Aula_9___Coagulacao_e_mistura_rapida_2018_2_232794945

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P r o f a . M A R G A R I T A M ª . D U E Ñ A S O R O Z C O 
m a r g a r i t a . u n i r @ g m a i l . c o m 
COAGULAÇÃO 
mailto:margarita.unir@gmail.com
INTRODUÇÃO 
Processos de tratamento de água 
 
 
 
CLARIFICAÇÃO 
DESINFECÇÃO 
FLUORETAÇÃO 
CONTROLE DE 
CORROSÃO 
Remoção de sólidos 
Eliminação de 
microorganismos 
Prevenção de cárie 
Aspectos 
econômicos 
INTRODUÇÃO 
INTRODUÇÃO 
Com Coagulação Química 
(Filtração direta e Trat. Convencional) 
x 
Sem Coagulação Química 
(Filtração lenta) 
 
Tecnologias de Tratamento 
Adição de coagulante na ETA Guaraú - SABESP 
 TRATAMENTO CONVENCIONAL 
Clarificação 
+ 
Filtração 
+ 
Desinfecção 
COAGULAÇÃO 
+ 
FLOCULAÇÃO 
+ 
DECANTAÇÃO/FLOTAÇÃO 
INTRODUÇÃO 
INTRODUÇÃO 
ÁGUA BRUTA ÁGUA TRATADA 
 Operações físicas unitárias: métodos de tratamento no qual predomina a 
aplicação de forças físicas, como por exemplo, em unidades de sedimentação, 
filtração e flotação 
 Processos químicos unitários: métodos de tratamento nos quais a remoção de 
materiais ocorre pela adição de produtos químicos ou devido a reações químicas, 
como por exemplo, nos processos de adsorção e desinfecção 
NBR 12216 (1992) – Projeto de estação de tratamento de água para abastecimento público 
INTRODUÇÃO 
INTRODUÇÃO 
IMPUREZAS 
 
- Part. coloidais 
- Substâncias húmicas 
- Organismos 
INTRODUÇÃO 
IMPUREZAS 
 
- Part. Coloidais 
- Substancias húmicas 
- Organismos 
REPULSÃO 
INTRODUÇÃO 
REMOÇÃO DE 
IMPUREZAS 
Alterar características 
PROCESSOS 
Coagulação 
Floculação 
Sedimentação – flotação 
Filtração 
COAGULAÇÃO 
PROCESSO FÍSICO-QUÍMICO, DE 
CURTA DURAÇÃO, NO QUAL AS 
PARTÍCULAS COLOIDAIS, DE CARGA 
PREDOMINANTEMENTE NEGATIVA, 
SÃO DESESTABILIZADAS PELA AÇÃO 
DO COAGULANTE. 
Geralmente realizada por SAIS: 
- De alumínio 
- De ferro 
Coagular: Converter em sólido 
COAGULAÇÃO 
FENÓMENOS: 
 
QUÍMICO 
 
REAÇÕES DO COAGULANTE COM A 
ÁGUA 
 
DISPERSÃO DOS SAIS DE FERRO E 
ALUMÍNIO  FORMAÇÃO DE 
ESPÉCIES HIDROLISADAS COM 
CARGA POSITIVA  FUNÇÃO DA 
DOSAGEM (concentração do metal) 
E pH FINAL DA MISTURA 
 
 
; 
COAGULAÇÃO 
COAGULAÇÃO 
FENÓMENOS: 
 
FÍSICO 
 
TRANSPORTE DESTAS ESPÉCIES  
FUNÇÃO DO Gm E Tm  
 
CONTATO COM AS PARTÍCULAS 
COLOIDAIS 
 
 
; 
COAGULAÇÃO 
FENÓMENOS: 
 
FÍSICO 
Partículas Choques Agregação 
Processo Físico 
(Transporte) 
Estabilidade do Colóide 
(Coagulação) 
COAGULAÇÃO 
 Depende das características da água a ser 
tratada. Importante conhecer: 
pH, 
Alcalinidade , 
Cor , 
Turbidez, 
Temperatura , 
Condutividade elétrica , 
Tamanho e distribuição do tamanhos das 
partículas em estado coloidal e em suspensão. 
COAGULAÇÃO 
COAGULAÇÃO 
 
 Objetivos: 
 Turbidez 
 Cor verdadeira e aparente 
 Substâncias (odor, sabor) 
 Micro-organismos 
 Algas e plâncton 
 Precipitados químicos 
 Fosfatos 
COAGULANTES 
REAGENTES UTILIZADOS 
 
 Coagulantes: compostos, geralmente de ferro ou alumínio. 
Capazes de produzir hidróxidos gelatinosos insolúveis e 
englobar as impurezas. 
 
 Alcalinizantes: capazes de conferir a alcalinidade necessária 
à coagulação (cal viva - óxido de cálcio; hidróxido de cálcio; 
hidróxido de sódio – soda caustica; carbonato de sódio – 
barrilha). 
 
 Coadjuvantes: capazes de formar partículas mais densas e 
tornar os flocos mais lastrados (argila, sílica ativa, 
polieletrólitos, etc.) 
COAGULANTES 
 
FUNÇÕES DOS COAGULANTES 
 Desestabilizar, agregar, aderir os coloides 
 Adição de cátions de alumínio e ferro 
CARACTERÍSTICAS DE UM BOM COAGULANTE 
 Reagir com álcali produzindo hidróxidos 
 Produzir íons positivos que neutralizem as cargas elétricas dos coloides 
 Custo acessível e disponibilidade 
 Compatível com pH da água 
APLICAÇÃO DE COAGULANTES 
 Dispositivos/estruturas de mistura rápida 
COAGULANTES 
Coagulante Faixas de pH Vantagens 
Sulfato de alumínio 
 Al2(SO4)3 
5 a 8 fácil de transportar, manejar e 
comprar; custo é baixo; 
Sulfato ferroso clorado 
FeCl3 x Fe2(SO4)3
- 
Acima de 4 águas que apresentam pH baixo 
Sulfato ferroso 
Fe2(SO4)3
- 
8,5 a 11 águas que apresentam pH alto 
 
Sulfato férrico 
Fe2(SO4)3
- 
5 a 11 águas altamente coloridas ou ácidas 
Cloreto férrico 
 FeCl3 x 6H2O 
5 a 11 
 
produz bons flocos em amplo 
intervalo de pH 
Aluminato de sódio Abaixo de 6 empregado juntamente com a cal, 
para abrandamento de águas 
Auxiliares de Coagulação: Cal Hidratada [Ca(OH)2]; Cal Virgem (CaO); 
Soda Cáustica (NaOH); Barrilha (Na2CO3); Ácidos; Polieletrólitos; Sílica 
ativada 
COAGULANTES 
Sulfato de alumínio 
COAGULANTES 
Cloreto férrico 
COAGULANTES 
FATORES QUE INFLUENCIAM NA 
COAGULAÇÃO 
 
 Tipo de coagulante 
 Dosagens 
 Uniformidade de aplicação de 
produtos químicos 
 
MECANISMOS DE COAGULAÇÃO 
 
 Considera-se coagulação como resultado individual 
ou combinado da ação de quatro mecanismos 
distintos: 
 
 Compressão da dupla camada elétrica; 
 Adsorção-desestabilização; 
 Varredura; 
 Formação de pontes químicas. 
MECANISMOS DE COAGULAÇÃO 
Influência do pH e da 
dosagem do coagulante 
na formação das espécies 
hidrolisadas de alumínio e 
na definição do 
mecanismo de 
coagulação 
 
Regiões importantes; 
 
1 – Adsorção 
 
2 – Reestabilização 
 
3 – Varredura 
 
4 – Combinação 
 
4 
3 
2 
1 
Regiões de 
coagulação quando 
é utilizado sulfato 
de alumínio. 
MECANISMOS DE COAGULAÇÃO 
Representação esquemática da formação 
de pontes químicas com emprego de 
polímeros. (Libânio, 2010). 
MECANISMOS DE COAGULAÇÃO 
Fases da Coagulação 
 
 1ª Fase: Hidrólise dos coagulantes e desestabilização das 
partículas em suspensão 
 
 2ª Fase: Precipitação e formação de compostos químicos 
que se polimerizam 
 
 3ª Fase: Adsorção das cadeias poliméricas na superfície 
dos coloides 
 
 4ª Fase: Adsorção mútua entre coloides 
 
 5ª Fase: Ação de varredura 
MECANISMOS DE COAGULAÇÃO 
UNIDADE DE MISTURA RÁPIDA 
Operação destinada a dispersar produtos 
químicos na água a ser tratada. 
 
Especialmente para desestabilizar por 
adsorção 
 
Mistura rápida deve ser efetuada em local 
de transmissão de grande energia à massa 
líquida, e no menor tempo possível, em 
vista da rapidez com que as reações de 
desestabilização se processam. 
 
Filtração direta e Tratamento convencional 
Medidor Parshall utilizado na ETA de Jaguaraçu - MG. 
TIPOS DE UNIDADES DE MISTURA RÁPIDA 
SISTEMAS HIDRÁULICOS 
 Canal ou canalização com 
intensa turbulência 
 Ressalto hidráulico 
 Medidor (calha/vertedor) 
Parshall 
 Difusores 
SISTEMAS MECÂNICOS 
• Agitadores mecanizados 
(turbinas, pás, hélices) 
• Bombas centrífugas 
TIPOS DE UNIDADES DE MISTURA RÁPIDA 
SISTEMAS HIDRÁULICOS 
TIPOS DE UNIDADES DE MISTURA RÁPIDA 
SISTEMAS MECÂNICOS 
PARÂMETROS DE PROJETO 
 Tempo de mistura Tm 
 
 Gradiente de velocidade Gm relacionado à 
intensidade de agitação da massa líquida. 
T
ou



hf
G
Vol
P
G
m
m

 ABNT NBR 12216/92 
Dispersão de coagulantes metálicos 
hidrolisáveis deve ser feita a Gm 
compreendidos entre 700 s-1 e 1100 s-1, em 
um Tm não superior a 5 s. 
(Na ausência de ensaios de laboratório) 
G: gradiente de velocidade, expresso em s-1; 
P: potência dissipada em função da perda de carga hf , expressa em kgf.m/s; 
Vol: volume de deslocamento da água(m3); 
µ: viscosidade absoluta ou dinâmica(kgf.s/m2). 
T: tempo de detenção hidráulica (T=V/Q) 
γ: Peso específico da água (kgf/m3) 
UNIDADE DE MISTURA RÁPIDA 
MEDIDOR PARSHALL 
 
Medidor Parshall ou Vertedor Parshall 
 
 Ralph Leroy Parshall (1881-1960), que o criou com 
base nos estudos de Venturi 
 
 Desenvolvido em tamanhos padronizados de 3" até 
10’, largura nominal "W" de sua garganta 
 
UNIDADE DE MISTURA RÁPIDA 
MEDIDOR PARSHALL 
 O medidor Parshall é um dispositivo de mediçãode vazão 
na forma de um canal aberto com dimensões padronizados. 
A água é forçada por uma garganta relativamente estreita, 
sendo que o nível da água à montante da garganta é o 
indicativo da vazão a ser medida, independendo do nível da 
água à jusante de tal garganta 
UNIDADE DE MISTURA RÁPIDA 
MEDIDOR PARSHALL 
Tabela 1 - Dimensões padronizadas da calha 
Parshal (mm) 
 
W A B C D E F G’ K N 
76 ( 3") 466 457 178 259 381 152 305 25 57 
Tabela 2 - Valores limites de vazão (l/s) em função da 
largura da garganta 
 
W Vazões (l/s) 
mm (...) mínima máxima 
76 ( 3") 0,85 53,8 
 
UNIDADE DE MISTURA RÁPIDA 
MEDIDOR PARSHALL 
 
CALHA PARSHALL 
 
Frequentemente empregada, além 
da função original, também como 
um efetivo misturador de soluções 
químicas nas estações de 
tratamento de água (ETA’s). 
Medidor Parshall utilizado na ETA Gravatá – SP. 
Ressalto hidráulico (dissipação grande energia) + estreitamento da 
garganta (homogeneidade na aplicação do coagulante) 
 
Seleção: Lamina d’água na garganta (menor possível) + Formação do 
ressalto hidráulico 
 
UNIDADE DE MISTURA RÁPIDA 
MEDIDOR PARSHALL 
Valores de variáveis necessários ao cálculo do 
gradiente de velocidade no medidor Parshall 
▪ Largura da seção de medição (D’) 
2. (D - W) + W 
3 
▪ Velocidade na seção de medição (Vo) 
Q 
D’.Ho 
▪ Carga hidráulica disponível na seção de medição (Eo) 
Vo
2+Ho+N 
2g 
▪ Velocidade contendo ressalto (V1) 
▪ Altura de água antes do ressalto (H1) 
Eo – V1
2/ 2g 
▪ Froude (F1) 
▪ Altura do ressalto (H2) 
H1. [ 1+ 8.F1
2 -1] 
2 
▪ Altura de saída (H3) 
H2 - (N-K) 
Valores de variáveis necessários ao cálculo do 
gradiente de velocidade no medidor Parshall 
▪Velocidade na saída do medidor (V3) 
▪ Perda de carga (hf) 
▪ Tempo de mistura (T) 
Q 
C.H3 
Ho + N – H3 
2.G 
V2+V3 
T
h
G
f
m



▪ Gradiente de velocidade (Gm) 
Valores de variáveis necessários ao cálculo do 
gradiente de velocidade no medidor Parshall 
Unidade de Mistura Rápida 
Seleção do Medidor Parshall 
Dimensões padronizadas dos medidores Parshall (cm). 
W 
A B C D E F G K N 
(cm) 
2,5 36,3 35,6 9,3 16,8 22,9 7,6 20,3 1,9 2,9 
7,6 46,6 45,7 17,8 25,9 38,1 15,2 30,5 2,5 5,7 
15,2 62,1 61,0 39,4 40,3 45,7 30,5 61,0 7,6 11,4 
22,9 88,0 86,4 38,0 57,5 61,0 30,5 45,7 7,6 11,4 
30,5 137,2 134,4 61,0 84,5 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 
45,7 144,9 142,0 76,2 102,6 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 
61,0 152,5 149,6 91,5 120,7 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 
91,5 167,7 164,5 122,0 157,2 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 
122,0 183,0 179,5 152,5 193,8 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 
152,5 198,3 194,1 183,0 230,3 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 
183,0 213,5 209,0 213,5 266,7 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 
213,5 228,8 224,0 244,0 303,0 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 
244,0 244,0 239,2 274,5 340,0 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 
305,0 274,5 427,0 366,0 475,9 122,0 91,5 183,0 5,3 34,3 
Unidade de Mistura Rápida 
Seleção do Medidor Parshall 
Altura da lamina d’água em função da vazão (l/s) e da largura da garganta do 
medidor 
H (cm) 3” 6” 9” 1’ 1,5’ 2’ 3’ 4’ 
3 0,8 1,4 2,5 3,1 4,2 
4 1,2 2,3 4,0 4,6 6,9 
5 1,5 3,2 5,5 7,0 10,0 13,8 20 
6 2,3 4,5 7,3 9,9 14,4 18,7 27 35 
7 2,9 5,7 9,1 12,5 17,8 23,2 34 45 
8 3,5 7,1 11,1 14,5 21,6 28 42 55 
9 4,3 8,5 13,5 17,7 26,0 34,2 50 66 
10 5,0 10,3 15,8 20,9 30,8 40,6 60 78 
11 5,8 11,6 18,1 23,8 35,4 46,5 69 90 
12 6,7 13,4 24,0 27,4 40,5 53,5 79 105 
13 7,5 15,2 25,8 31,0 45,6 60,3 93 119 
14 8,5 17,3 26,6 34,8 51,5 68,0 101 133 
15 9,4 19,1 29,2 38,4 57,0 75,5 112 149 
16 10,8 21,1 32,4 42,5 63,0 83,5 124 165 
17 11,4 23,2 35,6 46,8 69,0 92,0 137 182 
18 12,4 25,2 38,8 51,0 75,4 100,0 148 198 
19 13,5 27,7 42,3 55,2 82,2 109,0 163 216 
20 14,6 30,0 45,7 59,8 89,0 118,0 177 235 
25 20,6 42,5 64,2 83,8 125,0 167,0 248 331 
30 27,4 57,0 85,0 111,0 166,0 221,0 334 446 
35 34,4 72,2 106,8 139,0 209,0 280,0 422 562 
40 42,5 89,5 131,0 170,0 257,0 345,0 525 700 
70 402,0 611,3 825,0 1255 1684 
Unidade de Mistura Rápida 
Seleção do Medidor Parshall 
Medidores Parshall 
Q 
(L/s) 
W = 3” W = 6” W = 9” W = 12” 
Ha (m) U (m/s) Ha (m) U (m/s) Ha (m) U (m/s) Ha (m) U (m/s) 
20 0,25 1,6 
30 0,31 2,0 
50 0,45 2,2 0,28 1,8 
75 0,36 2,0 0,27 1,8 
100 0,44 2,3 0,34 2,0 0,28 1,8 
150 0,44 2,3 0,37 2,0 
200 0,45 2,2 
Q 
(L/s) 
W = 18” W = 24” W = 48” 
Ha (m) U (m/s) Ha (m) U (m/s) Ha (m) U (m/s) 
150 0,29 1,8 
200 0,35 2,0 0,28 1,8 
300 0,45 2,2 0,37 2,0 
500 0,51 2,4 0,33 1,9 
750 0,41 2,3 
1000 0,50 2,5 
ENSAIOS 
 Tabelas relacionam a turbidez com a quantidade de coagulante, mas, 
apenas ensaios é que dizem a quantidade exata. 
 
 pH da água: Há um pH ótimo de coagulação, que é determinado 
experimentalmente. 
EXERCÍCIO EM AULA 
 
 Calcular o gradiente de velocidade e o tempo de 
mistura rápida da estrutura esquematizada. 
 
 Dados: 
 - Vazão: 98 l/s 
EXERCÍCIO EM AULA 
 
 Calcular o gradiente de velocidade e o tempo de 
mistura rápida da estrutura esquematizada. 
 
 Dados: 
 - Vazão: 98 l/s 
CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
 Torna-se necessária a caracterização quali-quantitativa das água brutas 
a serem tratadas para determinar a eficiência dos processos de 
coagulação/floculação. 
 
 A eficiência dos processos de coagulação/floculação interferem no êxito 
dos processos posteriores numa ETA. 
 
 Indispensáveis ensaios experimentais para determinação de melhor 
coagulante e pH ideal para otimizar o processo de 
coagulação/floculação. 
 
CONSIDERAÇÕES FINAIS 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
Aula baseada em: 
 
 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12216 – 
Projeto de estação de tratamento de água para abastecimento público: 
procedimento. Rio de Janeiro, 1992. 18p. 
 HELLER, L.; PADUA, V.L. Abastecimento de água para consumo 
humano. 2ª Edição. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2010. 
 LIBÂNIO, M. Fundamentos de qualidade e tratamento de água. 
3 edição. Campinas, SP: Editora Átomo, 2010. 494 p. 
 VIANNA, M.R. Hidráulica aplicada às estações de tratamento de 
água. 3. ed. Belo Horizonte: Imprimatur, 1997. 576 p. 
 Coagulação e floculação – slides. Prof. Piterson Moraes. 
 http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/PARSHALL.html 
 
 
 
http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/PARSHALL.html
http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/PARSHALL.html
http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/PARSHALL.html
http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/PARSHALL.html
http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/PARSHALL.html
http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/PARSHALL.html
http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/PARSHALL.html
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