Tratamento__De__agua_uniube_2012

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TRATAMENTO DE ÁGUA 1 
TRATAMENTO DE ÁGUA 
 
 
REFERÊNCIA: 
 Richter, C. A. e Azevedo Netto, J. M. Tratamento de 
Água. São Paulo, Ed. Edgard Blücher Ltda, 1991. 
 Di Bernardo, L.; Di Bernardo, A.; Centurione Filho, P. L. 
Ensaios de Tratabilidade de Água e dos Resíduos 
Gerados em Estações de Tratamento de Água. São 
Carlos, RiMa, 2002. 
 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO AO TRATAMENTO DE ÁGUA 
 
 
1.1. LEGISLAÇÃO 
 
Portaria MS N° 2914, de 21 de dezembro de 2011, do Ministério da 
Saúde, que dispõe sobre os procedimentos de controle e de 
vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão 
de potabilidade. 
 
 
1.2. OBJETIVOS DO TRATAMENTO DE ÁGUA 
 
 Objetivos higiênicos: remoção de organismos 
patogênicos, de produtos químicos que possam causar 
danos fisiológicos. 
 
 Objetivos estéticos: correção da cor, odor e 
sabor. 
 
 Objetivos econômicos: redução da corrosividade, 
da dureza, cor, turbidez, ferro, manganês, odor e 
sabor. 
TRATAMENTO DE ÁGUA 2 
 
1.3. PRINCIPAIS PROCESSOS DE TRATAMENTO 
 
 aeração 
 decantação 
 coagulação 
 filtração 
 desinfecção 
 correção da dureza 
 controle da corrosão 
 adsorção em leitos de contato (p. ex.:carvão ativado) 
 
 
1.4. EFEITOS DOS PROCESSOS DE 
TRATAMENTO 
 
Ver Tabela 2.1 (Richter). 
 
 
1.5. CLASSIFICAÇÃO DAS ÁGUAS PARA EFEITO 
DE TRATAMENTO 
 
Tipo A – águas subterrâneas ou superficiais, provenientes de 
bacias sanitariamente protegidas, com características básicas 
definidas na Tabela seguinte, e as demais satisfazendo ao padrão 
de potabilidade. 
 
Tipo B – águas subterrâneas ou superficiais, provenientes de 
bacias não protegidas, com características básicas definidas na 
Tabela seguinte, e que possam enquadrar-se no padrão de 
potabilidade mediante processo de tratamento que não exija 
coagulação. 
 
Tipo C – águas superficiais provenientes de bacias não 
protegidas, com características básicas definidas na Tabela 
seguinte, e que exijam coagulação para enquadrar-se no padrão 
de potabilidade. 
TRATAMENTO DE ÁGUA 3 
Tipo D – águas superficiais provenientes de bacias não 
protegidas, sujeitas a fontes de poluição, com características 
básicas definidas na Tabela seguinte, e que exijam processos 
especiais de tratamento para que possam enquadrar-se no 
padrão de potabilidade. 
 
 
Tabela – Classificação das águas naturais para consumo 
público 
 
Tipos A B C D 
DBO5 (mg/L): 
-média 
-máxima, em 
qualquer 
amostra 
 
até 1,5 
 
 
1 - 3 
 
1,5 – 2,5 
 
 
3 - 4 
 
2,5 – 4,0 
 
 
4 – 6 
 
>4,0 
 
 
>6 
Coliformes 
(NPM/100mL): 
-média mensal 
em qualquer 
mês 
-máximo 
50 – 100 
>100 em menos 
de 5% das 
amostras 
100 – 5000 
>5000 em 
menos de 20% 
das amostras 
5000 – 20000 
>20000 em 
menos de 5% 
das amostras 
 
 
 
 
>20000 
- 
pH 5 – 9 5 – 9 5 – 9 3,8 – 10,3 
Cloretos (mg/L) 0 50 – 250 250 – 600 >600 
Fluoretos (mg/L) <1,5 1,5 – 3,0 >3,0 - 
NPM = Número mais provável 
 
 
O tratamento mínimo necessário para cada tipo de água é o 
seguinte: 
 
Tipo A: desinfecção e correção do pH. 
 
Tipo B: desinfecção e correção do pH e, além disso: 
a) decantação simples, para águas contendo sólidos 
sedimentáveis, quando, por meio desse processo, 
suas características se enquadrem no padrão de 
potabilidade; ou 
 
b) filtração, precedida ou não de decantação, para 
águas de turbidez natural, medida na entrada do 
filtro, sempre inferior a 40UNT (unidades 
nefelométricas de turbidez) e cor sempre inferior a 
20 unidades, referida ao padrão de platina. 
TRATAMENTO DE ÁGUA 4 
Tipo C: coagulação, seguida ou não de decantação, filtração em 
filtros rápidos, desinfecção e correção do pH. 
 
Tipo D: tratamento mínimo do C e o tratamento complementar 
apropriado a cada caso. 
 
 
2. COAGULAÇÃO E FLOCULAÇÃO 
 
2.1. NATUREZA DA MATÉRIA NA ÁGUA 
 
Turbidez : geralmente partículas inorgânicas. 
 
Cor, sabor e odor : geralmente partículas orgânicas. 
 
As partículas coloidais apresentam grande relação área de superfície 
/ massa 

 predominam propriedades associadas com a superfície 
das partículas, tais como cargas elétricas e adsorção superficial. 
 
 Colóides hidrófilos 
 Colóides hidrófobos 
 
Colóides hidrófilos 

 Cor 
 
Atraem moléculas de água que formam uma película em 
torno da partícula. Ex.: amido, gomas, e proteínas. 
 
Colóides hidrófobos 

 Turbidez 
 
Constituem, normalmente, a maioria dos colóides nas águas 
de abastecimento. Ex.: argilas e óxidos metálicos. 
Diâmetro da 
partícula (μm) 
substâncias húmicas 
PARTÍCULAS EM 
SUSPENSÃO 
PARTÍCULAS 
COLOIDAIS 
1 10-3 
PARTÍCULAS 
EM SOLUÇÃO 
Turbidez 
Cor 
argilas 
TRATAMENTO DE ÁGUA 5 
Possuem carga elétrica negativa em sua superfície. 
Forças de repulsão eletrostáticas mantêm essas partículas 
separadas, impedindo que elas sejam removidas por 
sedimentação. 
 
 
 
2.2. COAGULAÇÃO E FLOCULAÇÃO 
 
 
COAGULAÇÃO: 
 
 Processo que resulta na desestabilização das suspensões 
coloidais pela redução das forças que tendem a manter estas 
partículas separadas. 
 No tratamento de água é obtida pela adição de produtos 
químicos, tais como sais de alumínio e ferro. 
 Os íons metálicos produzidos pelas reações desses sais no 
meio líquido, altamente carregados eletricamente, reduzem 
as forças repulsivas entre as partículas coloidais hidrófobas, 
de modo a permitir sua aglomeração. 
 Também produzem compostos floculentos que auxiliam a 
formação de aglomerados de partículas. 
 
 
FLOCULAÇÃO: 
 
 Processo de aglomeração de partículas formando flocos. 
 É operacionalmente obtida por lenta e prolongada mistura. 
 
 
 
2.3. PRODUTOS UTILIZADOS NA COAGULAÇÃO 
 
 COAGULANTES: sulfato de alumínio, sulfato ferroso, 
sulfato ferroso clorado, sulfato férrico, cloreto férrico, 
etc. 
 
 ÁLCALIS: para ajustar o pH, promover e manter 
alcalinidade: cal virgem, cal hidratada, barrilha, etc. 
TRATAMENTO DE ÁGUA 6 
 
Características necessárias dos produtos coagulantes: 
 
 produzir precipitados floculentos; 
 formar flocos grandes, com boas características de 
sedimentação, que permitam a adsorção de impurezas 
dissolvidas, coloidais e em suspensão; 
 produzir, na água, íons positivos. 
 
 Coagulantes primários e faixa de pH em que são utilizados: 
 
Coagulante Faixa de pH 
Sulfato de alumínio 5,0 a 8,0 
Sulfato ferroso 8,5 a 11,0 
Sulfato férrico 5,0 a 11,0 
Cloreto férrico 5,0 a 11,0 
Sulfato ferroso clorado > 4,0 
 
 O sulfato de alumínio é o coagulante mais 
utilizado nas ETAs. É fácil de transportar e de 
manejar; tem custo baixo e é produzido em várias 
regiões do Brasil. 
 O sulfato ferroso é recomendado para tratar águas com 
pH elevado. 
 O sulfato férrico é conveniente para o tratamento de 
águas altamente coloridas ou ácidas. 
 O cloreto férrico produz bons flocos em amplo intervalo 
de pH. 
 
 
Observações: 
 
 geralmente águas com maior turbidez consomem mais 
coagulantes no tratamento; 
 a remoção da cor, em geral, é mais fácil em pH baixo 
(5,0 a 6,0). 
 
 
 POLIELETRÓLITOS: são auxiliares de coagulação que 
podem melhorar o processo de floculação. Formam 
polímeros de longa cadeia molecular, que promovem 
ligações entre partículas, resultando na formação de 
flocos maiores e com melhores características de 
TRATAMENTO DE ÁGUA 7 
sedimentação. Os flocos separados nos decantadores 
são mais compactos, resultando em menores volumes 
de lodo. 
 
Os polieletrólitos podem ser: 
 
 aniônico; 
 catiônico (podem dispensar o coagulante primário); 
 não iônico. 
 
Vantagens: 
Principal benefício: aumento muito grande no tamanho 
do floco 

 grande aumento na taxa de 
sedimentação. 
 Pequena dosagem de polieletrólito pode reduzir muito o 
consumo de coagulante. 
 Redução no volume de lodo nos decantadores pois os 
flocos são mais compactos e usam-se menores doses de 
coagulante. 
 Soluções fáceis de preparar, armazenar e aplicar à água. 
 
Emprego: 
 Tratamento de águas que em alguns períodos do ano as 
variações na sua qualidade influem na floculação. 
 ETAs trabalhando acima de sua capacidade. 
 
 
 
3. MISTURA RÁPIDA 
 
3.1. CONSIDERAÇÕES 
 
É a parte mais importante do tratamento. 
 
Finalidade dos misturadores rápidos: proporcionar turbulência 
suficiente para assegurar a mistura adequada do coagulante à água. 
 
Tempo de mistura deve ser extremamente curto, visto que 
os coagulantes se hidrolisam e se polimerizam em segundos 
após seu lançamento na água. 
TRATAMENTO DE ÁGUA 8 
 
A maioria dos projetos realizados no Brasil, com bons resultados, 
tem utilizado um tempo de mistura inferior a 1s (Richter). 
 
 
 
3.2. GRADIENTE DE VELOCIDADE 
 
 
 
 
Camp e Stein: 
V
P
G



 
 
G = gradiente de velocidade médio (s-1) 
P = potência útil introduzida na água (kgf × m/s) 
V = volume no qual é dissipada a energia (m³) 

 = viscosidade absoluta da água (kgf × s/m²) 
 
 
 
3.3. CONDIÇÕES PARA PROJETO DE 
MISTURADORES RÁPIDOS 
 
Na ausência de ensaios de laboratório: 
 
 Gradiente de velocidade: G = 500 a 2.500s-1 
 Tempo de mistura: ≤ 5s 
 
 
 
 
v + dv 
dz dz
dv
G 
 
G = gradiente de velocidade 
v 
TRATAMENTO DE ÁGUA 9 
3.4. MISTURA RÁPIDA EM CALHAS PARSHALL 
 
As calhas ou medidores Parshall têm sido empregados para fazer a 
medida da vazão nos canais abertos. 
 
Na região de maior turbulência, pode-se aplicar o coagulante, 
aproveitando a energia hidráulica para promover a mistura rápida. 
 
 
 
As calhas Parshall são indicadas nominalmente pela dimensão W. 
(Tabela). 
Equação para a determinação da vazão 
 s/m3
 em função da carga 
medida 
 m
: 
nHQ  
 
 
Por exemplo, para o Parshall de 1’ (30,5cm), a equação é: 
52216900 ,H,Q 
 
 
2/3 A 
G B F 
PLANTA 
W 
A 
D C 
PONTO DE APLICAÇÃO 
K 
hf 
N 
H 
E 
CORTE 
TRATAMENTO DE ÁGUA 10 
 
Dimensões padronizadas de medidores Parshall (cm), 
coeficientes para equação da vazão e vazão de escoamento 
livre (L/s): 
 
Dimensões padronizadas (cm) de medidores Parshall Coeficientes 
Vazão (L/s) 
W A B C D E F G K N λ n 
1” 2,5 36,3 35,6 9,3 16,8 22,9 7,6 20,3 1,9 2,9 - - 0,3 - 5 
3” 7,6 46,6 45,7 17,8 25,9 38,1 15,2 30,5 2,5 5,7 0,176 1,547 0,8 – 53,8 
6” 15,2 62,3 61,0 39,4 40,3 61,0 30,5 61,0 7,6 11,4 0,381 1,580 1,4 – 110,4 
9” 22,9 88,1 86,4 38,1 57,5 76,2 30,5 45,7 7,6 11,4 0,535 1,530 2,5 – 252,0 
1’ 30,5 137,1 134,4 61,0 84,5 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 0,690 1,522 3,1 – 455,9 
1 ½’ 45,7 144,8 142,0 76,2 102,6 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 1,054 1,538 4,2 – 696,6 
2’ 61,0 152,3 149,3 91,5 120,7 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 1,426 1,550 11,9 – 937,3 
3’ 91,5 167,5 164,2 122,0 157,2 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 2,182 1,566 17,3 – 1427,2 
4’ 122,0 182,8 179,2 152,5 193,8 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 2,935 1,578 36,8 – 1922,7 
5’ 152,5 198,0 194,1 183,0 230,3 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 3,728 1,587 45,3 – 2423,9 
6’ 183,0 213,3 209,1 213,5 266,7 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 4,515 1,595 73,6 – 2930,8 
7’ 213,5 228,6 224,0 244,0 303,0 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 5,306 1,601 85,0 – 3437,7 
8’ 244,0 244,0 239,0 274,5 340,0 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 6,101 1,606 99,1 – 3950,2 
10’ 305,0 274,5 260,8 366,0 475,9 122,0 91,5 183,0 15,3 34,3 - - 200,0 – 5660,0 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para o cálculo do Parshall como misturador rápido, ver Richter. 
 
 
 
 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 11 
3.5. MISTURA RÁPIDA MECÂNICA 
 
 
A água a ser coagulada deverá incidir diretamente sobre as pás do 
agitador e o coagulante deverá ser aplicado logo abaixo da turbina 
do agitador. 
 
 Gradiente de velocidade: 
V
P
G



 
 
G = gradiente de velocidade (s-1) 
P = potência útil (kgf × m/s) 
V = volume do tanque de mistura rápida (m³) 
μ = viscosidade absoluta da água (kgf × s/m²) 
 
 
H 
L 
h 
DT 
B 
W 
D 
TRATAMENTO DE ÁGUA 12 
 Potência útil: 
Para rotor tipo turbina: 
53 Dn
g
KP
c
 
 
P = Potência transferida (kgf × m/s) 
n = número de rotações por segundo (rps) 
D = diâmetro do rotor (m) 

 = densidade da água = 1.000kg/m³ 
gc = fator de conversão da lei de Newton = 9,81kg × m/kgf × s² 
K = coeficiente que depende da geometria do sistema câmara 
equipamento de mistura. 
A turbina que fornece, sob idênticas condições de rotação e 
diâmetro, a maior potência útil, apresenta: 
5K
 
3372 ,
D
D, T 
 
9372 ,
D
H, 
 
31750 ,
D
h, 
 
4
1

D
B 
5
1

D
W 
10
1

TD
L 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 13 
EXEMPLO: Dimensionar um misturador rápido e a câmara de 
mistura para uma estação de tratamento que vai tratar 450L/s. 
 Gradiente de velocidade: 2.000s-1 
 Tempo de mistura: 1s. 
 Água a 15°C: μ = 1,167×10 -4kgf×s/m² 
SOLUÇÃO: 
 Volume da câmara de mistura 
 V
: 
1450  ,QtV
 

 
3450 m,V 
 
 Diâmetro da câmara de mistura 
 TD
: 
H
D
V T 
4
2 
53,
D
H

 (arbitrado) 

 
D,H 53
 
D,
D
V T 53
4
2

 
3
D
DT
 (arbitrado) 

 
3
TDD 
 
3
2
9160
3
53
4
T
TT D,
D
,
D
V 
  33 45009110911 ,,V,DT   m,DT 790 
 Profundidade do nível d'água na câmara de mistura 
 H
: 
H
D
V T 
4
2  
22 790
45044
,
,
D
V
H
T 



 

 
m,H 920
 
 Potência aplicada à água 
 P
: 
V
P
G


 

 
242 2000450101671   ,,VGP   s/mkgfP  210 
 Diâmetro da turbina 
 D
: 
3
790
3
,D
D T 
 

 
m,D 260
 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 14 
 Dimensões das paletas 
 WB
: 
4
260
4
,D
B 
 

 
m,B 070
 
5
260
5
,D
W 
 

 
m,W 050
 
 Velocidade de rotação 
 n
: 
53 Dn
g
KP
c
 
 

 
3
526010005
819210
,
,
n



 

 
rpmrpsn 4207 
 
Para um motor elétrico de quatro pólos (≈1.750rpm a 60Hz), será 
necessário um redutor de velocidade com um fator de redução de 
1.750/420, ou de aproximadamente 4:1. 
Na determinação da potência do motor elétrico, deve-se levar em 
consideração o rendimento do redutor de velocidade. A um 
rendimento de 80%, a potência mínima do motor elétrico deverá 
ser: 
hp,
,
Pm 53
8075
210



 
A escolha deverá recair em um motor de potência nominal de 4hp 
(potência de placa). 
 
 
3.6. DIFUSORES 
Quanto maior for o número de pontos de aplicação do coagulante 
na água, menor será o tempo para completar a mistura. 
Os difusores permitem que o coagulante seja aplicado em vários 
pontos e podem ser empregados em ressaltos hidráulicos, em 
canais e em tubulações. 
 
Mais detalhes, ver Richter.TRATAMENTO DE ÁGUA 15 
 
4. SISTEMAS DE FLOCULAÇÃO 
 
4.1. MECANISMO DA UNIÃO DE PARTÍCULAS 
Floculação se deve ao encontro de partículas. 
Floculação pericinética: encontro de partículas decorre do 
movimento browniano e da ação da gravidade. Regime de 
escoamento tem pouca importância nos choques pericinéticos. 
Floculação ortocinética: decorrente da introdução de energia 
externa. Regime de escoamento é fundamental nos choques 
ortocinéticos. 
Modelo matemático dos choques ortocinéticos – von Smoluchowsky: 
  dz
dvddnnN jijiij  3
6
1 
Nij = n° de choques entre ni partículas de diâmetro di com nj 
partículas de diâmetro dj por unidade de volume e de tempo. 
ni e nj = n° de partículas i e j por unidade de volume. 
dz
dv = gradiente de velocidade local 
Se dv/dz não for constante em todo o sistema, deverá ser 
substituído pelo gradiente de velocidade médio G. 
  GddnnN jijiij  3
6
1 
sendo 
V
P
G



 
 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 16 
O n° de choques por unidade de volume e por unidade de tempo 
aumenta com: 
 n° e tamanho das partículas; 
 a potência introduzida por unidade de volume; 
 a temperatura. 
 
4.2. FLOCULADORES MECANIZADOS 
Apresentam algumas vantagens em relação aos sistemas 
hidráulicos: 
 perda de carga quase nula; 
 controle da intensidade da agitação. 
 
4.2.1. FLOCULADORES DO TIPO DE PALETAS 
 
 De eixo vertical 
 
 
 
 
PLANTA 
CORTE 
TRATAMENTO DE ÁGUA 17 
 De eixo horizontal 
 
Potência útil: 
     BRRbnkC,P j,ij,eD   443 5 110461  
P = potência introduzida na água (kgf × m/s ) 

 = peso específico da água = 1.000kgf/m³ 
k = relação entre a velocidade da água e a velocidade das 
paletas. Para dimensionamento; k = 0,25 
n = rotação (rpm) 
B = n° de braços do floculador 
 
Observação: no dimensionamento do motor – k =0 na 
partida (potência consumida é elevada). 
Ri1 ∆ 
Re1 
 
l 
CD = coeficiente de arrasto 
das paletas 
 
b/l CD 
1 1,10 
2 1,15 
4 1,19 
10 1,29 
18 1,40 
∞ 2,01 
 
b 
TRATAMENTO DE ÁGUA 18 
 
RECOMENDAÇÕES PARA PROJETO: 
 Gradiente de velocidade: 10 a 70s-1 
 Tempo de detenção: 20 a 60min 
 Quando conjugados aos decantadores – mesma 
profundidade destes pelas facilidades de construção 
(geralmente entre 3,50 e 4,00m). 
 Mínimo de três tanques em série (para diminuir curto-
circuito), com G decrescente. 
 Para floculadores de eixo vertical: 
 
TABELA 1: Características de floculadores mecânicos de eixo vertical 
do tipo de paletas. 
 
Floculador 
Capacidade 
do tanque 
(m³) 
Dimensões do floculador 
N° de 
braços 
N° de 
paletas por 
braço 
D 
(m) 
b 
(m) 
l 
(m) 
∆ 
(m) 
FV-1.42 10 a 16 1,60 3,20 0,15 0,10 4 2 
FV-2.42 16 a 25 2,00 3,20 0,15 0,10 4 2 
FV-3.42 23 a 36 2,40 3,20 0,15 0,10 4 2 
FV-4.43 31 a 49 2,80 3,20 0,15 0,10 4 3 
FV-5.43 40 a 64 3,20 3,20 0,15 0,10 4 3 
FV-6.44 51 a 81 3,60 3,20 0,15 0,10 4 4 
≥0,40 
≥0,15 
CORTE 
D 
D = 0,80L a 0,90L 
L 
TRATAMENTO DE ÁGUA 19 
 
 Para floculadores de eixo horizontal: 
 
 
0,50m ≤ d ≤ 1,00m 
3,50m ≤ l’ ≤ 4,50m 
N° de conjuntos agitadores por eixo: 2 ≤ N1 ≤ 4 
TABELA 2: Características de floculadores mecânicos de eixo 
horizontal do tipo de paletas: 
 
F
lo
cu
la
d
o
r Dimensões do tanque Dimensões do floculador 
N° de 
braços 
N° de 
paletas 
por 
braço 
p=b’ 
(m) 
l’ 
(m) 
D 
(m) 
b 
(m) 
l ∆ 
(m) 
FH-1.43 2,75 a 3,14 3,50 a 4,00 2,20 3,00 0,15 0,10 4 3 
FH-2.43 2,88 a 3,29 3,60 a 4,10 2,30 3,10 0,15 0,10 4 3 
FH-3.43 3,00 a 3,43 3,70 a 4,20 2,40 3,20 0,15 0,10 4 3 
FH-4.43 3,13 a 3,57 3,80 a 4,30 2,50 3,30 0,15 0,10 4 3 
FH-5.43 3,25 a 3,71 3,90 a 4,40 2,60 3,40 0,15 0,10 4 3 
FH-6.44 3,50 a 4,00 4,00 a 4,50 2,80 3,50 0,15 0,10 4 4 
D 
b’ 
p 
p = b’ 
 
0,7b’ ≤ D ≤ 0,8b’ 
 
2,75m ≤ p ≤ 4,50m 
∆ 
l 
b 
l’ 
d 
TRATAMENTO DE ÁGUA 20 
 
 Velocidade nas extremidades das paletas: 
 < 1,20m/s na 1ª câmara; 
 < 0,60m/s na última câmara. 
 
EXEMPLO: Dimensionar floculador mecanizado de eixo horizontal 
para Q = 0,5m³/s, a ser construído a montante de um decantador 
com largura de 35m. 
SOLUÇÃO: 
a) Valores arbitrados: 
 
 G (s-1) T (min) 
1ª câmara 70 10 
2ª câmara 50 10 
3ª câmara 35 10 
 
 
 
D 
l’ 
b’ B 
L d b 
DECANTADOR DECANTADOR 
b’ 
p 
35m 
POÇO SECO 
TRATAMENTO DE ÁGUA 21 
b) N° de tanques L × B × p (N2) 
N2 = 2 (arbitrado) 
 
c) Comprimento L 
L = 16m (arbitrado) 
Largura do poço seco: 35,00 - 2×16,00 - 2×0,15 = 2,70m 
 
O poço seco abriga os motores e redutores necessários. 
 
d) N° de conjuntos agitadores por eixo (N1) 
Considerando l’ = 4,00m: 
4
16
1 N
 N1 = 4 conjuntos por eixo 
 
e) Volume de cada compartimento L × b’ × p (V ) 
6010250  ,TQV 3150mV  
 
f) Dimensões de cada tanque L × B × p 
3150mp'bL  
Fazendo b’ = p : m,pp 063 15016 2  
Logo, cada tanque: L = 16m; p = 3,06m; B = 3×3,06 = 9,18m 
 
g) Seleção e dimensões do floculador 








 








433
ou ;432
ou ;431
04
063
063
2 Tabela
.FH
.FH
.FH
m,'l
m,'b
m,p
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 22 
Considerando o emprego do floculador FH-3.43, da Tabela 2 
obtém-se suas características: 
 
 
 
h) Rotação dos agitadores (n) 
 
Sistema 1 2×4 agitadores G1 = 70s
--1 n1 
Sistema 2 2×4 agitadores G2 = 50s
-1 n2 
Sistema 3 2×4 agitadores G3 = 35s
-1 n3 
 
Em cada tanque: 
 2242 01540150100291 G,G,GVP   
 
D = 2,40 
I III II 
1,20 
b
 =
 3
,2
0
 
l 
 .15 .10 .15 .10 .15 .55 
4 braços 
Eixo horizontal 
TRATAMENTO DE ÁGUA 23 
hp,s/mkgf,,P 016757001540 21  
hp,s/mkgf,,P 506385001540 22  
hp,s/mkgf,,P 309183501540 23  
 
     BRRbnkC,P j,ij,eD   443 5 110461  
 
51 321
150
203 ,C,,
,
l
b
D 
 
8580051201 4444 ,,,RR I,iI,e  
4050800950 4444 ,,,RR II,iII,e  
1490550700 4444 ,,,RR III,iIII,e  
  412114904050858044 ,,,,RR j,ij,e  
 
  1641212032501105110461 3335   ,,n,,,P 
 
36680 n,P   3
6680,
P
n 
 
 
 
 6751  s/mkgf,P rpm,n 84 1  
 6382  s/mkgf,P rpm,n 93 2  
 9183  s/mkgf,P rpm,n 033  
TRATAMENTO DE ÁGUA 24 
 
i) Velocidade na extremidade das paletas 
 1ª câmara: 
60
842012
60
2 ,,nRv p  
 
OK! 201600 s/m,s/m,Vp  
 última câmara: 
60
032012 ,,v p


 
OK! 600310 s/m,s/m,Vp  
 
j) Potência dos motores 
Considerando k = 0 na partida 
  16412120301105110461 3335   ,,n,,P 
35831 n,P  
 
hp,s/mkgfPrpm,n 32175 84 11  
hp,s/mkgfPrpm,n 3194 93 22  
hp,s/mkgfPrpm,n 6043 03 33  
 
Para determinar a potência nominal de cada motor é necessário 
considerar a eficiência do redutor, um fator de segurança e as 
potências comerciais disponíveis. 
 
 
 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 25 
4.2.2. FLOCULADORES DO TIPO DE TURBINAS 
AXIAIS 
 
O modelo matemático é semelhante ao da turbina utilizada para 
mistura rápida, diferindo apenas o valor de K. 
53 Dng
KP
c
 
 
31,K 
 
6602 ,
D
L, 
 
9372 ,
D
H, 
 
1190 ,
D
h, 
 
8
1

D
W 
12
1

D
l 
WB 2 45  
6 lâminas 
B 
H 
l 
h 
L 
W 
D 
TRATAMENTO DE ÁGUA 26 
 
4.3. FLOCULADORES HIDRÁULICOS 
 
 
São recomendados para pequenas instalações. 
GRADIENTE DE VELOCIDADE: 
HQP  
 
P = potência consumida no floculador hidráulico (kgf × m/s) 

 = 1.000kgf/m³ 
Q = vazão (m³/s) 
H = perda de carga no floculador (m) 
 
V
HQ
V
PG








 
T
H
G




 
 
T = tempo de detenção no floculador (s) 
CORTE 
H 
CÂMARA COM CHICANAS DE FLUXO VERTICAL 
PLANTA 
CÂMARA COM CHICANAS DE FLUXO HORIZONTAL 
TRATAMENTO DE ÁGUA 27 
 
RECOMENDAÇÕES PARA PROJETO: 
 
 Gradiente de velocidade: 10 a 70s-1 
 
 Tempo de detenção: 20 a 30min 
 
 A velocidade da água ao longo das chicanas deverá ser 
superior a 10cm/s e inferior a 30cm/s. 
 
 O espaço mínimo entre paredes ou chicanas: 
0,60m.
 
 
 Nos orifícios: 
fD hgSCQ  2
 
 
Q =vazão (m³/s) 
CD = coeficiente de descarga 
S = área da passagem (m²) 
hf = perda de carga (m) 
 
Substituindo pranchas, podem-se alterar as características das 
passagens superiores, promovendo variação de G. 
 
Caso o orifício estivesse localizado a uma distância do fundo ou 
das paredes laterais pelo menos igual a duas vezes a sua 
Orifício superior 
(variável) 
Orifício inferior 
(fixo) 
Pranchas de 
madeira 
superpostas 
TRATAMENTO DE ÁGUA 28 
menor dimensão, ocorre contração completa da veia líquida e o 
coeficiente de descarga é igual a 0,61. 
 
No caso de orifícios abertos junto ao fundo ou às paredes 
laterais é necessário uma correção em CD. 
 
 )k,,CD  1501610 
 
orifício do total perímetro
supressão há que em parte da perímetro
k
 
 Quando a passagem da água de um compartimento para 
outro se dá por cima da cortina destinada a subdividir os 
tanques de floculação em compartimentos, esta deve ter, na 
parte inferior, abertura que permita o escoamento por 
ocasião de esvaziamento do compartimento. 
 
 Os tanques de floculação devem ser providos de descarga 
com diâmetro mínimo de 150mm e fundo com declividade de 
1% na direção desta. 
 
 
d 
a 
b 
d 
a 
b 
se d < 2 vezes a menor 
dimensão do orifício: 
 ba
ba
k



2
2 
caso contrário: 
 
50
2
,
ba
ba
k 


 
 ba
a
k
dse



2
 :orifício do dimensão
menor a vezes2 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 29 
4.4. VEICULAÇÃO DA ÁGUA FLOCULADA 
 
Para transportar a água floculada até a unidade seguinte é 
necessário cuidado para que os flocos formados não venham a se 
romper. 
 
O gradiente de velocidade não deve ultrapassar ao valor daquele 
da unidade de montante nem ser tão baixo a ponto de exigir 
velocidade de escoamento que possibilite a sedimentação 
prematura de flocos em locais inadequados. 
 
Para a determinação de G em canalizações, canais e orifícios, 
podem-se utilizar os diagramas anexos (Figs. 22.1 e 22.2 -
Técnica de Abastecimento e Tratamento de Água, vol.1). 
 
EXEMPLO: Dimensionar floculador com chicanas para Q = 120L/s, 
decantador com 4,0m de profundidade e 20,0m de comprimento. 
 
SOLUÇÃO: 
 
a) Tempo de detenção (T ): 
T = 30min (arbitrado) 
 
b) Volume do floculador (V ): 
32166030120 m,V  
 
c) Dimensões do floculador 
blpV  2
 
)decantador do mesma a - (arbitrada 020
)decantador do mesma a - (arbitrada 04
m,l
m,p

 
 
m,,,b 351020042
216



 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 30 
 
d) N° de câmaras (N ) e espaçamento entre chicanas (e): 
766
600
02022 ,,
,
e
lN 
 
Adotando N = 64 câmaras, resulta: 
m,,e 6250
64
0202



 
 
e) Velocidade em cada câmara (v ): 
s/m,,,
,v 140
6250351
120



 
 
OK! 301410 s/cms/cmvs/cm  
 
f) Gradientes de velocidade 
Arbitrados: 
G1 = 70s
-1 T1 = 7,5min 
G2 = 50s
-1 T2 = 7,5min 
G3 = 30s
-1 T3 = 7,5min 
G4 = 20s
-1 T4 = 7,5min 
 
g) Perda de carga 
T
H
G




  2GTH 

 
 
24100291 20 m/skgf,C   
e e 
... 
... ... 
1 
... 
2 16 17 31 32 
G1 G2 
33 34 48 49 63 64 
G4 G3 
b 
b 
l 
TRATAMENTO DE ÁGUA 31 
 
2
3
4
10
6057100291
jj G,,H 
  
2510634 jj G,H  
 
 
G1 = 70s
-1 H1 = 0,23m 
G2 = 50s
-1 H2 = 0,12m 
G3 = 30s
-1 H3 = 0,04m 
G4 = 20s
-1 H4 = 0,02m 
 
h) Dimensões dos orifícios 
h.1) 1ª quarta parte 
ni1 = 8 orifícios inferiores 
ns1 = 8 orifícios superiores 
 
m,hh is 23088 11 
 
)(arbitrado 2 11 is hh 
 





m,h
m,h
s
i
01920
00960
1
1 
Orifícios inferiores: 
 
 
hgSCQ D  2
 
2
1 4070
009608926790
120 m,,,,
,S i 


 
 
m,ba 640
 
 
então: 
OK! 2812710640351 m,a,,,d  
 
d 
b 
a 
supondo d < 2a e a = b: 
 
 
 
6790
7501501610
750
4
3
2
2
,C
,,,C
,
a
a
ba
ba
k
D
D






 
TRATAMENTO DE ÁGUA 32 
Orifícios superiores: 
 
 
2
1 2980
019208926560
120 m,,,,
,S s 


 
m,ba 550
 
então: 
OK! 1012800550351 m,a,,,d  
h.2) 2ª quarta parte: 
 
ns2 = ni2 = 8 
 
m,hh is 12088 22 
 
22 2 is hh 
 (arbitrado) 





m,h
m,h
s
i
0100
00500
2
2 
 
Orifícios inferiores: como anteriores 
 
2
2 5640
005008926790
120 m,,,,
,S i 


 
 
m,ba 750 
Orifícios superiores: como anteriores 
 
2
2 4130
001008926560
120 m,,,,
,S s 


 
 
m,ba 640
 
d 
b 
a 
supondo d < 2a e a = b : 
 
 
 
6560
501501610
50
4
2
2
2
,C
,,,C
,
a
a
ba
a
k
D
D





 
TRATAMENTO DE ÁGUA 33 
 
Observação: deve-se dimensionar orifício superior na 
passagem 32 

 33 com largura máxima = e = 0,625m. 
 
 
h.3) 3ª quarta parte: 
 
m,hh is 04088 33 
 
)(arbitrado 2 33 is hh 
 
 





m,h
m,h
s
i
00330
00170
3
3 
 
Orifícios inferiores: 
 
 
 
 
hgSCQ D  2
 
 
00170892351
7022
771401
120 ,,a,,a
,a,, 








 
 
a,a,,a, 440340320240 2  
0320200340 2  ,a,a, 
 
m,a 720
 
 
 
b 
a 
 
7022
771401
7022
3512
1501610
7022
3512
2
2
,a
,a,
C
,a
,a
,,C
,a
,a
ba
ba
k
D
D
























 
TRATAMENTO DE ÁGUA 34 
Orifícios superiores: 
 
00330892351
7022
651401
120 ,,a,,a
,a,, 








 
a,a,,a, 570480320240 2  
0320330480 2  ,a,a, 
 
m,a 540
 
 
h.4) 4ª quarta parte: 
 
m,hh is 02088 44 
 
)(arbitrado 2 44 is hh  
 





m,h
m,h
s
i
00170
000830
4
4 
 
Orifícios inferiores: idem aos da 3ª quarta parte. 
 
000830892351
7022
771401
120 ,,a,,a
,a,, 








 
 
0320060240
300240320240
2
2


,a,a,
a,a,,a, 
 
m,a 041
 
 
a 
b 
 
7022
651401
7022
2150
1610
70222
2
2
,a
,a,
C
,a
a,
,C
,a
a
ba
a
k
D
D
















 
TRATAMENTO DE ÁGUA 35 
Orifícios superiores: idem aos da 3ª quarta parte. 
 
00170892351
7022
651401
120 ,,a,,a
,a,, 








 
0320170350
410350320240
2
2


,a,a,
a,a,,a, 
 
m,a 740
 
 
i) Verificação 
 
Verifica-se, para as aberturas da chicanas, em cada uma das 
quatro partes, se o valor de G não ultrapassa ao limite 
estabelecido para ela. Só há necessidade de verificar o gradiente 
na passagem menor (orifício superior). 
 
i.1) 1ª quarta parte: 
 
m,ba 550
 
m,,
,RD HH 550
5504
550
44
2



 
 
14
1
orifícios para GQ Diagrama
42
550
120   




 sGmmD
s/LQ CsH
 
 
1
1
120
1 705242241
  sGs,G Cs OK! 
 
i.2) 2ª quarta parte: 
m,ba 640
 
m,,
,DH 640
6404
6404
4
2




 
 
14
2
orifícios para GQ Diagrama
25
640
120   




 sGmmD
s/LQ CsH
 
 
OK! 503125241 12
120
2
  sGs,G Cs 
TRATAMENTO DE ÁGUA 36 
 
 
i.3) 3ª quarta parte: 
 
m,bm,a 351 e 540  
 
m,,,
,,DH 770
3515402
351540
4 



 
 
 
14
3
orifícios para GQ Diagrama
12
770
120   




 sGmmD
s/LQ CsH
 
 
OK! 301512241 13
120
3
  sGs,G Cs 
 
 
i.4) 4ª quarta parte: 
 
m,bm,a 351 e 740  
 
m,,,
,,DH 960
3517402
351740
4 



 
 
14
4
orifícios para GQ Diagrama
56
960
120   




 s,GmmD
s/LQ CsH
 
 
OK! 20856241 14
120
4
  sGs,,G Cs 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 37 
 
5. DECANTADORES 
 
5.1. CLASSIFICAÇÃO DOS DECANTADORES 
 
a) De acordo com a direção do fluxo: 
 
 
b) De acordo com o sistema de limpeza: 
 
 de limpeza manual 
 
 
 
c) De acordo com a taxa aplicada: 
 
 decantadores convencionais ou de baixa taxa; 
 decantadores tubulares ou de alta taxa. 
 
 
 
 
 
 
 
 de fluxo horizontal 
 
 
 de fluxo vertical 
 de limpeza hidráulica 
 
 
 
 
 de limpeza mecânica 
TRATAMENTO DE ÁGUA 38 
5.2. TEORIA DOS DECANTADORES 
 
Hipóteses: 
 regime de fluxo laminar na zona de sedimentação; 
 fluxo perfeitamente uniforme na zona de sedimentação; 
 concentração de partículas uniforme; 
 não há suspensão de sólidos já sedimentados. 
 
 
Tem-se um elemento tubular de comprimento l , inclinado θ 
em relação à horizontal. 
 
Seja V0 a velocidade da água e VCS a velocidade de 
sedimentação da partícula crítica a ser retida, chamada de 
velocidade crítica de sedimentação. 
 
Situação mais desfavorável: quando a partícula crítica entra no 
elemento tubular na posição A e o comprimento deste 
elemento é suficiente para permitir a trajetória AB. 
 
A 
B 
V0 
θ 
VCS×cosθ 
VCS 
VCS×senθ 
θ 
V0 - VCS×senθ 
l 
d 
TRATAMENTO DE ÁGUA 39 
L
d
l
cosV
senVV
cs
cs 



0 
 
L = comprimento relativo do elemento tubular. 
 
 cosLsen
VVcs

 0
 
 
Todas as partículas com velocidade de sedimentação maior ou 
igual à velocidade crítica de sedimentação VCS serão removidas 
no decantador. As partículas com velocidade de sedimentação 
menor que a velocidade crítica serão ou não removidas, 
dependendo da posição em que elas entram no elemento 
tubular. 
 
A equação anterior é válida para decantadores tubulares com 
placas paralelas. 
 
De uma forma geral, pode-se escrever: 
 
 cosLsen
VSVcs


 0
 
 
S =1 para placas planas paralelas; 
S = 4/3 para tubos circulares; 
S = 11/8 para condutos quadrados. 
 
Admitiu-se, nos decantadores estudados, que o escoamento 
fosse laminar. Na realidade, na entrada desses elementos há 
uma zona de transição entre regime turbulento e laminar. O 
comprimento relativo L’ necessário para esta região de 
transição num tubo circular pode ser estimado por: 
 

dV,'L  00580
 
 

 viscosidade cinemática da água. 
 
 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 40 
Observações: 
 valores usuais de L: 
 
 nos módulos patenteados: L entre 10 e 12; 
 nos módulos que utilizam placas planas paralelas: L 
entre 20 a 24; 
 
 a eficiência decresce muito para valores de θ 
superiores a 60°; 
 
 para θ < 50° o lodo não escorre facilmente para o 
fundo do decantador. 
 
 
5.3. VELOCIDADE LONGITUDINAL MÁXIMA 
 
csVf
V 
8
0
 
 
Vo = velocidade do escoamento que consegue resuspender 
partículas depositadas no fundo do decantador com 
velocidade de sedimentação VCS . 
f = coeficiente de atrito. 
 
 Fluxo laminar com NR < 2000: 
RN
f
64

 
resultando: 
cs
R V
N
V 
8
0
 
 
 Fluxo turbulento com NR ≥ 15000 (maioria dos 
decantadores horizontais): f = 0,025 
 
resultando: 
csVV 180
 
 
 
EXEMPLO: Determinar a velocidade de arrasto para flocos de 
sulfato de alumínio que sedimentam à velocidade de 0,0208cm/s 
(18m/d) e 0,0832cm/s (72m/d). 
TRATAMENTO DE ÁGUA 41 
SOLUÇÃO: 
 em decantadores horizontais de baixa taxa: 
s/cm,,V
s/cm,,V
510832018
400208018
0
0

 
 
 em decantadores tubulares com fluxo laminar: 
Nos decantadores tubulares V0 é menor. Quando o 
regime é laminar 
cs
R V
N
V 
8
0
 
 
 Se, por exemplo, NR = 500 , então 
csVV  80
 
 
5.4. DECANTADORES CONVENCIONAIS DE 
FLUXO HORIZONTAL 
 
 cosLsen
VVcs

 0
 
 
Fazendo θ = 0, vem: 
L
V
Vcs
0
 
 
Decantador retangular: 
h
l
L 
 
l = comprimento 
h = profundidade 
A
Q
bl
Vbh
l
VhVcs 




 00
 
b = largura 
Q = vazão 
A = área horizontal do decantador 
 
A
Q
Vcs 
 
 
AQ
 taxa de escoamento superficial, usualmente dada 
em m³/m² × d. 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 42 
Os flocos de sulfato de alumínio geralmente sedimentam a 
uma velocidade compreendida entre 0,02 e 0,08cm/s , ou 
seja, entre 18 e 70m³/m² × d. 
 
Como, nos decantadores horizontais, 
csVV 180
 , então: 
 
lb
Q
hb
Q



18
 

 
18
h
l
a
A 
 
sendo a = área transversal do decantador. 
 
Profundidade do decantador horizontal: geralmente entre 
3,5m e 4,5m. 
 
Relação entre comprimento e largura: 
10252 
b
l,
 
geralmente: 
43 
b
l 
 
 
5.5. DECANTADORES TUBULARES OU DE ALTA 
TAXA 
 
 DIMENSIONAMENTO 
 
 cosLsen
VSVcs


 0
 
 
0
0 A
Q
V 
 
 
A0= área útil normal ao fluxo 
 
  cosLsenA
QSVcs



0
 
 
senAA 0
 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 43 
A = área superficial útil do decantador 
 
  cosLsensenA
QSVcs



 
 
  FS
cosLsensen

  
 
F = fator de forma 
 
AF
Q
Vcs


 
 
Observação: nas aplicações práticas, quando são utilizados valores 
de L grandes ou baixas taxas de aplicação, pode-se desprezar L’ 
(transição de movimento turbulento para laminar). 
 
EXEMPLO: (Richter) 
Um decantador deverá ser dimensionado para remover 100% de 
partículas com velocidade de sedimentação igual ou superior a 
2,0cm/min (28,8m³/m² × d). A vazão de projeto será 100L/s e o 
decantador será dividido em duas seções separadas por um sistema 
de canais como indicado na Fig. 10.10. Serão utilizadas placas 
planas de cimento-amianto medindo 1,20m× 2,40m com 8mm de 
espessura. As placas serão inclinadas a 60° e separadas entre si de 
10cm em uma linha horizontal (Fig.10.11). Calcular as dimensões 
em planta desse decantador e verificar se a velocidade longitudinal 
é suficientemente baixa para evitar arrasto de flocos para o 
efluente. 
Coeficiente de viscosidade cinemática, água a 20°C: s/m2610 
 
SOLUÇÃO: 
A distância d entre placas, normal ao fluxo, é (Fig.10.11): 
 
cm,,send 97806010  
 
Para seções não circulares: 
 

HH
R
RVDVN  00 4
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 44 
 









2
2
2
a
d
a
d
RH como 
d
a

2
 

 
2
2
2
a
a
d
RH


 
 
2
d
RH 
 

dV
NR

 0
2 
 
 cosLsen
VSVcs


 0
 
 
Placas planas paralelas: S =1 
 cosLsen
VVcs

 0
 
 
Como senθ é pequeno em relação a L × cosθ (L ≥ 12, por critério 
de projeto): 
cosLVV cs 0
 
 
Para regime laminar: 
cs
R V
N
V 
8
0
 
 
 
8
cs
R
cs V
NcosLV    228 cosLNR  
 
Fazendo θ = 60°: 
 608 22 cosLNR
 
 
22 LNR 
 
 
 
 600 cosLVV cs
 

 
LV,V cs  500
 
 
mas 

dV
NR

 0
2  

dLV,L cs  5022 2
 
 
d
L
Vcs


2 ou 
2
2
d
l
Vcs


 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 45 
o que demonstra ser a velocidade crítica de sedimentação, VCS , 
independente do número de Reynolds, função apenas das 
características geométricas l e d e da temperatura da água. 
 
ROTEIRO DE CÁLCULO: 
 
1) Calcula-se o comprimento relativo mínimo 
s/m,min/cm,Vcs 41033302  
 
d
L
Vcs


2  
213
102
079010333
2 6
4 ,,,dVL cs 









 
 
O comprimento útil do elemento tubular (compreendido entre dois 
planos perpendiculares ao fluxo nas extremidades de duas placas 
consecutivas, Fig. 10.11) é: 
 
cmcosllu 115512010   
 
O comprimento relativo será: 
 
614
97
115 ,
,d
lL u 
 
 
 
2) 
AF
Q
Vcs


 

 
csVF
Q
A


 
 
 
S
cosLsensenF  
 
 
 
077
1
606146060 ,cos,sensenF  
 
2
4
542
10333077
1000 m,,,
,A 



 
 
A = área superficial útil. 
 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 46 
3) O número de canais formados entre as placas será (Fig.10.11): 
 
da
senA
N



 
 
onde a = largura total do decantador. Como são duas seções, com 
placas de 2,4m de largura cada uma, a = 2 × 2,40 = 4,80m, e 
 
97
0790804
60542



 ,,
sen,N
 
 
4) comprimento total do decantador será, então: 
 
 
 sen
eNdNcoslC  1 
 
  m,sen ,,cos,C 351060 008019707909760201  
 
 
 
5) A velocidade longitudinal no interior dos elementos tubulares é 
 
s/cm,s/m,sen, ,senA QV 2700027060542 10000  
 
 
 
O número de Reynolds resultante a 20°C é 

04 VRN HR


 
 
 
onde: 
 
m,,,
,,
da
da
RH 0380
07904022
0790402
2
2
2 











 
 
410
10
0027003804
6




,,NR
 
 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 47 
A velocidade longitudinal máxima deverá ser: 
 
s/cm,s/m,,VNV csR 240002401033
8
410
8
4
0 

 
 
Portanto, valores bem próximos entre si, podendo-se concluir que o 
decantador está bem dimensionado. 
 
 
MÉTODO SIMPLIFICADO PARA O DIMENSIONAMENTO DE 
DECANTADORES DE PLACAS PARALELAS 
 
No exemplo anterior, a velocidade longitudinal resultou em valores 
próximos, mas não iguais, calculados respectivamente pelo critério 
da taxa equivalente (velocidade crítica de sedimentação) e pela 
máxima velocidade de arrasto. Impondo a condição de que estes 
dois critérios conduzam ao mesmo resultado, chega-se a um 
método de cálculo direto. 
 
É suficiente resolver o sistema de equações a duas incógnitas, V0 e 
L, sendo dado VCS 
 
 







cs
R
cs
VNV
VcosLsenV
8
0
0 
 
 
Da primeira equação: 
csVcosLV  0
 

 
cosV
V
L
cs 
 0
 
 
Da segundo equação, fazendo 

dV
NR

 0
2 
 
csV
dVV 



8
2 0
0
 

 
2
0
4
csV
d
V 



 
 
Substituindo na expressão derivada da primeira equação: 
 
 cos
VdL cs



4
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 48 
 
 
1) Com os dados do exemplo anterior seria 
 
13
60104
103330790
6
4






cos
,,L 
 
 
2) Com L calcula-se V0 
 
4
0 103336013
 ,cosVcosLV cs 
 
s/cm,s/m,V 220002200  
 
3) Como segurança adicional, recomenda-se acrescentar 10 a 20% 
no comprimento calculado para as placas. Assim, adicionando-se 
10% ao valor anteriormente calculado, deve-se adotar: 
 
31413101 ,.L  
 
 
5.6. CANAL DE ALIMENTAÇÃO DOS 
DECANTADORES 
 
A distribuição de água para um conjunto de decantadores de igual 
capacidade deve ser feita de modo a resultar vazões 
aproximadamente iguais. O desvio máximo da vazão não deve 
ultrapassar 

20% da vazão nominal de cada unidade. 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 49 
 
 
Comportas: 120  sG 
 
Canal de água floculada: 
 
 velocidade máxima: ½ velocidade nas comportas, 
sendo admitido que as vazões através de todas as 
aberturas são iguais. 
 Para uma boa distribuição os seguintes limites devem 
ser obedecidos: 
 
N° de comportas b/B 
4 0,4 
6 0,3 
8 0,25 
10 0,20 
12 0,15 
 
Mantém-se a largura constante, podendo-se reduzir a 
profundidade no caso em que houver necessidade para 
evitar velocidades abaixo de 0,10m/s. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Q 
Comporta 
q 
B 
b Bd/4 Bd/4 Bd/2 
Bd 
Decantador Decantador 
TRATAMENTO DE ÁGUA 50 
CRITÉRIO PARA VERIFICAR AS CONDIÇÕES DE VARIAÇÃO 
DE VAZÃO DE ENTRADA NAS COMPORTAS: 
 
As vazões de entrada através de duas comportas diferentes são 
proporcionais a 
2
1
2
1
1
1
1
1
K
K
q
q


 
 
Coeficientes K de entrada a partir de condutos múltiplos “manifolds”: 
 
n q/Q 
b/B 
0,15 0,20 0,25 0,3 0,4 0,5 0,6 
1 1,00 0,33 0,34 0,35 0,36 0,38 0,40 0,47 
2 0,50 0,33 0,35 0,37 0,39 0,44 0,47 0,70 
3 0,33 0,34 0,37 0,41 0,45 0,55 0,70 1,25 
4 0,25 0,36 0,40 0,45 0,51 0,65 1,05 2,00 
5 0,20 0,38 0,43 0,49 0,58 0,79 1,50 2,80 
6 0,167 0,40 0,45 0,51 0,64 1,00 2,10 4,00 
7 0,143 0,42 0,48 0,57 0,70 1,22 2,60 4,60 
8 0,125 0,45 0,52 0,64 0,79 1,60 3,40 6,10 
9 0,111 0,48 0,55 0,70 0,90 2,00 4,20 
10 0,100 0,49 0,58 0,80 1,00 2,29 4,90 
11 0,091 0,51 0,61 0,90 1,20 2,80 5,80 
12 0,083 0,53 0,64 1,00 1,40 3,20 6,70 
14 0,071 0,57 0,71 1,20 1,80 4,20 
16 0,063 0,60 0,80 1,40 2,25 5,20 
 
EXERCÍCIO: Dimensionar o canal de água floculada e as 
comportas da figura a seguir. 
 
 
y 
b 
COMPORTA 
Y 
B 
B 
6 
5 
4 
3 
2 
1 q=38,5L/s b 
DEC. I (77L/s) 
DEC.II (77L/s) 
CANAL 
Q
 =
 2
3
1
 L
/s
 DEC. III (77L/s) 
TRATAMENTO DE ÁGUA 51 
SOLUÇÃO: 
 
a) Dimensões das comportas 
 
Arbitrando G 20°C = 20s-1 
 
mmD
s/L,q
s,,G H
C
460
538
216
241
20
orifícios e escanalizaçõ
 para G x Q Diagrama14







  
 
m,DR HH 1150
4

 
 
by
by
RH


2
 
 
 
Fazendo 
yb 2
 

 m,ym,b 230 e 460  
 
 
b) Dimensões do canal 
 
30 comportas 6 ,B
b

 
 
m,
,
,B 531
30
460

 
 
Velocidade na comporta: 
s/m,,,
,v 360
230460
03850



 
 
Máxima velocidade no canal: 
s/m,,V 180360
2
1

 
 
Velocidade no canal: 
)(arbitrada 150 s/m,V  
 
Profundidade do canal: m,,,
,
VB
QY 001
150531
2310





 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 52 
c) Verificação da variação de vazão 
 
Para b/B = 0,3: 
 
Comportas q/Q K 
K1
1 
1 1,0 0,36 0,86 
2 0,5 0,39 0,84 
3 0,33 0,45 0,83 
4 0,25 0,51 0,82 
5 0,20 0,58 0,80 
6 0,17 0,64 0,78 
 
A variação entre q1 e q6 é: 
 
61
6
1 101 101
780
860 q,q,,
,
q
q

 
 
Ocorre, então, uma variação de 10% entre a 1ª e a 
última comportas, considerada boa para efeito de 
projeto. 
 
Vazão em cada comporta: 
 
11
1
860
1
1
1
1
1
1
q
,
K
q
K
K
q iii 




 
 
s/Lq,q
q,q,q,q,qq i
23173250,907
9300953096509770
11
11111

 
 
s/L,q 3401 
 
 
Comporta q (L/s) 
1 40,3 
2 39,4 
3 38,9 
4 38,4 
5 37,5 
6 36,5 
Σ=Q 231,0 
TRATAMENTO DE ÁGUA 53 
 
Como o desvio máximo da vazão não deve ultrapassar a 
%20
 da vazão nominal = 38,5L/s: 
 Decantador I: 
OK! 2074100
538
538340 %%,%,
,,


 
 Decantador III: 
 
OK! 2025100
538
538536 %%,%,
,,


 
 
 
5.7. CORTINA DE DISTRIBUIÇÃO DOS 
DECANTADORES 
 
A entrada de água nos decantadores convencionais ou nos de 
elementos tubulares de fluxo horizontal pode ser feita por uma 
cortina perfurada. 
 
 
 
 
 
 Distância entre orifícios ≤ 0,50m 
e 
≥ Φ 
e 
d=0,80m 
H/4 a H/5 * 
H/5 a H/6 
H 
* caso não exista remoção 
mecânica de lodo 
Φ se e ≥ Φ 
Φ 
se e < Φ 
BOCAL 
CORTINA 
TRATAMENTO DE ÁGUA 54 
 
 Gradiente de velocidade nos orifícios: G ≤ 20s-1. 
 
 A câmara de entrada que antecede a cortina deve ser 
projetada de modo a facilitar sua limpeza (aberturas 
com flap ). 
 
 Valores da vazão e velocidade nos orifícios: 
G (s-1) 
Φ=3” (0,075m) Φ=4” (0,100m) 
q (L/s) V (m/s) q (L/s) V (m/s) 
10 0,5 0,11 0,8 0,10 
20 0,7 0,16 1,3 0,17 
 
EXEMPLO: Dimensionar cortina de distribuição de um decantador 
para 100L/s com largura B = 8,50m e altura útil H = 4,00m. 
 
SOLUÇÃO: 
 
Admitindo espaçamento entre orifícios de 0,40m: 
 
 N° de linhas verticais de orifícios (lv ): 
20 3201
400
508
 vv l,,
,l 
 
 N° de linhas horizontais de orifícios (lh ): 
7 371
400
532
 hh l,,
,l 
 
 N° de orifícios (N ): 
140720 N 
 
H/4 a H/5 = 1,00 a 0,80 
H/5 a H/6 = 0,80 a 0,67 
8,50m 
4,00 
2,53 a 2,20 
Área disponível 
para os orifícios 
TRATAMENTO DE ÁGUA 55 
 Vazão em cada orifício (q ): 
s/L,q 70
140
100

 
 
 Diâmetro dos orifícios (Φ ): 
Considerando G = 20s-1 

 )m,(" 07503 
 
5.8. CALHAS COLETORAS PARA ÁGUA 
DECANTADA 
 
 
Nos decantadores de fluxo horizontal, as calhas devem cobrir 
entre um terço e dois terços da área horizontal do decantador, 
do lado oposto à entrada de água. 
 
Nos decantadores de fluxo vertical e nos de elementos tubulares, o 
sistema de coleta abrangerá toda a superfície do decantador e 
 
LH2l 
 
 
HL = altura livre da água sobre os elementos tubulares ou sobre 
a zona de lodo nos decantadores de fluxo vertical. 
1/3 a 2/3 L 
L 
 
l 
l/2 
1,00 ≤ l ≤ 2,50m 
≥
0
,1
0
 
NA max 
Lâmina ajustável para garantir 
coleta uniforme 
TRATAMENTO DE ÁGUA 56 
 
Vazão por metro de vertedor de calha: 
 Decantadores convencionais e nos de elementos 
tubulares de fluxo horizontal: ≤1,8L/s × m 
 Decantadores de fluxo vertical e nos de elementos 
tubulares inclinados: ≤2,5L/s × m 
 
 
5.9. LIMPEZA DOS DECANTADORES 
 
Diâmetro mínimo da canalização para descarga de lodo: 
 150mm , para comprimento até 10m; 
 200mm, para comprimento maior que 10m ou quando 
situada sob estruturas ou locais de difícil acesso. 
 
a) Limpeza manual 
 
Água sob pressão para facilitar a lavagem por meio de jato de água 
(com uso de mangueira). 
Acrescentar altura adicional suficiente para acumular o lodo 
resultante de: 
 60 dias, no caso de decantadores convencionais 
 10 dias, nos de elementos tubulares. 
 
 
Descarga de fundo dimensionada para esvaziamento no tempo 
máximo de 6 horas. 
 
2
%
 ≤
 i
 ≤
 5
%
 
≤5% 
Descarga com comporta 
TRATAMENTO DE ÁGUA 57 
b) Limpeza hidráulica ou auto-limpeza 
 
Fundo em forma de poço 
 
c) Limpeza mecanizada 
 
Com equipamentos arrastadores de lodo. 
 
 
6. FILTROS 
 
Referência complementar: 
Tratamento de água para abastecimento por filtração direta / Luiz 
Di Bernardo (coordenador). – Rio de Janeiro : ABES, RiMa, 
2003. 
 
 
6.1. TEORIA DA FILTRAÇÃO 
 
a) Ações físicas: 
 ação de coar; 
 sedimentação sobre a superfície da areia; 
 adsorção; 
 absorção. 
 
60° 
TRATAMENTO DE ÁGUA 58 
b) Ações químicas: 
 oxidação da matéria orgânica, transformando compostos 
orgânicos solúveis em compostos inofensivos; 
 ionização dos grãos de areia, mantendo-os carregados 
eletricamente. 
 
c) Ações biológicas: 
 São as mais importantes que se realizam nos filtros 
lentos de areia. Geléia de bactérias (Schumtzdecke) 
 
 
6.2. CLASSIFICAÇÃO DOS FILTROS 
 
Os filtros de areia e outros materiais granulares podem ser 
classificados como: 
 
 Filtros lentos; 
 Filtros rápidos 



edescendent fluxos de
russos) (filtros ascendente fluxo de 
 
 
6.3. FILTROS LENTOS 
 
Para o tratamento de águas tipo B, ou águas que, após pré-
tratamento, se enquadram nas desse tipo. 
 
Vantagens em relação aos filtros rápidos: 
 evitam o emprego de produtos químicos. 
 não necessitam de energia elétrica (exceto em caso de 
recalque); 
 pode-se obter água de características menos corrosivas; 
 equipamentos e aparelhos mais simples. 
 
Desvantagens: 
 área relativamente grande; 
 pouco eficiente para a remoção da cor; 
 pequena flexibilidade para adaptar-se a demandas de 
emergência. 
 
A camada filtrante deve ser constituída de areia com as seguintes 
TRATAMENTO DE ÁGUA 59 
características: 
 espessura mínima: 0,90m; 
 tamanho efetivo: de 0,25 a 0,35mm; 
 coeficiente de uniformidade: <3. 
 
Taxa de filtração: ≤ 6m³/m² × d. 
 
 
Número de filtros necessários: 
 
No mínimo dois filtros funcionando em paralelo. 
 
População (hab) N° de unidades Observações 
2.000 2 um funcionando com o 
máximo consumo 
10.000 3 dois funcionando com o 
máximo consumo 
60.000 4 um de reserva 
 
Forma de cada unidade: retangular, com comprimento igual ao 
dobro da largura. 
 
 
EXEMPLO: Determinar as dimensões de cada unidade filtrante, 
admitindo: 
 taxa de filtração: 2,8m³/m² x d 
 P = 8.000hab 
 qm = 200L/hab x d 
 k1 = 1,25 
 
SOLUÇÃO: 
 
 Vazão média no dia de maior consumo: 
d/m..,, 3000200082000251  
 
 Área total de filtração: 
 
23714
82
0002 m,
,
.A 
 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 60 
 N° de unidades: 
Segundo tabela anterior, para 8.000hab devemos ter 3 
unidades devendo duas delas filtrar toda a vazão do dia 
de maior consumo. 
 
 Área de cada unidade: 
21357
2
3714 m,,Af 
 
 
 Dimensões:










m,L
m,B
BL
,BL
7426
3713
2
1357 
 
 
Sistema de drenagem : 
 
Área máxima drenada em m² em função da taxa e dos diâmetros 
dos drenos: 
 
Taxa de filtração 
(m³/m²xd) 
2,80 3,75 4,70 5,60 7,50 
Lateral de 
2” 7,4 6,5 6,0 5,5 4,9 
3” 16,8 14,9 13,7 12,8 11,4 
4” 30,1 26,8 24,6 22,8 20,3 
5” 48,2 42,8 39,1 36,3 32,0 
6” 69,7 62,3 56,8 53,0 46,5 
Principal de 
10” 320 280 250 230 205 
12” 455 400 360 335 300 
15” 720 640 575 540 475 
18 1040 930 840 770 690 
 
B/8 B/8 B/8 
PRINCIPAL 
LATERAIS 
B 
TRATAMENTO DE ÁGUA 61 
 
Camada suporte de pedregulho : 30cm de espessura 
 
Espessura da sub-
camada (cm) 
Diâmetro entre Diâmetro efetivo (mm) 
17,5 ¾” a 2” 20 
7,5 3/8” a ¾” 8 
5,0 pedrisco 2 a 3 
 
Altura de água sobre o leito filtrante: 0,90 a 1,20m 
 
Perda de carga na filtração: 
A perda de carga vai aumentando com o acúmulo de material 
depositado na superfície do filtro. 
 
Quando a perda ultrapassa certo valor, ocorre uma redução na 
qualidade da água filtrada. 
 
 
 
Poderá ocorrer, também, liberação de ar dissolvido na água, que 
ficará fixo no sistema filtrante, diminuindo a vazão, ou subirá 
através da areia, provocando distúrbios na superfície. 
 
Na prática, o limite máximo para a perda de carga nos filtros lentos 
é de 1,20m. 
 
Perda de 
carga inicial 
(areia limpa) 
0,25 a 0,50m 
Pressão 
hidrostática 
início 
Após ≈10h 
Pressão 
negativa 
Leito filtrante 
PRESSÃO 
Água 
TRATAMENTO DE ÁGUA 62 
 
Lavagem da areia dos filtros: 
O intervalo médio entre limpezas consecutivas varia desde 7 até 90 
dias, dependendo das condições. 
 
Drena-se o filtro e raspa-se aproximadamente 2,5cm da areia da 
parte superior do filtro. Este processo de raspagem é repetido 
periodicamente até que a espessura da areia fique em torno de 
0,50m. Então, toda a areia que foi retirada é lavada e recolocada no 
filtro. A seguir, faz-se o reenchimento do filtro com água , 
lentamente, se possível através dos drenos, permitindo a saída de 
todo ar retido no meio filtrante. 
 
Após o reenchimento do filtro, as primeiras águas filtradas não 
apresentam qualidade adequada e devem ser descartadas, até que 
se forme na superfície do leito filtrante a camada biológica 
(Schumtzdecke). 
 
 
 
6.4. FILTROS RÁPIDOS 
 
Projetados para receber água que foi coagulada, ou sem 
necessidade de coagulação quando comprovado que as partículas 
capazes de provocar turbidez indesejada possam ser removidas 
pelos filtros. São construídos para serem lavados a cada 24, 48 ou 
72 horas, dependendo da quantidade de água que recebem. 
 
Funcionam com taxas de filtração elevadas: 120 – 480m³/m² × d. 
 
 
 
6.4.1. TIPOS DE FILTROS 
 
Com o objetivo de economia (redução vazão de água para lavagem, 
dos diâmetros das tubulações, válvulas, etc.), os filtros maiores 
podem ser subdivididos em duas câmaras ou bacias, lavadas em 
série. 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 63 
 
 Filtros simples: A < 70m² 
 Filtros duplos: só para grandes estações (>500L/s), e 
 40 < A < 170m². 
 
 
6.4.2. N° DE FILTROS 
 
N° mínimo: 2 (na 1ª etapa), sendo desejável o mínimo de 3 filtros – 
lava-se um, os outros dois têm sobrecarga de 50%. 
 
C,N 41
 
 
N = n° de filtros 
C = capacidade da ETA em milhões de litros por dia (MLD) 
 
 
EXEMPLO: MLD,Cd/m.s/LQ 243 20043500 3  
 
filtros,,,N 2924341  
 
Deve-se prever um n° fixo de filtros por decantador. 
 
Então, a) se 3 decantadores: N = 9filtros 
 b) se 5 decantadores: N = 10filtros. 
 
 
1 
FILTRO SIMPLES FILTRO DUPLO 
1 
2 
1 – Ante-câmara 
2 - Calha 
TRATAMENTO DE ÁGUA 64 
6.4.3. FORMA E DIMENSÕES DOS FILTROS 
 
Normalmente, seções quadradas ou retangulares (planta). 
 
As dimensões dependem: 
 do tipo de fundo de filtro; 
 
 do tipo de lavagem auxiliar; 
 
 do espaçamento e dimensões das calhas que recebem a 
água de lavagem; 
 
 da economia de paredes. Para vários filtros contíguos: 
 
n
n
L
B
2
1

 
 
B = largura de uma câmara; 
L = comprimento de uma câmara; 
n = n° de câmaras. 
 
 
 
6.4.4. TAXA DE FILTRAÇÃO 
 
A taxa de filtração a ser adotada é determinada por meio de filtro-
piloto operado com a água a ser filtrada. 
 
Não sendo possível proceder à experiência em filtro-piloto: 
 
 para filtro de camada simples: 180m³/m² × d; 
 para filtro de camada dupla: 360m³/m² × d. 
 
 
 
 
 
 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 65 
6.4.5. ESPESSURA DAS CAMADAS E ALTURA DA 
CAIXA DO FILTRO 
 
 
 
Observações: 
 A camada de pedregulho pode ser eliminada em filtros 
com fundo falso dotado de bocais especiais. 
 Quando não for prevista camada de pedregulho, a 
espessura mínima da camada filtrante de areia deverá 
ser aumentada de uma altura igual a 1,5 vezes o 
espaçamento entre bocais. 
 
 
6.4.6. MEIO FILTRANTE 
 
a) Camada única de areia 
 Tamanho efetivo: 0,45 a 0,55mm. 
 Coeficiente de uniformidade: 1,4 a 1,6. 
 
Sob a camada filtrante de areia era usual a adoção de uma 
camada intermediária, de areia mais grossa (camada 
torpedo): 
o espessura: 0,08 a 0,125m; 
o tamanho efetivo: 0,8mm; 
o coeficiente de uniformidade: < 1,7. 
 
0,25 – 0,30 
(0,25) 
0,30 – 0,55 
(0,50) 
0,45 – 0,70 
(0,55) 
1,80 – 2,40 
(2,20) 
0,25 -0,40 
(0,30) 
(3
,8
0
) 
ANTRACITO 
0,30 – 0,55 
(0,50) 
0,60 – 0,80 
(0,70) 
MIN=0,45 
1,40 – 1,80 
(1,60) 
0,25 – 0,40 
(0,30) mais comum 
(3
,1
0
) 
BORDA LIVRE NA 
ÁGUA 
AREIA 
PEDREGULHO 
FILTRO DE CAMADA ÚNICA 
BORDA LIVRE NA 
ÁGUA 
AREIA 
PEDREGULHO 
FILTRO DE DUPLA CAMADA
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 66 
b) Filtros de dupla camada 
 
Camada Tamanho efetivo (mm) 
Coeficiente de 
uniformidade 
Areia 0,40 a 0,45 1,4 a 1,6 
Antracito 0,7 a 0,9 1,3 a 1,6 
 
Característica dos materiais para estações adaptadas: 
 
Materiais 
Espessura da 
camada (m) 
Tamanho efetivo 
(mm) 
Coeficiente de 
uniformidade 
Antracito 0,40 – 0,45 0,9 – 1,0 < 1,8 
Areia 0,20 – 0,25 0,35 – 0,45 < 1,6 
 
6.4.7. CAMADA DE PEDREGULHO 
 
Duas funções: 
 suportar o material filtrante; 
 melhorar a distribuição da água durante a lavagem. 
 
Para reduzir ou eliminar a camada de pedregulho, precisamos ter 
uma melhor distribuição da água de lavagem, além de não permitir 
o arraste do meio filtrante com a água filtrada. Há fundos de filtros 
projetados para isso. 
 
Altura da camada é função do fundo do filtro. 
 Fundo Leopold: 0,25m. 
 Fundo com bocais comuns: 0,30 a 0,50m. 
 Fundo com bocais especiais: zero. 
 Fundo com sistema de tubulações: 0,45 a 0,50m. 
 
Constituição da camada suporte: 
 
a) Filtros com bocais comuns ou sistema de tubulações: 
 
Tamanho (mm) Espessura (cm) 
4,8 – 2,4 (3/16 – 3/32”) 7,5 
12,5 – 4,8 (1/2 – 3/16”) 7,5 
19,0 – 12,5 (3/4 -1/2”) 10,0 
38,0 – 19,0 (1 ½ - ¾”) 10,0 
63,0 – 38,0 (2 ½ - 1 1/2”) 15,0 

 50,0 
TRATAMENTO DE ÁGUA 67 
 
b) Filtros com fundo Leopold 
 
Tamanho (pol) Espessura (cm) 
1/8” 5,0 
¼ - 1/8” 5,0 
½ - ¼” 5,0 
¾ - ½” 5,0 

 20,0 
 
 
 
6.4.8. FUNDO DOS FILTROS 
 
a) Fundo falso com bocais distribuidores: 
 
 
 
 
l (m) 0,125 0,15 0,20 
N°bocais/m² 64 45 25 
 
 
Perda de carga: (fornecida pelo fabricante) 
 
 durante a lavagem: 0,60 – 0,90m; 
 durante a filtração: 0,15 – 0,25m. 
 
D 
l l/2 
a 
Bocal para lavagem 
com ar e água 






m,
m,D
a
500
250 Fundo falso 
m,l 300
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 68 
Material dos bocais: plástico (PVC, nylon, ebonite), vidro, bronze, 
alumínio. 
Na lavagem 
grande pressão de baixo para cima na laje do 
fundo falso, pelo menos 2t/m² (esquece-se no cálculo estrutural). 
 
 
b) Sistema de tubulações: 
 
 
 
Área do filtro (m²) D (mm) 
2,5 200 
5,0 250 
7,5 300 
10,0 350 
20,0 500 
30,0 600 
 
 
L (m) d (mm) 
1,00 50 
1,50 60 
2,50 75 
 
 
l = 0,20 ou 0,25 ou 0,30m 
 
L 
l l 
 
PRINCIPAL 
LATERAIS 
B 
d 
D 
TRATAMENTO DE ÁGUA 69 
 
Espaçamento dos 
laterais (m) 
Espaçamento dos 
furos (m) * 
Diâmetro dos furos 
 (pol) 
0,20 0,20 ½” 
0,25 0,25 5/8” 
0,30 0,30 ¾” 
 
 * Para um só furo. Para dois furos, fazer equivalência de áreas. 
 
Perda de carga: ver Tabela 12.5 (Richter) 
 
 Durante a lavagem: 1,10 a 1,30m. 
 Durante a filtração: 0,25 a 0,35m. 
 
 
c) Fundo Leopold 
 
Ver desenho anexo. 
 
Vantagens: 
 Excelente distribuição da água. 
 
 Facilidade de instalação. 
 
 Durabilidade. 
 
 Reduz a camada de pedregulho (apenas 20cm). 
 
Perda de carga: ver Tabela 12.3 (Richter) 
 
 
 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 70 
 
6.4.9. TUBULAÇÕES IMEDIATAS DOS FILTROS 
 
 
 
FILTROS SIMPLES FILTROS DUPLOS 
Operação 
Comportas e válvulas 
Abertas Fechadas 
Filtração 1,2 3,4,5 
Lavagem 3,4 1,2,5 
 
Operação 
Comportas e válvulas 
Abertas Fechadas 
Filtração 1,2,6,7 3,4,5 
Lavagem A 3,4,7 1,2,5,6 
Lavagem B 3,4,6 1,2,5,7 
 
 
 
Dimensionamento das tubulações e comportas: 
 
1 – Comporta de água decantada: 0,30 a 0,70m/s 
2 – Tubulação de água filtrada: 0,80 a 1,00m/s 
3 – Comporta de descarga de água de lavagem: 0,90 a 1,80m/s 
4 – Tubulação de água para lavagem: 1,80 a 3,60m/s 
5 – Tubulação de drenagem: dimensões em função do tempo de 
esvaziamento. 
 
6.4.10. CONTROLE DOS FILTROS 
 
Dependendo de como foram projetados, os filtros podem trabalhar 
com: 
 taxa constante; 
 taxa declinante variável 
7 6 
ÁGUA DECANTADA 
5 
4 
2 
3 
ÁGUA DECANTADA 
4 
5 
 
2 
3 
1 
FILTRO SIMPLES FILTRO DUPLO 
1 
ANTE- 
CÂMARA BACIA A 
ANTE-CÂMARA 
BACIA B 
TRATAMENTO DE ÁGUA 71 
 
a) Filtros com taxa constante 
 
 com carga constante; 
 com carga variável. 
 
a.1) Filtros com taxa constante e carga constante 
 
Ver Figura 2.27 (Di Bernardo (2003)). 
 
Nesse tipo de instalação há controladores de nível de água e de 
vazão. 
 
Com o funcionamento do filtro, a retenção de impurezas produz 
aumento contínuo da perda de carga no leito filtrante. Para manter 
constante a perda de carga total da água na filtração e, 
conseqüentemente, a taxa de filtração, o controlador de vazão 
aumenta a área de passagem. Dessa maneira, ocorre uma redução 
na perda de carga no controlador para compensar o aumento 
ocorrido no leito filtrante. 
 
Quando um filtro for retirado da operação para lavagem, os demais 
filtros da bateria passam a receber vazão maior e o nível de água 
tende a aumentar. O medidor de nível emite um comando para o 
controlador de modo a aumentar a vazão de água filtrada. Essa 
operação, se realizada de forma brusca, pode trazer prejuízos à 
qualidade da água filtrada. 
 
Problema: possibilidade de ocorrência de pressão absoluta inferior à 
atmosférica (pressão negativa) no interior do meio filtrante. 
 
 
 
a.2) Filtros com taxa constante e carga variável 
 
Ver Figura 2.29 (Di Bernardo(2003)). 
 
A entrada é feita por vertedores de modo que cada filtro recebe 
praticamente a mesma vazão. Quando um filtro é retirado de 
operação para lavagem, sua vazão é igualmente dividida entre os 
demais. 
TRATAMENTO DE ÁGUA 72 
 
O nível de água é diferente em cada filtro, variando desde um valor 
mínimo quando o filtro está limpo, até um valor máximo quando o 
filtro deverá ser lavado. O aumento do nível de água mantém a 
taxa de filtração constante. 
 
A descarga de água filtrada se faz em nível determinado pela soleira 
do vertedor de saída, posicionado pouco acima do topo do leito 
filtrante para evitar pressões negativas. 
 
Vantagens: 
 dispensam equipamentos de controle de vazão e de 
nível; 
 a variação de vazão nos filtros é gradual, quando um 
deles é retirado de operação ou retorna à operação após 
a lavagem, não prejudicando a qualidade da água 
filtrada. 
 Não ocorrem pressões negativa nos leitos filtrantes. 
 
Desvantagem: 
 altura elevada da caixa dos filtros. 
 
 
b) Filtros com taxa declinante variável 
 
Ver Figura 2.31 (Di Bernardo (2003)). 
 
A alimentação dos filtros é afogada, de modo que todos os filtros 
apresentam o mesmo nível de água. 
 
O nível de água nos filtros sofre uma pequena elevação sempre que 
um deles é retirado do serviço para lavagem. 
 
O nível é variável, elevando-se nos filtros com o decorrer do tempo. 
 
Não existindo regulador de vazão, a vazão em cada filtro é variável, 
sendo máxima logo após a sua lavagem e mínima, ao término de 
sua carreira. 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 73 
Quando o nível de água atingir certo limite, lava-se o filtro que 
estiver funcionando há mais tempo, ou aquele que apresentar maior 
turbidez no efluente. 
 
Vantagens: 
 dispensam equipamentos de controle de vazão e de 
nível; 
 caixas mais baixas e com menos estrutura; 
 variação de vazão gradual nos filtros; 
 qualidade da água filtrada é melhor, pois a taxa de 
filtração diminui do início para o final da carreira, 
dificultando a ocorrência de transpasse final no filtro. 
 
 
6.4.11. LAVAGEM DOS FILTROS 
 
a) Velocidade ascensional da água 
 
Os filtros são lavados a contracorrente. 
 
A velocidade da água deve ser suficiente para provocar a expansão 
do leito filtrante, separando os grãos, porém não deve permitir 
arraste e perda do material filtrante. 
 
A velocidade ascensional da água depende da expansão desejada, 
que é de 25 a 40%. 
 
Tabela 12.13 - Expansão da areia: velocidade ascensional em m/min 
para diferentes tamanhos efetivos. (Richter) 
 
Tabela 12.14 – Expansão de antracito: velocidade ascensional em 
m/min para diferentes tamanhos efetivos. (Richter) 
 
Nos filtros com duas camadas, determina-se a expansão para a 
areia e verifica-se a expansão para o antracito. 
 
Nos projetos: 
s/cmVa 80
 
 
Va = velocidade ascensional. 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 74 
b) Vazão de água para lavagem (Q ) 
 
AVQ a 
 
A = área do leito filtrante. 
 
c) Reservatório de água de lavagem 
 
 Capacidade mínima suficiente para a lavagem de dois 
filtros. 
 Para o dimensionamento do reservatório será admitido 
velocidade da água para lavagem de 60cm/min e que o 
tempo de lavagem será de 10min, podendo a vazão de 
água para a lavagem ser deduzida da vazão que 
alimentará o reservatório. 
 O reservatório de água para lavagem deverá ter uma 
altura de água quando completamente cheio de, pelo 
menos, 4m. 
 
d) Bombas de recalque para o reservatório de água para 
lavagem 
 
 A vazão do sistema de recalque de água para o 
reservatório deve ser capaz de enchê-lo em 60min. 
 
e) Altura do reservatório de água de lavagem 
 
Deve ser suficiente para vencer todas as perdas de carga na 
tubulação e no interior do filtro até o filtro mais desfavorável. 
 
 Perdas na tubulação: 
Fórmula Universal, fórmula de Hazen-Williams. 
 
 Perdas de carga localizadas: 
g
V
Khs
2
2

 
Valores de K (tabela). 
 
 Perdas no fundo dos filtros: 
 fundo com sistema de canalização: 
m,201
 
 fundo Leopold: 
m,650
 
 fundo falso com bocais: 
m,750
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 75 
 
 Perdas na camada de pedregulho: 
3
LV
h a


 
 h em m; 
Va = velocidade ascensional (m/min ) 
L = altura da camada de pedregulho (m) 
 
 Perdas na camada de areia expandida: 
L,h  90h em m; 
L = altura da camada de areia, sem expansão (m). 
 
 Perda de carga na camada de antracito expandida: 
L,h  250
 
h em m; 
L = altura da camada de antracito, sem expansão (m). 
 
 Perdas nas bordas das calhas vertedoras: 
como vertedores sem contração lateral. 
Fórmula de Francis: 238381 HL,Q  
 
32
8381 






,L
QH
 

 32
8381 





,
q
H
 
 
H = h = perda de carga (m); 
q = vazão por metro de borda de calha (m³/s × m ). 
 
 
6.4.12. CALHAS DE ÁGUA DE LAVAGEM 
 
Função: coleta rápida das impurezas arrastadas, reduzindo seu 
trajeto, e regularização das linhas de fluxo da água ascendente. 
 
Materiais: concreto, aço, fibra de vidro, etc. 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 76 
 
Espaçamento: 
 
 
 
Altura da calha sobre o leito filtrante: 
 
 
Valores mínimos recomendados: 
 
 areia: a ≥ 0,40m ; 
 antracito: a ≥ 0,70m . 
 
 
 
LHlm,  6001
 
m,l 003
 
 
HL = altura livre de água acima 
do leito expandido 
H 
h 
Hh 
3
2 
l/2 l 
POSIÇÃO DO LEITO EXPANDIDO 
LEITO FILTRANTE EM REPOUSO 
a 
Formas: 
TRATAMENTO DE ÁGUA 77 
Dimensionamento: 
 
 
Para calhas que não forem de seção retangular, admite-se por 
aproximação a mesma altura H, fazendo-se equivalência de área 
molhada. 
 
 
6.4.13. LAVAGEM AUXILIAR 
 
Lavagem do leito filtrante para evitar a formação de bolas de lodo. 
 
Três tipos: 
 lavagem superficial com sistema fixo (sistema Baylis); 
 lavagem superficial com sistema móvel (Palmer); 
 lavagem com ar e água. 
 
 
 
EXEMPLO: Dimensionar filtros para Q = 1,0m³/s. 
 
SOLUÇÃO: 
 
1. Vazão: 
 d/m.s/L.Q 3400860001  
 
2. N° de unidades: 
 
134864141  ,,C,N 
 
 adotado: 6 filtros duplos (12 câmaras) 
 
 
Para calhas retangulares: 
2331 Hb,Q  
 
mH,b
s/mQ
 em 
 em 3 
≥ 0,05 
H 
b 
TRATAMENTO DE ÁGUA 78 
3. Taxa de filtração: 
 
taxa adotada: 300m³/m² × d 
 
4. Área de cada unidade: 
2048
3006
40086 m,.A 


 
 
5. Dimensões: 
 
 
540
122
13
2
1 ,n
n
L
B





 
 
 0485402 0482 2 ,L,,BL  
m,Bm,L 603 e 676  
 
Dimensões adotadas, considerando bocais com d = 0,20m: 
 
m,B
m,L
603
806

 
 
Área de cada câmara: 24,48m² 
 
6. Fundo do filtro 
Bocais de poliestireno de alto impacto, apropriados para 
lavagem com ar e água, modelo que dispensa camada de 
pedregulho. 
B 
5 
2 
4 
3 3 
6 
ÁGUA DECANTADA 1 
BACIA A BACIA B L 
TRATAMENTO DE ÁGUA 79 
 
Espaçamento dos bocais: d = 0,20m 
N° de bocais por m² : 25 
 
7. Leito filtrante: 
 
 1ª camada: antracito 
 
 espessura: 0,55m 
 tamanho efetivo: 0,9mm 
 coeficiente de uniformidade: 1,3 a 1,6 
 peso específico: 1,4 a 1,55 
 
 2ª camada: areia 
 
 espessura: 0,55m * 
 tamanho efetivo: 0,45mm 
 coeficiente de uniformidade: 1,4 a 1,6 
 peso específico: 2,6 a 2,65 
 
(*) Considerando que não há camada de pedregulho e 
considerando bocais espaçados de 0,20m, a espessura 
mínima da camada de areia é 0,25 + 1,5 × 0,20 = 0,55m. 
 
 
8. Água para lavagem: 
 
8.1. Velocidade ascensional da água para lavagem: 
 
)(arbitrada 600 min/m,Va  
 
8.2. Expansão do leito filtrante: 
 
 camada de antracito: 
%36
 (Tabela 12.14 – Richter) 
 camada de areia: 
%27
 (Tabela 12.13 – Richter) 
 
8.3. Vazão de água para lavagem: 
 
s/m,,,AVQ a 324504824
60
600

 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 80 
 
 
 
9. Tubulações e comportas imediatas dos filtros 
 
9.1. Comportas de água decantada (1) 
 
 Vazão média por filtro: 
 s/L,
.
7166
6
0001
 
 Vazão máxima por filtro: 
supondo dois filtros fora de serviço: 
s/L. 250
4
0001

 
 
 Velocidade máxima recomendável: 0,70m/s 
 
 Área mínima necessária: 
2360
700
2500 m,
,
,A 
 
 
 Seção adotada: 0,60 × 0,60m = 0,36m² 
 
 Velocidade resultante: 
 máxima: 
s/m,
,
,
700
360
2500

 
 média: 
s/m,
,
,
460
360
16670

 
 
9.2. Tubulação de água filtrada 
 
9.2.1. Tubulação (2) 
 
 Vazão média por filtro: 166,7L/s 
 
 Vazão máxima por filtro: 250,0L/s 
 
 Velocidade máxima recomendada: 1,00m/s 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 81 
 Diâmetro mínimo necessário: 
4
2D
VQ


 
 mmm,,
,D 5645640
001
25004



 
 
 Diâmetro adotado: 600mm 
 
 Velocidade resultante: 
 máxima: 
s/m,
,
,
880
60
25004
2




 
 média: 
s/m,
,
,
590
60
166704
2




 
 
9.2.2. Tubulação (3) 
 
 Vazão média por câmara: 83,35/s 
 
 Vazão máxima por câmara: 125,0L/s 
 
 Velocidade máxima recomendada: 1,00m/s 
 
 Diâmetro mínimo necessário: 
4
2D
VQ


 
 mmm,,
,D 3993990
001
12504



 
 
 
 Diâmetro adotado: 400mm 
 
 Velocidade resultante: 
 máxima: 
s/m,
,
,
990
40
12504
2




 
 média: 
s/m,
,
,
660
40
0833504
2




 
 
9.3. Tubulação de água para lavagem (4) 
 
 Vazão por câmara: s/m, 32450 
 
 Velocidade máxima recomendada: 3,60m/s 
TRATAMENTO DE ÁGUA 82 
 
 Diâmetro mínimo necessário: 
mmm,,
,D 2942940
603
24504



 
 
 
 Diâmetro adotado: D=400mm (igual ao da tubulação 
(3)) 
 Velocidade resultante: 
s/m,
,
,V 951
40
24504
2





 
 
9.4. Tubulação de drenagem (5) 
Adotado 400mm – mesmo diâmetro que (3) 
 
9.5. Comporta de descarga de água de lavagem (6) 
 
 Vazão por câmara: 0,245m³/s 
 
 Velocidade máxima recomendada: 1,80m/s 
 
 Área mínima necessária: 
21360
801
2450 m,
,
,A 
 
 
 Seção adotada: 0,40 × 0,40m = 0,16m² 
 
 Velocidade resultante: 
s/m,
,
,V 51
160
2450

 
 
 
10. Calhas de água de lavagem 
 
 Largura total das calhas (lC ): 
 lC = 0,40 + 2 × 0,07 = 0,54m (arbitrada) 
 
 N° de calhas por câmara (n ): n = 4 (arbitrado) 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA 83 
 
 
 
 Espaçamento entre calhas (l ): 
 
 cllnL 
 
L = comprimento do decantador = 6,80m 
l = espaçamento entre calhas 
 
Condição: 





m,l
Hlm, L
003
6001 
 
n = 4 

 
m,,,l 161540
4
806

 
 
m,l, 003001  OK! 
 
A verificação l ≤ 6×HL será feita após o cálculo de HL. 
 
 Vazão em cada calha: s/m,,Q 3061250
4
2450

 
 
 Altura de água na calha: 
m,,,
,HHb,Q 240
40031
061250
 31
32
23 







 
 
H = 0,24m caso calha fosse retangular. 
antracito 
antracito expandido 
055 
0,36 x 0,55 = 0,20 
HL 
a
 
=
 0
,7
0
 
l l /2 0,54 
0,07 
0,40 
TRATAMENTO DE ÁGUA 84 
 
A = 0,40 × 0,24 = 0,096m² 
 
 
Altura de água na calha: 0,096 + 0,192 

 0,29m 
 
 Dimensões da calha: 
 Considerando folga de 0,09m: 
 
 
 
 Verificação de HL : 
m,,,,HL 950200700450  
 
logo, 
OK! 70595066161 m,,Hm,l L  
 
 
 
 
 
b 
h1 
h2 = h1 / 2 
m,h
m,h
,
h
hb
,
bh
bh
1920
0960
0960
2
2
0960
2
1
2
2
2
2
1












 
área molhada 
0,40 0,07 0,07 
0,54 
0,07 
0,29 
0,09 
0,45 
TRATAMENTO DE ÁGUA 85 
 
 
 
 
 
 
 
11. Altura da caixa do filtro 
 
12. Capacidade do reservatório