PETA floculador (1)

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MEMORIAL DE CÁLCULO
1. FLOCULADOR
1.1 Vazão por canal
O floculador foi dimensionado de acordo com a vazão da Calha Parshall (0,209 m3/d), através dela encontrou-se a vazão por canal, adotando dois decantadores, temos: 
 
 Qc = 0,10475694 m3/s
A seguir, a tabela resumo com os dados que serão utilizados para as próximas etapas:
	TABELA RESUMO
	nº de câmaras
	3
	Vazão (m³/s)
	0,209513889
	Vazão em m³/d
	18.102
	Vazão por canal
	0,10475694
	Tempo (min)
	30
	Tempo (s)
	1800
	peso específico (kg/m³)
	1000
	viscosidade específica
	0,000167
	nº de decantadores
	2
	Taxa utilizada (m³/m²/d)
	40
	Profundidade do canal adotada
	4,5
	Comprimento do canal
	12
	n (alvenaria)
	0,013
 Tabela 1 - Dados
1.2 Pré-dimensionamento do decantador
Para dimensionar o floculador é preciso fazer um pré-dimensionamento do decantador, pois suas dimensões estão interligadas, o comprimento dos canais do floculador é igual à largura do decantador. Assim, faz-se necessário encontrar a largura do decantador.
1.2.1 Área do decantador
Primeiro, calcula-se a área total do decantador:
 
Ad = 452,55 m2
Com isso, temos que a área de cada decantador é a vazão total dividida pelo número de decantadores: 
Ad = 226,28 m2
1.2.2 Dimensão do decantador
De acordo com a Norma 12.216, a relação L/B tem que estar entre 2,5 a 5, neste dimensionamento adotou-se L/B = 4. Para a largura total temos:
 
B = 10,63 m B = 11 m
1.3 Dimensões do floculador
1.3.1 Volume total do floculador
Encontrou-se o volume total do floculador de acordo com a seguinte equação:
 Vt
Vt = 188,568 m³
1.3.2 Area de cada canal
Adotando 2 camaras, encontra-se a área de cada canal:
 
Ac = 62,85 m2
1.3.3 Área do floculador
Para encontrar a area necessária para o floculador, dividiu-se o volume total pela profundidade de canal adotada:
Af = 41,90 m²
1.3.3 Largura do canal
Para a largura total do canal, dividiu-se a area total do floculador pela comprimento do canal:
Bt = 1,96 m
E para a largura de cada canal, dividiu-se a largura total pelo número de camaras:
Bc = 0,98 m
Logo, o comprimento de cada canal (Lc) é o mesmo que a largura do decantador, 11m.
1.4 Chicanas 
1.4.1 Numero de chicanas (N) – Fluxo vertical 
Utilizou-se um gradiente de velocidade para cada canal do floculador. Em ordem decrescente, temos: 
	Gradiente de velocidade
	Canal 1
	70
	Canal 2
	50
	Canal 3
	20
O número de chicanas e calculado de acordo com a seguinte equação:
O número de chicanas para o canal 1 de gradiente 70 foi: 36,21, aproximadamente 37;
O número de chicanas para o canal 2 de gradiente 50 foi: 28,93, aproximadamente 29;
O número de chicanas para o canal 3 de gradiente 20 foi: 15,7, aproximadamente 16.
1.4.2 Espaçamento chicanas (E)
Para os três canais de respectivos gradientes, foi calculado o espaçamento das chicanas em cada um:
Para o canal 1, temos: E = 11/37 = 0,29 m
Para o canal 2, temos: E = 11/29 = 0,37 m
Para o canal 3, temos: E = 11/16 = 0,68 m
Nota: a Norma regulamenta um espaçamento mínimo de 0,60m entre as chicanas, porém, as chicanas do presente projeto são removíveis, por isso não precisam se enquadrar nos valores recomendados. 
1.5 Velocidades
1.5.1 Velocidade no canal (V1)
Calculou-se a velocidade em cada canal de acordo com a seguinte equação:
Velocidade no canal 1 = 0,104 / (0,98 *0,29) = 0,3588 m/s
Velocidade no canal 2 = 0,104 / (0,98 *0,37) = 0,2812 m/s
Velocidade no canal 3 = 0,104 / (0,98 *0,68) = 0,1552 m/s
1.5.2 Velocidade nas voltas (V2)
A velocidade nas voltas e reduzida a 75% da velocidade nos canais para a formação de flocos, sendo assim:
Velocidade nas voltas do canal 1: 75% de 0,3588 = 0,2691 m/s
Velocidade nas voltas do canal 2: 75% de 0,2812 = 0,1874 m/s
Velocidade nas voltas do canal 3: 75% de 0,1552 = 0,1034 m/s
1.6 Determinação da extensão (e)
O tempo sugerido pela Norma para o floculador inteiro é de 20 a 30 minutos, o valor adotado na tabela 1 foi de 30 minutos. Quanto as câmaras, o mínimo são 2 para vazões a partir de 166L/s, como a vazão do presente projeto é de 209,5 L/s, adotou-se 3 módulos. Sendo assim, o tempo em cada modulo fica: 
 T
Tm = 600 s
 Com isso pode-se calcular a extensão em cada canal:
Para o canal 1: e = 600/0,3588 = 193,5 m
Para o canal 2: e = 600/0,2812 = 157,5 m
Para o canal 3: e = 600/0,1552 = 85,5 m
1.7 Perda de carga
1.7.1 Perda de carga unitária 
Onde: J = Perda de carga unitária
 V1 = Velocidade em cada canal
 n = Coeficiente de rugosidade
 Rh = Raio hidráulico
Para o canal 1, temos:
J = 0,0003930 m/m
Para o canal 2, temos:
J = 0,0001895 m/m
Para o canal 3, temos:
J = 0,000034 m/m
1.7.2 Perda de carga distribuída
Onde: hpd = Perda de carga distribuída 
 J = perda de carga unitária
 e = extensão em cada canal
Perda de carga distribuída no canal 1: 0,0003930 * 322,90 = 0,1269 m/m
Perda de carga distribuída no canal 2: 0,0001895 * 253,09 = 0,0479 m/m
Perda de carga distribuída no canal 3: 0,000034 * 139,66 = 0,0047 m/m
1.7.3 Perda de carga localizada
Onde: hpl = perda de carga localizada
 N = numero de chicanas
 V1 = velocidade no canal
 V2 = velocidade na volta
 G = gravidade
Perda de carga localizada para o canal 1: 
hpl = 0,3480 m
Perda de carga localizada para o canal 2:
hpl = 0,1672 m
Perda de carga localizada para o canal 3:
hpl = 0,0278 m
1.7.4 Perda de carga total (hpt)
A perda de carga total é a soma da perda de carga distribuída e a perda de carga total, assim temos para cada canal:
Canal 1: 0,1269 + 0,3480 = 0,4750 m;
Canal 2: 0,0479 + 0,1672 = 0,2151 m;
Canal 3: 0,0047 + 0,0278 = 0,0326 m.
1.8 Gradiente de velocidade
O novo gradiente de velocidade calcula-se a partir da equação:
Onde: = peso específico
 hpt = perda de carga total
 = viscosidade especifica
 = tempo em cada canal