Mistura Rápida “Operação destinada a dispersar produtos químicos na água a ser tratada, em particular no processo de coagulação” (NBR12216/1992). Apostila.

Mistura Rápida “Operação destinada a dispersar produtos químicos na água a ser tratada, em particular no processo de coagulação” (NBR12216/1992). Apostila Hamada

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 Apostila Hamada

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. Apostila Hamada

Gradiente de velocidade;
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. Apostila Hamada Ensaios de laboratório Norma – NBR 12216/92

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. Apostila Hamada

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. Apostila Hamada

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 Apostila Hamada

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, (Richter e Azevedo Netto, 1991). Apostila Hamada

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. Apostila Hamada

Mistura Rápida Gradiente de Velocidade a resultante na mesma é zero;
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 Apostila Dinamica dos fluidos

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; Apostila Dinamica dos fluidos

4.2 Mistura Rápida Gradiente de Velocidade Onde  é a tensão de cisalhamento determinada pela lei de Newton da viscosidade. Apostila Dinamica dos fluidos

Mistura Rápida Gradiente de Velocidade Lei de Newton da viscosidade: “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 Apostila Dinamica dos fluidos

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) Apostila Dinamica dos fluidos

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) Apostila Dinamica dos fluidos

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) Apostila Hamada

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. Apostila Hamada

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; Apostila Hamada

Segundo a NBR 12216/92 constituem dispositivos de mistura: Agitadores mecanizados; Entrada de bombas centrífugas. Apostila Hamada

Segundo a NBR 12216/92 constituem dispositivos de mistura: Manual de operação

Segundo a NBR 12216/92 constituem dispositivos de mistura:

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; Apostila Hamada

Ressalto hidráulico Apostila Hamada 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

DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS Vertedores retangulares; Calhas Parshall; Malhas difusoras; Injetores. Apostila Hamada

Unidades de mistura rápida – Calha Parshal
Calhas Parshall; Apostila Hamada

Unidades de mistura rápida – Vertedor retangualar
Apostila Hamada

DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS Apostila Hamada

Mistura Rápida DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS ETA GUARAÚ (SABESP)
Apostila Hamada

ETA ALTO DA BOA VISTA (SABESP)
Mistura Rápida ETA ALTO DA BOA VISTA (SABESP) DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS Apostila Hamada

Mistura Rápida DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS Apostila Hamada

Mistura Rápida DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS
Recomendações da NBR 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. Apostila Hamada

Mistura Rápida DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS – CALHA PARSHALL
Apostila Hamada

DISPOSITIVOS HIDRÁULICOS Apostila Hamada

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. Apostila Hamada

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. Apostila Hamada

DISPOSITIVOS MECANICOS Agitadores mecânicos; Turbinas; Hélice propulsora. Apostila Hamada

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. Apostila Hamada

Aplicação da solução de coagulante
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. Apostila Hamada

Mistura Rápida “Operação destinada a dispersar produtos químicos na água a ser tratada, em particular no processo de coagulação” (NBR12216/1992). Apostila.

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