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CAIXAS DE AREIASempre que possvel tais unidades devem preceder eventuais unidades de bombeamento, principalmente quando se tratar de bombas centrfugas, visando preservar esses equipamentos da ao abrasiva da areia. Na caixa de areia, procura-se reter partculas com dimetro relativo maiores que 0,2 mm (200 m), no sendo desejvel a reteno de partculas orgnicas sedimentveis junto com a areia. Consideraes GeraisObjetivo: Remoo de areia atravs de sedimentao, sem que haja remoo conjunta de slidos orgnicos.Caractersticas das partculas a serem removidas (Areia) :Dimetro efetivo: 0,2 mm a 0,4 mmMassa Especfica: 2.650 kg/m3Velocidade de sedimentao: 2,0 cm/sCAIXAS DE AREIAConsideraes GeraisAs caixas de areia podem ser hidrulicas (sem mecanismos mecnicos) ou mecanizadas.Existem diversos tipos de caixa de areia mecanizadas que so normalmente utilizadas em estaes de tratamento de esgotos. Em linhas gerais as caixas de areia utilizadas em sistemas de captao de guas so dimensionadas da mesma forma que as utilizadas em instalaes de esgotamento sanitrio. CAIXAS DE AREIAConsideraes GeraisCAIXAS DE AREIATipos de caixa de areiaTipo canal (hidrulica) com velocidade constante controlada por Calha Parshall ( utilizada em sistemas de gua e esgotos) Caixa de areia mecanizada com seo quadrada em planta. (mais utilizada em sistemas de esgotos)Caixa de areia aerada (mais utilizada em sistemas de esgotos)CAIXAS DE AREIAAs caixas de areia hidrulicas consistem em canais com velocidades controladas e extenses projetadas de modo que tenhamos condies para que ocorra a sedimentao da areia (dimetro efetivo de 0,2 mm a 0,4 mm) . Constituem os dispositivos mais simples para a desarenao.

O aspecto mais importante em seu dimensionameto o controle da velocidade de escoamento dentro dos limites desejados o que se consegue a atravs da implantao de uma calha Parshall a jusante o que garante uma pequena variao de nvel dgua para uma variao aprecivel de vazo.Caixas de Areia HidrulicasCAIXAS DE AREIAAs caixas de areia hidrulicas so projetadas sempre com uma unidade de reserva para o caso de eventual manuteno (retirada da areia). So dotadas de Stop Logs ou seja, ranhuras nas paredes para colocao de parmentos de vedao sem estanqueidade para simples manuteno.Caixas de Areia HidrulicasOutro aspecto importante a Taxa de Escoamento Superficial que definida como a relao entre a vazo afluente e a rea total em planta da caixa de areia. A NBR-12209-92 recomenda que a taxa de escoamento superficial compreendida entre 600 e 1600m/m/dia.A taxa de escoamento superficial o elemento utilizado para selecionar uma caixa de areia mecanizada.CAIXAS DE AREIAArranjo Tpico de uma Caixa de Areia Hidrulica

CAIXAS DE AREIA

Caixas de Areia Hidrulicas com Calha Parshall a Jusante CAIXAS DE AREIADetalhe da Calha Parshall

CAIXAS DE AREIAA calha Parshall um dispositivo de medio de vazo (Vertedor) na forma de um canal aberto com dimenses padronizados.A gua forada por uma garganta relativamente estreita, sendo que o nvel da gua montante da garganta o indicativo da vazo a ser medida, independendo do nvel da gua jusante de tal garganta. Calha ParshallA Calha Parshall selecionada em funo das vazes de projeto e da capacidades da calha Parshall em funo de sua largura W (Tabelada).A vazo medida atravs da altura ho da lmina dgua situada num ponto a 2/3 do canal de aproximao da garganta, utilizando-se a equao da Calha Parshall.CAIXAS DE AREIAEquao da Calha Parshall =>Uma condio importante para o funcionamento adequado de uma calha Parshall a de que o nvel de gua a jusante da calha deve ser suficientemente baixo para evitar o seu "afogamento", um termo que indica que o nvel de gua a jusante da calha influi sobre o nvel a montante.Q = KHnOnde K e n so coeficientes tabelados e H lmina dgua ocorrente no ponto de medio.CAIXAS DE AREIACalha Parshall

CAIXAS DE AREIACalha Parshall

CAIXAS DE AREIACalha Parshall

CAIXAS DE AREIAEsquema Geral de uma da Calha Parshall

CAIXAS DE AREIASeleo da Calha ParshallQ Mn.(l/s)Q Mx.(l/s)knW (")0,8553,80,1761,547( 3")1,52110,40,3811,580( 6")2,55251,90,5351,530( 9")3,11455,60,6901,522( 1')4,25696,21,0541,538(1')11,89936,71,4261,550( 2')17,2614262,1821,566( 3')36,7919212,9351,578( 4')62,824223,7281,587( 5')74,429294,5151,595( 6')115,434405,3061,601( 7')130,739506,1011,606( 8')A Calha Parshall selecionada pela largura da garganta (W) em funo das vazes mximas e mnimas de sua capacidade.Equao Geral da Calha Parshall Q = k hnQ = (m/s)h = tirante no incio do ParshallCAIXAS DE AREIARessalto HidrulicoPode-se dizer que o ressalto hidrulico ocorre quando h uma mudana brusca do regime supercrtico para o regime subcrtico e se caracteriza pela elevao brusca no nvel dgua, a uma curta distncia, com grande turbulncia e conseqente perda de energia. Devido elevada dissipao de energia ocorrida no ressalto, o seu uso comum em estruturas hidrulicas denominadas bacias de dissipao por ressalto hidrulico, situadas a jusante de canais extravasores de barragens.CAIXAS DE AREIARessalto HidrulicoOs ressaltos hidrulicos podem ser usados para vrias finalidades entre elas servirem de misturadores de produtos qumicos em uma ETA.

CAIXAS DE AREIARessalto HidrulicoOs ressaltos hidrulicos podem ser classificados quanto a energia (nmero de Froude do regime supercrtico) envolvida em fraco, verdadeiro e forte.Fr1

y2/y1

Classificao

9,0

>12

Ressalto forte

CAIXAS DE AREIANo dimensionamento das caixas de areia, procura-se manter a velocidade horizontal de passagem da gua, dentro de uma faixa apropriada Vhoriz= 0,15 a 0,30 m/s, que possibilita a sedimentao da areia, mas evita a sedimentao da matria orgnica.

A velocidade vertical de sedimentao da menor partcula (0,2 mm) a ser retirada Vsed = 0,02 m/s.

A manuteno da velocidade horizontal, dentro da faixa citada, se consegue pelo alargamento da largura B do canal original.

O comprimento L da caixa de areia fixado de tal maneira, permitindo que as partculas que estiverem na superfcie do lquido disponham do tempo necessrio a sua sedimentao. Caixas de Areia Hidrulicas -Velocidades de ProjetoCAIXAS DE AREIAVhVsL0,30 m/sVsed = 0,02 m/sm/sVelocidades Vertical de Sedimentao e Horizontal desejadas em uma caixa de areia CAIXAS DE AREIACaixa de areia tipo canal com velocidade constante controlada por Calha ParshallVelocidade 0,30 m/sVelocidade inferior a 0,15 m/s Depsito de matria orgnica na caixaVelocidade superior a 0,4 m/s Arraste Depsito de matria orgnica na caixaCAIXAS DE AREIA

Vhoriz = 0,15 a 0,30 m/s Vsed = 0,02 m/s (partculas com = 0,2 mm)adotando-se um fator de segurana de 1,5 tem-se: L = 22,5 . Y Determinao do comprimento L da caixa de areia Na prtica adota-se: L = 25 Ymx Ou Ou t1 = Tempo de percurso Horizontalt2 = Tempo de percurso VerticalCAIXAS DE AREIAH1VhVsL

Largura da caixa de areia

Taxa de escoamento superficial

q=600 a 1.300 m3/m2/diaCAIXAS DE AREIAQuando temos uma grande variao de vazo na caixa de areia como no caso das estaes elevatrias de esgotos necessria a implantao de um degrau Z construdo entre a caixa de areia e o medidor de vazo com finalidade manter a velocidade na caixa de areia entre os valores de 0,15 a 0,30 m/s, para a faixa de vazes entre a mnima e a mxima. Degrau (Z)

CAIXAS DE AREIAPara a determinao do valor de Z, utiliza-se as equaes a seguir:

Onde Hmn. e Hmx. so obtidos na Calha Parshall para estas vazes mximas e mmimas: CAIXAS DE AREIADimensionamentoDimensionar uma caixa de areia para as seguintes vazes :Qmn = 41,67 L/s Qmx = 227,83 L/s

a) Escolha da Calha Parshall:Para atender as vazes a C. Parshall recomendada a de W= 9".Frmula da Calha Parshall com W= 9":Q = 0,535.H1,53Para Qmn = 41,67 L/s Hmn = 0,189mPara Qmx = 227,83 L/s Hmx = 0,572 mCAIXAS DE AREIAClculo do rebaixo (z) entrada da c. Parshall

CAIXAS DE AREIAClculo da rea da seco transversal (A) e da Largura da Caixa de Areia (B)

Clculo da Caixa de AreiaAdotando-se a velocidade na caixa v = 0,3 m/s tem-se: Obs: Hmax Z, o tirante efetivo (Hefet.) dentro do canal da caixa de areia.A = B x Hefet.CAIXAS DE AREIA

Verificaes:CAIXAS DE AREIA Clculo do Comprimento (L) Taxa de escoamento Superficial resultante:

CAIXAS DE AREIAAdotando-se uma taxa de acmulo de areia de 30L/1000m3 e para vazo mdia de final de plano, Q = 126,58 L/s, tem-se o seguinte volume dirio de areia retida na caixa:V = 0,03 L/m3 x 126,58 L/s x 86.4 = 328 L

Para um rebaixo de 20cm tem-se um intervalo de limpeza da caixa de 10 dias o que razovel.

Clculo do rebaixo para acmulo de areia- Altura diria de areia acumulada na caixa

Obs: Para que a rea do rebaixo para acmulo de areia no atue como seo hidrulica alterando a velocidade de escoamento na caixa de areia o rebaixo dever ser coberto por uma grade.CAIXAS DE AREIA

CAIXA DE AREIA MECANIZADA TIPO CS DA AQUAMECCAIXAS DE AREIA

CAIXA DE AREIA MECANIZADA TIPO CS DA AQUAMECCAIXAS DE AREIADIMENSES PADRONIZADAS DA CAIXA DE AREIA TIPO CS DA AQUAMECVazoVazorea de Taxa de escom.DIMENSES GERAIS (mm)(m3/h)(l/s)Sup.( m)Sup.( m/m/dia)AAAB*1BBCDE*1FGHJ*2395109,75,91.6072.4408154940495535253520150455630175,09,31.6263.05085559855603405460125480945262,513,41.6933.66088561.0205854535755101.260350,018,21.6624.27591571.0555855610905351.420394,420,91.6314.57093071.07561065601505351.575437,523,81.5884.88094081.08558575351005602.050569,430,11.6355.49596591.12058585351155852.525701,437,21.6296.100990101.14558595101256103.9451.095,858,11.6307.6201.050121.215535610106106101506855.6801.577,883,61.6319.1551.100151.27058512610190735Obs: *1 - Quantidades , * 2 Altura da lmina dgua