Avaliação P3 Projeto II - Sistemas de Tratamento de Água

PUCRS ESCOLA POLITÉCNICA AVALIAÇÃO P3 PROJETO II Disciplina Sistemas de Tratamento de Água Turma 030 Professor Renato Machado semestre 2022I Nome do Aluno GABARITO Decantação Filtração Rápida Descendente 1 Enunciado O Trabalho em questão denominado de PROJETO II deve dar continuidade ao Projeto I Mistura Rápida e Floculação Hidráulica e será desenvolvido através da verificação hidráulica das unidades de Decantação e Filtração da ETA II da cidade de Capão da Canoa conforme os desenhos e dados relacionados Observem que o Novo Bloco Hidráulico da ETA II foi projetado para uma vazão 500 Ls 11 Parâmetros e definições das unidades de decantação Número de unidades de decantação 2 três Comprimento interno L 4400 m Largura interna B 940 m Profundidade útil Hu 410 m junto das paredes Largura e altura útil do canal de distribuição 080 x 10 m Número de comportasdecantador 2 duas Dimensões úteis das comportas 075 x 10 m Número de calhasdecantador 4 quatro Comprimento das calhas coletoras Lcalha 80 m Dimensões internas das calhas 030 x 040 m Orifícios da cortina difusora 96 orifícios com diâmetro de 100 mm 12 Parâmetros e definições das unidades de filtração Número total de unidades filtrantes 6seis Comprimento interno útil L 60m Comprimento interno total Lt 720 m Largura interna B 460 m Calhas de distribuição e limpezafiltro 2 duas Dimensões internas das calhas h 055 m e b 040 m Fundo Falso múltiplo com laterais Laterais de DN 75 com orifícios de 10 mm a cada 10 cm alternados Material Filtrante camada dupla com areia e antracito 13 Apresentação Final a Elaborar memória de cálculo detalhada das unidades previstas e de forma digitada b Definir o volume do reservatório de lavagem dos filtros e a altura do nível dágua em relação ao nível das calhas dos filtros considerando para efeito de cálculo o comprimento da tubulação de lavagem de 63 m distância do reservatório até a entrada do filtro 1 e as conexões apresentadas no desenho Nota A figura 1 apresentada a seguir mostra o arranjo geral do projeto existente Melhores informações podem ser obtidas nas Pranchas em PDF anexas Figura 1 Arranjo Geral das Unidades do Bloco Hidráulico 2 Resolução 21 Verificação Hidráulica das unidades de decantação O projeto da ETA de Capão da Canoa conforme os dados fornecidos e apresentados nas pranchas em Anexo é constituído de 3 decantadores turbulentos de fluxo horizontal com comprimento total L de 4400 m largura interna B de 940 m e profundidade útil junto das paredes Hu de 410 m Na sequência estão apresentadas as verificações hidráulicas dos dispositivos de entrada dágua de saída e dos demais parâmetros definidos pela NBR 12216 a Taxa de Escoamento Superficial QA QA 0167 m3s 3489 m3m2dia Q vazãodecantador 500 3 167 Ls 41360 m2 A área superficial L x B 44 x 94 41360 m2 Nota A Relação QA encontrase dentro dos limites para utilização tanto para água colorida como turvas portanto dentro das recomendações da NBR b Tempo de Detenção Teórico Td Td Volume do Decantador m3 169576 2 horas 49 min e 14 segundos Vazão de Projeto m3hora 0167 x 3600 Nota O tempo de detenção calculado encontrase dentro do limite normalmente utilizados para este modelo de decantador na faixa entre 130 e 330 horas c Relação entre Dimensões LB e LH LB 4400 940 468 faixa recomendada 225 a 50 LH 4400 410 1073 faixa recomendada 40 a 250 Nota As relações entre dimensões verificadas encontramse dentro dos limites de utilização d Velocidade de deslocamento do fluxo horizontal Vh Vh Vazão do decantador m3s 0167 00043 ms 043 cms Seção de Escoamento m2 940 x 410 Nota A velocidade de escoamento Vh encontrase dentro das recomendações da NBR sendo inferior a 15 cms e Espaço para acumulação do Lodo Vlodo Vlodo Área de lodo x L 055 x 940 2 x 4400 11374 m3 Vdecantador L x B x Hu 169576 m3 Assim a relação entre o Vlodo e o Vdecantador 670 Nota O percentual destinado ao acúmulo de lodo junto ao fundo dos decantadores encontrase inferior ao limite recomendado de 10 estabelecido para água coloridas f Canal de Alimentação dos Decantadores As dimensões do canal conforme projeto são Largura B 080 m Altura útil h 10 m Velocidade de escoamento v Q Bh 0167 080 x 10 0209 ms Raio Hidráulico Rh B x h 08 x 10 02857 m B 2h 08 2x10 Gradiente de Velocidade G 350 fRh05 v15 350 00300285705020915 1084 s1 Perda de carga no canal hf I L 0000033 940 000031 m I n vRh232 0012 020902857232 0000033 mm L B 940 m largura do decantador Nota O canal de alimentação encontrase dentro das recomendações de projeto pois apresenta gradiente de velocidade inferior ao gradiente das últimas câmaras de floculação G 15 s1 e perda de carga muito baixa podendo ser executado sem declividade e de seção constante g Comportas de Entrada dágua As dimensões das comportas duas por decantador conforme projeto são Largura B 075 m Altura útil h 10 m Vazão por comporta Qcomp Qdec2 01672 00835 m3s Velocidade de escoamento v Qcomp Bh 00835 075 x 10 0111 ms Raio Hidráulico Rh B x h 075 x 10 02727 m B 2h 075 2x10 Gradiente de Velocidade G 350 fRh05 v15 350 00300272705011115 43 s1 Nota As comportas encontramse dentro das recomendações de projeto pois apresentam gradiente de velocidade inferior ao gradiente das últimas câmaras de floculação G 15 s1 e inferiores ao canal de alimentação h Cortina Difusora As cortinas difusoras conforme pranchas 3 e 5 foram projetadas em placas de concreto pré moldadas sendo constituídas de 96 orifícios de 100 mm de diâmetro nominal Os orifícios estão afastados de 060 m na horizontal e de 055 m na vertical constituindo 6 linhas e 16 colunas A primeira linha de orifícios está posicionada 745 cm do nível dágua e a última linha 625 cm do fundo Vazão por orifício qorif 016796 000174 m3sorifício Velocidade nos orifícios vorif qorif Aorif 000174 00079 022 ms Perda de carga na cortina hp v22g 0222 2981 00025 m H6 416 068 m H5 415 082 m Nota Observase que os afastamentos entre os orifícios foram implantados de forma correta estando no intervalo entre 050 e 10 m tanto na horizontal como na vertical entretanto a velocidade poderia ser inferior a 022 ms mantendose igual ou inferior a velocidade das comportas A última linha de orifícios também não atendeu a recomendação H5 A primeira linha está correta atendendo a condição H6 i Descarga de Lodo expurgo do decantador O diâmetro da tubulação de expurgo utilizado no projeto é de DN 400 e está afastada do nível dágua 465 m Hu Δh Para o DN 400 a seção transversal S 01256 m2 Logo S A hlodo12 41360 x 46512 01256 m2 4850t 4850 x t Assim o tempo de descarga de lodo t 1464 horas 1 hora e 28 min j Recolhimento da água decantada É feito por quatro calhas coletoras longitudinais com dois vertedorescalha Lcalha 800 m Lvertedor 80 x 2 x 4 calhas 1362 1512 7125 m Vazão por metro de vertedor q 167 Ls 7125 m 234 Lsm Vazão por calha Qcalha Qdec número calhas 167 4 4175 Ls Dimensões das calhas coletoras Qcalha 137bH032 b 030 m adotado em projeto Ho 022 m Hcalha 040 m Nota A vazão unitária q por metro de vertedor das calhas ultrapassou o limite máximo de 18 Lsm recomendado pela NBR entretanto a seção das calhas com b 030 m e H 040 m encontrase de acordo com o recomendado ficando com nível dágua 18 cm abaixo da borda vertente 22 Verificação hidráulica das unidades de Filtração a Taxa de Escoamento Superficial QA QA 0500 86400 26087 m3m2dia 460 x 60 6 Nota A taxa de escoamento superficial é inferior ao limite máximo estabelecido pela NBR 12216 para filtros de dupla camada areia e antracito 360 m3m2dia portanto atende a Norma b Espessura das Camadas e Altura da Caixa dos Filtros Altura livre 080 m Altura dágua sobre o Meio Filtrante 220 m Altura do Meio Filtrante Camada de Antracito 050 m Camada de areia 025 m Camada Suporte 045 m acima das tubulações Altura Total da Caixa do Filtro 080 220 050 025 045 020 440 m c Hidráulica da Lavagem Fundo com tubulações perfuradas O tipo de fundo falso adotado é do tipo múltiplo com laterais sendo o múltiplo de concreto com seção de 045 m x 045 m e os laterais feitos com tubos de PVC DN 75 colocados à cada 25 cm com orifícios alternados a cada 010 m N0 de laterais 60 025 24 laterais de parede a parede N0 total de laterais por filtro a partir do meio do filtro 24 2 48 Vazão de lavagem para velocidade ascensional de 070 mmin Qlav 46 x 60 00117 0323 m3s 323 ls Vazão por lateral Qlateral 32348 673 ls Velocidade nos laterais vlat 00067300044 153 ms Foram projetados orifícios ½ a cada 10 cm feitos a 300 nos lados da geratriz inferior alternadamente N0 de orifícios por lateral Norif 225 010 22 Vazão por orifício qo 673 ls 22 031 lsorif Velocidade no orifício vo 000031 m3sorif 0000126 m2 246 ms Perda de carga nos orifícios h0 ho qo2 Cd2Aorif 2 2g 0000312 0612000012622981 083 m Perda de carga nos Tês PVC DN 75 75 de saída do múltiplo Nº de Tês 24 Vazão em cada Tê Qte 32324 1346 ls Velocidade no Tê vte 00134600044 305 ms Perda de carga no Tê ht 18 v22g 18 30522981 085 m Perda de carga no sistema de tubulações hp1 083 085 168 m Múltiplo canal de concreto 045 045 m Velocidade no início do múltiplo vmult 0323 02025 160 ms Perda de carga na tubulação FF DN 400 e peças especiais desde o Reservatório Elevado até o 1º filtro da bateria Perda de carga na tubulação hp2 Q 323 ls e v 257 ms Trecho C 130 e L 63 m Sendo a perda de carga unitária J 00140 mm hp2 00140 63 088 m Perda de carga nas peças especiais hp3 Peça Especial N0 de Peças k hp k v22g Saída de Reservatório 1 100 0337 Curvas de 900 1 040 0135 Te passagem direta 6 060 1213 Te saída lateral 2 130 0875 Válvula gaveta 1 020 0067 Válvula borboleta 1 030 0101 Entrada do múltiplo 1 100 0337 hp3 307 m Perda de carga na camada de pedregulho hp4 hp4 012 m Perda de carga na areia expandida hp5 hp5 2650 1000 1000 1 040 025 025 m Perda de carga no antracito expandido hp6 Hp6 1500 1000 1000 1 045 050 014 m Perda de carga total durante a lavagem hpt hpt 168 088 307 012 025 014 614 m d Canalizações FrenteFiltro Tubulação Diâmetro Velocidade ms Vel Limites ms Vazãofiltro ls Lavagem DN 400 257 180 360 323 Filtrada DN 300 118 080 130 8333 Decantada DN 400 066 030 070 8333 Descarga DN 500 165 090 180 323 Nota As tubulações estão compatíveis com os limites de velocidade recomendados para projeto e Calhas de água de lavagem Qcalha 13bH32 Qlav 323 Ls Adotandose 2 calhasfiltro Qcalha 323 2 16150 Ls Com b 040 m resulta H 046 m Hadotada 055 m Nota O afastamento entre calhas está ligeiramente superior ao recomendado entretanto as dimensões das calhas bxH 040 x 055m estão de acordo com as recomendações de projeto