dentro do bioma</p><p>Mata Atlântica, incluindo a Floresta da Encosta (Ombrófila), Manguezais e Restinga. A</p><p>própria Restinga é composta por várias formações florestais, como Jundu/Scrub, Mata Baixa</p><p>da Restinga, Mata Alta da Restinga e Florestas das Paludosas.</p><p>A Floresta da Encosta está situada na Serra do Mar e se estende por uma altitude de</p><p>50 a 900 metros. As árvores dessa região atingem 24 a 28 metros de altura, e são</p><p>acompanhadas por um estrato inferior (5 a 10 metros) e um intermediário (15 a 20 metros)</p><p>que abriga inúmeras epífitas como bromélias, orquídeas, cactos e antúrios , que são</p><p>conhecidas por seu alto valor comercial como ornamentais.</p><p>Os manguezais são um ecossistema vital que preenche a lacuna entre a terra e a água,</p><p>proporcionando fertilidade às águas costeiras e servindo como um terreno crucial para a</p><p>reprodução de várias espécies de flora e fauna.</p><p>A restinga é um tipo de vegetação que se inicia próximo à orla e é composta por</p><p>várias espécies de plantas, como bromélias, orquídeas que crescem em terra, cactos, arbustos</p><p>e vegetação rasteira, que podem chegar a dois metros de altura. Essas plantas são conhecidas</p><p>por atrair inúmeras espécies de pássaros. Na área seguinte, encontram-se árvores que variam</p><p>de três a cinco metros de altura. Por fim, próximo à base da Serra do Mar, encontram-se</p><p>árvores que podem chegar a quinze metros de altura.</p><p>A Reserva da Biosfera da Mata Atlântica reconhece a importância dessas entidades na</p><p>preservação da biota e, portanto, estão sob jurisdição do Sistema Nacional de Unidades de</p><p>Conservação - SNUC.</p><p>- Área Natural Tombada - ANT;</p><p>- Parque Estadual da Serra do Mar – PESM - Decreto Nº 13.313, de 06 de março de</p><p>1979;</p><p>- Parque Estadual Restinga de Bertioga – PERB - Decreto nº 56.500, de 9 de dezembro</p><p>de 2010;</p><p>- Terra Indígena Silveiras – TI – Decreto Nº 94.568, de 8 de julho de 1987;</p><p>- Reserva Particular do Patrimônio Natural – Ecofuturo – Resolução SMA 020 de 06 de</p><p>abril de 2009;</p><p>- Reservas Particulares do Patrimônio Natural – RPPN – Hercules Florence 1 e 2 -</p><p>Resolução SMA nº 06 de 01 de fevereiro de 2011;</p><p>7</p><p>- Reservas Particulares do Patrimônio Natural – RPPN – Hercules Florence 3,4,5 e 6 -</p><p>Resolução SMA nº 39, de 05 de junho de 2012;</p><p>- Reservas Particulares do Patrimônio Natural – RPPN – Costa Blanca – Resolução</p><p>SMA nº 07, de 2011;</p><p>- Reservas Particulares do Patrimônio Natural – RPPN – SESC</p><p>Bertioga;</p><p>- Parque Municipal Rio da Praia – PMRP – Decreto Municipal 1.636/2011 e Decreto</p><p>Municipal 2.567/2016.</p><p>1.3. SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA EXISTENTE</p><p>O município Bertioga é abastecido por 9 sistemas independentes, sendo eles: Sistema</p><p>Furnas/Pelaes, Sistema Itapanhaú, Sistema São Lourenço, Sistema Boracéia, Sistema SESC,</p><p>Sistema Costa do Sol, Sistema Guaratuba e Sistema Morada da Praia. Desses sistemas, cinco</p><p>são operados pela SABESP, 3 por serviços autônomos e 1 privado.</p><p>Os Sistemas São Lourenço, Costa do Sol e Boracéia operam de forma isolada</p><p>abastecendo aglomerados urbanos, tal qual os autônomos, enquanto os sistemas Itapanhaú e</p><p>Furnas/Pelaes estão interligados e operam conjuntamente no abastecimento da região central</p><p>de Bertioga (Setor Vista Linda).</p><p>Desde 1975 a cidade tem seus serviços de água e esgoto, realizados pela Sabesp</p><p>(Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo). Abastecida por água de cinco</p><p>estações de tratamento: Bertioga, São lourenço, Centro, Costa do Sol e Boracéia, que fazem</p><p>parte do Sistema Integrado da Baixada Santista, a cidade através da empresa garante que o</p><p>sistema de esgotamento sanitário garantirá melhorias na balneabilidade das praias.</p><p>Segundo dados da Sabesp (2022) em relação à água:</p><p>Tabela 1. Dados de abastecimento de água do Município de Bertioga</p><p>Ligações de água 27.248</p><p>Economias de água 36.997</p><p>Extensão de redes de água 334,7 quilômetros</p><p>Estações de tratamento de água 6</p><p>Capacidade das estações de tratamento 680,9</p><p>8</p><p>Ligações de água 27.248</p><p>Reservatórios 22</p><p>Capacidade de reservação 17.160 milhões de litros</p><p>Fonte: Sabesp, 2022</p><p>Dados em relação ao Esgoto (Sabesp, 2022):</p><p>Tabela 2. Dados de esgotamento do Município de Bertioga</p><p>Ligações de esgoto 17.332</p><p>Economias de esgoto 25.985</p><p>Extensão de redes coletoras de esgoto 243,3 quilômetros</p><p>Estações de tratamento de esgotos 2</p><p>Capacidade das estações de tratamento 312,0</p><p>Fonte: Sabesp, 2022</p><p>Os indicadores de prestação de serviço disponibilizados pela empresa de 2018 a 2022</p><p>na imagem 3, nos permitem analisar que no período o Tratamento de Esgoto de Bertioga foi</p><p>100%, porém apesar de estar aumentando com os anos, apenas 69% da cidade possui coleta</p><p>de esgoto. Em relação ao abastecimento de água, este em 2022 chegou a 89%, e vem</p><p>aumentando desde 2018.</p><p>Os investimentos para essas ações entre 2019 e 2021 sofreram uma grande queda, mas</p><p>de 2021 para 2022, duplicaram. Enquanto as perdas no sistemas vieram caindo com o tempo</p><p>até 2021, mas chegaram a aumentar para 247 (l/ramal x dia) em 2022.</p><p>9</p><p>Imagem 3: Sabesp (2022) Fonte: https://site.sabesp.com.br/site/interna/Municipio.aspx?secaoId=18&id=449</p><p>A Imagem 4 ilustra as Estações de Tratamento de água já existentes no município de</p><p>Bertioga.</p><p>10</p><p>https://site.sabesp.com.br/site/interna/Municipio.aspx?secaoId=18&id=449</p><p>Imagem 4: Estações de tratamento de água (ETA) do município de Bertioga</p><p>Fonte: Prefeitura de Bertioga – Secretaria de Meio Ambiente</p><p>1.3.1 SISTEMA FURNAS/PELAES</p><p>O Sistema Furnas/Pelaes é composto por dois mananciais de superfície Classe 1, os</p><p>Ribeirões Furnas e Pelaes. Através de barragens de nível operada por gravidade, ambas as</p><p>captações são realizadas, sendo a vazão outorgada para os ribeirões Furnas e Pelaes 61,67 l/s</p><p>(222 m³/h) e 58,33 l/s (210 m³/h). Tendo capacidade de aproximadamente 120 l/s, a água</p><p>captada é bombeada até a ETA Furnas/Pelaes, onde a água passa por uma filtração direta</p><p>descendente com capacidade máxima de 150 l/s.</p><p>1.3.2 SISTEMA ITAPANHAÚ</p><p>O Sistema Itapanhaú conta com um manancial de superfície Classe 1, o rio Itapanhaú.</p><p>Nele, é feita a captação com destino à ETA Itapanhaú e a captação de água do Sistema da</p><p>Riviera de São Lourenço com destino à ETA Riviera de São Lourenço.</p><p>A vazão outorgada para o Rio Itapanhaú de acordo com informações da SABESP e</p><p>Associação dos Amigos da Riviera de São Lourenço, é de 418 l/s (1.505 m³/h) e 416 l/s</p><p>(1.500 m³/h), respectivamente.</p><p>11</p><p>A ETA Itapanhaú possui um módulo convencional com tratamento composto por</p><p>desarenação, floculação, decantação, filtração, desinfecção, correção do pH e fluoretação de</p><p>120l/s e módulo do tipo ultra filtração por membranas pressurizadas de 100 l/s. A vazão de</p><p>produção do sistema é de 130 l/s.</p><p>A ETA Riviera de São Lourenço por sua vez tem tratamento convencional composto</p><p>por floculação, decantação, filtração, desinfecção, correção do pH e fluoretação.</p><p>1.3.3 SISTEMA SÃO LOURENÇO</p><p>O Ribeirão São Lourenço enquadrado como Classe 1, é o manancial superficial</p><p>encarregado da região do Jardim São Lourenço. O manancial tem a água bruta captada por</p><p>uma barragem de nível, com vazão outorgada de 25,00 l/s. O tratamento é de ultrafiltração</p><p>com membranas pressurizadas e tem capacidade de tratamento máxima de 25 l/s.</p><p>1.3.4 SISTEMA CARUARA</p><p>O Rio Macuco, é o único manancial deste sistema, sua captação é feita através de uma</p><p>barragem de nível em concreto. A vazão máxima captada pelo sistema é de 7 l/s, e a vazão</p><p>outorgada para o Rio do Macuco é 22,22 l/s.</p><p>O tratamento na estação Caruara é do tipo filtração direta descendente, desinfecção e</p><p>fluoretação, com capacidade de tratamento de 10 l/s.</p><p>1.3.5 SISTEMA BORACÉIA</p><p>O Sistema Boracéia, tem o Ribeirão Pedra Branca classificado como Classe 1 como</p><p>seu manancial de superfície. Através de uma barragem de concreto a captação é realizada,</p><p>possuindo uma vazão outorgada de 90,00 l/s.</p><p>A capacidade de tratamento máxima da estação é de 90 l/s, sendo do tipo filtro de</p><p>fluxo ascendente - FFA.</p><p>1.3.6 SISTEMA COSTA DO SOL</p><p>Através de uma barragem de nível, a água é captada do rio Guaratuba, com vazão</p><p>outorgada de 28,00 l/s. A capacidade de tratamento máxima da estação do Sistema Costa do</p><p>Sol é da ordem de 27 l/s.</p><p>12</p><p>1.3.7 SISTEMA GUARATUBA</p><p>Responsável por abastecer o Guaratuba, o afluente do Ribeirão dos Monos é</p><p>administrado pela Associação dos Amigos de Guaratuba, possuindo outorga de captação de</p><p>água com vazão no primeiro ponto de 13,35 m³/h e vazão no segundo ponto de 12,50 m³/h. O</p><p>sistema é composto por processos de decantação da água, filtração e cloração.</p><p>1.3.8 SISTEMA MORADA DA PRAIA</p><p>O sistema operado pela Associação dos Condôminos do Loteamento Morada da Praia</p><p>não possui divulgadas informações a respeito do panorama do sistema.</p><p>1.3.9 SISTEMA SESC</p><p>A captação de Sistema do Serviço Social do Comércio – SESC Unidade Bertioga é</p><p>feita no Córrego Guaxinduva, com vazão vazão outorgada de 11,11 l/s (40 m³/h). A Estação</p><p>de Tratamento desse sistema é compacta com tanques pressurizados, com tratamento de</p><p>filtração, desinfecção e fluoretação. O sistema é automatizado, e a estação consegue tratar 40</p><p>m³/h, sendo um total de 960 m³/dia.</p><p>2. OBJETIVO</p><p>O presente trabalho tem como objetivo dimensionar uma Estação de Tratamento de</p><p>Água (ETA) para o município de Bertioga, visando atender 100% da população em um</p><p>horizonte de projeto de 20 anos, ou seja, até o ano de 2043.</p><p>2.1. LOCAL DE INSTALAÇÃO DA ETA</p><p>A Imagem 5 ilustra os Pontos de captação e distribuição de água no Município de</p><p>Bertioga - SABESP.</p><p>13</p><p>Imagem 5: Pontos de captação e distribuição de água no município de Bertioga - SABESP Fonte: Prefeitura de</p><p>Bertioga – Secretaria de Meio Ambiente</p><p>A área (Imagem 6) escolhida para a construção e implementação da nova Estação de</p><p>Tratamento de Água no município de Bertioga, está próxima a mananciais da região, cerca de</p><p>menos de 1 km, e tem área livre de até 11 ha.</p><p>14</p><p>Imagem 6: Área escolhida para a ETA Bertioga</p><p>Fonte: Google Maps</p><p>3. MEMORIAL DESCRITIVO DA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA</p><p>3.1. PROJEÇÃO POPULACIONAL</p><p>Para o dimensionamento de uma Estação de Tratamento de Água, é necessário entender a</p><p>demanda de água para o município para o período estipulado de funcionamento da ETA.</p><p>Então, é necessário o cálculo da projeção populacional até esse ano, para que não haja sub ou</p><p>superdimensionamento do sistema.</p><p>Com o objetivo de obter a projeção populacional mais próxima da realidade, comparamos 4</p><p>métodos matemáticos para estimar as populações. Os métodos</p><p>são o aritmético, geométrico,</p><p>curva logística e taxa decrescente. Os dados populacionais iniciais foram obtidos dos últimos</p><p>3 censos publicados pelo IBGE, sendo os anos de 2000, 2010 e 2020. O período de</p><p>funcionamento escolhido para a ETA de Bertioga foi de 20 anos, ou seja, de 2023 a 2043. A</p><p>tabela 3 a seguir apresenta os anos e suas respectivas populações:</p><p>Tabela 3: Dados populacionais iniciais (IBGE)</p><p>15</p><p>Fonte: elaborado pelos autores</p><p>A seguir, está apresentado as equações utilizadas para os 4 métodos de projeção populacional.</p><p>Método aritmético</p><p>Nesse método, a projeção populacional ocorre a taxa constante e utiliza duas equações, a de</p><p>população e a taxa de crescimento aritmético.</p><p>População no ano de projeção</p><p>𝑃𝑡 = 𝑃2 + 𝑘𝑎 · (𝑡 − 𝑡2)</p><p>Onde:</p><p>● Pt = ano de projeção</p><p>● P2 = 64723 habitantes</p><p>● ka = Taxa de crescimento aritmético</p><p>● t = ano de projeção</p><p>● t2 = 2020</p><p>Taxa de crescimento aritmético</p><p>𝑘𝑎 = 𝑃2−𝑃0</p><p>𝑡2−𝑡0</p><p>Onde</p><p>● P2 = 64723 habitantes</p><p>● P0 = 30039 habitantes</p><p>● t2 = 2020</p><p>● t0 = 2000</p><p>Método Geométrico</p><p>A projeção geométrica ocorre de acordo com a população em cada instante. Como o método</p><p>aritmético, utiliza de duas equações, sendo a de população e o coeficiente de crescimento</p><p>geométrico.</p><p>População no ano de projeção</p><p>𝑃𝑡 = 𝑃2 · 𝑒𝑘𝑔·(𝑡−𝑡2)</p><p>Onde:</p><p>● Pt = ano de projeção</p><p>16</p><p>● P2 = 64723 habitantes</p><p>● kg = Coeficiente de crescimento geométrico</p><p>● t = ano de projeção</p><p>● t2 = 2020</p><p>Coeficiente de crescimento geométrico</p><p>𝑘𝑔 = 𝑙𝑛𝑃2−𝑙𝑛𝑃0</p><p>𝑡2−𝑡0</p><p>Onde:</p><p>● kg = Coeficiente de crescimento geométrico</p><p>● P2 = 64723 habitantes</p><p>● P0 = 30039 habitantes</p><p>● t2 = 2020</p><p>● t0 = 2000</p><p>Curva logística</p><p>Nesse método, a população está em função de um valor de saturação de população. É</p><p>necessário calcular quatro equações para obter a projeção estimada. A de população, de</p><p>população de saturação, K1 e c.</p><p>População no ano de projeção</p><p>𝑃𝑡 = 𝑃𝑠</p><p>1+𝑐·𝑒𝑘1·(𝑡−𝑡0)</p><p>Onde:</p><p>● Pt = ano de projeção</p><p>● Ps = População de saturação</p><p>● c = coeficiente da curva logística</p><p>● K1 = taxa da curva logística</p><p>● t = ano de projeção</p><p>● t0 = 2000</p><p>População de saturação</p><p>𝑃𝑠 = 2·𝑃0·𝑃1·𝑃2−𝑃12·(𝑃0+𝑃2)</p><p>𝑃0·𝑃2−𝑃12</p><p>Onde:</p><p>● Ps = População de saturação</p><p>● P0 = 30039 habitantes</p><p>● P1 = 47572 habitantes</p><p>17</p><p>● P2 = 64723 habitantes</p><p>Taxa da curva logística</p><p>𝐾1 = 1</p><p>𝑡2−𝑡1 · 𝑙𝑛( 𝑃0·(𝑃𝑠−𝑃1)</p><p>𝑃1·(𝑃𝑠−𝑃0)</p><p>Onde:</p><p>● K1 = taxa da curva logística</p><p>● t2 = 2020</p><p>● t1 = 2010</p><p>● P0 = 30039 habitantes</p><p>● Ps = População de saturação</p><p>● P1 = 47572 habitantes</p><p>Coeficiente da curva logística</p><p>𝑐 = (𝑃𝑠−𝑃0)</p><p>𝑃0</p><p>Onde:</p><p>● c = coeficiente da curva logística</p><p>● Ps = População de saturação</p><p>● P0 = 30039 habitantes</p><p>Taxa decrescente de crescimento</p><p>Nesse método, a população tem uma tendência a diminuir, porém, está em função de uma</p><p>população de saturação, como o método da curva logística. São três equações para o cálculo</p><p>da população. O de população, população de saturação e a taxa de regressão linear.</p><p>População no ano de projeção</p><p>𝑃𝑡 = 𝑃0 + [(𝑃𝑠 · 𝑃0) · (1 − (𝑒−𝐾𝑑·(𝑡−𝑡0))]</p><p>Onde:</p><p>● P0 = 30039 habitantes</p><p>● Ps = População de saturação</p><p>● Kd = Taxa de regressão linear</p><p>● t = ano de projeção</p><p>● t0 = 2000</p><p>18</p><p>População de saturação</p><p>𝑃𝑠 = 2·𝑃0·𝑃1·𝑃2−𝑃12·(𝑃0+𝑃2)</p><p>𝑃0·𝑃2−𝑃12</p><p>Taxa de regressão linear</p><p>𝐾𝑑 = −𝑙𝑛(𝑃𝑠−𝑃2)/(𝑃𝑠−𝑃0)</p><p>𝑡2−𝑡1</p><p>Onde:</p><p>● Kd = Taxa de regressão linear</p><p>● Ps = População de saturação</p><p>● P2 = 64723 habitantes</p><p>● P0 = 30039 habitantes</p><p>● t2 = 2020</p><p>● t1 = 2010</p><p>A tabela 4 a seguir apresenta as projeções populacionais dos três métodos matemáticos,</p><p>juntamente com a estimativa realizada pelo SEADE.</p><p>Tabela 4: Resultados das projeções populacionais de 2021 a 2043</p><p>Projeções populacionais</p><p>Projeção</p><p>SEADE (2017)Ano Aritmético Geométrico Curva</p><p>logística</p><p>Taxa</p><p>decrescente</p><p>2021 66.457 67255 66231 65.825 65.152</p><p>2022 68.191 69887 67687 66.883 66.424</p><p>2023 69.926 72621 69092 67.899 67.721</p><p>2024 71.660 75463 70442 68.875 69.043</p><p>2025 73.394 78416 71738 69.812 70.257</p><p>2026 75.128 81484 72979 70.712 71.356</p><p>2027 76.862 84672 74164 71.576 72.472</p><p>2028 78.597 87985 75294 72.405 73.606</p><p>2029 80.331 91427 76369 73.202 74.758</p><p>2030 82.065 95005 77390 73.967 75.789</p><p>2031 83.799 98722 78359 74.701 76.696</p><p>2032 85.533 102585 79275 75.406 77.614</p><p>2033 87.268 106599 80141 76.083 78.543</p><p>2034 89.002 110769 80959 76.734 79.484</p><p>2035 90.736 115103 81729 77.358 80.340</p><p>2036 92.470 119607 82454 77.958 81.109</p><p>19</p><p>2037 94.204 124287 83135 78.533 81.886</p><p>2038 95.939 129150 83775 79.086 82.670</p><p>2039 97.673 134203 84375 79.617 83.462</p><p>2040 99.407 139454 84938 80.127 84.184</p><p>2041 101.141 144911 85464 80.616 84.835</p><p>2042 102.875 150581 85956 81.086 85.491</p><p>2043 104.610 156472 86416 81.537 86.153</p><p>Fonte: Elaborado pelos autores</p><p>Depois de projetadas as populações, fizemos duas comparações entre os quatro métodos para</p><p>determinar qual é o que melhor representa o estado futuro da população de Bertioga. As</p><p>comparações foram foram os métodos do Erro Percentual e Método dos mínimos quadrados.</p><p>Também comparamos a projeção com a estimativa realizada pelo SEADE, em 2017, presente</p><p>no Plano Municipal de Saneamento Básico de Bertioga. Os métodos estão apresentados a</p><p>seguir.</p><p>Erro Percentual</p><p>Esse método é conhecido como um método de precisão. Para a comparação, o método de</p><p>projeção populacional que obtém o menor percentual é o método mais preciso. Para o</p><p>cálculo, utilizamos a população de 2021 publicada pelo IBGE e a projeção feita para o</p><p>mesmo ano utilizando todos os métodos populacionais. A seguir, é apresentada a equação do</p><p>erro percentual.</p><p>𝐸𝑃𝑡 = ( 𝑃𝑡−𝑂𝑡</p><p>𝑂𝑡 ) · 100</p><p>Onde:</p><p>● EPt = Erro percentual</p><p>● Pt = População projetada</p><p>● Ot = População IBGE</p><p>Método dos mínimos quadrados</p><p>Nesse método, é calculado o erro mínimo quadrático de cada projeção. Como no Erro</p><p>Percentual, utilizamos a população de 2021 publicada pelo IBGE e a projeção feita para o</p><p>mesmo ano com todos os métodos populacionais. O método matemático que obter o menor</p><p>20</p><p>valor, será o método com o menor número de erros. A seguir, é apresentada a equação do</p><p>método dos mínimos quadrados.</p><p>𝑀𝑀𝑄 = (𝑃𝑡 − 𝑂𝑡)²</p><p>Onde:</p><p>● Pt = população de projeção</p><p>● Ot = população IBGE</p><p>Resultados</p><p>A tabela a seguir apresenta um resumo dos resultados das comparações entre os métodos</p><p>matemáticos de projeção populacional.</p><p>Tabela 5: Resultados do erro percentual e método dos mínimos quadrados</p><p>Fonte: Elaborado pelos autores</p><p>A partir dos resultados, é possível observar que o método da curva logística foi o que possuiu</p><p>menor erro percentual, ou seja, a melhor precisão e menor valor no método dos mínimos</p><p>quadrados, além de ser o método mais próximo da estimativa realizada pelo SEADE. Então, a</p><p>projeção populacional adotada foi a do método de curva logística para os cálculos de vazão</p><p>de projeto.</p><p>3.2. VAZÕES DE PROJETO</p><p>3.2.1. Consumo per capita</p><p>O consumo per capita corresponde ao volume médio de água utilizado por cada</p><p>habitante do município por dia. Von Sperling traz em seu livro “Princípios do tratamento</p><p>biológico de águas residuárias: introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos”</p><p>(2014) dados que indicam a tendência do consumo per capita de acordo com o tamanho</p><p>populacional das cidades, conforme a Tabela 6.</p><p>21</p><p>Tabela 6: Tendências de consumo per capita com relação à faixas populacionais.</p><p>Considerando a população prevista de 86.416 habitantes, foi utilizado para o cálculo</p><p>das vazões de projeto o consumo per capita de 150 L/hab.dia.</p><p>3.2.2. Vazões de Projeto</p><p>O consumo de água médio dos habitantes de um município não é constante,</p><p>apresentando flutuações ao longo dos dias, dos meses, das estações e de acordo com eventos</p><p>específicos. Como forma de levar em consideração tais flutuações, são utilizados coeficientes</p><p>de correção. Seguindo as indicações da norma técnica NBR 12.211/1992 (ABNT), foram</p><p>utilizados:</p><p>- Coeficiente do dia de maior consumo (K1): 1,2</p><p>- Coeficiente da hora de maior consumo (K2): 1,5</p><p>- Coeficiente da hora de menor consumo (K3): 0,5</p><p>A vazão especial (Qs) representa</p><p>a parcela da vazão que é consumida por grandes</p><p>consumidores como o comércio ou as indústrias, aparte do consumo doméstico. Foi utilizado</p><p>para este projeto a taxa de 15% em relação ao consumo domiciliar (eq. KK), de forma que</p><p>(KK)𝑄𝑠 = 𝑄𝑚é𝑑 * 0, 15</p><p>Considerando os avanços tecnológicos e esforço para a economia de recursos, a vazão</p><p>utilizada na manutenção da própria estação de tratamento (QETA) hoje pode ser inferior a 2%</p><p>(HELLER E PÁDUA, 2010), valor que será utilizado para este projeto.</p><p>Quanto ao tempo de funcionamento da operação (t), de acordo com Heller e Pádua</p><p>(2010), a escolha deste pode-se basear principalmente em questões econômicas. Assim,</p><p>22</p><p>adotou-se o período de 16 horas de funcionamento da produção, baseando-se na economia</p><p>com mão de obra, organizando dois turnos de 8 horas cada, além de custos energéticos mais</p><p>reduzidos.</p><p>A vazão média foi calculada a partir da equação GG.</p><p>(Eq GG)𝑄𝑚é𝑑 = 𝑃𝑜𝑝 . 𝑄𝑃𝐶</p><p>86400</p><p>Onde:</p><p>Pop = População de projeto de 86.416 habitantes</p><p>QPC = consumo per capita, 150 L/hab.dia</p><p>A vazão de produção é calculada a partir da equação RR.</p><p>(Eq. RR)𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑 = ( 𝑄𝑚é𝑑 . 𝐾1 . 24</p><p>𝑡 ) . ( 1 + 𝑄𝐸𝑇𝐴</p><p>100 ) + 𝑄𝑠</p><p>Onde:</p><p>Qprod é a vazão de produção da ETA [L/s]</p><p>K1 é o coeficiente do dia de maior consumo</p><p>t é o período de produção da ETA, 16 h</p><p>QETA é o consumo de água da ETA, 2%</p><p>Qs é a vazão especial [L/s]</p><p>A vazão de adutora de água tratada é calculada através da equação (LL)</p><p>(Eq. LL)𝑄</p><p>𝐴𝐴𝑇</p><p>= 𝑄𝑚é𝑑 . 𝐾1 . 24</p><p>𝑡 + 𝑄𝑠</p><p>Onde:</p><p>QAAT é a vazão da adutora da água tratada [L/s]</p><p>Qméd é a vazão média [L/s]</p><p>K1 é o coeficiente do dia de maior consumo, 1,2</p><p>t é o período de produção da ETA, 16 h</p><p>Qs é a vazão especial</p><p>Por fim, calcula-se também a vazão de distribuição, através da equação NN.</p><p>(Eq. NN)𝑄</p><p>𝐷𝐼𝑆𝑇</p><p>= 𝑄𝑚𝑒𝑑 . 𝐾1 . 𝐾2 + 𝑄𝑠</p><p>23</p><p>Onde:</p><p>QDIST é a vazão de distribuição (L/s);</p><p>K1 é o coeficiente do dia de maior consumo, 1,2;</p><p>K2 é o coeficiente de hora de maior consumo, 1,5;</p><p>Qs é a vazão especial</p><p>Os resultados para as vazões de projeto calculadas se resumem na Tabela 7.</p><p>Tabela 7: Vazões de Projeto em L/s</p><p>Vazões (L/s)</p><p>Média (Qmed) 150,03</p><p>De Produção (Qprod) 297,95</p><p>Da Adutora de Água Tratada</p><p>(Qaat) 292,55</p><p>De Distribuição (Qdist) 292,55</p><p>Fonte: Autoria Própria</p><p>3.3. CALHA PARSHALL E COAGULAÇÃO</p><p>A coagulação, ou mistura rápida, é um processo através do qual os coagulantes</p><p>(sulfato de alumínio ou cloreto férrico) são adicionados à água bruta, reduzindo as forças que</p><p>tendem a manter separadas as partículas em suspensão. A mistura rápida tem, portanto, a</p><p>finalidade de promover a dispersão do coagulante à água. Essa dispersão deve ser a mais</p><p>homogênea, ou seja, uma distribuição equânime e uniforme do coagulante à água, e a mais</p><p>rápida possível (RICHTER; NETTO, 1991).</p><p>A eficiência da coagulação e, portanto, das fases subsequentes do tratamento, está</p><p>relacionada com a formação dos primeiros complexos de cátions metálicos hidrolisados, cuja</p><p>composição depende das condições da água no momento e no ponto em que entram em</p><p>contato. Essa reação de hidrólise é muito rápida e, para haver a desestabilização dos colóides,</p><p>é indispensável a dispersão de algumas gramas de coagulante sobre toda a massa de água em</p><p>um tempo muito curto, o que implica na necessidade de aplicá-lo em uma região de grande</p><p>turbulência, normalmente, a mudança do regimento hidráulico, neste caso, pela mudança de</p><p>declividade em canais retangulares ou na utilização da Calha Parshall (RICHTER; NETTO,</p><p>1991).</p><p>24</p><p>A dispersão do coagulante é facilitada quando se dilui a solução aplicada, a um valor</p><p>suficientemente baixo, volume no tanque de coagulação (tina). A diluição pode ser feita nos</p><p>próprios tanques de dissolução, ou aplicando-se água numa vazão conhecida em um tanque</p><p>de solução (tina) que conduz a solução de sulfato de alumínio, coagulante usado neste</p><p>projeto, normalmente diluído e aplicado, um pouco antes do ponto de aplicação.</p><p>Para a etapa da coagulação, será utilizada a Calha Parshall. A calha Parshall é uma</p><p>ferramenta que permite, ao mesmo tempo, medir a vazão do fluxo na estação de tratamento</p><p>de água e realizar a mistura do coagulante com a água. A mistura é realizada a partir do</p><p>ressalto hidráulico, devido à alteração proveniente do escoamento na Calha Parshall.</p><p>Assim, com o escoamento turbulento, também chamado de mistura rápida, é aplicado</p><p>o coagulante sulfato de alumínio (Al2(SO4)3). Posteriormente, a etapa da reação do</p><p>coagulante com a água bruta deve ser prevista, segundo a ABNT (1992), em um dispositivo</p><p>que anule as oscilações de velocidade a jusante do ressalto. Por isso, foi dimensionado um</p><p>canal de água coagulada, que serve para reduzir a velocidade da água, adequando o valor do</p><p>gradiente de velocidade para a entrada nos floculadores. O canal também serve como uma</p><p>conexão construtiva de projeto para conectar ao floculador. Os parâmetros iniciais para o</p><p>dimensionamento da Calha Parshall são descritos abaixo. De acordo com a vazão de 297,95</p><p>L/s (0,29795 m³/s) da ETA, estima-se a largura da garganta (W) da Calha Parshall para</p><p>atender à capacidade hidráulica de medição, com base em valores mínimo e máximos -</p><p>variação da água captada, desconsiderada neste cálculo. Definindo a largura da garganta da</p><p>calha, obtêm-se os valores das variáveis A, B, C, D, E, F, G, K, N, respectivos às dimensões</p><p>da calha e ao λ e n.</p><p>Tabela 8: Dimensões padronizadas de calhas Parshall.</p><p>Fonte: Adaptado de Azevedo Netto et al. (1998).</p><p>25</p><p>A largura da garganta escolhida para o projeto foi a de 1’ (0,305 m), a qual atende</p><p>vazões de 3,11 L/s a 455,6 L/s. Com isso definido, iniciou-se os cálculos para a Calha</p><p>Parshall, seguindo os valores de Azevedo Netto e colaboradores (1998):</p><p>Vazão específica na garganta</p><p>𝑞 = 𝑄</p><p>𝑊</p><p>Onde:</p><p>● q é a vazão específica na garganta (m³/s);</p><p>● Q é a vazão de projeto (m³/s);</p><p>● W é o tamanho da garganta (m).</p><p>Profundidade da água na garganta</p><p>𝐻𝑜 = ( 𝑄</p><p>λ )(1/𝑛)</p><p>Onde:</p><p>● Ho é a profundidade da água na seção de medição (m);</p><p>● Q é a vazão de projeto (m3/s);</p><p>● λ e n são parâmetros de vazão da calha Parshall (m3/s).</p><p>Largura da calha</p><p>𝐷𝑜 = ( 2</p><p>3 ) * (𝐷 − 𝑊) + 𝑊</p><p>Onde:</p><p>● Do é a largura da calha Parshall na seção de medição (m);</p><p>● D é uma dimensão da calha Parshall (m);</p><p>● W é a garganta da calha Parshall (m).</p><p>Velocidade na seção</p><p>𝑈𝑜 = 𝑄</p><p>𝐻𝑜*𝐷𝑜</p><p>Onde:</p><p>● Uo é a velocidade na seção de medição (m/s);</p><p>● Q é a vazão de projeto (m³/s);</p><p>● Ho é a profundidade da água na seção de medição (m);</p><p>● Do é a largura da calha Parshall na seção de medição (m).</p><p>26</p><p>Carga hidráulica</p><p>𝐸𝑜 = 𝑈𝑜2</p><p>2*𝑔 + 𝐻𝑜 + 𝑁</p><p>Onde:</p><p>● Eo é a carga hidráulica (m);</p><p>● g é a aceleração da gravidade (9,8 m/s²);</p><p>● Ho é a profundidade da água na seção de medição (m);</p><p>● N é uma dimensão da calha Parshall (m).</p><p>Cálculo do ângulo Θ</p><p>𝑐𝑜𝑠 θ = − [ 𝑔*𝑞</p><p>(( 2</p><p>3 )*𝑔*𝐸𝑜)</p><p>(3/2) ]</p><p>θ = 𝑎𝑟𝑐. 𝑐𝑜𝑠</p><p>Onde:</p><p>● g é a aceleração da gravidade (9,81 m/s²);</p><p>● q é a vazão específica na garganta (m³/s);</p><p>● Eo é a carga hidráulica disponível na seção de medição (m).</p><p>Velocidade da água imediatamente antes do ressalto (U1) (m/s)</p><p>𝑈1 = 2 * ( 2</p><p>3 ) * 𝑔 * 𝐸𝑜 * 𝑐𝑜𝑠 ( θ</p><p>3 )</p><p>Onde:</p><p>● U1 é a velocidade da água imediatamente antes do ressalto (m/s);</p><p>● g é a aceleração da gravidade (9,81 m/s²);</p><p>● Eo é a carga hidráulica disponível na seção de medição (m);</p><p>● é o ângulo fictício (°).θ</p><p>Altura da água imediatamente antes do ressalto</p><p>ℎ1 = 𝑞</p><p>𝑈1</p><p>Onde:</p><p>● h1 é a altura imediatamente antes do ressalto (m);</p><p>● q é a vazão específica na garganta (m³/s);</p><p>● U1 é a velocidade da água imediatamente antes do ressalto (m/s).</p><p>27</p><p>Número de Froude</p><p>𝐹𝑟 = 𝑈1</p><p>𝑔*ℎ1</p><p>Onde:</p><p>● Fr é o número de Froude (adimensional);</p><p>● U1 é a velocidade da água imediatamente antes do ressalto (m/s);</p><p>● g é a aceleração da gravidade (9,8 m/s²);</p><p>● h1 é a altura imediatamente antes do ressalto (m).</p><p>Altura conjugada do ressalto</p><p>ℎ2 = ( ℎ1</p><p>2 ) * (1 + 8𝐹𝑟2) − 1</p><p>Onde:</p><p>● h2 é a altura conjugada do ressalto (m);</p><p>● h1 é a</p><p>altura imediatamente antes do ressalto (m);</p><p>● Fr é o número de Froude.</p><p>Velocidade conjugada do ressalto</p><p>𝑈2 = 𝑞</p><p>ℎ2</p><p>Onde:</p><p>● U2 é a velocidade conjugada do ressalto (m/s);</p><p>● q é a vazão específica na garganta (m³/s);</p><p>● h2 é a altura conjugada do ressalto (m).</p><p>Extensão do ressalto</p><p>𝐿 = 6 * (ℎ2 − ℎ1)</p><p>Onde:</p><p>● L é a extensão do ressalto (m);</p><p>● h1 é a altura imediatamente antes do ressalto (m);</p><p>● h2 é a altura conjugada do ressalto (m).</p><p>Tempo de mistura</p><p>28</p><p>𝑇 = 𝐿</p><p>(𝑈1+𝑈2)</p><p>2</p><p>Onde:</p><p>● T é o tempo de mistura no ressalto (s);</p><p>● L é a extensão do ressalto (m);</p><p>● U1 é a velocidade da água imediatamente antes do ressalto (m/s);</p><p>● U2 é a velocidade conjugada do ressalto (m/s)</p><p>Perda de carga</p><p>ℎ = (ℎ2−ℎ1)3</p><p>4*ℎ1*ℎ2</p><p>Onde:</p><p>● h é a perda de carga (m);</p><p>● h1 é a altura imediatamente antes do ressalto (m);</p><p>● h2 é a altura conjugada do ressalto (m).</p><p>Gradiente de velocidade</p><p>𝐺 = ( 𝑔*ρ</p><p>µ ) * ( ℎ</p><p>𝑇 )</p><p>Onde:</p><p>● G é o gradiente de velocidade ( ;𝑠−1)</p><p>● g é a aceleração da gravidade (9,8 m/s²);</p><p>● ρ é a massa específica da água a 20°C (998,23 kg/m³);</p><p>● μ é a viscosidade da água a 20°C (0,001002 Ns/m²);</p><p>● h é a perda de carga (m);</p><p>● T é o tempo de mistura no ressalto (s).</p><p>Profundidade na saída</p><p>ℎ3 = ℎ2 − (𝑁 − 𝐾)</p><p>Onde:</p><p>● h3 é a profundidade na saída (m);</p><p>● h2 é a altura conjugada do ressalto (m);</p><p>● N e K são dimensões da calha Parshall (m).</p><p>29</p><p>Velocidade na saída</p><p>𝑈3 = 𝑄</p><p>𝐶*ℎ3</p><p>Onde:</p><p>● U3 é a velocidade na seção de saída (m/s);</p><p>● Q é a vazão de projeto (m³/s);</p><p>● C é uma dimensão padrão da calha Parshall (m);</p><p>● h3 é a profundidade na seção de saída (m).</p><p>Tempo de mistura final</p><p>𝑇 = 𝐿</p><p>(𝑈1+𝑈3)</p><p>2</p><p>Onde:</p><p>● T é o tempo de mistura final (s);</p><p>● L é a extensão do ressalto (m);</p><p>● U1 é a velocidade da água imediatamente antes do ressalto (m/s);</p><p>● U3 é a velocidade na seção de saída (m/s)</p><p>Tabela 9: dimensionamento da calha Parshall.</p><p>Dimensionamento Valores</p><p>Vazão específica na garganta 0,97689 m³/s</p><p>Profundidade da água na garganta 0,57594 m</p><p>Largura da calha 0,665 m</p><p>Velocidade na seção 0,77794 m/s</p><p>Carga hidráulica 0,83582 m</p><p>Ângulo Ө 138,61°</p><p>Velocidade imediatamente antes do ressalto 3,235 m/s</p><p>Altura da água imediatamente antes do ressalto 0,302 m</p><p>Número de Froude 1,88</p><p>Altura conjugada do ressalto 0,666 m</p><p>Velocidade conjugada do ressalto 1,466 m/s</p><p>Extensão do ressalto 2,185 m</p><p>30</p><p>Tempo de mistura 0,929 s</p><p>Perda de carga 0,06001 m</p><p>Gradiente de velocidade 793,91 s-1</p><p>Profundidade na saída 0,513 m</p><p>Velocidade na saída 0,952 m/s</p><p>Tempo de mistura final 1,04 s</p><p>Fonte: Elaborado pelos autores.</p><p>Considerando o gradiente de velocidade adequado para coagulação, foi projetado um</p><p>canal de coagulação para conectar a Calha Parshall ao(s) floculador(es). O canal foi</p><p>dimensionado com base na velocidade de saída e na altura na saída. No entanto, a largura do</p><p>canal não poderia ter a mesma dimensão da largura da calha, considerando o baixo gradiente</p><p>de velocidade (< 100 ). Assim, considerou-se a metade da largura para aumentar o𝑠−1</p><p>gradiente de velocidade. Foi calculado o raio hidráulico e, com o n de Manning (concreto</p><p>liso), foi calculada a perda de carga unitária e o gradiente hidráulico, sendo este último</p><p>superior a 100 .𝑠−1</p><p>Os coagulantes mais utilizados são sais de alumínio ou de ferro, com destaque ao</p><p>sulfato de alumínio (Al2(SO4)3.14 H2O). Um parâmetro extremamente essencial para atingir</p><p>sua devida funcionalidade é o pH de coagulação. Isso vai depender diretamente do coagulante</p><p>utilizado, da dose aplicada e da alcalinidade presente.</p><p>O sulfato de alumínio seco com conteúdo de óxido de alumínio de 8,1% foi o</p><p>escolhido para esta estação de tratamento. Além disso, o sulfato de alumínio possui uma faixa</p><p>de pH ótima de coagulação que varia entre 5 e 8. O pH do rio Itatinga, na região de Bertioga,</p><p>está entre 6,0 e 7,0, segundo a CODESP. Assim, considerou-se o pH do afluente bruto igual a</p><p>6,7, o que possibilita a utilização do coagulante escolhido.</p><p>A determinação da dosagem de coagulante ocorreu por dois métodos. O primeiro</p><p>através do Diagrama de Amirtharajah (Richter, 2009), com base no diagrama determinou-se a</p><p>dosagem de 20mg/L de coagulante. Ritcher comenta que ótimas condições para a coagulação</p><p>por arrasto são obtidas com pH entre 6 e 8 com doses de sulfato de alumínio entre 20 e 60</p><p>mg/L.</p><p>31</p><p>Imagem 07: Diagrama de Amirtharajah</p><p>Fonte: Richter, 2009</p><p>O primeiro método utiliza o tanque de tina ou de solução com volume de 5 m³ e</p><p>massa de sulfato de 100 kg (considerando parâmetros químicos da água constantes e sem</p><p>execução do Jar-Test) para estimar a concentração do coagulante que será lançado na água</p><p>bruta. Desta forma, calcula-se a vazão de solução (q) do sulfato adicionado (vazão da</p><p>bomba) no ressalto hidráulico da Calha Parshall. O segundo método considera a densidade do</p><p>sulfato de alumínio hidratado corrigido estequiometricamente. Assim, considerando a massa</p><p>específica do sulfato de alumínio comercial de 1.320 kg/m³, contendo 8,1% de concentração</p><p>de Al2O3 realiza-se a correção da concentração de Al2O3 (106,92 kg/m³) para incluir a água e</p><p>o sulfato na estequiometria utiliza-se o método da equivalência mássica. A densidade do</p><p>sulfato de alumínio (Al2(SO4)3.14H2O) é de 622,66 kg/m³ adotando uma vazão de</p><p>coagulante de 600 mL/min a dose de coagulante será de 20,89 mg/L valor próximo ao</p><p>estabelecido ao Diagrama de Amirtharajah.sulfato</p><p>Para que ocorra o processo de coagulação, é necessário submeter a água com o</p><p>coagulante à uma mistura rápida, considerando a calha Parshall como medidor de vazão e um</p><p>ótimo misturador, além do custo, eficiência, operação e manutenção simples, além de ser</p><p>amplamente utilizada nas ETAs do Brasil (Heller & Pádua, 2010; Richter, 2009).</p><p>32</p><p>O canal de água coagulada foi dimensionado de forma a garantir que o gradiente de</p><p>velocidade tenha valor suficiente que impeça a sedimentação dos coágulos formados nesta</p><p>etapa. Para isso, admite-se um bom gradiente de velocidade superior a 100 . Assim, foi𝑠−1</p><p>determinada a largura (B) do canal para manter boa mistura do coagulante.</p><p>Após a coagulação será realizado a correção do pH por um alcalinizante. Para o</p><p>projeto da ETA será utilizado o carbonato de cálcio (CaCO3), devida boa eficiência. A</p><p>dosagem de alcalinizante se deu com base na diminuição do pH causada pela adição do</p><p>coagulante. Considerando o Diagrama de Deffeyes (Richter, 2009) com um pH de 6,7 e a</p><p>dosagem de 20 mg/L de sulfato, estima-se um pH de 6,21 a 6,05 para a água coagulada. No</p><p>entanto, com pH próximo ao valor inferior permitido na norma (pH 6,0), a alcalinização é</p><p>recomendada. Utilizando o diagrama de Deffeyes novamente, considerando um pk de 6,0</p><p>(efeito do coagulante), considerando hipoteticamente uma acidez de 10 mg/L e alcalinidade</p><p>de 1 mg/L, será aplicado 3 mg/L de cal como carbonato de cálcio (considerando razão de</p><p>50/37) para atingir pH de 7,5.</p><p>Imagem 08: Diagrama de Deffeyes</p><p>Fonte: Richter, 2009</p><p>33</p><p>3.4. FLOCULAÇÃO</p><p>O processo da floculação promove o choque das partículas desestabilizadas,</p><p>promovendo a incorporação dos flocos, resultando em flocos com volumes e dimensões</p><p>suficientes para que haja a sedimentação pela gravidade, na etapa subsequente. Para que esse</p><p>processo ocorra, a velocidade de mistura do tanque deve ser lenta, porém intensa (MENEZES</p><p>et al., 2017).</p><p>Os valores de tempo para que a etapa de floculação tenha uma boa eficiência variam</p><p>em torno de 20 a 30 minutos para floculadores hidráulicos e entre 30 a 40 minutos, para os</p><p>floculadores mecanizados, e o gradiente de velocidade máximo no primeiro compartimento,</p><p>de 70 e mínimo, no último, de 10 segundo a ABNT (1992).𝑠−1 𝑠−1</p><p>A formação de flocos pode desencadear-se por dois tipos de mecanismos: floculação</p><p>pericinética ou floculação ortocinética:</p><p>● Floculação pericinética - as partículas colidem devido à sua movimentação aleatória.</p><p>Os gradientes de velocidade são devidos a movimentos Brownianos.</p><p>● Floculação ortocinética - as partículas colidem devido à turbulência gerada na água</p><p>por forças mecânicas</p><p>exteriores (i.e. movimentação da massa de água). Partículas com</p><p>dimensões inferiores a 1 µm sofrem floculação pericinética, enquanto que as de maior</p><p>tamanho são submetidas à ortocinética devido ao gradiente de velocidade do líquido</p><p>(LIBÂNIO, 2010).</p><p>Na ETA projetada o sistema de floculação será do tipo hidráulico de fluxo vertical por</p><p>chicanas, com 3 câmaras (três gradientes de velocidade), já que é o número mínimo de</p><p>câmaras exigido pela NBR 12216/92.</p><p>O sistema por chicanas na unidade de floculação possibilita a ocorrência de uma</p><p>perda de carga suficiente para garantir um valor de gradiente de velocidade adequado para o</p><p>processo de formação de flocos de sólidos (Ferreira Filho, 2017).</p><p>O dimensionamento do floculador é iniciado pelo cálculo do volume da unidade de</p><p>floculação. O volume do floculador é mensurado através do tempo de detenção hidráulica</p><p>(TDH) adotando TDH igual a 30 minutos (0,5 h) e a vazão de projeto em m³/h. A área</p><p>superficial da unidade de floculação é obtida através da razão entre o volume do floculador,</p><p>anteriormente calculado, sobre a lâmina d'água líquida do floculador. De acordo com Ferreira</p><p>Filho (2017), a altura da lâmina d’água líquida para o sistema de floculação hidráulica de</p><p>34</p><p>fluxo vertical deve ser adotada variando entre 3 e 4,5 metros, para o dimensionamento da</p><p>ETA em questão, adotou-se o valor de 4,5 metros.</p><p>Adotando comprimento de 12 metros para o floculador, conhecendo volume e lâmina</p><p>d'água, anteriormente calculado e determinado, foi possível calcular o valor da largura da</p><p>unidade de floculação. A largura do floculador é a razão entre o volume do floculador pelo</p><p>produto da lâmina d'água e o comprimento. O floculador é dimensionado considerando três</p><p>canais com larguras semelhantes, logo, a largura do floculador é dividida por três (três</p><p>canais).</p><p>O floculador com 3,3 m de largura com três canais (a), comprimento de 12 metros e</p><p>lâmina d'água de 4,5 m totaliza uma área superficial de 120 m² e um volume de 536 m³.</p><p>O número de placas ou chicanas (n) para cada gradiente foi calculado a partir da</p><p>equação que relaciona a largura individual, comprimento, gradiente hidráulico, vazão e tempo</p><p>de detenção hidráulica. E o espaçamento entre as placas (e) é dada razão entre a largura do</p><p>floculador pelo número de chicanas de cada canal (respectivamente a cada gradiente).</p><p>Resultando em 41, 33 e 18 placas ou chicanas com espaçamento de 0,3, 0,36 e 0,67 m</p><p>respectivamente. Cabe ressaltar que a NBR 12216/92 e Ferreira Filho (2017), o espaçamento</p><p>entre as chicanas deve ser de, no mínimo, 0,6 metros, a fim de garantir que haja espaço</p><p>suficiente para a entrada de operadores para limpeza. Assim, com espaçamento inferior ao</p><p>recomendado, sugere-se utilização de ferramentas, sem a necessidade da entrada do</p><p>colaborador para realizar a limpeza e manutenção da unidade.</p><p>Volume da unidade de floculação</p><p>𝑉𝑓 = 𝑄 * 𝑇𝐷𝐻</p><p>Onde:</p><p>● Vf é o volume da unidade de floculação (m³);</p><p>● Q é a vazão de produção de projeto (m³/s);</p><p>● TDH é o tempo de detenção hidráulica na unidade de floculação (s).</p><p>Área superficial do floculador</p><p>𝐴𝑠 = 𝑉𝑓</p><p>𝐻</p><p>Onde:</p><p>● As é a área superficial do floculador (m²);</p><p>● Vf é o volume do floculador (m³);</p><p>35</p><p>● H é a altura da lâmina d’água (m).</p><p>Largura do floculador</p><p>𝐵𝑓 = 𝑉𝑓</p><p>𝐻*𝐿</p><p>Onde:</p><p>● Bf é a largura do floculador (m);</p><p>● Vf é o volume do floculador (m³);</p><p>● H é a altura da lâmina d’água (m);</p><p>● L é o comprimento do floculador (m).</p><p>Área de cada floculador</p><p>𝐴 = 𝐵𝑓 * 𝐿</p><p>Onde:</p><p>● A é a área de cada floculador (m²);</p><p>● Bf é a largura do floculador (m);</p><p>● L é o comprimento do floculador (m).</p><p>Espaçamento entre chicanas (e) (m)</p><p>𝑒 = 𝐿</p><p>𝑚</p><p>𝑚 =</p><p>3</p><p>( µ</p><p>ρ ) * ( 18</p><p>13+9𝑓 ) * ( 𝐴</p><p>𝑄 * 𝐺)2 * 𝑇</p><p>Onde:</p><p>● e é o espaçamento entre chicanas (m);</p><p>● L é o comprimento do floculador (m);</p><p>● m é o número de canais entre as chicanas;</p><p>● μ é a viscosidade da água a 20°C (0,001002 Ns/m²);</p><p>● ρ é a massa específica da água a 20°C (998,23 kg/m³);</p><p>● f é o coeficiente de Darcy (RICHTER, 2009);</p><p>● A é a área de cada floculador (m²);</p><p>● Q é a vazão de produção de projeto (m³/s);</p><p>● G é o gradiente de velocidade em cada seção ( );𝑠−1</p><p>● T é o tempo em cada seção (s).</p><p>36</p><p>Velocidade nos trechos</p><p>Trecho reto 𝑉1 = 𝑄</p><p>𝐵𝑓*𝑒</p><p>Trecho curvo 𝑉11 = ( 2</p><p>3 ) * 𝑉1</p><p>Onde:</p><p>● V_ é a velocidade no trecho reto (m/s);</p><p>● V_ _ é a velocidade no trecho curvo (m/s)/</p><p>● Q é a vazão de produção de projeto (m³/s);</p><p>● Bf é a largura do floculador (m);</p><p>● e é o espaçamento entre chicanas (m).</p><p>Perda de carga</p><p>ℎ = ( 13+9𝑓</p><p>18*𝑔 ) * ( 𝑄</p><p>𝐴 )2 * 𝑚³</p><p>Perda de carga total - ℎ = ℎ1 + ℎ2 + ℎ3</p><p>Onde:</p><p>● h é a perda de carga (m);</p><p>● f é o coeficiente de Darcy (RICHTER, 2009);</p><p>● g é a aceleração da gravidade (9,8 m/s²);</p><p>● Q é a vazão de produção de projeto (m³/s);</p><p>● A é a área de cada floculador (m²)/</p><p>● m é o número de canais entre as chicanas.</p><p>Tabela 10: dimensionamento da unidade de floculação.</p><p>Dimensionamento Valores</p><p>Tempo 1800 s</p><p>Comprimento do floculador 12 m</p><p>Altura da lâmina d’água 4,5 m</p><p>Gradiente de velocidade na seção 1 70 s-1</p><p>Gradiente de velocidade na seção 2 50 s-1</p><p>Gradiente de velocidade na seção 3 20s-1</p><p>37</p><p>Volume na unidade de floculação 536,31 m³</p><p>Área superficial do floculador 119,18 m²</p><p>Largura do floculador 9,93 m (3,31 m p/ cada unidade)</p><p>Número de canais m1 41</p><p>Número de canais m2 33</p><p>Número de canais m3 18</p><p>Espaçamento entre chicanas e1 0,29 m</p><p>Espaçamento entre chicanas e2 0,36 m</p><p>Espaçamento entre chicanas e3 0,67 m</p><p>Velocidade trecho reto 1 0,3075 m/s</p><p>Velocidade trecho reto 2 0,2475 m/s</p><p>Velocidade trecho reto 3 0,1350 m/s</p><p>Velocidade trecho curvo 1 0,205 m/s</p><p>Velocidade trecho curvo 2 0,165 m/s</p><p>Velocidade trecho curvo 3 0,09 m/s</p><p>Perda de carga para m1 0,2897 m</p><p>Perda de carga para m2 0,1510 m</p><p>Perda de carga para m3 0,0245 m</p><p>Perda de carga total 0,4625 m</p><p>Fonte: Elaborado pelos autores.</p><p>3.5. DECANTAÇÃO</p><p>A decantação é um fenômeno físico que ocorre por conta da ação da gravidade. As</p><p>partículas suspensas na água entram em um movimento descendente, diminuindo a sua</p><p>turbidez. De acordo com a ABNT NBR-12216/92, há diferentes tipos de decantadores,</p><p>podendo ser convencionais, de baixa taxa, de elementos tubulares ou de alta taxa. Neste</p><p>projeto foi escolhido o decantador do tipo convencional de fluxo horizontal.</p><p>Como descrito na ABNT NBR-12216/92, “estações com capacidade superior a 10.000</p><p>m³/dia, ou com período de funcionamento superior a 18 h/dia ou ainda em que os</p><p>38</p><p>decantadores são mecanizados, devem contar com pelo menos duas unidades iguais.”,</p><p>portanto, como a vazão 25.742,88 m³/dia, a unidade contará com dois decantadores.</p><p>A taxa de aplicação nos decantadores deve ser determinada em função da velocidade</p><p>de sedimentação das partículas, obtidas através de ensaios de laboratório. Porém como não</p><p>foi possível realizar os ensaios, foi adotado uma taxa de 40 m³/m².dia, como orientado na</p><p>norma (“estações com capacidade superior a 10.000 m³/dia, 2,80 cm/min (40 m³/m².dia))”.</p><p>O dimensionamento dos decantadores inicia-se pela área superficial, seguido para a</p><p>definição da sua geometria (comprimento, largura e altura, sendo a última tendo um valor de</p><p>segurança adotado como 4,5 m), o volume de 1 decantador, e o tempo de retenção hidráulica..</p><p>Como serão duas unidades, a vazão a ser utilizada nos cálculos deve ser divida por 2.</p><p>Área superficial</p><p>𝐴𝑠 = 𝑄</p><p>𝑞</p><p>Onde:</p><p>● As é a área superficial (m²);</p><p>● Q é a vazão de 1 decantador (m³/dia);</p><p>● q é taxa de escoamento superficial (m³/m².dia).</p><p>A relação entre comprimento e largura de um decantador de fluxo horizontal, segundo</p><p>Richter (2009), é dada por , aqui foi adotado o valor 3.𝐿</p><p>𝐵 = 3 𝑎 4</p><p>Geometria do decantador</p><p>𝐴𝑠 = 𝐵 * 𝐿</p><p>𝐿</p><p>𝐵 = 3 ⇒ 𝐿 = 3𝐵</p><p>𝐴𝑠 = 𝐵 * 3𝐵</p><p>𝐵 = 𝐴𝑠</p><p>3</p><p>Onde:</p><p>● As é a área superficial (m²);</p><p>● B é a largura do decantador (m);</p><p>● L é o comprimento do decantador (m).</p><p>Volume em 1 decantador</p><p>𝑉𝑑𝑒𝑐 = 𝐿 * 𝐵 * 𝐻</p><p>39</p><p>Onde:</p><p>● Vdec é o volume de 1 decantador (m³);</p><p>● B é a largura do decantador (m);</p><p>● L é o comprimento do decantador</p><p>(m);</p><p>● H é a altura da lâmina d’água (m).</p><p>Tempo de retenção hidráulica (TDH) (h)</p><p>𝑇𝐷𝐻 = 𝑉𝑑𝑒𝑐</p><p>𝑄</p><p>Onde:</p><p>● TDH é o tempo de retenção hidráulica (h);</p><p>● Vdec é o volume de 1 decantador (m³);</p><p>● Q é a vazão de 1 decantador (m³/h).</p><p>Velocidade horizontal</p><p>𝑉𝑜 = 𝑄</p><p>𝐴𝑠𝑒çã𝑜 = 𝑄</p><p>𝐵*𝐻</p><p>Onde:</p><p>● Vo é a velocidade horizontal (m/dia);</p><p>● Q é a vazão de 1 decantador (m³/s);</p><p>● B é a largura do decantador (m);</p><p>● H é a altura da lâmina d’água (m).</p><p>Raio hidráulico</p><p>𝑅ℎ = 𝐵*𝐻</p><p>𝐵+2𝐻</p><p>Onde:</p><p>● Rh é o raio hidráulico (m);</p><p>● B é a largura do decantador (m);</p><p>● H é a altura da lâmina d’água (m).</p><p>Com os cálculos da velocidade horizontal e do raio hidráulico, calcula-se o número de</p><p>Reynolds em regime laminar. Para decantação, é recomendado que o número de Reynolds</p><p>esteja em uma faixa de 2.000<Nr<20.000.</p><p>40</p><p>Número de Reynolds (Nr)</p><p>𝑁𝑟 = 𝑉𝑜*𝑅ℎ</p><p>ν</p><p>Onde:</p><p>● Vo é a velocidade horizontal (m/dia);</p><p>● Rh é o raio hidráulico (m);</p><p>● ν é a viscosidade cinemática da água a 20ºC ( m²/s).1 * 10−6</p><p>Número de Froude (Fr)</p><p>𝐹𝑟 = 𝑄2*(𝐵+2𝐻)</p><p>𝑔*(𝐵*𝐻)2</p><p>Onde:</p><p>● Q é a vazão de 1 decantador (m³/s);</p><p>● B é a largura do decantador (m);</p><p>● H é a altura da lâmina d’água (m).</p><p>● g é a aceleração da gravidade (9,8 m/s²)</p><p>Tabela 11: dimensionamento decantador.</p><p>Dimensionamento Valores</p><p>Área superficial 321,786 m²</p><p>Largura do decantador 10,36 m</p><p>Comprimento do decantador 31,07 m</p><p>Volume em 1 decantador 1448,037 m²</p><p>Tempo de retenção hidráulica 2,7 h</p><p>Velocidade horizontal 92,06 m/dia</p><p>Raio hidráulico 2,41 m</p><p>Número de Reynolds 2,02*10^-5</p><p>Fonte: Elaborado pelos autores.</p><p>41</p><p>3.5.1. Cortina Difusora</p><p>Conforme a norma ABNT NBR 12216/1992, a entrada de água nos decantadores deve</p><p>ser feita por dispositivo hidráulico capaz de distribuir a vazão uniformemente nas duas</p><p>unidades, através de toda a seção transversal, e garantir velocidade longitudinal uniforme e</p><p>coincidente em intensidade, direção e sentido com a que lhe seria atribuída. Para</p><p>decantadores convencionais, pode ser adotada uma cortina perfurada que atenda às seguintes</p><p>condições:</p><p>a) ter o maior número possível de orifícios uniformemente espaçados segundo a largura</p><p>e a altura útil do decantador; a distância entre orifícios deve ser igual ou inferior a</p><p>0,50 m;</p><p>b) estar situada a uma distância “d” da entrada, calculada por: ;𝑑 = 1, 5 * ( 𝑎</p><p>𝐴 ) * 𝐻</p><p>c) gradiente de velocidade nos orifícios iguais ou inferiores a 20 ;𝑠−1</p><p>d) quando a parede da cortina tem espessura inferior à dimensão que caracteriza as</p><p>aberturas de passagem da água, estas devem receber bocais de comprimento pelo</p><p>menos igual à referida dimensão;</p><p>e) a câmara de entrada que antecede a cortina deve ser projetada de modo a facilitar a</p><p>sua limpeza;</p><p>f) relação a/A igual ou inferior a 0,5.</p><p>Área da cortina</p><p>𝐴𝑐 = 𝐵 * 𝐻</p><p>Onde:</p><p>● Ac é a área da cortina (m²);</p><p>● B é a largura do decantador (m);</p><p>● H é a altura da lâmina d’água (m).</p><p>Diâmetro dos orifícios (do)</p><p>Valor adotado - 0,075 m</p><p>Espaçamento entre os orifícios (So)</p><p>Valor adotado - 0,3 m</p><p>Número de orifícios</p><p>42</p><p>𝑁𝑜𝑟 = 𝐻</p><p>𝑆𝑜 * 𝐵</p><p>𝑆𝑜</p><p>Onde:</p><p>● Nor é o número de orifícios;</p><p>● H é a altura da lâmina d’água (m).</p><p>● B é a largura do decantador (m);</p><p>● So é o espaçamento entre os orifícios (m).</p><p>Área total dos orifícios</p><p>𝐴𝑜𝑟 = 𝑁𝑜𝑟 * π * ( 𝑑𝑜2</p><p>4 )</p><p>Onde:</p><p>● Aor é a área total dos orifícios (m²);</p><p>● do é o diâmetro dos orifícios (m);</p><p>Distância entre a parede e a cortina</p><p>𝑑𝑝𝑐 = 1, 5 * 𝐻 * 𝐴𝑜𝑟</p><p>𝐴𝑐</p><p>Onde:</p><p>● dpc é a distância entre a parede e a cortina (m);</p><p>● H é a altura da lâmina d’água (m).</p><p>● Aor é a área total dos orifícios (m²);</p><p>● Ac é a área da cortina (m²).</p><p>Velocidade nos orifícios</p><p>𝑉𝑜 = 𝑄</p><p>𝐴𝑜𝑟</p><p>Onde:</p><p>● Vo é a velocidade nos orifícios (m/s);</p><p>● Q é a vazão de produção de projeto (m³/s)</p><p>● Aor é a área total dos orifícios (m²).</p><p>Vazão por orifícios</p><p>𝑄𝑜𝑟 = 𝑄</p><p>𝑁𝑜𝑟</p><p>Onde:</p><p>43</p><p>● Qor é a vazão por orifícios (m³/s);</p><p>● Q é a vazão de produção de projeto (m³/s);</p><p>● Nor é o número de orifícios.</p><p>Gradiente de velocidade no orifício</p><p>𝐺𝑚 = ( 𝑑𝑜</p><p>𝑆𝑜 ) * π*𝑉𝑜3</p><p>8*ν*𝐶𝑑2*𝑋𝑜</p><p>𝑅𝑒 = ρ*𝑉𝑜*𝑑𝑜</p><p>µ</p><p>Onde:</p><p>● Gm é o gradiente de velocidade no orifício ( );𝑠−1</p><p>● do é o diâmetro dos orifícios (m)</p><p>● So é o espaçamento entre os orifícios (m);</p><p>● Vo é a velocidade nos orifícios (m/s);</p><p>● ν é a viscosidade cinemática da água a 20ºC ( m²/s)1 * 10−6</p><p>● Cd é o coeficiente de descarga;</p><p>● Xo é a distância do jato (m);</p><p>● ρ é a massa específica da água a 20°C (998,23 kg/m³);</p><p>● μ é a viscosidade da água a 20°C (0,001002 Ns/m²).</p><p>Tabela 12: dimensionamento da cortina difusora.</p><p>Dimensionamento Valores</p><p>Área da cortina 46,61 m²</p><p>Diâmetro dos orifícios 0,075 m</p><p>Espaçamento entre os orifícios 0,3 m</p><p>Número de orifícios 525 orifícios</p><p>Área total dos orifícios 2,32 m²</p><p>Distância entre a parede e a cortina 12 cm</p><p>Velocidade nos orifícios 0,13 m/s</p><p>Vazão por orifícios 0,00057 m³/s</p><p>Gradiente de velocidade no orifício 9,963 s-1</p><p>44</p><p>Fonte: Elaborado pelos autores.</p><p>3.5.2. Coleta de Água Decantada</p><p>A coleta de água decantada deve ser realizada através de um sistema de tubos</p><p>perfurados submersos ou de vertedores não-afogados organizados de maneira a garantir uma</p><p>vazão uniforme ao longo deles. Como dito anteriormente, não foi possível realizar ensaios em</p><p>laboratório, desta forma a ABNT NBR define que a vazão nos vertedores ou nos tubos</p><p>perfurados de coleta deve ser igual ou inferior a 1,8 L/s por metro.</p><p>Vazão linear de água decantada</p><p>𝑞1 = 0, 018 * 𝐻 * 𝑞</p><p>Onde:</p><p>● q1 é a vazão linear de água decantada (L/s/m);</p><p>● H é a altura da lâmina d’água (m);</p><p>● q é taxa de escoamento superficial (m³/m².dia).</p><p>Comprimento do vertedor</p><p>𝐿𝑣𝑒𝑟 =</p><p>𝑄𝑑𝑒𝑐*( 1000</p><p>86400 )</p><p>𝑞1</p><p>Onde:</p><p>● Lver é o comprimento do vertedor (m);</p><p>● Qdec é a vazão de 1 decantador (m³/dia);</p><p>● q1 é a vazão linear de água decantada (L/s/m).</p><p>Comprimento da calha</p><p>𝐿𝑐𝑎𝑙ℎ𝑎 = 𝐿 * 0, 2</p><p>Onde:</p><p>● Lcalha é o comprimento da calha (m);</p><p>● L é o comprimento do decantador (m).</p><p>Número de calhas</p><p>𝑁𝑐𝑎𝑙ℎ𝑎𝑠 = 𝐿𝑣𝑒𝑟</p><p>2*𝐿𝑐𝑎𝑙ℎ𝑎</p><p>Onde:</p><p>45</p><p>● Ncalhas é o número de calhas;</p><p>● Lver é o comprimento do vertedor (m);</p><p>● Lcalha é o comprimento da calha (m).</p><p>Espaçamento entre calhas</p><p>𝐸𝑠𝑝 = 𝐿𝑐𝑎𝑙ℎ𝑎𝑠</p><p>𝑁𝑐𝑎𝑙ℎ𝑎𝑠</p><p>Onde:</p><p>● Esp é o espaçamento entre calhas (m);</p><p>● Lcalhas é o comprimento da calha (m);</p><p>● Ncalhas é o número de calhas.</p><p>Taxa de escoamento linear nas calhas coletoras</p><p>𝑞𝑐 = 𝑄</p><p>𝐿𝑐𝑎𝑙ℎ𝑎𝑠*𝑁𝑐𝑎𝑙ℎ𝑎𝑠</p><p>Onde:</p><p>● qc é a taxa de escoamento linear nas calhas coletoras (L/s.m²);</p><p>● Lcalhas é o comprimento da calha (m);</p><p>● Ncalhas é o número de calhas.</p><p>Altura máxima da coluna d´água em cada calha (Hc) (m)</p><p>𝐻𝑐 = 3 𝑞𝑐</p><p>1,382</p><p>Onde:</p><p>● Hc é a altura máxima da coluna d´água em cada calha (m);</p><p>● qc é a taxa de escoamento linear nas calhas coletoras (L/s.m²).</p><p>Tabela 13: dimensionamento coleta de água decantada.</p><p>Dimensionamento Valores</p><p>Vazão linear de água decantada 3,24 L/s/m</p><p>Comprimento do vertedor 45,98 m</p><p>Comprimento da calha 6,21 m</p><p>Número de calhas 4 calhas</p><p>46</p><p>Espaçamento entre calhas 1,55 m</p><p>Taxa de escoamento linear nas calhas coletoras 0,005995 L/s.m</p><p>Altura máxima da coluna d’água em cada calha 0,14655 m</p><p>Fonte: Elaborado pelos autores.</p><p>3.5.3. Remoção do Lodo</p><p>A decantação gera lodo que é necessário ser retirado. Aqui, será feito de forma</p><p>manual, e para isso, segunda a norma, é necessário as seguintes características:</p><p>a) ser provido de descarga de fundo, dimensionada para esvaziamento no tempo máximo</p><p>de 6 h;</p><p>b) a descarga do decantador deve situar-se preferencialmente na zona de maior</p><p>acumulação de lodo;</p><p>c) o fundo deve ter declividade mínima de 5% no sentido do ponto de descarga</p><p>Além disso, é necessário uma altura adicional suficiente para acumular o lodo</p><p>resultando de 60 dias de funcionamento da unidade. E também um dispositivo de lavagem</p><p>por jateamento deve ser previsto (ABNT NBR 12216/1992).</p><p>Produção de lodo em cada decantador (Pss) (Kg/dia)</p><p>𝑃𝑠𝑠 = 𝑄 * (4, 49 * 𝐷𝑎𝑙 + 𝑆𝑆𝑇 + 𝐷𝑝 + 𝐷𝑐𝑎𝑝 + 0, 1 * 𝐷𝑐𝑎𝑙) * 10−3</p><p>Onde:</p><p>● Pss é a produção de lodo em 1 decantador (kg/dia);</p><p>●</p><p>Q é a vazão de 1 decantador (m³/dia);</p><p>● Dal é a dosagem de sulfatos de alumínio(mg Al/L);</p><p>● SST é a concentração de sólidos suspensos totais na água (mg/L);</p><p>● Dp é a dosagem de polímero seco;</p><p>● Dcap é a dosagem de carvão ativado em pó (mg/L);</p><p>● Dcal é a dosagem de cal hidratada (mg/L).</p><p>Densidade do lodo (γ)</p><p>Valor adotado (Richter, 2001) - 1236 Kg/m³</p><p>Lodo em 60 dias de funcionamento</p><p>𝑃𝑠𝑠60 = 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢çã𝑜 𝑑𝑒 𝑆𝑆𝑇 * 60</p><p>47</p><p>𝑉𝑠𝑠 = 𝑃𝑠𝑠60</p><p>γ</p><p>Onde:</p><p>● Pss60 é a produção de lodo em 1 decantador durante 60 dias de funcionamento;</p><p>● Vss é o volume de lodo (m³);</p><p>● γ é a densidade do lodo (kg/m³)</p><p>Altura adicional para acúmulo e compactação de lodo (Hl)</p><p>Valor adotado - 0,37 m</p><p>Área total do fundo dos decantadores</p><p>𝐴𝑡𝑓 = 𝑉𝑠𝑠</p><p>𝐻𝑙</p><p>Onde:</p><p>● Atf é a área total do fundo dos decantadores (m²);</p><p>● Vss é o volume de lodo (m³);</p><p>● Hl é a altura adicional para acúmulo e compactação de lodo (m)</p><p>Vazão mínima (Qmin) (m³/s)</p><p>𝑄𝑚𝑖𝑛 = 𝑉𝑠𝑠</p><p>𝑇𝑚á𝑥*3600</p><p>Onde:</p><p>● Qmin é a vazão mínima (m³/s)</p><p>● Vss é o volume de lodo (m³);</p><p>● Tmáx é o tempo máximo (h).</p><p>Vazão real (Qreal) (m³/s)</p><p>𝑄𝑟𝑒𝑎𝑙 = 𝑉𝑑𝑒𝑠𝑐*π*𝐷2</p><p>4</p><p>Onde:</p><p>● Qreal é a vazão real (m³/s);</p><p>● Vdesc é o volume de descarga (m³/s);</p><p>● D é o diâmetro da canaleta (m).</p><p>Tabela 14: dimensionamento remoção do lodo.</p><p>48</p><p>Dimensionamento Valores</p><p>Lodo produzido 399,89 kg/dia</p><p>Densidade do lodo 1236 kg/m³</p><p>Lodo produzido em 60 dias 23990,07 kg</p><p>Volume de lodo 19,41 m³</p><p>Altura adicional para acúmulo e compactação de lodo 0,37 m</p><p>Área total do fundo dos decantadores 52,46 m²</p><p>Vazão mínima 0,000898585 m³/s</p><p>Vazão real 0,021195 m</p><p>Qreal > Qmín? ok!</p><p>Fonte: Elaborado pelos autores.</p><p>3.6. FILTRAÇÃO</p><p>O processo de filtração tem como função remover as partículas coloidais restantes da</p><p>fase líquida. Ele pode ser definido como um processo físico-químico onde as partículas</p><p>coloidais são retiradas da água a partir de sua passagem por um meio granular, onde, após o</p><p>processo, a água filtrada esteja dentro dos padrões de potabilidade (Filho, 2022). Existem</p><p>dois principais mecanismos no processo, que ocorrem no meio filtrante, sendo eles o</p><p>mecanismo de transporte, que é a passagem do colóide até a superfície do meio filtrante e o</p><p>mecanismo de aderência, onde estão envolvidas as forças superficiais, como de Van der</p><p>Walls, entre os colóides e os grânulos do meio filtrante.</p><p>Em relação a caracterização dos filtros, pode ser categorizado em relação a velocidade</p><p>da água na passagem pelo filtro, sendo rápida ou lenta e em relação ao direcionamento da</p><p>água, sendo ascendente ou descendente. No caso, a velocidade adotada será rápida, pois filtra</p><p>um maior volume de água e no projeto já está sendo considerado os processos de coagulação</p><p>e decantação, o que torna desnecessário o uso de velocidade lenta (NBR). Em relação ao</p><p>direcionamento, será descendente, que é por gravidade, pois apresentam menores alturas do</p><p>meio filtrante e não há limitações pela taxa de filtração (Filho, 2022). A taxa de filtração</p><p>utilizada foi de 240 m³/m².dia, recomendada pela NBR 12216/92</p><p>Sobre o meio filtrante, será utilizado o de dupla camada, com areia e antracito, que é o</p><p>mais utilizado para as características do processo que foram adotadas para essa ETA. Sobre a</p><p>49</p><p>espessura das camadas e suas características granulométricas, foram utilizadas aquelas</p><p>recomendadas pela ABNT NBR 12216/92. Esses valores são apresentados a seguir:</p><p>Tabela 15: Dimensões e valores das camadas do meio filtrante</p><p>Fonte: ABNT NBR 12216/92</p><p>3.6.1. Dimensionamento</p><p>A primeira parte do dimensionamento é a determinação das áreas, número de filtros,</p><p>medidas de altura, largura, comprimento dos filtros e a verificação de grandeza das</p><p>dimensões. Estes serão apresentados em tópicos a seguir:</p><p>● Área total de filtração (m²)</p><p>A área de filtração é determinada pela fórmula:</p><p>𝐴𝑡𝑓 = 𝑄</p><p>𝑞</p><p>Onde:</p><p>● Atf = Área Total de Filtração (m²)</p><p>● Q = Vazão de Produção da ETA (m³/dia)</p><p>● q = Taxa de Filtração (m³/m².dia)</p><p>● Número de filtros por decantador</p><p>Aqui é determinado o número de filtros necessários, a partir dos decantadores,</p><p>representado pela fórmula empírica proposta por Kawamura.</p><p>𝑁 = 1, 2 · 𝑄0,5</p><p>Onde:</p><p>● N = Número de filtros por decantador</p><p>● Q = Vazão de Produção da ETA (mgd) (1 mgd = 3785 m³/dia)</p><p>● Área de cada filtro (Af) (m²)</p><p>A partir da equação a seguir, foi calculado a área individual de cada filtro:</p><p>50</p><p>𝐴𝑓 = 𝐴𝑡𝑓</p><p>𝑁</p><p>Onde:</p><p>● Af = Área de cada filtro da ETA (m²)</p><p>● Atf = Área total de filtração (m²)</p><p>● N = Número de filtros</p><p>● Largura do Filtro Bf (m)</p><p>Foi calculada a partir da equação:</p><p>𝐵𝑓 = 𝐵𝑑</p><p>2 − 1</p><p>Onde:</p><p>● Bf = Largura do filtro (m)</p><p>● Bd = Largura do decantador (m)</p><p>● Altura do filtro Hf (m)</p><p>Foi calculada a partir da equação:</p><p>𝐻𝑓 = 𝐴𝑓</p><p>𝐵𝑓</p><p>Onde:</p><p>● Hf = Altura do filtro (m)</p><p>● Af = Área de 1 filtro (m²)</p><p>● Bf = Largura do filtro (m)</p><p>● Verificação de Grandeza L/d</p><p>A verificação de grandeza foi calculada para verificar se os valores dimensionados</p><p>estão corretos, ou seja, dentro dos padrões aceitáveis para uma ETA. Essa verificação</p><p>é feita a partir da relação do diâmetro efetivo e da espessura da camada de areia e</p><p>antracito, com os valores da Tabela xxx. Foi seguida a equação a seguir:</p><p>𝑙</p><p>𝑑𝑒𝑓 = ∑ 𝑙</p><p>𝑑𝑒𝑓 = 𝑒𝑎𝑟</p><p>𝑑𝑒𝑓 + 𝑒𝑎𝑛</p><p>𝑑𝑒𝑓</p><p>Onde:</p><p>● def = Diâmetro efetivo do material filtrante (m)</p><p>● = Relação espessura e diâmetro efetivo𝑙</p><p>𝑑𝑒𝑓</p><p>● ear = Espessura da camada de areia (0,25 m) adotado de NBR 12216/92</p><p>● ean = Espessura da camada de antracito (0,45 m) adotado de NBR 12216/92</p><p>51</p><p>Essa relação deve ser igual ou maior a 1000, para que o processo ocorra da melhor</p><p>maneira possível. O valor obtido foi igual a 1095, então, a operação está acontecendo</p><p>dentro dos padrões requeridos.</p><p>O próximo passo do dimensionamento é a determinação da camada suporte. As</p><p>condições observadas foram o tipo de lavagem realizada nos filtros, que no caso, foi</p><p>escolhida o uso de ar seguido de água em contracorrente, e o sistema de drenagem sendo os</p><p>blocos Leopold. As características da camada suporte são apresentadas na Tabela 16 a seguir:</p><p>Tabela 16: Características da Camada Suporte</p><p>Fonte: Filho (2022)</p><p>A próxima etapa é a definição da velocidade mínima de fluidificação para a areia e o</p><p>antracito. Ela está relacionada com algumas variáveis, e foi necessário encontrá-las primeiro.</p><p>São elas o d90, número de Galileo e o número de Reynolds, que serão descritas nos tópicos a</p><p>seguir:</p><p>● d90</p><p>O d90 é o diâmetro de 10% das partículas na distribuição cumulativa, e é dado em</p><p>milímetros. Foi calculado a partir da equação a seguir:</p><p>𝑑90 = 𝑑10 · 𝑈</p><p>𝑝−10</p><p>50</p><p>Onde:</p><p>● d90 = Diâmetro de percentil 90 (mm)</p><p>● d10 = Tamanho efetivo (0,42 mm) adotado de NBR 12216/92</p><p>● U = Coeficiente de uniformidade (1,5) adotado de NBR 12216/92</p><p>● P = Percentil</p><p>52</p><p>● Número de Galileo</p><p>Foi calculado a partir da equação:</p><p>𝐺𝑎 = 𝑑903·ρ·(ρ𝑠−ρ)·𝑔</p><p>µ2</p><p>Onde:</p><p>● Ga = número de Galileo (adimensional)</p><p>● d90 = diâmetro de percentil 90 (m)</p><p>● = massa específica da água a 20° (998,2 kg/m³)ρ</p><p>● = massa específica do material (kg/m³)ρ</p><p>● g = aceleração da gravidade (9,81 m/s 2 )</p><p>● = a viscosidade da água a 20ºC (0,001002 Pa.s)µ</p><p>● Número de Reynolds</p><p>Foi calculado a partir da equação:</p><p>𝑅𝑒𝑚𝑓 = (33, 7)2 + 0, 0408 · 𝐺𝑎 − 33, 7</p><p>Onde:</p><p>● Remf = Número de Reynolds na condição mínima de fluidificação</p><p>● Ga = Número de Galileo</p><p>● Velocidade mínima de fluidificação</p><p>𝑉𝑚𝑓 = µ</p><p>ρ·𝑑90 · 1133, 9 + 0, 048 · 𝐺𝑎 − 33, 7[ ]</p><p>Onde:</p><p>● Vmf = velocidade mínima de fluidificação (m/s)</p><p>● = viscosidade da água a 20ºC (0,001002 Pa.s)µ</p><p>● = a massa específica da água a 20ºC (998,2 kg/m³)ρ</p><p>● d90 = diâmetro de percentil 90 (m)</p><p>● Ga = Número de Galileo</p><p>A próxima etapa do dimensionamento foi o cálculo da massa de sólidos da areia e do</p><p>antracito, e, com esse valor, o cálculo da fração mássica também da areia e do antracito.</p><p>● Massa de sólidos (kg)</p><p>𝑀𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 = (1 − ε0) · (𝐴𝑓 * ℎ𝑎𝑟) * ρ𝑠</p><p>Onde:</p><p>● = Porosidade do materialε</p><p>● Af = Área de cada filtro (m²)</p><p>53</p><p>● h = Altura da camada filtrante</p>