Mistura R

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Mistura Rápida

• Operação destinada a dispersar produtos
  químicos na água a ser tratada, em particular no
  processo de coagulação (NBR12216/1992).

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Mistura Rápida

• A coagulação depende da presença de um produto
  químico, o coagulante
• A mistura rápida promove a dispersão do
  coagulante na água
• 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

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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.

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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.
• Gradiente de velocidade
• Tempo de mistura.

Ensaios de laboratório
Norma NBR 12216/92
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Mistura Rápida

• Gradiente de Velocidade
• Segundo a NBR 12216/92
• 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 5s.

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Mistura Rápida

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

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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

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Mistura Rápida

• Gradiente de Velocidade
• 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).

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Mistura Rápida

• Gradiente de Velocidade
• 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.

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Mistura Rápida

• Gradiente de Velocidade

• Lei da Viscosidade de Newton
• após um intervalo de tempo elementar (dt) a
  velocidade da placa superior era constante
• a resultante na mesma é zero
• 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?

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4.2 Mistura Rápida

• Gradiente de Velocidade

• Lei da Viscosidade de Newton
• 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

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4.2 Mistura Rápida

• Gradiente de Velocidade

Onde ? é a tensão de cisalhamento determinada
pela lei de Newton da viscosidade.
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Mistura Rápida

• Gradiente de Velocidade

Lei de Newton da viscosidade
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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)

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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)
• (1)

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Mistura Rápida

• Gradiente de Velocidade
• 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
• G gradiente de velocidade (s-1)
• P potência dissipada (N.m/s)
• ? viscosidade absoluta da água (N.s/m2)
• V volume (m3)

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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.

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Mistura Rápida

• Unidades de mistura rápida

• Segundo a NBR 12216/92 constuem dispositivos de
  mistura
• 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
• Difusores que produzam jatos da solução de
  coagulante, aplicados no interior da água a ser
  tratada

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Mistura Rápida

• Unidades de mistura rápida

• Segundo a NBR 12216/92 constituem dispositivos de
  mistura
• Agitadores mecanizados
• Entrada de bombas centrífugas.

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Mistura Rápida

• Unidades de mistura rápida

• Segundo a NBR 12216/92 constituem dispositivos de
  mistura

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Mistura Rápida

• Unidades de mistura rápida

• Segundo a NBR 12216/92 constituem dispositivos de
  mistura

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Mistura Rápida

• Unidades de mistura rápida

• Segundo a NBR 12216/92 constituem dispositivos de
  mistura (continuação)
• Qualquer singularidade onde
• ocorra turbulência intensa
• Canal ou canalização com anteparos ou chicanas
• Ressalto hidráulico

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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
gt 9,0 Forte
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Mistura Rápida

• Unidades de mistura rápida

• DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS

• Vertedores retangulares
• Calhas Parshall
• Malhas difusoras
• Injetores.

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Mistura Rápida

• Unidades de mistura rápida Calha Parshal

Calhas Parshall
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Mistura Rápida

• Unidades de mistura rápida Vertedor retangualar

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Mistura Rápida

• Unidades de mistura rápida

• DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS

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Mistura Rápida

• Unidades de mistura rápida

• DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS

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Mistura Rápida

• ETA GUARAÚ (SABESP)

• DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS

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Mistura Rápida

• ETA ALTO DA BOA VISTA (SABESP)

• DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS

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Mistura Rápida

• DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS

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Mistura Rápida

• DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS

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Mistura Rápida

• DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS

• Recomendações da NBR 12216 para Difusores
• 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 cm2 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 2m/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.

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Mistura Rápida

• DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS CALHA PARSHALL

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Mistura Rápida

• Unidades de mistura rápida

• DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS

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Mistura Rápida

• Unidades de mistura rápida

• DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS

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Mistura Rápida

• Unidades de mistura rápida

• DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS

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Mistura Rápida

• Unidades de mistura rápida

• DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS

Diretrizes para a seleção do medidor Parshall
adequado à mistura 1- A lâmina dágua na
garganta deve ser a menor possível, isto
significa utilizar o maior Parshall possível 2-
Prever recursos para induzir a formação de
ressalto hidráulico.
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Mistura Rápida

• Tipos de unidades de mistura rápida

• 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/m2 t tempo de mistura, s.
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Mistura Rápida

• Tipos de unidades de mistura rápida

• DISPOSITIVOS MECANICOS

• Agitadores mecânicos
• Turbinas
• Hélice propulsora.

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Mistura Rápida

• Unidades de mistura rápida

• 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 (n3 D5/ µ V)1/2 n rotação da turbina,
rpm D diâmetro da turbina, m2 µ viscosidade
absoluta do líquido, kgf.s/m2 V volume útil do
tanque, m3.
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Mistura Rápida

• Aplicação da solução de coagulante
• De acordo com a NBR-12216/92
• 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.