TRATAMENTO DE ÁGUA DE
ABASTECIMENTO
Aula 4 – Mistura Rápida
Introdução
Da mistura rápida efetuada adequadamente
depende, muitas vezes, o sucesso de todo o
restante do tratamento da á...
Introdução
➔ Então podemos afirmar que, na mistura rápida
ocorrerá a coagulação, e, a floculação, ocorrerá na
fase de mist...
NBR 12216 – Mistura Rápida
Operação destinada a dispersar produtos químicos
na água a ser tratada, em particular no proces...
NBR 12216 – Mistura Rápida
Constituem dispositivos de mistura:
a) qualquer trecho ou seção de canal ou de canalização
que ...
NBR 12216 – Mistura Rápida
Podem ser utilizados como dispositivo hidráulico de
mistura:
a) qualquer singularidade onde oco...
NBR 12216 – Mistura Rápida
A aplicação da solução de coagulante deve ser
sempre feita imediatamente antes do ponto de
maio...
Tipos de salto hidráulicos
MISTURADORES HIDRÁULICOS
Os misturadores hidráulicos podem ser de diversos
tipos, sendo os mais utilizados, o medidor Pars...
Medidor Parshall
Sem dúvida, este é o dispositivo mais utilizado como
misturador rápido. O Medidor Parshall alia a
função ...
Medidor Parshall

A largura da garganta w do medidor é a grandeza que o define.
Medidor Parshall
As
dimensões
dos
medidores
Parshall
padronizados, estabelecidas em função de sua
dimensão característica,...
Medidores Parshall – Vazões (l/s)
Medidor Parshall
Para que o medidor Parshall efetue, com eficiência, a
mistura rápida, é necessário:
➢ aplicar o floculant...
Medidor Parshall
Os medidores Parshall podem ser construídos no
campo ou fabricados nos seguintes materiais:
a-) Fibra de ...
Medidor Parshall
Para a seleção do tamanho do medidor Parshall,
devem ser conhecidos os seguintes dados:
a-) largura do ca...
Medidor Parshall

alaqua.com.br

http://www.levelcontrol.com.br/produtos_detalhe.php?produto=89
Queda d'água
Em estações de tratamento que utilizam vertedouros para
medir a vazão efluente, será possível aproveitar a
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Aplicação de floculante num
vertedouro retangular
Malhas difusoras
São dispositivos destinados exclusivamente à mistura
rápida. Do ponto de vista de resultados obtidos em
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MISTURADORES MECANIZADOS
Muito especificados pelos projetistas há até alguns anos
atrás, os misturadores mecanizados vêm c...
Turbinas e Hélices
São equipamentos especialmente construídos para
efetuarem a mistura de produtos químicos. Por serem
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Turbinas e Hélices
Rotores de Bombas
Os rotores de bombas também podem ser
utilizados como misturadores rápidos. Entretanto,
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Rotores de Bombas
Critério de seleção das unidades de
mistura rápida
As unidades mecanizadas são mais versáteis que
as hidráulicas, pois pos...
Critério de seleção das unidades de
mistura rápida
Ao decidir pelo tipo de unidade de mistura rápida
deve-se levar em cont...
Localização da Unidade de Mistura
Rápida
Como regra geral, a unidade ou câmara de mistura
rápida deve ficar o mais próximo...
Localização da Unidade de Mistura
Rápida
B - apresenta um bom arranjo das unidades de mistura e floculação

A

A - apresen...
Exemplo 1 – Cálculo de um canal retangular de
declividade variável para mistura rápida
Verificar as condições de mistura r...
Passo 1 – Vazão Específica
Dados:
Vazão = 120l/s = 0,120 m3/s
Largura do Canal (B) = 0,80 m
Fórmula = q = Q
B


q = 0,15 ...
Passo 2 – Velocidade na secção 1
Fórmula
V1 =2 2g.E0 . Cos Ѳ
3
3


V1 = 3,28m/s
Passo 3 – Altura de água na secção (1)
Fórmula
h1 = q_
V1


h1 = 0.05m
Passo 4 – Número de Froude na secção (1)
Fórmula
F1 = V1
√gh1


F1 = 4,68
Passo 5 – Altura do ressalto secção (2)
Fórmula
h2 = h1 ( √1+8F2 – 1)
2
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h = 0,30 m
Passo 6 – Velocidade na secção (2)
Fórmula
V2 = _q_
h2


V = 0,5 m/s
Passo 7 – Perda de carga
Fórmula de Belanger ( energia hidráulica
dissipada, devido ao gradiente de velocidade)
hP = (h2 –...
Passo 8 – Extensão do ressalto
Fórmula de Smetana ( para números de Froude
compreendidos entre 4,5 e 16)
L = 6 (h2 – h1)
...
Passo 9 – Tempo de mistura
Fórmula
T = __2L__
V1 + V2


T = 0,8 s
Passo 10 – Gradiente de velocidade
Dados
Coeficiente de viscosidade ( T = 15°C ) = μ
0,0001167 = 1,167 x 10 - 4
Peso espec...
Referências




Brasil. Fundação Nacional de Saúde. Manual de
saneamento. 3. ed. rev. - Brasília: Fundação
Nacional de S...
Referências








Richter, Carlos A. e Netto, Azeveto M J. Tratamento
de Água: Tecnologia Atualizada. São Paulo, 199...
Objetivo da aula
Ao final dessa aula, você deverá conhecer:
 A importância da etapa da mistura rápida;
 A NBR 12216 – Et...
Sugestão – Vídeo (medidor Parshall)
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http://www.youtube.com/watch?v=Ghq9pxRcToM
http://www.youtube.com/watch?v=y6h...
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  1. 1. TRATAMENTO DE ÁGUA DE ABASTECIMENTO Aula 4 – Mistura Rápida
  2. 2. Introdução Da mistura rápida efetuada adequadamente depende, muitas vezes, o sucesso de todo o restante do tratamento da água. No processo de mistura rápida é adicionado o produto químico responsável pela desestabilização e posterior aglutinação das matérias que desejamos remover da água bruta. Este produto denominamos coagulante ou floculante, pois, promoverá a coagulação, a qual precede a floculação.
  3. 3. Introdução ➔ Então podemos afirmar que, na mistura rápida ocorrerá a coagulação, e, a floculação, ocorrerá na fase de mistura lenta. A razão pela qual esta fase do tratamento é chamada de mistura rápida, é porque são praticamente instantâneas as reações químicas mais importantes que ocorrem entre o floculante e as partículas que desejamos remover.
  4. 4. NBR 12216 – Mistura Rápida Operação destinada a dispersar produtos químicos na água a ser tratada, em particular no processo de coagulação, para o qual são destinadas as disposições seguintes. As condições ideais em termos de gradiente de velocidade, tempo de mistura e concentração da solução de coagulante devem ser determinadas preferencialmente através de ensaios de laboratório.
  5. 5. NBR 12216 – Mistura Rápida Constituem dispositivos de mistura: a) qualquer trecho ou seção de canal ou de canalização que produza perda de carga compatível com as condições desejadas, em termos de gradiente de velocidade e tempo de mistura; b) difusores que produzam jatos da solução de coagulante, aplicados no interior da água a ser tratada; c) agitadores mecanizados; d) entrada de bombas centrífugas.
  6. 6. NBR 12216 – Mistura Rápida Podem ser utilizados como dispositivo hidráulico de mistura: a) qualquer singularidade onde ocorra turbulência intensa; b) canal ou canalização com anteparos ou chicanas; c) ressalto hidráulico; d) qualquer outro trecho ou seção de canal ou canalização que atenda às condições da norma.
  7. 7. NBR 12216 – Mistura Rápida A aplicação da solução de coagulante deve ser sempre feita imediatamente antes do ponto de maior dissipação de energia e através de jatos separados de no máximo 10 cm. http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/Tratam03_coag.htm
  8. 8. Tipos de salto hidráulicos
  9. 9. MISTURADORES HIDRÁULICOS Os misturadores hidráulicos podem ser de diversos tipos, sendo os mais utilizados, o medidor Parshall, a queda d'água originária de vertedouros e a malha difusora.
  10. 10. Medidor Parshall Sem dúvida, este é o dispositivo mais utilizado como misturador rápido. O Medidor Parshall alia a função de medidor de vazão à de misturador rápido, quando convenientemente utilizado.
  11. 11. Medidor Parshall A largura da garganta w do medidor é a grandeza que o define.
  12. 12. Medidor Parshall As dimensões dos medidores Parshall padronizados, estabelecidas em função de sua dimensão característica, ou seja, de sua garganta (tabela). É possível conhecer a vazão que atravessa o medidor Parshall através da realização da leitura da altura da lâmina d'água numa seção a montante de sua garganta.
  13. 13. Medidores Parshall – Vazões (l/s)
  14. 14. Medidor Parshall Para que o medidor Parshall efetue, com eficiência, a mistura rápida, é necessário: ➢ aplicar o floculante na garganta do medidor. Por ser de seção estreita e a lâmina d'água bastante pequena, é possível fazer com que o floculante aplicado nesse local se disperse em praticamente todo o volume de água em tratamento ; Assegurar a formação de um ressalto hidráulico imediatamente a jusante da garganta, pois, no interior do ressalto hidráulico, ocorre grande dissipação de energia num tempo muito curto. Nestas condições, serão asseguradas as condições ideais de mistura rápida.
  15. 15. Medidor Parshall Os medidores Parshall podem ser construídos no campo ou fabricados nos seguintes materiais: a-) Fibra de vidro b-) Aço carbono revestido c-) Aço inox d-) Concreto
  16. 16. Medidor Parshall Para a seleção do tamanho do medidor Parshall, devem ser conhecidos os seguintes dados: a-) largura do canal na montante e na jusante; b-) vazões máxima e mínima; c-) profundidade da água no canal; d-) perda de carga admissível; e-) previsão para vazões futuras.
  17. 17. Medidor Parshall alaqua.com.br http://www.levelcontrol.com.br/produtos_detalhe.php?produto=89
  18. 18. Queda d'água Em estações de tratamento que utilizam vertedouros para medir a vazão efluente, será possível aproveitar a queda d'água resultante para efetuar a mistura rápida. Para tanto, deve-se distribuir, do modo mais uniforme possível, o floculante ao longo de toda queda d'água. Utilizando-se uma calha perfurada, cujos orifícios deverão estar sempre desobstruídos. E, se possível, que a lâmina d'água vertente caia sobre um anteparo. Nestas condições, haverá energia suficiente para excelentes condições de mistura rápida.
  19. 19. Aplicação de floculante num vertedouro retangular
  20. 20. Malhas difusoras São dispositivos destinados exclusivamente à mistura rápida. Do ponto de vista de resultados obtidos em laboratório, as malhas difusoras talvez sejam os misturadores rápidos mais eficientes. Do ponto de vista prático, entretanto, as malhas difusoras deixam a desejar, por serem relativamente caras e de difícil manutenção; apesar de já haver variações na concepção original se mostrando eficientes e exigindo menos atenção, por parte dos operadores, no que diz respeito à manutenção.
  21. 21. MISTURADORES MECANIZADOS Muito especificados pelos projetistas há até alguns anos atrás, os misturadores mecanizados vêm caindo em desuso. Isto porque os misturadores hidráulicos produzem resultados tão bons, ou mesmo superiores, e apresentam uma grande vantagem: não possuem equipamentos que devido ao uso, manutenção inadequada, ou ambos, possam ficar fora de serviço, ainda que temporariamente. Não obstante, algumas estações de tratamento de água tratamento de água ainda os utilizam com sucesso.
  22. 22. Turbinas e Hélices São equipamentos especialmente construídos para efetuarem a mistura de produtos químicos. Por serem bastante utilizados na indústria, diversos fabricantes especializaram-se em construir equipamentos desse tipo. Para que as turbinas ou hélices funcionem bem, é recomendável que estejam instaladas em tanques que propiciem tempos de detenção pequenos (lembre-se que a desestabilização ocorre em fração de segundos). Além disto, é recomendável que o produto químico a ser disperso seja introduzido logo abaixo da turbina ou hélice.
  23. 23. Turbinas e Hélices
  24. 24. Rotores de Bombas Os rotores de bombas também podem ser utilizados como misturadores rápidos. Entretanto, é preciso certificar-se de que os materiais do rotor e da carcaça da bomba têm condições de resistir à ação do produto químico. Isto porque o produto químico poderá agredir esses materiais, tanto quimicamente quanto fisicamente, ou mesmo através da ação combinada desses dois fatores.
  25. 25. Rotores de Bombas
  26. 26. Critério de seleção das unidades de mistura rápida As unidades mecanizadas são mais versáteis que as hidráulicas, pois possibilitam a variação do gradiente de velocidade médio se isso se fizer necessário em função de alteração da qualidade da água bruta, o que não é possível nas unidades hidráulicas. Por outro lado, as unidades hidráulicas apresentam menor custo de implantação e de manutenção.
  27. 27. Critério de seleção das unidades de mistura rápida Ao decidir pelo tipo de unidade de mistura rápida deve-se levar em conta também as dificuldades locais no que se refere à manutenção de equipamentos mecanizados, não é raro no país encontrar-se equipamentos parados por longos períodos, comprometendo a eficiência do tratamento da água, devido a falta de manutenção preventiva ou corretiva das instalações.
  28. 28. Localização da Unidade de Mistura Rápida Como regra geral, a unidade ou câmara de mistura rápida deve ficar o mais próximo possível dos tanques de floculação. A distância de um ponto ao outro deve ser no máximo de 60 segundos; esse tempo poderá ser aumentado se ao longo dos condutos entre a mistura rápida e a floculação, existir um sistema de agitação.
  29. 29. Localização da Unidade de Mistura Rápida B - apresenta um bom arranjo das unidades de mistura e floculação A A - apresenta o grave inconveniente de um longo canal entre a câmara de mistura e os tanques de floculação B
  30. 30. Exemplo 1 – Cálculo de um canal retangular de declividade variável para mistura rápida Verificar as condições de mistura rápida do canal esquematizado, para Eo = 0,60 (Carga hidráulica disponível) e uma vazão de 120 l/s. A largura do canal é B = 0,80. Temperatura da água 15° e ângulo do ressalto Ѳ 100°54’ e g = 9,81m/s2
  31. 31. Passo 1 – Vazão Específica Dados: Vazão = 120l/s = 0,120 m3/s Largura do Canal (B) = 0,80 m Fórmula = q = Q B  q = 0,15 m3 /s/m
  32. 32. Passo 2 – Velocidade na secção 1 Fórmula V1 =2 2g.E0 . Cos Ѳ 3 3  V1 = 3,28m/s
  33. 33. Passo 3 – Altura de água na secção (1) Fórmula h1 = q_ V1  h1 = 0.05m
  34. 34. Passo 4 – Número de Froude na secção (1) Fórmula F1 = V1 √gh1  F1 = 4,68
  35. 35. Passo 5 – Altura do ressalto secção (2) Fórmula h2 = h1 ( √1+8F2 – 1) 2  h = 0,30 m
  36. 36. Passo 6 – Velocidade na secção (2) Fórmula V2 = _q_ h2  V = 0,5 m/s
  37. 37. Passo 7 – Perda de carga Fórmula de Belanger ( energia hidráulica dissipada, devido ao gradiente de velocidade) hP = (h2 – h1)3 4 h1 h2  hp = 0,25
  38. 38. Passo 8 – Extensão do ressalto Fórmula de Smetana ( para números de Froude compreendidos entre 4,5 e 16) L = 6 (h2 – h1)  L =1,5m
  39. 39. Passo 9 – Tempo de mistura Fórmula T = __2L__ V1 + V2  T = 0,8 s
  40. 40. Passo 10 – Gradiente de velocidade Dados Coeficiente de viscosidade ( T = 15°C ) = μ 0,0001167 = 1,167 x 10 - 4 Peso específico ϒ = 1000 kg/m3   Fórmula G= ϒ X hP μ X T G = 1034s-1
  41. 41. Referências   Brasil. Fundação Nacional de Saúde. Manual de saneamento. 3. ed. rev. - Brasília: Fundação Nacional de Saúde, 2006. Saneamento De Goiás S/A Superintendência De Recursos Humanos Gerência De Desenvolvimento De Pessoal Operação De Estação De Tratamento De Água Lmanuais Atuaismanual – Mt-32/Operação De Estação De Trat. De Água Revisão/ 00 Ano/Jun2006
  42. 42. Referências     Richter, Carlos A. e Netto, Azeveto M J. Tratamento de Água: Tecnologia Atualizada. São Paulo, 1991 Di Bernardo, Luiz. Métodos e Técnicas de Tratamento de Água. Volume I, Rio de Janeiro, 1993 Filho, D.F. Tecnologia de Tratamento de Água. Rio de Janeiro, 1976 Viana, marcos Rocha. Hidráulica Aplicada as Estações de Tratamento de Água. Belo Horizonte, 1992.
  43. 43. Objetivo da aula Ao final dessa aula, você deverá conhecer:  A importância da etapa da mistura rápida;  A NBR 12216 – Etapa da Mistura Rápida;  Os diferentes Misturadores Hidráulicos;  Os diferentes Misturadores Mecânicos;  Critérios de seleção de misturadores;  Localização;  Exemplos de dimensionamento de misturadores rápidos.
  44. 44. Sugestão – Vídeo (medidor Parshall)    http://www.youtube.com/watch?v=Ghq9pxRcToM http://www.youtube.com/watch?v=y6hiOLgTo6g&f eature=related http://www.youtube.com/watch?v=wBZwQXFEuck

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