Saneamento Aula 9 Floculacao

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UNIDADES DE FLOCULAÇÃO
Curso: Engenharia Civil
Disciplina: Sistemas Hidráulicos de Saneamento
Prof.: Rogério Pinheiro Magalhães Carvalho
Floculador
NBR 12216/1992
Floculação
É uma das operações unitárias de clarificação no sistema de
tratamento de água, que se constitui em um conjunto de
fenômenos físicos no qual as partículas coloidais são colocadas
em contato umas com as outras, de modo a permitir o aumento do
seu tamanho físico (aumento da granulometria), com o objetivo
de reduzir o número de partículas suspensas e coloidais da massa
líquida (remoção dos flocos).
Floculação – Mecanismos de transporte
Floculação pericinética (movimento Browniano) 
As partículas coloidais apresentam um
movimento aleatório devido ao seu
contínuo bombardeamento pelas
moléculas de água.
Robert Brown
1773 - 1858
Floculação por sedimentação diferencial
Partículas coloidais com velocidades distintas podem chocar-se
umas com as outras em um elemento de volume.
Floculação ortocinética 
(gradientes de velocidade)
As partículas são colocadas em contato umas com as outras através
do movimento do fluído (Presença de gradientes de velocidade).
Floculação – Aspectos Gerais
• Ocorre a formação dos flocos em tanques, cujo dimensionamento
é em função do tempo de detenção e do gradiente de velocidade
específicos.
• A floculação poderá ser hidráulica ou mecânica:
- Floculadores hidráulicos: 20 a 30 minutos
- Floculadores mecânicos: 30 a 40 minutos
Tanques de Floculação – ETA
Floculação – Dispositivos hidráulicos
•Floculadores hidráulicos de fluxo horizontal
•Floculadores hidráulicos de fluxo vertical
•Floculador Alabama
•Floculadores em meio poroso
Floculação – Dispositivos hidráulicos
• Diretrizes para projeto
• Velocidade nos canais de escoamento: 0,1 a 0,4 m/s.
• Velocidade nas curvas: 2/3 da velocidade nos canais.
• Distância mínima entre chicanas: 0,6 m.
• Gradiente de velocidade máximo, no primeiro compartimento,
de 70 s-1 e mínimo, no último, de 10 s-1
 Cálculo do número de espaçamentos entre chicanas
em cada câmara de floculação
 n=número de espaçamentos
 a=largura do canal do floculador em metros
 L=comprimento do floculador em metros
 G=gradiente de velocidade em s-1
 Q=vazão em m3/s
 h=tempo de detenção hidráulico em
minutos
3
2
.
..
.045,0 h
Q
GLa
n 






Floculação – Dispositivos hidráulicos
Diretrizes para projeto
 Cálculo do espaçamento entre chicanas
n
L
e 
• Cálculo das velocidades nos trechos retos e curvas 180o
eB
Q
V
f .
1  12 .3
2
VV 
Floculação – Dispositivos hidráulicos
Diretrizes para projeto
 Cálculo da extensão dos canais
1.VL ht 
• Cálculo do Raio Hidráulico
 eB
eB
RH


.2
.
Floculação – Dispositivos hidráulicos
Diretrizes para projeto
• Cálculo das perdas de carga localizadas (devido às chicanas)
3/4
2
1 )(
Rh
LNV
H tmd


 Cálculo das perdas de carga distribuídas (devido ao atrito das paredes
 
g
VnVn
H l
.2
.1. 22
2
1 
Floculação – Dispositivos hidráulicos
Diretrizes para projeto
Onde: Nm = coeficiente de Manning (0,013 para concreto e 0,011 para madeira)
 Cálculo do gradiente de velocidade
h
H
G


.
.

Floculação – Dispositivos hidráulicos
Diretrizes para projeto
Parâmetros gerais de projeto de unidades de floculação
(Di Bernardo, 2008)
Parâmetro Unidade Mecanizada Unidade Hidráulica
Tempo de agitação (min) 20 a 60 5 a 30
Gradiente de velocidade médio (s-1) 70 a 10 50 a 10
Número de câmaras em série ou 
trechos de canais
≥ 3 ≥ 3
Produto (Gf.Tf) 15000 a 80000 6000 a 40000
Floculação – Dispositivos hidráulicos
Fluxo vertical
Fluxo horizontal
Floculador hidráulico de chicanas verticais
Floculação – Dispositivos hidráulicos
Fluxo horizontal
FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL
FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL
FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL
FLOCULADOR DE FLUXO VERTICAL
FLOCULADORES ALABAMA
Floculação - Dispositivos mecânicos
•Agitadores de fluxo radial
•Agitadores de fluxo axial
•Agitadores de fluxo radial e axial
SISTEMAS DE AGITAÇÃO
ESCOAMENTO RADIAL E AXIAL
SISTEMAS DE AGITAÇÃO
ESCOAMENTO RADIAL E AXIAL
Floculação – Agitadores mecanizados
Floculador mecanizado
Floculador mecânico
Floculador mecânico
Agitadores de fluxo axial
Fa=força de arraste (N)
v=velocidade (m/s)
Cd=coeficiente de arraste
Ap=área projetada
n=rotação (rps)
D=diâmetro do rotor (m)
P=Potência (W)
ol
ot
V
P
G
.

Tipo de rotor Valor de KT
Hélice propulsora marítima (3 hélices) 0,87
Turbina (seis palhetas retas) 5,75
Turbina (seis palhetas curvas) 4,80
Turbina com quatro palhetas 
inclinadas a 450
1,27
Turbina com quatro palhetas 
inclinadas a 320
1,0 a 1,2
Turbina com seis palhetas inclinadas a 
450
1,63
CÁLCULO DO GRADIENTE DE VELOCIDADE
53... DnKP Tot 
SISTEMAS DE AGITAÇÃO
ESCOAMENTO RADIAL
5,55 aKT 
SISTEMAS DE AGITAÇÃO
ESCOAMENTO RADIAL
0,25,1 aKT 
SISTEMAS DE AGITAÇÃO
ESCOAMENTO AXIAL
8,05,0 aKT 
SISTEMAS DE AGITAÇÃO
ESCOAMENTO AXIAL
3,12,1 aKT 
SISTEMAS DE AGITAÇÃO
ESCOAMENTO AXIAL
4,03,0 aKT 
Floculação em meio granular
Detalhes do floculador 
vertical
Lay-out de ETAs – Coagulação e Floculação 
C
a
n
a
l d
e
 á
g
u
a
 co
a
g
u
la
d
a
CASA DE 
QUÍMICA
Lay-out de ETAs – Coagulação e Floculação 
Lay-out de ETAs – Coagulação e Floculação 
Lay-out de ETAs