Trabalho 01

Exercício 2b Remoção de sólidos grosseiros Projetar uma grade mecanizada para as seguintes condições 1 Esgoto afluente Vazão média 030 m³s Coeficiente de pico 195 Profundidade da lâmina dágua determinada pelas condições do conduto afluente 070m 2 Grade Mecanizada tipo cremalheira Inclinação 70º Espaçamento entre barras a ½ 12mm Espessura das barras retangulares t ¼ 64mm 3 Condições do escoamento na grade Vmax 120 a 140 ms Vmed 060 a 100 ms a Vazão máxima de projeto b Área útil da seção da grade Au c Eficiência da grade d Seção no local da grade e Largura da grade f Indicar largura L adota e se necessário revisar os cálculos L h S L x h E Au E x S Vmax Qmax Au Vmed Qmed Au Vmed g Velocidade de aproximação V0 para a vazão máxima h Velocidade de aproximação V0 para a vazão média i Número de barras Nb j Número de espaçamentos Ne da grade k Perda de carga na grade limpa pelo rastelo acionado para Qmax l Perda de carga na grade limpa pelo rastelo acionado para Qmed Fórmulas de apoio Dimensionamento do canal afluente à grade A área útil Au na seção da grade representada pela área livre entre as barras é limitada pelo nível dágua e corresponde à velocidade de passagem v e à vazão de projeto Q podendo ser avaliada pela fórmula conhecida 𝑄 𝐴𝑢 𝑣 O termo eficiência da grade tem sido expresso pela fórmula 𝑎 𝐸 𝑎 𝑡 Onde E eficiência da grade a espaçamento entre as barras em mm t espessura das barras em mm A seção S do canal junto à grade em m² necessária para o escoamento é determinada pela expressão 𝐴𝑢 𝑆 𝐸 Largura da grade em m 𝑆 𝐿 ℎ Onde S seção no local na grade em m² h profundidade da lâmina dágua em m A largura do canal afluente à grade poderá ser aumentada para atender a velocidade de passagem entre as barras resultando daí uma velocidade de aproximação v0 na seção imediatamente antes da grade menor do que a velocidade v fixada para projeto tal que 𝑄 𝑉0 𝑆 Obtidas as dimensões para a largura da grade espessura das barras e espaçamento entre as barras podese enfim calcular o número de barras Nb e o número de espaçamentos Ne da grade a ser instalada 𝑁𝑏 Onde L largura da grade em mm a espaçamento entre as barras em mm t espessura das barras em mm 𝑁𝑒 𝑁𝑏 1 A fórmula simplificada para cálculo da perda de carga é a seguinte 𝑣2 𝑣02 ℎ𝑓 14𝑔 Onde Hf perda de carga em m v velocidade do fluxo através das barras em ms v0 velocidade imediatamente a montante da grade em ms g aceleração da gravidade igual a 98 ms² Figura 1 Ilustração de grade mecanizada tipo cremalheira Figura 2 Foto de grade mecanizada tipo cremalheira Exercício 2c Remoção de areia Para uma vazão média de 200 Ls considerando uma vazão mínima de 100 Ls e uma vazão máxima de 360 Ls adotar uma calha Parshall para medir vazão e verificar a altura correspondente no ponto de medição A calha de 1 pé 0305m apresenta limite de aplicação entre 311 e 4556 Ls Tabela 1 sendo assim apropriada ao problema Usando os coeficientes K 0690 e n 1522 Tabela 2 resulta 𝑄 𝐾 ℎ𝑛 0200 0690 ℎ1522 ℎ 0443𝑚 Usando a expressão aproximada de Azevedo Netto resulta 𝑄 22 𝑊 ℎ32 ℎ 𝑄22 𝑊23 ℎ 020022 030523 ℎ 0446𝑚 Verificase que os resultados encontrados para h0443m e 0446m são praticamente os mesmos Para o exemplo anterior determinar as dimensões da caixa de areia o rebaixo z entre a calha Parshall e o desarenador e verificar as velocidades correspondentes nas diversas vazões As lâminas dágua na Calha Parshall serão respectivamente a Para Qmin 0100m³s hmin b Para Qmáx 0360m³s hmáx c Para Qméd 0200m³s hméd O rebaixo z será d Rebaixo z Para a caixa de areia de seção retangular com largura b em que se deseja manter a velocidade do escoamento v no entorno de 030 ms nunca superior a 040 ms e Largura b O comprimento do desarenador L pode ser calculado com a margem de segurança conforme fórmula de apoio f Largura L As velocidades podem ser verificadas para as situações de vazão máxima e mínima g Velocidade máxima h Velocidade mínima Fórmulas de apoio Escolhida uma Calha Parshall a garganta W característica conhecese para Qmín e Qmáx as profundidades respectivas no ponto de medição hmín e hmáx medidas em relação ao fundo da calha O rebaixo z pode então ser calculado admitindose que a velocidade na caixa de areia se mantenha praticamente constante 𝑄𝑚á𝑥 ℎ𝑚í𝑛 𝑄𝑚í𝑛 ℎ𝑚á𝑥 𝑧 𝑄𝑚á𝑥 𝑄𝑚í𝑛 Largura b 𝑄𝑚é𝑑 𝑏 ℎ𝑚é𝑑 𝑧 𝑣 Sendo b Largura em m Qméd vazão média em m³s hméd altura da lâmina dágua em m z rebaixo z em m v velocidade do escoamento em ms Para o dimensionamento é importante lembrar que para partículas de diâmetros iguais ou maiores que 02 mm a velocidade de sedimentação adquire valores em torno de 002 ms Assim sendo observandose o trajeto da partícula e relacionandose a velocidade de sedimentação com a velocidade do fluxo 𝑣1 𝑡 𝐿1 e 𝑣2 𝑡 ℎ2 Onde v1 velocidade do fluxo geralmente em torno de 030 ms a Norma Brasileira determina este valor para a vazão média limitando em 040 ms para a vazão máxima indicando ainda que deve ser evitada velocidade inferior a 020 ms v2 velocidade de sedimentação cujo valor médio para partículas de 02 mm é 002 ms L comprimento da caxa de areia h altura da lâmina dágua na caixa câmara de sedimentação Como t1 t2 pois o tempo gasto para a partícula percorrer as distâncias h e L é o mesmo 𝑣1 ℎ 𝐿 𝑣2 Substituindose os valores de v1 e v2 obtémse a seguinte relação 𝐿 15 ℎ Para segurança devido ao efeito da turbulência adotase um fator de garantia de até 50 𝐿 225 ℎ Cálculo de velocidades máxima e mínima 𝑄𝑚á𝑥 𝑣𝑚á𝑥 𝑏 ℎ𝑚á𝑥 𝑧 𝑄𝑚í𝑛 𝑣𝑚í𝑛 𝑏 ℎ𝑚í𝑛 𝑧 Tabela 3 Dimensões de Vertedor Parshall padrões cm Tabela 4 Expoente n e Coeficiente K Figura 1 Calha Parshall a jusante do desarenador