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Unidade 5 - Transporte de Sólidos 1
UNIDADE 5
TRANSPORTE DE SÓLIDOS
(Esse material deverá ser complementado com o 
material impresso do professor Fernando Guzzo)
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5. TRANSPORTE DE SÓLIDOS
5.1 CONCEITO
Todas as partículas, exceto a água, contida em uma massa
líquida são classificados como materiais sólidos.
Sólidos referem-se à matéria retida como resíduo após
evaporação e secagem entre 103ºC e 105ºC.
Os testes são empíricos e simples de serem executados,
geralmente por métodos gravimétricos (separam os sólidos em
função da densidade). Exceções são para as medições de sólidos
não sedimentáveis e sólidos dissolvidos.
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5.2 TIPOS DE SÓLIDOS PRESENTES NA ÁGUA
5.2.1 Sólidos Solúveis:
Em águas potáveis, a maioria das partículas se apresenta na
forma solúvel, e consiste principalmente de sais orgânicos,
pequenas quantidades de matéria orgânica e gases dissolvidos.
Os sólidos dissolvidos são determinados através da medição da
condutividade (condutivímetro). Obtém-se a quantidade de
sólidos dissolvidos em “ppt” - “ppt – parts per thousand” – partes
por mil.
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5.2.2 Sólidos em Suspensão
São os sólidos não solúveis. Contém substâncias que não se
dissolvem com a água.
Os sólidos suspensos podem ser determinados através do
processo de filtração – Cadinho de Gooch e também por
espectrofotômetro (cubetas de 25mL)
. Sólidos Sedimentáveis:
São sólidos em suspensão que se sedimentam, sob condição de
repouso, por influência da gravidade. São responsáveis pela
turbidez da água.
Os sólidos sedimentáveis são determinados através do processo
de sedimentação sob condição de repouso durante 1 hora,
empregando o cone de “Imhoff” (funil de decantação).
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A determinação dos sólidos sedimentáveis é importante para a
avaliação da necessidade de implantação de unidades
especializadas em sedimentação.
Turbidez, o termo ‘turvo” é aplicado às águas que contém
materiais suspensos que interferem na passagem da luz através
da massa líquida.
Nos lagos, a turbidez é decorrente da presença de partículas
coloidais muito finas;
Nos rios, a turbidez é decorrente de partículas grosseiras, devido
ao manejo do solo, ou outras contribuições como os despejos
domésticos e/ou industriais.
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5.2.3 Sólidos Voláteis
São aqueles sólidos presentes na água, que se desprendem para
o meio externo quando submetido ao procedimento de
combustão a 600ºC.
Os “sólidos fixos” ao contrário, mantém-se contidos na massa
líquida após esse procedimento.
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5.3 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA ÁGUA
O exame físico da água não deve ser interpretado
separadamente de outros exames e análise.
A avaliação física envolve praticamente aspectos de ordem
estética da qualidade da água.
5.3.1 Cor
É uma característica devida a existência de substâncias
dissolvidas – “sólidos solúveis”, geralmente de natureza orgânica.
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5.3.2 Turbidez
A turbidez das águas é devida à presença de partículas em
suspensão e coloidal, incluindo partículas de areia fina, silte,
argila e microrganismos;
A medida da turbidez é realizada por meio de turbidímetros
enquanto o tamanho e distribuição de partículas é feito por
equipamentos sofisticado e de custo alto;
O padrão de aceitação para consumo humano: 5 uT.
5.3.3 Sabor e odor
São características causadas pela existência de substâncias
como matéria orgânica decomposta, algas, resíduos industriais,
etc.
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5.4 EROSÃO E TRANSPORTE DE SÓLIDOS
A maior parte dos sedimentos transportados por um curso
d’água é proveniente do processo de erosão do solo.
Grandes quantidades de nutrientes do solo são arrastadas pela
erosão do solo.
A erosão do solo envolve processo de destacamento e transporte
de partículas do solo.
A erosão provocada pelas chuvas constitui um processo físico
complexo: o desprendimento das partículas de solo tanto ocorre
devido ao impacto das gotas; quanto pela ação de arraste do
escoamento (lixiviação).
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5.4.1 Quantificação da erosão
A erosão pode ser quantificada pelas seguintes variáveis:
- Taxa de destacamento de partículas – pela ação dinâmica
das gotas de chuva –”Dp”.
É representada pela massa de partículas destacada pela unidade de tempo e
de superfície de solo. “Dp” => [M.T-1.L-2].
- Taxa de destacamento de partículas – pela ação dinâmica do
deflúvio superficial –”Df”.
É representada pela massa de partículas destacada pela unidade de tempo e
de superfície de solo. “Df” => [M.T-1.L-2].
- Taxa de transporte de partículas – pela ação dinâmica do
deflúvio nas superfícies dos terrenos ou nos microcanais –”T”.
É representada pela massa de partículas transportada por unidade de tempo e
de largura do terreno ou do microcanal. “T” => [M.T-1.L-1].
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5.4.2 Destacamento do solo pelas gotas de chuva
A taxa de destacamento de partículas de solo pela ação
dinâmica das gotas de chuva “Dp”, pode ser avaliado através de
expressões empíricas em função da intensidade de chuva “i”.
Dp = Kp. im
Kp = coeficiente de destacamento do solo pela chuva obtido
experimentalmente, com medidas de erosão em campo e em laboratório
[kg.s.m-4].
Seus valores variam de 0,5x106 a 2,0x106 [kg.s.m-4].
Os valores de Kp são sensíveis à resistência do solo,
principalmente o percentual de argila.
m = é um expoente obtido através de experimento em modelos de erosão: m=2
i = intensidade de chuva em m/s.
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5.4.3 Equação universal da perda de solo
A equação universal da perda de solo, foi obtida a partir de um
grande número de experimentos de erosão em solo por meio de
medições hidrodinâmicas em áreas experimentais de encostas
homogêneas.
Essa equação considera a energia da chuva, a resistência do
solo, o deflúvio superficial relacionado à inclinação, e práticas de
manejo do solo.
De onde tem-se:
Psolo = R. K . L . S . C . P
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Psolo = R. K . L . S . C . P
“Psolo” perda de solo (ton/ha);
“R” fator de erosividade da chuva (mm/h). É determinado a partir de
dados levantados sobre a energia de impacto da chuva. Pode-se obter
curvas de isoerosividade para uma determinada região;
“K” fator de erodibilidade do solo (mm/h). Depende das características do
solo e pode ser obtido com o auxílio de nomogramas. Exemplo:
“L” fator de comprimento de encosta. É um valor adimensional para
correção de deflúvio superficial para uma área de interesse.
“S” fator de inclinação da encosta obtido a partir de experimentos em
área da encosta.
“C” fator de práticas de cultura. É definido pela relação de perda de solo
entre o solo alterado por práticas de cultura e o solo arado (desnudo).
. Para o solo arado, sem vegetação, sem proteção contra erosão => C=1
. Para solo com vegetação nativa densa => C=0,01
. Para pastagens com árvores e arbustos, ver Tabela
“P” fator de manejo contra erosão. As práticas de conservação do solo
podem reduzir enormemente as perdas de solo. A Tabela apresenta valores
de “P”.
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EXEMPLO:
Determinar o Fator de erodibilidade do solo “K” para um solo cuja amostra
tem as seguintes características:
Silte + Areia fina: 65%
Areia: 5%
Matéria orgânica: 2,8%
Granulometría: Fina / Média
Permeabilidade: Baixa / Moderada
Entrando no Nomograma de Foster, tem-se:
Kinicial = 0,038
K = 0,04 mm/h
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5.5 TRANSPORTE DE SEDIMENTOS EM RIOS E CANAIS
OTransporte de sedimentos em rios e canais envolve dois mecanismos:
- Transporte de Fundo – Caracterizado pelo rolamento dos sedimentos do
leito e o destacamento de partículas que são temporariamente arrastadas
pelo escoamento;
- Transporte em Suspensão – É decorrente da energia dos turbilhões do
escoamento turbulento que se encarregam por manter as partículas em
suspensão.
As observações extraídas das avaliações de canais naturais e artificiais
são as principais ferramentas para a determinação desse fenômeno.
A capacidade de um escoamento transportar sedimentos envolve alem da
analise hidrodinâmica do escoamento, as tensões de arraste e a
distribuição de velocidade do fluxo d’água.
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5.6 ESTABILIDADE DOS TALUDES LATERAIS
Em locais sujeitas a inundações de longa duração e drenagem
rápida, os taludes laterais estão a sujeitas a deslizamento.
Isso ocorre devida à ação da pressão neutra decorrente do
armazenamento de água no solo saturado.
Os deslizamentos de taludes contribuem com o assoreamento
dos cursos d´água e a destruição das margens dos rios e canais.
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5.7 ASSOREAMENTO DE RESERVATÓRIOS
Os sedimentos em suspensão transportados durante os
episódios de chuvas intensas que são depositadas em uma
represa, podem comprometer sua vida útil e causar sérios
problemas operacionais na sua tomada d’água;
A longo prazo, o material depositado reduz o volume útil do
reservatório e consequentemente sua vazão regularizada.
A operação desejável de uma barragem deve incluir uma
sistemática de medição de vazão e de sedimentos transportados
das diversas áreas de contribuição;
Programas de recuperação de áreas degradadas reduzem
fortemente os níveis de transporte de sedimento para os
reservatórios.
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5.8 DEGRADAÇÃO DO LEITO A JUSANTE DE
BARRAGEM
Com a construção de uma barragem e o represamento das águas
a movimentação de sedimento do fundo é interrompida;
Tem-se a forte deposição de sedimentos no trecho remansado do
rio;
Por outro lado, as águas claras sem sedimentos, liberadas pela
barragem tem alta capacidade de arrastar sedimentos erodindo o
leito do rio, num processo continuo até atingir o equilíbrio. Figura.
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5.9 IMPACTOS DA AÇÃO DO DESMATAMENTO
A existência de cobertura vegetal reduz significativamente o processo de
erosão do solo;
O impacto direto das gotas de chuvas no solo promove o destacamento
das partículas de solo e sua progressiva erosão;
Esse impacto também contribui para a compactação do solo, tornando-o
mais impermeável e dificultando as infiltrações das Águas. O escoamento
superficial passa a predominar, arrastando mais sólidos erodindo as
margens e assoreando os cursos d’água;
As grandes enchentes e grandes secas, muitas vezes são decorrentes do
processo de desmatamento;
As unidades de tratamento de água para abastecimento público têm seus
desempenhos comprometidos quando os mananciais têm suas águas
prejudicadas pelo arrastar de sólidos durante as chuvas intensas.
A turbidez da águas dos rios Jucu e Santa Maria, por exemplo, varia de 20
a 1000 uT, dificultando o tratamento.
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5.10: RECOMENDAÇÕES GERAIS:
Para controle e prevenção do processo de erosão tem-se:
• Recuperação de matas ciliares, topos de morros e várzeas
• Implementação de práticas de conservação do solo
• Monitoramento da qualidade do solo
• Recomposição de florestas em solos de usos inferiores
• Estímulo e subsídios para recuperação de áreas degradadas
• Conservação de nascentes
• Aplicação e conhecimentos de Leis Ambientais
• Adoção de bacias hidrográficas como unidades de planejamento e
gestão ambiental (visão ampla do sistema)
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5.11 ALGUMAS UNIDADES ESPECIALIZADAS EM
REMOÇÃO DE SÓLIDOS PRESENTES NA ÁGUA:
Serão apresentadas a seguir algumas unidades para remoção de
sólidos empregadas nos sistemas de abastecimento de água:
5.11.1 – Gradeamento:
São unidades implantadas junto às captações de água que visam
impedir a entrada de materiais flutuantes que são arrastados pelo
fluxo d’água. Ex: Animais, galhos de árvores, resíduos sólidos, etc.
Um sistema de gradeamento é projetado de acordo com as
recomendações das normas Brasileiras e pode ser constituído de
uma só grade + tela, ou de várias grades instaladas em série + tela,
conforme as características do manancial utilizado;
Sua manutenção pode ser efetuada de forma manual ou mecânica;
Essas unidades também são empregadas nos sistemas de
esgotamento sanitário.
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5.11.2 – Desarenadores
São unidades implantadas logo após ao gradeamento que visam
à remoção de uma parte dos sólidos sedimentáveis,
especialmente a areia arrastadas pelo fluxo d’água;
São constituídos de tanques, cuja seção de escoamento é
ampliada de tal sorte que o material se precipite para o fundo
(também rebaixados), em decorrência da queda de velocidade do
fluxo;
Essas unidades são dimensionadas de acordo com as normas
brasileiras e geralmente retêm partículas com diâmetros (≥)
0,5mm. Sua manutenção normalmente é feita de forma manual
ou por meio de bombas (dragagem);
Essas unidades também são empregadas nos sistemas de
esgotamento sanitário.
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5.11.3 Decantadores
São unidades que compõem o “layout” das estações de tratamento de
água e são implantadas a montante das unidades de filtração. Os
decantadores se encarregam da remoção de uma parte significativa
dos sólidos em suspensão presentes na água;
Geralmente a montante dos decantadores, são implantados os
floculadores que se encarregam da formação de flocos de partículas
sólidas que possuem tamanho e peso suficientes para precipitar nos
decantadores;
Os decantadores exercem o papel de pré-polimento da água bruta,
preparando-a para a posterior fase final de filtração, melhorando o
desempenho qualitativo e quantitativo dos filtros. Sua manutenção é
efetuada através de descargas de fundo, geralmente por gravidade.
Quando a qualidade da água bruta permite, pode-se prescindir dessa
unidade. São as Etas com filtração direta.
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5.11.4 - Filtros
A filtração representa a última etapa do processo de remoção dos
sólidos presentes água;
Com a filtração conclui-se os procedimentos de remoção de
sólidos, atingindo inclusive a remoção de grande parte dos
microrganismos presentes na água;
As partículas sólidas em forma de “flocos”, que conseguiram
passar pelo decantador ficam, praticamente todas retidas no leito
filtrante;
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5.11.4 Filtros (cont.)
Normalmente os filtros são compostos de material granular (areia
e carvão antracito) dispostos sobre uma “camada suporte”
constituída de seixos de granulometria variada;
Os filtros são responsáveis pelo polimento final da água,
removendo a turbidez dentro dos padrões normativos;
Sua manutenção é efetuada por lavagem:
- Filtros lentos – Lavagem manual (raspagem)
- Filtros rápidos – Lavagem superficial e contra–corrente com
descarte do lodo.
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Estação de Tratamento de Água – Processo convencional
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Unidade 5 - Transporte de Sólidos 29
Valores de “C” – Fator de práticas de cultura
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Unidade 5 - Transporte de Sólidos 31
Unidade 5 - Transporte de Sólidos 32
Unidade 5 - Transporte de Sólidos 33
Unidade 5 - Transporte de Sólidos 34
Unidade 5 - Transporte de Sólidos 35
FILTRAÇÃO
RETRO LAVAGEM
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