01 Tratamento Preliminar Gradeamento

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Tratamento Preliminar
Grade – Remoção de sólidos grosseiros
Desarenador – Caixa de areia
Medidor de vazão – Calha Parshall
Remoção de sólidos grosseiros
 São considerados grosseiros os resíduos sólidos
contidos nos esgotos sanitários e de fácil retenção e
remoção, através de operações físicas de
gradeamento e peneiramento;
 As unidades de grade de barra
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Remoção de sólidos grosseiros
 Finalidades
 Proteção dos dispositivos de transporte dos esgotos nas suas
diferentes fases, líquida e sólidas (lodo), tais como: bombas,
tubulações, transportadores e peças especiais;
 Proteção dos dispositivos de tratamento de esgotos, tais como:
raspadores, removedores, aeradores, meios filtrante, bem
como dispositivos de entrada e saída;
 Proteção dos corpos d’água receptores, tanto no aspecto
estético como nos regimes de funcionamento de fluxo e de
desempenho; e
 Remoção parcial da carga poluidora, contribuindo para
melhorar o desempenho das unidades subsequentes de
tratamento.
A finalidade fundamental é condicionar os esgotos para
posterior tratamento ou lançamento no corpo d’água receptor
Remoção de sólidos grosseiros
 Características das grades de barras
 São constituídas de dispositivos de retenção e de
remoção.
 Dispositivos de retenção
 Barras de ferro ou aço dispostas paralelamente, verticais
ou inclinadas, de modo a permitir o fluxo normal dos
esgotos, através do espaçamento entre as barras,
adequadamente projetadas para reter o material que se
pretende remover, com baixa perda de carga.
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Remoção de sólidos grosseiros
Remoção de sólidos grosseiros
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Remoção de sólidos grosseiros
 Espaçamento entre barras
 É fixado em função das dimensões dos sólidos grosseiros que
se pretende remover. Assim, de acordo com o espaçamento,
costumavam a ser classificadas em grosseiras, médias e finas;
 Nos últimos anos, tem-se verificado a conveniência de remover
sólidos de menores dimensões já no tratamento preliminar,
utilizando grades com menores espaçamentos, da ordem de 3
a 10 mm (uma nova classificação – grades ultrafinas).
Tipo de grade Polegadas Milímetros
Grades grosseiras Acima de 1 ½ 40 a 100
Grades médias ¾ a 1 ½ 20 a 40
Grades finas 3/8 a ¾ 10 a 20
Grades ultrafinas ¼ a ¾ 3 a 10
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Remoção de sólidos grosseiros
 Dimensões das barras
 Deverão ser suficientemente robustas para suportar os
impactos e esforços, devido aos procedimentos
operacionais e possíveis acúmulos de materiais retidos;
 As barras normalmente de aço carbono, deverão ter
rigidez estrutural para adequação de instalação nas
canais afluentes, muitas vezes a grandes profundidades;
Remoção de sólidos grosseiros
Tipo de grade Polegadas Milímetros
Grade grosseira 3/8 x 2 9,5 x 50,0
3/8 x 2 ½ 9,5 x 63,5
1/2 x 1 ½ 12,7 x 38,1
1/2 x 2 12,7 x 50,0
Grade média 5/26 x 2 7,9 x 50,0
3/8 x 1 ½ 9,5 x 38,1
3/8 x 2 9,5 x 50,0
Grade fina 1/4 x 1 ½ 6,4 x 38,1
5/16 x 1 ½ 7,9 x 38,1
3/8 x 1 ½ 9,5 x 38,1
A menor dimensão representa a espessura da barra
A maior dimensão é função da estabilidade da estrutura metálica,
e não tem influência significativa no desempenho da unidade
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Remoção de sólidos grosseiros
 Inclinação das grades
 As grades podem ser instaladas verticalmente ou
inclinadas;
 Geralmente, as de limpeza manual são inclinadas, para
facilitar a operação da limpeza, e as mecanizadas podem
ser inclinadas ou verticais;
 As grades grosseiras são normalmente de limpeza
manual e inclinadas. Se instaladas na vertical devem ser
dotadas de mecanismo de limpeza;
Remoção de sólidos grosseiros
 Inclinação das grades
 As grades médias e finas de limpeza manual, geralmente
possuem inclinações de 45º a 60º com a horizontal;
inclinações menores, em torno de 30º, acarretam grandes
extensões do canal da grade;
 As grades com maiores inclinações, de 70º a 85º,
apresentam maior rendimento do que as grades verticais.
A inclinação evita que o material se desprenda facilmente
do rastelo, retornando ao canal afluente;
 As grades ultrafinas são sempre mecanizadas e
normalmente tem inclinação entre 70º e 85º.
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Remoção de sólidos grosseiros
 Dispositivos de remoção
 O material retido deve ser removido tão rapidamente
quanto possível, para evitar represamento do esgoto no
canal a montante, e consequente elevação do nível e
aumento excessivo da velocidade do líquido entre as
barras, provocando o arraste do material que se pretende
remover;
 A remoção mecanizada pode ser controlada por
temporizador (timer), ou através de flutuadores
adequadamente instalados, que comandam o mecanismo
de limpeza sempre que o diferencial de nível (perda de
carga), entre montante e jusante, exceder o valor máximo
recomendado.
Remoção de sólidos grosseiros
 Tipos de grade de barras
 Podem ser classificadas de acordo com algumas
características particulares:
 De acordo com a movimentação do rastelo na operação
de limpeza: grades de movimentação apenas frontal, ou
frontal e posterior;
 De acordo com os mecanismos de acionamento e arraste
dos rastelos: grades guiadas por correntes, por cabos,
por cremalheira, catenária, e do tipo rolante; e
 De acordo com a forma das barras: grades de barras
retas e de barras curvas.
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Remoção de sólidos grosseiros
 De acordo com a movimentação do rastelo na operação de
limpeza: grades de movimentação apenas frontal, ou frontal e
posterior
 Apresentam vantagens e desvantagens;
 Frontal – limpeza operando sempre na parte da frente da
grade (grade acionada por cabos);
 Se acontecer de o material acumular na base da grade, poderá
emperrar e sobrecarregar o equipamento;
 A limpeza que ocorre pela parte frontal e retorna pela parte
posterior não apresenta esse inconveniente, pois qualquer
sujeira que tenha permanecido no rastelo após a limpeza,
retorna ao canal de esgoto já gradeado (grade acionada por
corrente);
 Nesse caso há sempre uma roda dentada guia na parte inferior
do canal, o que é uma desvantagem em termos de
manutenção.
Grade de barra mecanizada 
acionada por correntes
Grade de barra tipo cremalheira
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Grade de barra do tipo escalar
Grade de barra curva
Remoção de sólidos grosseiros
 De acordo com os mecanismos de acionamento e arraste
dos rastelos: grades guiadas por correntes, por cabos, por
cremalheira, catenária, e do tipo rolante
 Por cabos – são desfavoráveis, uma vez que podem apresentar
alongamentos diferenciados nos cabos de sustentação do rastelo,
impedindo a movimentação. São mais baratos e menos indicados;
 Por correntes – há o inconveniente de se manter peças móveis no
meio líquido dificultando a manutenção (roda guia dentada, no
fundo canal);
 Já se fabricam correntes de material plástico resistente e de
manutenção mais simples. Ao longo das correntes costumam ter
vários rastelos.
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Remoção de sólidos grosseiros
 De acordo com a forma das barras: grades de barras retas
e de barras curvas
 As grades anteriormente descritas são retas, inclinadas ou
posicionadas na vertical;
 As barras curvas são sempre mecanizadas, e recomendadas
somente para canais rasos com profundidade máxima de 2,5m;
 Em função do tipo de limpeza, podem ser de um braço com um
único rastelo (mecanismo de acionamento hidráulico), e de dois
braços, com um rastelo em cada extremidade (acionamento
mecânico de rotação contínua);
Remoção de sólidos grosseiros
 As grades do tipo cremalheira – com maior inclinação, tem seus
mecanismos de acionamento e de limpezatotalmente fora do
meio líquido;
 Vantagens: a manutenção preventiva e corretiva não necessita de
esvaziamento do canal. Os serviços podem ser realizados no piso
de operação;
 Geralmente, são de aço inoxidável, o que favorece o controle de
corrosão, mas tem custos mais elevados;
 Devido à movimentação do braço raspador, há uma limitação da
profundidade do canal (ver respectivo fabricante);
 As grades do tipo rolante, ou escalares - são as mais recentes e
se caracterizam por possuírem vários elementos de gradeamento,
superpostos. Sistema continuo ascendente (tipo escada rolante),
constituído de pequenas barras com espaçamento variável de 0,5
a 30,0mm. Costumam ser de aço inoxidável e plásticos
resistentes
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Remoção de sólidos grosseiros
 De acordo com a forma das barras: grades de barras retas
e de barras curvas
 VANTAGENS das barras curvas:
 Fácil automação;
 Manutenção fácil e de pouca frequência;
 Fácil limpeza manual em casos de paralisação;
 Dispositivos mecânicos e elétricos livres de contato com os
esgotos;
 Permite prazos mais longos de paralisação;
 Baixo consumo de energia elétrica.
Embora de pouco uso no Brasil, esse modelo demonstrou elevada
durabilidade, como ocorreu na Estação de Tratamento dos Esgotos da
base aérea do Galeão – RJ, quando operou por mais de 40 anos.
Remoção de sólidos grosseiros
 Características do material retido
 Quantidade e qualidade do material retido
 Outro fator (arraste): águas pluviais - lavagem das ruas
 Para grades de médio e fino espaçamento
 40 ou 50 litros de material retido por 1000m³ de esgoto
 Função da vazão média de cada unidade. Na Europa: função da
produção anual por habitante
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Remoção de sólidos grosseiros
Espaçamento (mm) Quantidade típica de sólidos 
grosseiros retidos (L/1000m³)
12,5 50
20 38
25 23
35 12
40 9
50 6
Quantidade de sólidos grosseiros removidos em função do espaçamento
entre barras
Remoção de sólidos grosseiros
 Condicionamento do material removido
 Imediatamente afastado – inconvenientes
 O local de acúmulo – possível exalação de odores, proliferação de
moscas, e aspecto desagradável
 A área deve ser constantemente lavada e desinfetada
 Evitando transtornos antes do transporte
 A) Lavagem por jatos. O emprego de transportadores de
parafuso-sem-fim;
 B) Secagem: dispositivos que permitem eliminar parte da água
(umidade entre 50 a 80%)
 Simples drenagem, prensado (reduzir em até 75%)
 C) Adição de substâncias químicas: inibir, eliminar e diminuir
odores, proliferação. Usual o emprego de cal.
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Remoção de sólidos grosseiros
 Destino do material removido
 Aterro sanitário (serviço de limpeza urbana)
 Incineração
 Atenção: poluição atmosférica e lixos urbanos
 Funcionamento Hidráulico das grades
 Velocidade de passagem e perda de carga
Remoção de sólidos grosseiros
 Velocidade de passagem entre as barras
 NÃO pode ser muito elevada: arraste do material previamente
retido;
 NÃO pode ser muito baixa: acúmulo de material de sedimentação.
 Recomenda-se para vazão máxima de projeto:
 Velocidade mínima de 0,60 m/s e máxima de 1,00 m/s;
 Alguns projetistas recomendam: 0,60-1,00 m/s (vazão média), e 1,2-
1,4 m/s (vazão máxima).
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Remoção de sólidos grosseiros
 Perda de carga
 Admite-se para efeito de obstrução de até 50% da lamina d’água,
nas unidades de limpeza manual;
 Valores mínimos indicados:
 Grade de limpeza manual: 0,15m
 Grade de limpeza mecanizada: 0,10m
 Evitar a perda de carga – limpeza periódica
 Grade manual (de forma continua) ou programada (grade
mecanizada);
Remoção de sólidos grosseiros
 Limpeza intermitente
 Manual: dispositivos de comando (ação de operador);
 Automaticamente: por meio de timer (intervalos determinados);
 Automaticamente: por meio de dispositivo (diferencial de nível de
esgoto a montante e a jusante a grade).
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Remoção de sólidos grosseiros
 Dimensionamento
 Seqüência de procedimento:
 Seleção do tipo de grade;
 Dimensionamento do canal da grade; e
 Avaliação da perda de carga total.
 Seleção do tipo de grade (função de alguns fatores)
 Localização;
 Vazão afluente; e
 Eficiência da grade
Remoção de sólidos grosseiros
 Seleção do tipo de grade - Localização
 Área necessária – para circulação requerida, tanto para remoção
e transporte do material gradeado, como para tarefas de
manutenção e operação;
 Dimensões do canal da grade: largura e profundidade;
 Levar em consideração o manuseio do material gradeado – gases
mal cheirosos e tóxicos.
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Remoção de sólidos grosseiros
 Seleção do tipo de grade – Vazão afluente
 Definirá os módulos de implantação e a quantidade de grades a
serem instaladas por módulo;
 Conforme o tipo de grade, haverá limitação de sua largura e
profundidade, e portanto, indica-se o tipo e o número adequado
de grades por módulo;
 A limpeza é feita em função da profundidade do canal afluente e
da quantidade do material sólido contido e gradeado;
 Profundidades acima de 3 metros (recomenda-se, mecanizada)
Remoção de sólidos grosseiros
 Eficiência da grade
 Representa a relação de ocupação do canal da grade pelas
barras
 E = eficiência da grade;
 a = espaçamento entre barras; e
 t = espessura das barras.
ta
a
E


 Exemplo
 Se a espessura da barra for igual a ½” e o espaçamento
entre as mesmas for de ¾”, quanto será a eficiência da
grade?
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Remoção de sólidos grosseiros
Espessura das barras “t” Eficiência “E” para espaçamento “a”
Polegadas Centímetros a = 3/4” a = 1” a = 1 1/4”
a = 1,905cm a = 2,54cm a = 3,175cm
1/4 0,64 0,750 0,800 0,834
5/16 0,79 0,730 0,768 0,803
3/8 0,95 0,677 0,728 0,770
7/16 1,11 0,632 0,696 0,741
1/2 1,27 0,600 0,677 0,715
Eficiência da grade em função do espaçamento e espessura das barras
Remoção de sólidos grosseiros
v
Q
Au 
Au = área útil (área livre entre as barras)
v = velocidade de passagem
Q = vazão do projeto
S = seção do canal junto à grade (necessária para o escoamento)
E
Au
S 
a
ta
AuS


A largura do canal pode ser aumentada para favorecer a velocidade
passagem entre as barras, resultando numa velocidade de
aproximação vo na seção antes da grade, menor que v.
S
Q
vo 
Dimensionamento do canal afluente à grade
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Exemplo A
 Um canal de esgoto opera com uma vazão máxima de 0,4m³/s, com barras
de espaçamento de ½” utilizando barras retangulares de ½” x 1 ½”,
apresenta que valor de seção no local da grade?
 dados: condições no escoamento da grade vmáx = 1,2m/s
 Qual seria a velocidade de aproximação v0 para vazão máxima? Admitindo-
se largura da seção de 1,00m
Remoção de sólidos grosseiros
 Determinação da perda de carga na grade
 Deve-se considerar, o modelo selecionado, o tipo de operação de
limpeza, localização e detalhes construtivos;
 As perdas de cargas de unidades mecanizadas devem ser
fornecidas pelo fabricante.
 O valor da perda de carga para as grades limpas, sem acúmulo
de material grosseiro, pode ser determinado pela fórmula de
Kirshmer (Metcalf e Eddy, 2003):













g
v
sen
a
t
hf
2
2
3
4

hf = perda de carga, m
β = fator que depende da seção das barras (tabelado)
a = espaçamento entre barras, m
t = dimensão máxima transversal das barras (espessura), m
v = velocidade do fluxo entre as barras da grade, m/s
g = aceleração da gravidade, (9,8m/s²)
θ =ângulo da grade com a horizontal
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Remoção de sólidos grosseiros
 Determinação da perda de carga na grade
g
vv
hf
2
²²
43,1
0

A perda de carga pode ser calculada
considerando o comportamento
hidráulico idêntico ao escoamento
através do orifício (NBR 12209).
A fórmula simplificada será:
hf = perda de carga, m
v = velocidade do fluxo entre as barras da grade, m/s
v0 = velocidade imediatamente a montante da grade, m/s
g = aceleração da gravidade, (9,8m/s²)
Remoção de sólidos grosseiros
 Recomendações da ABNT
 O dimensionamento das grades de barras deverá ser em função
da vazão máxima afluente a cada unidade;
 Em elevatórias de pequeno porte (até 50 L/s), o gradeamento
poderá ser feito através de cesta removível por içamento,
colocada na altura da boca de descarga do coletor; (limitações)
 Em elevatórias de pequeno porte, cujas profundidades dos canais
não excedam a 4m e onde a necessidade de limpeza não seja
contínua, se deverá optar por grades de limpeza manual;
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Remoção de sólidos grosseiros
 Recomendações da ABNT
 Em elevatórias de porte médio, entre 50 e 500 L/s, com
profundidades maiores e com elevado índice de sólidos
grosseiros, será obrigatório instalar grades com remoção
mecânica;
 Deverá ser previsto acesso de transporte para remoção do
material retido;
 O uso de trituradores - tipo de sólidos. Necessidade de instalação
de um ou mais canais de reserva;
 As grades deverão ser fixadas em quadros ou suportes. Nunca
deverão ser chumbadas na estrutura de concreto do canal.