DIMENSIONAMENTO DE
FLOCULADORES MECANIZADOS
DIMENSIONAMENTO DE
FLOCULADORES MECANIZADOS
 Cálculo
do volume do floculador
V f  Q . h  0,25 m 3 / s .30 min .60 s / min  450 m 3
 Cálculo
da área superficial do
floculador
AS 
Vf
h
 100 m 2
DIMENSIONAMENTO DE
FLOCULADORES MECANIZADOS
 Cálculo
da largura do floculador
AS 100
Bf 

 8,33 m
Bd
12

Portanto, será admitido um floculador
com largura total de 8,4 m, tendo cada
canal uma largura individual de 2,8
metros
DIMENSIONAMENTO DE
FLOCULADORES MECANIZADOS

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

Cálculo do volume de cada câmara de
floculação
Vf
450
3
V

 50 m
nc
09
DIMENSIONAMENTO DE
FLOCULADORES MECANIZADOS

Cálculo da potência a ser introduzida
no volume de líquido
Pot  G 2 . .V
 Dimensionamento
do sistema de
agitação
Pot  KT . .n3 . D5
DIMENSIONAMENTO DE
FLOCULADORES MECANIZADOS
 Seleção
do sistema de agitação
K T  1,2 a 1,3
DIMENSIONAMENTO DE
FLOCULADORES MECANIZADOS

Diâmetro do rotor selecionado
Drotor  1,2 m
 Cálculo
da velocidade periférica
V p   . D.n
DIMENSIONAMENTO DE
FLOCULADORES MECANIZADOS
 Quadro
resumo dos cálculos finais
Câmara
G (s-1)
Vol (m3)
Pot (W)
D (m)
n (rpm)
Vp (m/s)
1
70
50
286
1,2
26
1,60
2
50
50
146
1,2
20
1,28
3
20
50
24
1,2
12
0,70
DIMENSIONAMENTO DE
FLOCULADORES MECANIZADOS
8,4 m
Decantador convencional
Floculador
2,8 m
12,0 m
LAY-OUT DE ESTAÇÕES DE
TRATAMENTO DE ÁGUA
CASA DE
QUÍMICA
Canal de água coagulada
LAY-OUT DE ESTAÇÕES DE
TRATAMENTO DE ÁGUA
Canal de água coagulada
CASA DE
QUÍMICA
LAY-OUT DE ESTAÇÕES DE
TRATAMENTO DE ÁGUA
Canal de água coagulada
CASA DE
QUÍMICA
DECANTAÇÃO/SEDIMENTAÇÃO
Definição:
•Processo de separação sólidolíquido que tem como força
propulsora a ação da gravidade.
SEDIMENTAÇÃO
Classificação dos Processos de
Sedimentação
► Sedimentação
discreta (Tipo 1)
► Sedimentação floculenta (Tipo 2)
► Sedimentação em zona (Tipo 3)
► Sedimentação por compressão (Tipo 4)
SEDIMENTAÇÃO
GRAVITACIONAL



Sedimentação Floculenta (Tipo II)
Decantadores convencionais de fluxo
horizontal
Decantadores laminares
Velocidade de Sedimentação
Força de arraste
C d .  . Ap .V
Fa 
2
Empuxo
Peso
2
 Fy
0
P  Fa  E
E   .Vol . g
P  m p . g   p .Vol . g
TRATAMENTO CONVENCIONAL DE ÁGUAS
DE ABASTECIMENTO
Manancial
Coagulação
Floculação
Sedimentação
Polímero
Correção de pH
Alcalinizante
Água Final
Fluoretação
Desinfecção
Agente oxidante
Filtração
SEDIMENTAÇÃO
GRAVITACIONAL
SEDIMENTAÇÃO
GRAVITACIONAL
SEDIMENTAÇÃO
GRAVITACIONAL
SEDIMENTAÇÃO
GRAVITACIONAL
SEDIMENTAÇÃO
GRAVITACIONAL
SEDIMENTAÇÃO DISCRETA
(TIPO I)
► Sedimentação
discreta: As partículas
permanecem com dimensões e
velocidades constantes ao longo do
processo de sedimentação, não
ocorrendo interação entre as mesmas
SEDIMENTAÇÃO DISCRETA
(TIPO I)
Sedimentação Discreta (Tipo I)
1
Vh
H
2
Vs
B
L
L  Vh .t
H  VS .t
Vh . H
VS 
L
Q
Vh 
B. H
Sedimentação Discreta (Tipo I)
1
Vh
H
2
Vs
B
L
Propriedade da sedimentação discreta: A dimensão física
da partícula permanece inalterada durante o seu
processo de sedimentação gravitacional, o que significa
dizer que a sua velocidade de sedimentação é constante.
Floculação e Sedimentação
Água bruta
Água coagulada
Água floculada
Frequência relativa
dp > dc
Partículas
sedimentáveis
Diâmetro crítico
Diâmetro das partículas
SEDIMENTAÇÃO FLOCULENTA
(TIPO II)
► Sedimentação
floculenta: a velocidade
de sedimentação das partículas não é
mais constante, uma vez que as
mesmas agregam-se ao longo do
processo de sedimentação.
SEDIMENTAÇÃO FLOCULENTA
(TIPO II)
► Com
o aumento do diâmetro das
partículas há, conseqüentemente, o
aumento de sua velocidade de
sedimentação ao longo da altura.
Sedimentação Floculenta (Tipo II)
1
H
Vh
Vs
2
B
L
Propriedade da sedimentação floculenta: A dimensão física da
partícula é alterada durante o seu processo de sedimentação
gravitacional (floculação por sedimentação diferencial), o que
significa dizer que a sua velocidade de sedimentação é variável.
DECANTADORES
CONVENCIONAIS EM ETA’S E
ETE’S
DECANTADORES
CONVENCIONAIS
ETA ALTO DA BOA VISTA
DECANTADORES
CONVENCIONAIS
ETA ALTO DA BOA VISTA
DECANTADORES
CONVENCIONAIS
ETA ALTO DA BOA VISTA
DECANTADORES
CONVENCIONAIS
ETA ALTO DA BOA VISTA
DECANTADORES CONVENCIONAIS
PARÂMETROS DE PROJETO
► Taxa
de escoamento superficial: 20
m3/m2/dia a 60 m3/m2/dia.
► (Função das características de
sedimentabilidade do floco, definidas
pelas etapas de coagulação-floculação)
► Altura do decantador: 3,0 metros a 5,0
metros.
DECANTADORES CONVENCIONAIS
PARÂMETROS DE PROJETO
Comprimento/Largura  4
► Taxa de escoamento linear (vertedor) 
1,8 l/m/s
► Re  20.000 (Verificação)
► Fr  10-5
► Relação
R 
e
V . R .
h

2
V
F 
g.R
r
h
LAY-OUT DE ETAs
ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E
DECANTADORES
CASA DE
QUÍMICA
Canal de água coagulada
LAY-OUT DE ETAs
ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E
DECANTADORES
Canal de água coagulada
CASA DE
QUÍMICA
LAY-OUT DE ETAs
ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E
DECANTADORES
Canal de água coagulada
CASA DE
QUÍMICA
DECANTADORES DE FLUXO
LAMINAR
L’
1
Vh
H
2
Vs
B
H/2
L
H  VS .t
L  Vh .t
Vh . H
VS 
L
02 canais
L
L
2
'
DECANTADORES DE FLUXO
LAMINAR
L’
1
Vh
H
2
Vs
B
H/4
L
H  VS .t
L  Vh .t
Vh . H
VS 
L
02 canais
n canais
L
L
4
'
L
L
n
'
DECANTADORES DE FLUXO
LAMINAR – PLACAS PARALELAS

Vsh
V0
l
Vs
Vsv
w

h
sen 
l
Vsv
sen  
Vs
Vsh
cos  
Vs
Trajetória crítica
Vsv  Vs .sen
Vsh  Vs . cos 
h
DECANTADORES DE FLUXO
LAMINAR – PLACAS PARALELAS

Vsh
Vsv
V0
l
Vs
w

Trajetória crítica
Vsv  Vs .sen
Vsh  Vs . cos 
l  V0  Vsv .t
w  Vsh .t
l
w

V0  Vsv  Vsh
h
DECANTADORES DE FLUXO
LAMINAR – PLACAS PARALELAS

l
L
w
Vsh
Vsv
V0
l
l
w

V0  Vs .sen  Vs . cos 
w .V0
Vs 
l . cos   w .sen 
Vs
w

Trajetória crítica
V0
Vs 
 L. cos   sen 
h
DECANTADORES DE FLUXO
LAMINAR – PLACAS PARALELAS
A
p
V0
Vs 
 L. cos   sen 
Q
Q
V0 

A0 Ap . sen
Q . Sc
Vs 
Ap .sen . L. cos   sen 
Equação de dimensionamento
DECANTADORES DE FLUXO
LAMINAR – PLACAS PARALELAS
CONVENCIONAL X LAMINAR
Q
q  Vs 
A
Decantador convencional
Q . Sc
Vs 
Ap .sen . L. cos   sen 
Decantador laminar
qL . Sc
qc 
sen . L. cos   sen 
qL sen . L. cos   sen 

qc
Sc
•Sc=1 (Placas planas)
•Sc=4/3 (Tubos circulares)
•Sc=11/8 (Tubos quadrados)
CONVENCIONAL X LAMINAR
ÂNGULO DAS PLACAS
Sedimentação laminar - Ângulo das placas
9
8
7
qL/qC
6
5
qL sen . L. cos   sen 

qc
Sc
4
3
2
1
0
10
20
30
40
50
60
Ângulo das placas com a horizontal
70
80
CONVENCIONAL X LAMINAR
GRANDEZA L (l/w)
Sedimentação laminar - Efeito da grandeza L (l/w)
0,90
0,80
qL sen . L. cos   sen 

qc
Sc
0,70
qC/qL
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
0
10
20
30
l/w
40
50
60
DECANTADORES LAMINARES
ETA RIO GRANDE (SABESP)
DECANTADORES LAMINARES
ETA RIO GRANDE (SABESP)
DECANTADORES LAMINARES
ETA CAPIVARI (SANASA)
DECANTADORES LAMINARES
ETA CAPIVARI (SANASA)
DECANTADORES LAMINARES
PARÂMETROS DE PROJETO
► Velocidade
de sedimentação: 20
m3/m2/dia a 60 m3/m2/dia.
► (Função das características do floco,
definidas pelas etapas de coagulação e
floculação)
► Ângulo das placas com a horizontal: 60o
DECANTADORES LAMINARES
PARÂMETROS DE PROJETO
► Comprimento
da placa: 0,6 metros a 1,2
metros
► Velocidade de escoamento entre as
placas: 15 cm/min a 20 cm/min
► Espessura entre as placas: 4 cm a 8 cm
DECANTADORES LAMINARES
PARÂMETROS DE PROJETO
► Altura
do decantador: 4,0 metros a 6,0
metros.
► Relação Comprimento/Largura  2
► Taxa de escoamento linear (vertedor) 
1,8 l/m/s
DIMENSIONAMENTO DE
UNIDADES DE SEDIMENTAÇÃO




Vazão: 1,0 m3/s
Velocidade de sedimentação dos flocos: 40
m/dia
Número de unidades de sedimentação: 04
Profundidade da lâmina líquida=4,5 m
DIMENSIONAMENTO DE
DECANTADORES
CONVENCIONAIS
DIMENSIONAMENTO DE
DECANTADORES
CONVENCIONAIS
 Cálculo
da área
Q
VS  q 
AS
Q 21.600 m 3 / dia
2
AS  
 540 m
3
2
q 40 m / m / dia
DIMENSIONAMENTO DE
DECANTADORES
CONVENCIONAIS
 Verificação
do tempo de detenção
hidráulico
3
Vdec
540 m .4,5 m
h 

 2,7 horas
3
Q
0,25 m / s .3.600 s / hora
DIMENSIONAMENTO DE
DECANTADORES
CONVENCIONAIS
 Definição
da geometria do
decantador
Admitindo uma relação entre L/B igual a 4,
tem-se que:
B  12,0 m
2
2
AS  B. L  4.B  540 m
L  47,0 m
B  11,6 m
AS  B. L  12,0 m .47,0 m  564 m 2
DIMENSIONAMENTO DE
DECANTADORES
CONVENCIONAIS
 Verificação
da taxa de escoamento
superficial
Q 21.600 m 3 / dia
3
2
q


38
,
3
m
/
m
/
dia
AS
564 m 2
►Cálculo
da velocidade horizontal
Q
0,25 m 3 / s
Vh 

 0,463 cm / s
Ah 4,5 m .12,0 m
DIMENSIONAMENTO DE
DECANTADORES
CONVENCIONAIS
 Cálculo
do Raio Hidráulico
B.h
4,5.12,0
Rh 

 2,57 m
 B  2.h 12,0  2.4,5
►Cálculo
Re 
Vh . Rh

do Número de Reynolds
 11.905
 20.000 OK 
DIMENSIONAMENTO DE
DECANTADORES
CONVENCIONAIS
 Dimensionamento
das calhas de
coleta de água decantada
ql  0,018. H .q
ql=vazão linear nas calhas de coleta de água
decantada (l/s/m)
H=altura útil do decantador (m)
q=taxa de escoamento superficial no
decantador (m3/m2/dia)
DIMENSIONAMENTO DE
DECANTADORES
CONVENCIONAIS
 Dimensionamento
das calhas de
coleta de água decantada
ql  0,018. H .q
ql  0,018.4,5.38,3
ql  3,10 l / s / m
Valor de projeto adotado: 2,5 l/s/m
DIMENSIONAMENTO DE
DECANTADORES
CONVENCIONAIS
 Cálculo
do comprimento total de
vertedor
Valor de projeto adotado: 2,5 l/s/m
Q
ql 
Lv
250 l / s
Lv 
 100 m
2,5 l / s / m
DIMENSIONAMENTO DE
DECANTADORES
CONVENCIONAIS
 Cálculo
do comprimento total de
vertedor
Admitindo que o comprimento da calha de coleta
de água de lavagem não exceda a 20% do
comprimento do decantador, tem-se que:
Lcalha  47,0 m .0,2  9,4 m
DIMENSIONAMENTO DE
DECANTADORES
CONVENCIONAIS
 Cálculo
do número de calhas
Lv
100 m
N calhas 

 5,3
2. Lcalha 2.9,4 m
Portanto, vamos adotar um total de 06 calhas, com
9,0 metros de comprimento
Lv  06 calhas .9,0 m .2  108 m
Q 250 l / s
ql 

 2,31 l / s / m
Lv 108 m
DIMENSIONAMENTO DE
DECANTADORES
CONVENCIONAIS
 Cálculo
do espaçamento entre as
calhas
12,0 m
Esp 
 2,0 m
06 calhas
FILTRAÇÃO




Perda de carga em sistemas de filtração
Fluidificação e expansão de meios filtrantes
Lavagem de meios filtrantes
Dimensionamento de sistemas de filtração
FLOCULAÇÃO, SEDIMENTAÇÃO E
FILTRAÇÃO
Frequência relativa
Água bruta
Água coagulada
dc apresenta Vs
Se Vs > q, todas as
partículas com diâmetro
superior a dc serão
removidas
Diâmetro crítico
Diâmetro das partículas
FLOCULAÇÃO, SEDIMENTAÇÃO E
FILTRAÇÃO
Água bruta
Água coagulada
Água floculada
Frequência relativa
dp > dc
Partículas
sedimentáveis
Diâmetro crítico
Diâmetro das partículas
SISTEMA DE FILTRAÇÃO
SABESP - ETA RIO GRANDE
Sistema de filtração !!!
SISTEMA DE FILTRAÇÃO
SABESP - ETA RIO GRANDE
LAY-OUT DE ETAs
ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E
DECANTADORES
F1 F2
F8
CASA DE
QUÍMICA
Canal de água coagulada
SISTEMA DE FILTRAÇÃO
SABESP - ETA GUARAÚ
SISTEMA DE FILTRAÇÃO
SABESP - ETA ABV
LAY-OUT DE ETAs
ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E
DECANTADORES
F5 F6
F1 F2
Canal de água coagulada
CASA DE
QUÍMICA
FILTRAÇÃO
Definição: Processo de separação
sólido-líquido utilizado para
promover a remoção de material
particulado presente na fase líquida.
FILTRAÇÃO
Classificação dos Processos de Filtração

Com relação ao tipo de filtração

Com relação ao tratamento

Com relação ao sentido de escoamento

Com relação ao meio filtrante

Com relação ao seu controle hidráulico
CLASSIFICAÇÃO DO
PROCESSO DE FILTRAÇÃO

Com relação ao tipo de filtração
Filtração em membrana




Osmose reversa
Nanofiltração
Ultrafiltração
Microfiltração
FILTRAÇÃO EM MEMBRANAS
SISTEMAS DE OSMOSE
REVERSA
FILTRAÇÃO EM MEMBRANAS
SISTEMAS DE OSMOSE
REVERSA
CLASSIFICAÇÃO DO
PROCESSO DE FILTRAÇÃO

Com relação ao tipo de filtração
Filtração em meio
granular



Filtros lentos
Filtração rápida
Filtros de camada
profunda
FILTRAÇÃO EM MEIO GRANULAR
FILTROS RÁPIDOS POR GRAVIDADE
CLASSIFICAÇÃO DO PROCESSO
DE FILTRAÇÃO

Com relação ao tratamento
Filtração convencional
Manancial
Coagulação
Floculação
Água final
Sedimentação
Filtração
CLASSIFICAÇÃO DO PROCESSO
DE FILTRAÇÃO

Com relação ao tratamento
Filtração direta
Manancial
Coagulação
Floculação
Água final
Sedimentação
Filtração
CLASSIFICAÇÃO DO PROCESSO
DE FILTRAÇÃO

Com relação ao tratamento
Filtração em linha
Manancial
Coagulação
Floculação
Água final
Sedimentação
Filtração
CONCEPÇÃO DA ETA EM
FUNÇÃO DA QUALIDADE DA
ÁGUA BRUTA
Características da água
bruta
Tubidez (UNT)
Cor real (U.C)
Densidade algal
(UPA/ml)
Filtração direta
Filtração em linha
50
(15)
50
(Cor aparente < 20)
1.000
(500)
25
(5)
25
(Cor aparente < 15)
500
(100)
CLASSIFICAÇÃO DO
PROCESSO DE FILTRAÇÃO

Com relação ao sentido de escoamento
Filtração descendente
Filtração ascendente
CLASSIFICAÇÃO DO
PROCESSO DE FILTRAÇÃO

Com relação ao meio filtrante
Antracito
Areia
ou Antracito
Antracito
Areia
Camada simples
Areia
Granada
Dupla camada
Tripla camada
GRANULAR
FILTROS RÁPIDOS POR
GRAVIDADE
CLASSIFICAÇÃO DO
PROCESSO DE FILTRAÇÃO

Com relação ao seu controle hidráulico
Taxa de filtração
q
Q
A filtração
h
Antracito
Areia
h Altura do nível d’água acima do meio
filtrante
•Taxa de filtração constante
Com variação de nível
Sem variação de nível
•Taxa declinante
Porcentagem que passa (%)
MATERIAIS FILTRANTES
d 60
CU 
d10
dmenor grão
d10
d60
dmaior grão Diâmetro
MATERIAIS FILTRANTES
Meio Filtrante
d10 (mm)
CAMADA ÚNICA
Areia
0,45-0,55
Areia
0,80-1,20
Antracito
1,1-1,5
AREIA-ANTRACITO
Areia
0,45-0,55
Antracito
0,90-1,10
AREIA-ANTRACITO-GARNET
Areia
0,45-0,55
Antracito
0,90-1,10
Garnet
0,20-0,30
C.U.
Altura (m)
<1,6
<1,5
<1,5
0,60-0,80
1,20-1,80
1,20-1,80
<1,6
<1,8
0,15-0,30
0,30-0,60
<1,6
<1,8
------
0,15-0,30
0,30-0,60
0,10-0,15
MATERIAIS FILTRANTES
Índices Físicos
Massa
específica
(Kg/m3)
Porosidade
Coef. de
esfericidade
AREIA
ANTRACITO
CAG
GARNET
2.650
1.450-1.730
1.300-1.500
3.600-4.200
0,42-0,47
0,7-0,8
0,56-0,60
0,46-0,60
0,50
0,75
0,45-0,55
0,60
FILTRO RÁPIDO POR
GRAVIDADE
SISTEMA DE FILTRAÇÃO
SABESP - ETA ABV
SISTEMA DE FILTRAÇÃO
SABESP - ETA ABV
FILTRO RÁPIDO POR
GRAVIDADE
SISTEMA DE FILTRAÇÃO
SABESP - ETA ABV
SISTEMA DE FILTRAÇÃO
ETA RIO GRANDE (SABESP)
SISTEMA DE FILTRAÇÃO
ETA RIO GRANDE (SABESP)
SISTEMA DE FILTRAÇÃO
ETA RIO GRANDE (SABESP)
SISTEMA DE FILTRAÇÃO
ETA RIO GRANDE (SABESP)
CRITÉRIOS PARA O
ENCERRAMENTO DA CARREIRA
DE FILTRAÇÃO

Turbidez da água filtrada superior a um valor
pré-determinado (Geralmente superior a 0,5
UNT)
CRITÉRIOS PARA O
ENCERRAMENTO DA CARREIRA
DE FILTRAÇÃO


Perda de carga igual ou superior a carga
hidráulica máxima disponível (Geralmente da
ordem de 2,0 a 3,0 metros)
Carreira de filtração com duração superior a 40
horas
VISÃO DO PROCESSO DE
FILTRAÇÃO
Partículas
Choques
Partículas-Coletores
Processo Físico
(Transporte)
Deposição
Processo Químico
Estabilidade do Colóide
(Coagulação)