O documento fornece instruções para dimensionar um sistema de floculação composto por três câmaras em série com gradientes de velocidade escalonados. Ele descreve os passos para calcular o volume, área e dimensões de cada câmara com base na vazão, tempo de detenção, profundidade e outras variáveis dadas. Também fornece fórmulas e relações geométricas para dimensionar o sistema de agitação mecanizada em cada câmara com base na potência requerida.

1. Exercícios
UNIDADES DE FLOCULAÇÃO DIMENSIONAMENTO
Informações:
 Vazão: 1,0 m3/s
 Dimensionamento de floculadores hidráulicos de fluxo vertical
 Tempo de detenção hidráulico = 30 minutos (total)
 Sistema de floculação composto por três câmaras em série, com
gradientes de velocidade escalonados (70 s-1, 50 s-1 e 20 s-1)
 Profundidade da lâmina líquida h=4,5 m
 Número de decantadores = 04
 Largura do decantador= Bd =12,0 m
 Será admitido que uma das dimensões do floculador é conhecido,
sendo esta função da largura do decantador
Passo 1 - Cálculo do volume do floculador
Fórmula:
Vf = Q . t
(m3)
Observações:
Tempo passar para segundos; vazão dividido por 4 (número de decantadores)
Modelo de Floculador hidráulico de fluxo vertical
Passo 2 - Cálculo da área superficial do floculador
Fórmula:
AS 
Vf
h
(m2)
Passo 3 - Cálculo da largura do floculador
Fórmula:
Bf 
AS

Bd
(m)
Passo 4 - Cálculo do número de espaçamentos entre chicanas em cada câmara de floculação
Fórmula:
2
 a.L.G 
n  0,045.3 
 Q  . h









n=número de espaçamentos
a=largura do canal do floculador em metros (cada canal) (Bf)
L=comprimento do floculador em metros (mesmo que Bd)
G=gradiente de velocidade em s-1
Q=vazão em m3/s
h=tempo de detenção hidráulico em minutos (cada canal)

2. Observação:
Calcular para os três canais, para o tempo de detenção de 10 minutos cada câmara e para cada gradiente de
velocidade.
Passo 5 - Cálculo do espaçamento entre chicanas
Fórmula:
L
n
e
(m)
Observação: Calcular para cada canal
Passo 6 – Cálculo das velocidades nos trechos retos e curvas 180o
Fórmulas:
V1 
2
V2  .V1 ( m/s)
3
Q
(m/s)
B f .e
Observação: Calcular para cada canal (Bf – largura de cada canal)
Passo 7 - Cálculo da extensão dos canais
Fórmula:
Lt   h .V1
(m)
Observação: Passar para segundos (tempo de detenção em cada canal), e calcular a extensão dos 3 canais.
Passo 8 - Cálculo do gradiente de velocidade
Fórmula:
G
 .H
. h
(s-1)
Observação: µ = 0.0001167 kg.s/m2 (coeficiente de viscosidade); ϒ = 1000 kg/m3 (peso específico). ΔH 1= 0,380
(perda de carga total canal 1); ΔH2 = 0,191 (perda de carga total canal 2); e ΔH3 = 0,027 (perda de carga total
canal 3). Confirmação se os gradientes de velocidades batem com os dados do problema.
 Quadro resumo dos cálculos finais
Canal
G (s-1)
n
e (m)
V1 (m/s)
V2 (m/s)
ΔHT (m)
L (m)
G (s-1)
1
70
43
0,28
0,32
0,22
0,380
192
73
2
50
35
0,34
0,26
0,18
0,191
156
52
3
20
19
0,63
0,14
0.09
0,027
84
19

3. DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS
 Condicionantes de Projeto
 Tempo de detenção hidráulico = 30 minutos
 Sistema de floculação composto por três câmaras em série, com gradientes de velocidade escalonados
(70 s-1, 50 s-1 e 20 s-1)
 Profundidade da lâmina líquida=4,5 m
 Número de decantadores=04
 Largura do decantador=12,0 m (Bd )
 Será admitido que uma das dimensões do floculador é conhecido, sendo esta função da largura do
decantador
Passo 1 - Cálculo do volume do floculador
Fórmula:
Vf = Q . t
(m3)
Observações: Tempo passar para segundos; vazão dividido por 4 (número de decantadores)
Passo 2 - Cálculo da área superficial do floculador
Fórmula:
AS 
Vf
h
(m2)
O sistema de floculação será composto por três reatores em série e três em paralelo, o que irá proporcionar
um total de 09 câmaras de floculação
Passo 3 - Cálculo do volume de cada câmara de floculação
Fórmula:
V
Vf
nc
(m3)
Observação: nc = número de câmaras
Passo 4 - Cálculo da potência a ser introduzida no volume de líquido
Fórmula:
Pot  G 2 ..V
(w)
Observação: Cálculo da potencia introduzida para cada gradiente de velocidade.
Coeficiente de viscosidade (µ = 0.001167)
Passo 5 - Dimensionamento do sistema de agitação
Pot  KT . .n3 .D5 (rps)

4. Observação: O sistema de agitação será composto por turbinas de fluxo misto (radial e axial), com palhetas
inclinadas a 45º. Para o sistema de agitação escolhido, o valor do KT pode ser admitido como sendo da ordem
de 1,5. Diâmetro do rotor é 1,2 (m). Passar para rpm (na resposta final)
Passo 6 - Cálculo da velocidade periférica
V p   .D.n
(m/s)
Observação: utilizar o numero de rotações em segundos.
Passo 8 – Relações geométricas
Pf = Profundidade útil
(4,5 m)
Lf = Lado da câmara
(3,8 m)
Df = Diâmetro do rotor
(1,2 m)
hf= Distância do rotor ao fundo da câmara (1,2 m)
Equipamento de agitação do tipo fluxo axial
Relações geométricas comumente usadas:
2,0 ≤ Lf ≤ 6,6
2,7 ≤ Pf ≤ 3,9
0,9 ≤ hf ≤ 1,1
Df
Df
Df

Quadro resumo dos cálculos finais
Canal
G (s-1)
Vol (m3)
Pot (W)
D (m)
n (rpm)
Vp (m/s)
Relações G
1
70
50
286
1,2
26
1,6
Lf/Df 3,17
2
50
50
146
1,2
20
1,28
Pf/Df 3,75
3
20
50
24
1,2
12
0,70
Hf/Df 1