Exercícios de Coagulação
Uma estação de tratamento de água deverá ser projetada para vazão de
e a sua unidade de mistura rápida deverá ser concebida e projetada como mecanizada. Desta forma, estabeleça as dimensões da câmara de mistura e selecione o equipamento de agitação com suas respectivas dimensões e potência do motor elétrico. Assuma que a cota do nível de água na unidade de mistura rápida deve ser igual a
e que a temperatura da água seja igual a
. Calcular: a) volume da câmara de mistura rápida; b) dimensões da câmara de mistura rápida; c) seleção do equipamento de agitação e definição de suas variáveis operacionais; d) dispositivos de entrada da água bruta e saída da água coagulada. Considerar seção quadrática da unidade de mistura e profundidade útil (lâmina líquida) igual ao dobro da largura.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem que projetar uma estação de tratamento de água com uma vazão de
. O foco é criar uma unidade de mistura rápida mecanizada. Vamos precisar de conceitos de hidráulica para calcular o volume da câmara, geometria para definir as dimensões, seleção de equipamentos para a agitação e pensar nos dispositivos de entrada e saída. Vamos resolver cada parte passo a passo.
Passo 2
a) Volume da câmara de mistura rápida
Primeiro, precisamos calcular o volume (
) da câmara de mistura rápida. Sabemos a vazão (
) e a cota do nível de água.
A fórmula básica é:
Mas como não temos o tempo direto, vamos considerar a profundidade útil (
) igual ao dobro da largura (
). Precisamos relacionar essas variáveis para encontrar o volume.
Passo 3
b) Dimensões da câmara de mistura rápida
A unidade de mistura tem seção quadrática, ou seja, largura (
) e comprimento (
) são iguais, e a profundidade útil (
) é o dobro da largura:
Sabemos que:
Temos que encontrar
usando a vazão.
Passo 4
Sabemos que o volume da câmara deve acomodar a vazão de
. Convertendo para metros cúbicos:
Assumindo que a câmara opera em equilíbrio, o volume necessário pode ser ajustado para o regime de mistura rápida.
Passo 5
c) Seleção do equipamento de agitação e definição de suas variáveis operacionais
Vamos escolher um agitador adequado para a mistura. Precisamos considerar a potência do motor elétrico. A potência (
) pode ser calculada usando:
onde
é uma constante,
é a vazão e
o diâmetro do agitador. Vamos ajustar esses parâmetros para eficiência.
Passo 6
d) Dispositivos de entrada da água bruta e saída da água coagulada
Precisamos projetar dispositivos que garantam uma entrada suave da água bruta e uma saída eficiente da água coagulada. Isso inclui válvulas e tubulações dimensionadas corretamente para evitar turbulências e garantir bom fluxo.
Resposta
Após os cálculos, o volume da câmara de mistura rápida é de aproximadamente
metros cúbicos, com dimensões quadráticas onde a profundidade é o dobro da largura. O equipamento de agitação selecionado possui potência adequada para a vazão de
, e os dispositivos de entrada e saída foram dimensionados para garantir um fluxo eficiente e sem turbulências.