Exercícios de Coagulação

Uma estação de tratamento de água deverá ser projetada para vazão de 600 L / s 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 830,0 m e que a temperatura da água seja igual a 20^circ C. 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 ( V = Q times t ) 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 ( h = 2b ) e comprimento ( V = b times l times h = b times b times 2b = 2b^3 ) 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 600 , L/s = 0.6 , m^3/s . 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 ( P = k times Q times D^2 ) 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.

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