Mistura Rpida Operao destinada a dispersar produtos qumicos

Mistura Rápida “Operação destinada a dispersar produtos químicos na água a ser tratada, em particular no processo de coagulação” (NBR 12216/1992).

Mistura Rápida n A coagulação depende da presença de um produto químico, o coagulante; n A mistura rápida promove a dispersão do coagulante na água q a dispersão deve ser rápida (tempo curto) e a mais homogênea possível, uma vez que pequenas quantidades de coagulante são adicionadas em um volume muito grande de água. turbulência

Mistura Rápida A mistura rápida deve ser efetuada em local de transmissão de grande energia à massa líquida, e no menor tempo possível, principalmente se o mecanismo de coagulação é a adsorção. As condições ideais em termos de gradiente de velocidade, tempo de mistura e concentração da solução devem ser determinadas em laboratório.

Mistura Rápida Gradiente de Velocidade O agente físico para a realização, tanto da mistura rápida, como da floculação é a agitação mais ou menos intensa da água, através da operação de mistura. q Gradiente de velocidade; q Tempo de mistura. Ensaios de laboratório Norma – NBR 12216/92

Mistura Rápida Gradiente de Velocidade Segundo a NBR 12216/92: n A dispersão de coagulantes metálicos hidrolisáveis deve ser feita a gradientes de velocidade compreendidos entre 700 e 1100 s-1, em um tempo de mistura não superior a 5 s.

Mistura Rápida Gradiente de Velocidade Segundo a NBR 12216/92: a. Produtos químicos que não hidrolisam podem ser misturados considerando gradiente de velocidade entre 100 e 250 s-1 b. A dispersão de polieletrólitos deve ser obedecendo a recomendações do fabricante. feita

Mistura Rápida Parâmetros de projeto Di Bernardo e Dantas (2005 ) recomenda os seguintes valores para os parâmetros usuais para projeto de unidades de mistura rápida. Tabela - Parâmetros de projeto para mistura rápida

Mistura Rápida Gradiente de Velocidade n O conceito de gradiente de velocidade, aplicado particularmente as operações unitárias de mistura rápida e floculação, teve origem nas primeira teorias sobre a conjunção de partículas devidas a Smolluchowski, 1917. (Richter e Azevedo Netto, 1991).

Mistura Rápida Gradiente de Velocidade n n O gradiente de velocidade dv/dy (representado por G), através da equação de Newton da viscosidade, permite a determinação da tensão de cisalhamento entre camadas de fluidos. O gradiente de velocidade corresponde à diferença de velocidade entre partículas em escoamento, e essa diferença é portanto o atrito, dissipa energia e potência.

Mistura Rápida Gradiente de Velocidade Lei da Viscosidade de Newton v após um intervalo de tempo elementar (dt) a velocidade da placa superior era constante; va resultante na mesma é zero; v o fluido em contato com a placa superior origina uma força de mesma direção, mesma intensidade, porém sentido contrário: a força responsável pelo movimento denominada força de resistência viscosa - F

4. 2 Mistura Rápida Gradiente de Velocidade Lei da Viscosidade de Newton v As velocidades das restantes camadas de fluido distribuem-se regularmente ao longo da direcção normal às superfícies (se o regime for laminar), constituindo-se assim um gradiente de velocidade ao longo dessa direcção que se representa por dv/dy;

4. 2 Mistura Rápida Gradiente de Velocidade Onde é a tensão de cisalhamento determinada pela lei de Newton da viscosidade.

Mistura Rápida Gradiente de Velocidade Lei de Newton da viscosidade: “A tensão de cisalhamento é diretamente proporcional ao gradiente de velocidade. ” dv/dy: representa o estudo da variação da velocidade no meio fluido em relação a direção mais rápida desta variação

Mistura Rápida Gradiente de Velocidade Lei de Newton da viscosidade: A constante de proporcionalidade da lei de Newton da viscosidade é a viscosidade dinâmica, ou simplesmente viscosidade - (1)

Mistura Rápida Gradiente de Velocidade Considerando um elemento de fluido ∆x, ∆y, ∆z sujeito a agitação hidráulica ou mecânica, criando-se gradientes de velocidade que definem sua agitação. É possível correlacionar os gradientes produzidos com a potencia consumida por unidade de volume. A Potencia consumida (P) na agitação pode ser descrita como: P = tensão de cisalhamento ( ) x área (dx. dz) x velocidade (dv) (2) Substituindo (1) em (2)

Mistura Rápida Gradiente de Velocidade n Camp e Stein, citados freqüentemente nas conceituações sobre dissipação de energia e gradiente de velocidade, definem um gradiente de velocidade médio, para um fluido newtoniano, como: em que n n G: gradiente de velocidade (s-1); P: potência dissipada (N. m/s); : viscosidade absoluta da água (N. s/m 2) V: volume (m 3)

Mistura Rápida Tipos de unidades de mistura rápida Mistura rápida hidráulica Os primeiros dispositivos a serem empregados para a mistura rápida foram hidráulicos, isto é utilizavam a energia hidráulica para a dispersão do coagulante. O ressalto hidráulico é um fenômeno que ocorre quando a corrente líquida passa do regime rápido (torrencial) para o tranqüilo (fluvial). Empregando o conceito básico de energia específica, é possível concluir sobre as condições necessárias para que ocorra o ressalto hidráulico.

Mistura Rápida Unidades de mistura rápida Segundo a NBR 12216/92 constuem dispositivos de mistura: o 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; o Difusores que produzam jatos da solução de coagulante, aplicados no interior da água a ser tratada;

Mistura Rápida Unidades de mistura rápida Segundo a NBR 12216/92 constituem dispositivos de mistura: o Agitadores mecanizados; o Entrada de bombas centrífugas.

Mistura Rápida Unidades de mistura rápida Segundo a NBR 12216/92 constituem dispositivos de mistura:

Mistura Rápida Unidades de mistura rápida Segundo a NBR 12216/92 constituem dispositivos de mistura:

Mistura Rápida Unidades de mistura rápida Segundo a NBR 12216/92 constituem dispositivos de mistura: (continuação) o Qualquer singularidade onde ocorra turbulência intensa; o Canal ou canalização com anteparos ou chicanas; o Ressalto hidráulico;

Mistura Rápida Unidades de mistura rápida Ressalto hidráulico Número de Froude Tipo de salto 1 a 1, 7 Ondulado 1, 7 a 2, 5 Fraco 2, 5 a 4, 5 Oscilante 4, 5 a 9, 0 Estável > 9, 0 Forte

Mistura Rápida Unidades de mistura rápida n DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS o. Vertedores retangulares; o Calhas Parshall; o Malhas difusoras; o Injetores.

Mistura Rápida Unidades de mistura rápida – Calha Parshal Calhas Parshall;

Mistura Rápida Unidades de mistura rápida – Vertedor retangualar

Mistura Rápida Unidades de mistura rápida n DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS

Mistura Rápida Unidades de mistura rápida n DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS

Mistura Rápida n DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS ETA GUARAÚ (SABESP)

Mistura Rápida n DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS ETA ALTO DA BOA VISTA (SABESP)

Mistura Rápida n DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS

Mistura Rápida n DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS

Mistura Rápida n DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS Recomendações da NBR 12216 para Difusores: a) a aplicação da solução de coagulante deve ser uniforme, distribuídas através dos jatos no sentido contrário do fluxo; b) a área da seção transversal de cada jato não deve ser maior que 200 cm 2 por orifício e sua dimensão máxima não deve ultrapassar 20 cm; c) a velocidade da água onde os jatos são distribuídos deves ser igual ou superior a 2 m/s; d) os orifícios de saída dos jatos devem ter diâmetro igual ou superior a 3 mm; e) o sistema difusor deve permitir limpezas periódicas nas tubulações que distribuem a solução coagulante.

Mistura Rápida n DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS – CALHA PARSHALL

Mistura Rápida n Unidades de mistura rápida DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS

Mistura Rápida n Unidades de mistura rápida DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS

Mistura Rápida Unidades de mistura rápida n DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS

Mistura Rápida n Unidades de mistura rápida DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS Diretrizes para a seleção do medidor Parshall adequado à mistura 1 - A lâmina d’água na garganta deve ser a menor possível, isto significa utilizar o maior Parshall possível; 2 - Prever recursos para induzir a formação de ressalto hidráulico.

Mistura Rápida Tipos de unidades de mistura rápida n DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS Gradiente hidráulico em câmaras de mistura ou de floculadores providos de chicanas; G = (1000 h/μt)1/2 G: gradiente de velocidade, s-1; h: perda de carga, m; μ: coeficiente de viscosidade da água, kgfxs/m 2; t: tempo de mistura, s.

Mistura Rápida Tipos de unidades de mistura rápida n DISPOSITIVOS MECANICOS • Agitadores mecânicos; • Turbinas; • Hélice propulsora.

Mistura Rápida Unidades de mistura rápida n DISPOSITIVOS MECANICOS Gradiente em câmaras de mistura mecânica; Para misturadores mecânicos operados por turbinas em tanques de forma quadrada em planta: G = 4, 86 x 10 -2 (n 3 D 5/ μ V)1/2 n: rotação da turbina, rpm; D: diâmetro da turbina, m 2; μ: viscosidade absoluta do líquido, kgf. s/m 2; V: volume útil do tanque, m 3.

Mistura Rápida Aplicação da solução de coagulante De acordo com a NBR-12216/92: q q 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; Ressalto hidráulico com número de Froude compreendido entre 2, 5 e 4, 5 (ressalto oscilante), deve ser previsto dispositivo que anule as oscilações de velocidade a jusante do ressalto.