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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:
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 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
contatoAF
Onde é a tensão de cisalhamento determinada pela lei de Newton da
viscosidade.
F
A
dF
dA
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Mistura Rápida
Gradiente de Velocidade
Lei de Newton da viscosidade:
dy
dv
“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
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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)dy
dv
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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)V
G
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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)
GP
V
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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:
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;
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Mistura Rápida
Unidades de mistura rápida
Segundo a NBR 12216/92 constituem dispositivos de mistura:
o Agitadores mecanizados;
o 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)
o Qualquer singularidade ondeocorra turbulência intensa;
o Canal ou canalização comanteparos ou chicanas;
o Ressalto hidráulico;
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Mistura Rápida
Unidades de mistura rápida
Ressalto hidráulico
Fv
g h11
1
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
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Mistura Rápida
Unidades de mistura rápida DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS
oVertedores retangulares;o Calhas Parshall;o Malhas difusoras;o 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)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 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.
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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.
![Page 41: Mistura Rápida Operação destinada a dispersar produtos químicos na água a ser tratada, em particular no processo de coagulação (NBR12216/1992)](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022061521/552fc100497959413d8bc340/html5/thumbnails/41.jpg)
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.