Projeto Estação de Tratamento de Água (ETA) - 2016 UFSM

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL
HDS 1002 ABASTECIMENTO E TRATAMENTO DE ÁGUA
DIMENSIONAMENTO DE ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA (ETA) EM SANTA MARIA/RS
Bethania Correa
Betina Einsfeld
Débora Bordin
Marina Frederich de Oliveira
Santa Maria, RS
2016
MEMORIAL DESCRITIVO
Dados do Projeto
Na Tabela 1, a seguir, são representados os dados para o dimensionamento da Estação de Tratamento de Água (ETA) na cidade de Santa Maria (RS).
Tabela 1 - Dados de projeto.
	Consumo (q)
	150 L/hab.dia
	Coef. da hora de maior consumo (K1)
	1,25
	Coef. do dia de maior consumo (K2)
	1,50
	Consumo da ETA (CETA)
	3%
	Tempo de Projeto
	20 anos
Dados Populacionais
O IBGE fornece em seu endereço eletrônico informações sobre a população de todas as cidades do país. Dessa forma, coletamos os dados da cidade de Santa Maria, Rio Grande do Sul, conforme representado na Tabela 2 abaixo:
Tabela 2 - Evolução populacional de Santa Maria. Fonte: IBGE
	Ano
	População
	1991
	217.592
	1996
	231.638
	2000
	243.611
	2007
	263.403
	2010
	261.031
Nota-se que de 2007 para 2010, há uma redução da população, caso atípico, e dessa maneira, supomos que em um período de 20 anos é improvável que a população diminua. Dessa forma, consideramos o aumento ocorrido do ano 2000 para o ano 2010. Assim, calculamos pelos métodos aritmético e geométrico a previsão populacional para o ano de 2036, representados nas Equações a seguir:
Método Aritmético:
Método Geométrico:
Considerando o maior número de habitantes gerado entre os dois métodos, uma vez que, representa a pior situação, optou-se a favor da segurança. Assim, a projeção utilizada nos cálculos é de 312405hab em 2036.
Cálculo das vazões
Vazão de Captação
Vazão da ETA ao reservatório
Vazão do reservatório à rede
Unidade de mistura rápida – Medidor Parshall
Considerando a vazão de captação de 698,3l/s e utilizando a Tabela 3 abaixo, encontramos o valor de W (dimensão do medidor Parshall).
Tabela 3 - Dimensões do Medidor Parshall (cm) e Vazão com escoamento livre (l/s)
Portanto, encontramos W=61cm. A seguir, a Figura 1 ilustra o medidor:
Figura 1 – Esquema do medidor Parshall. Fonte: Notas de aula.
W
Unidade de Floculação
A unidade de floculação é representada na Figura 2 a seguir:
Figura 2 – Unidade de floculação. Fonte: Notas de aula.
Conforme diretrizes do trabalho, consideramos uma unidade de floculação com quatro linhas e quatro câmaras em série. O tempo de floculação será de 35 minutos. Outras especificações são descritas abaixo:
Seção da câmara em planta: quadrada;
Profundidade útil (Pf): 4,0m (Adotado);
Lado da câmara (Lf)= máximo 7,5m;
Tipo de equipamento: turbina de escoamento axial;
Tipo de rotor: paletas inclinadas a 45° (Ktb1,4)
Distância do rotor ao fundo (hf): 1,1m
1.5.1 Tempo de detenção
1.5.2 Volume de uma câmara
Onde: 
1.5.3 Lado da câmara
 OK!
1.5.4 Diâmetro do rotor
Como o equipamento é do tipo turbina de escoamento axial, deve-se obedecer três relações geométricas. Adotou-se 1,1m para o diâmetro do rotor (Df). 
 	OK!
 	 	OK!
 		 	OK!
Como todas as condições foram obedecidas, Df=1,1m
1.5.5 Gradiente de velocidade médio e rotação
Segunda a norma, os gradientes de velocidade médios de floculação variam de G=10 e 70. Assim, considerando da água para T=20°C:
Unidade de Decantação
Como orientado no roteiro do trabalho, considerou-se um decantador convencional com escoamento horizontal cuja remoção do lodo será realizada hidraulicamente. O esquema da unidade de decantação está representado na Figura 3 a seguir.
Figura 3 – Esquema da unidade de decantação. Fonte: Notas de aula.
Foi estabelecido quatro decantadores, uma vez que o roteiro de projeto exigia no mínimo dois.
Taxa de Aplicação Superficial (TAS)
Foi recomendado no roteiro do projeto que se deveria utilizar o valor de TAS entre 20 e 40m³⋅m-2⋅d-1. Dessa forma, adotou-se 40m³⋅m-2⋅d-1.
Área em planta de cada decantador
Comprimento e Largura
Como A=377,08m², então C⋅L=377,08m². Adotamos C=37,71m e L=10m. Assim:
	
 OK!
Velocidade de escoamento horizontal
Sabe-se que: 
Então,
 OK!
Área da comporta
Calhas de coleta
O roteiro do projeto indica que Qmáx = 1,8l/sm e Lcmáx = 0,3C. Como temos quatro decantadores, a vazão é:
Como o comprimento da calha (Lc) foi maior que o comprimento máximo possível, deverá ser utilizado mais de uma calha, assim, o número de calhas (Nc) é calculado a seguir:
A vazão (q) por calha deverá ser:
Para o dimensionamento da seção transversal das calhas, considerando a base (B) da calha como 0,5m, calculou-se:
Como é recomendado, adotou-se uma folga de 10cm na altura calculada, então:
Unidade de filtração
Área total de filtração
Considerando a orientação de utilizar valores de taxa de filtração (TF) entre 180 e 360m3m-3d-1, adotou-se a taxa de 270m3m-3d-1	por ser um valor intermediário.
Número de unidades de filtração
A Tabela 4 apresenta alguns valores de quantidade de filtros em relação à vazão da ETA para alguns casos brasileiros. 
Tabela 4 – Valores de filtros para determinadas ETAs em relação à vazão.
Dessa forma, considerando uma vazão de 0,6983m³/s, anteriormente calculada, adotou-se o uso de 8 filtros. Assim, com os filtros de formato quadrado, a largura ficou de 5,28 metros.
Dimensionamento das calhas de coleta de água de lavagem
Como orientado, considerou-se velocidade ascensional da água de lavagem igual a 0,8m/min, base da calha igual a 0,5m, espaçamento máximo entre calhas de 2,5m e folga de 10cm no valor calculado de H. Assim:
Tanque de contato
Recomenda-se que a cloração da água seja realizada em pH menor que 8, e que o tempo de contato seja maior de 30min, visando a desinfecção. Assim, sabendo que a vazão a ser tratada, calculada anteriormente é de 0,6983m³/s, considerando tempo mínimo de 30min, e adotando altura do tanque de 5m, tem-se:
Assim, a dimensão do tanque de contato ficou de 21,14x11,89m. Essas dimensões estão assim devido as dimensões dos filtros.