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ESTUDO DA VELOCIDADE OacuteTIMA EM FLOCULADORES MECAcircNICOS NA ESTACcedilAtildeO DE TRATAMENTO DE AacuteGUA NA

UNIDADE SAtildeO DEFENDE ndash CRICIUacuteMASC

Vitor da Costa Alves (1) Jaison Arauacutejo Speck (2)

UNESC ndash Universidade do Extremo Sul Catarinense (1)vitorcostalvesgmailcom (2) jspeckcasancombr

RESUMO

O principal objetivo do presente trabalho eacute determinar a velocidade oacutetima dos floculadores mecacircnicos da estaccedilatildeo de tratamento de aacutegua da Unidade do Satildeo Defende da cidade Criciuacutema SC O floculador mecacircnico objeto do estudo foi analisado laboratorialmente com o auxiacutelio de um Jar-test Foram determinados os gradientes sendo diferentes velocidades aplicando os valores padrotildees da CASAN de concentraccedilatildeo do PAC em seis conjuntos diferentes para serem trabalhados nos ensaios obtendo-se valores de turbidez para cada uma das concentraccedilotildees dos seis conjuntos Encontrou-se um valor de turbidez menor para a melhor concentraccedilatildeo (12 ml) e com esta concentraccedilatildeo foram refeitos os ensaios com diferentes gradientes de velocidade para confrontar a dosagem oacutetima e o gradiente oacutetimo Analisando os resultados pode-se verificar que o melhor gradiente foi o primeiro modelo definido na primeira etapa alcanccedilado o iacutendice meacutedio de turbidez de 049 NTU Este valor de gradiente em comparaccedilatildeo ao utilizado atualmente reduz a potecircncia aplicada aos floculadores da companhia diminuindo o consumo de energia em aproximadamente 733 kW gerando uma reduccedilatildeo de R$ 34000 mensais Os valores estipulados para a realizaccedilatildeo do empreendimento demonstram-se rentaacuteveis a partir de comparativos estabelecidos com os valores gastos em energia pela CASAN Palavras chave Jar-test turbidez floculadores gradiente CLP

1 INTRODUCcedilAtildeO

A aacutegua eacute a substacircncia mais importante ao ser humano poreacutem conforme afirma

Souza (2005)

Apesar de ser indispensaacutevel ao organismo humano sabe-se que a aacutegua pode conter substacircncias elementos quiacutemicos ou microrganismos que precisam ser removidos ou parcialmente removidos para que sua concentraccedilatildeo natildeo seja prejudicial ao consumo humano

Para Medeiros (2011) o sistema de abastecimento de aacutegua constitui-se no conjunto

de obras instalaccedilotildees e serviccedilos destinados a produzir e distribuir aacutegua a uma

comunidade em quantidade e qualidade compatiacuteveis com as necessidades da

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populaccedilatildeo para fins de consumo domeacutestico serviccedilos puacuteblicos consumo industrial e

outros usos

As estaccedilotildees de tratamento de aacutegua (ETA) satildeo de extrema importacircncia nos grandes

e pequenos municiacutepios poreacutem cada uma delas possuem peculiaridades que as

diferenciam ou seja seus projetos necessitam ser feito de acordo com o(s)

municiacutepio(s) que estaacute atendendo tornando mais caro sua concepccedilatildeo

Basicamente uma ETA funciona respectivamente de acordo com os seguintes

processos recebimento do volume de aacutegua vindo de rio ou represa coagulaccedilatildeo

floculaccedilatildeo decantaccedilatildeo filtraccedilatildeo desinfecccedilatildeo outros processos pertinentes e por

fim entrega da demanda de aacutegua

A etapa de floculaccedilatildeo consiste no agrupamento das partiacuteculas eletricamente

desestabilizadas de modo a formar outras partiacuteculas maiores denominadas flocos

suscetiacuteveis de serem removidos por decantaccedilatildeo seguido de filtraccedilatildeo A floculaccedilatildeo

torna-se favorecida em condiccedilotildees onde se tem uma agitaccedilatildeo moderada

aumentando o contato entre as partiacuteculas formando flocos Esses flocos apresentam

massa especiacutefica superior agrave massa especiacutefica da aacutegua Assim sendo nesta etapa

tem-se a remoccedilatildeo de cor e turbidez carga orgacircnica organismos patogecircnicos

passiacuteveis de coagulaccedilatildeo eliminaccedilatildeo de algumas substacircncias que conferem sabor e

odor entre outros

Conforme afirma Parlatore (1972) existe dificuldade em se manter uma ETA pois

pode propiciar algumas dificuldades sendo que entre as etapas de tratamento de

aacutegua a mistura e a floculaccedilatildeo mecanizada satildeo as mais afetadas

Com o foco nas estaccedilotildees de tratamento de aacutegua e os inconvenientes que podem

ocorrer este trabalho tem como objetivo geral estudar a velocidade oacutetima nos

floculadores mecacircnicos atraveacutes de ensaios em laboratoacuterio ETA do Satildeo Defende na

cidade de Criciuacutema

Observa-se a necessidade para atingir o objetivo geral dos seguintes objetivos

especiacuteficos Verificar atraveacutes de ensaios laboratoriais a temperatura e pH da aacutegua

bruta Determinar a melhor dosagem de floculante Aplicar a melhor dosagem em

Jar-test Verificar aplicaccedilatildeo de sistema automatizado atraveacutes de um controlador

loacutegico programaacutevel (CLP) Estudar de viabilidade financeira

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2 MATERIAIS E MEacuteTODOS

21 MATERIAIS

211 Local de trabalho

O trabalho seraacute realizado no laboratoacuterio da Estaccedilatildeo de tratamento de aacutegua (ETA) da

unidade do Satildeo Defende no proacuteprio laboratoacuterio da estaccedilatildeo de tratamento localizado

na cidade de Criciuacutema ndash SC A estaccedilatildeo conta com 6 floculadores mecacircnicos e 1

floculador hidraacuteulico sendo que a vazatildeo que chega agrave estaccedilatildeo eacute de

aproximadamente 1050Ls

Para o trabalho em questatildeo foram utilizados os seguintes materiais PAC

(policloreto de aluminio) um CLP (controlador loacutegico prograacutemavel) turbidimetro Jar-

test floculadores e a aacutegua para tratamento A tarefa consiste em determinar a

velocidade ideial das paacutes do floculador mecacircnico uma vez que este seraacute utilizado

para testes Com a determinaccedilatildeo da velocidade de ensaios atraveacutes do Jar-test seraacute

utilizado um CLP que facilitaraacute a aplicaccedilatildeo no floculador da estaccedilatildeo de tratamento

212 Aacutegua de tratamento

A aacutegua que chega agrave unidade coletora eacute de excelente qualidade baseado nos

controles diaacuterios da ETA para aacutegua bruta poreacutem necessita passar pelo processo de

tratamento Inicia-se um conjunto de procedimentos fiacutesicos e quiacutemicos que satildeo

aplicados agrave aacutegua para que esta fique em condiccedilotildees adequadas de consumo

humano ou seja torne-se potaacutevel

213 Floculadores

O processo de floculaccedilatildeo se daacute atraveacutes de floculador mecacircnico (figura 1) sendo

este o objeto de estudo ou floculador hidraacuteulico O floculador mecacircnico ocorre

quando paacutes motorizadas promovem o giro da aacutegua de forma lenta e gradual

fazendo com que as partiacuteculas se unam formando flocos maiores Esses flocos

tornam-se mais densos que os efluentes facilitando assim sua decantaccedilatildeo

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Figura 1 - Paacutes mecacircnicas do floculador

Fonte SPECK Jaison (2017)

214 Controlador Loacutegico Programaacutevel (CLP)

Com o intuito de estudar e determinar a velocidade oacutetima das paacutes do floculador

mecacircnico seraacute instalado um CLP (controlador loacutegico programaacutevel) para controlar a

velocidade ideal e obter os resultados

CLP eacute um computador especializado baseado em um microprocessador que

desempenha funccedilotildees de controle atraveacutes de softwares desenvolvidos pelo usuaacuterio

(cada CLP tem seu proacuteprio software) Portanto os CLPrsquos tecircm a capacidade de

executar tarefas previamente programadas e controlar sequecircncias de operaccedilotildees

215 Policloreto De Alumiacutenio (PAC)

PAC (Policloreto de alumiacutenio) eacute um coagulantefloculante inorgacircnico polimerizado

apresenta-se na forma liacutequida de cor acircmbar e aparecircncia viscosa Eacute eficiente na

floculaccedilatildeo em uma ampla faixa de pH e temperatura devido ao grande volume e agrave

estrutura polimeacuterica dos floacuteculos produzidos

Tabela 1 - Caracteriacutesticas do Policloreto de Alumiacutenio Concentraccedilatildeo (AL2O3) 1700-1850

Peso Molecular 7445 gmol

Densidade 1330 ndash 1400 gcmsup3

Solubilidade da Aacutegua Completa

Fonte Dipa Quiacutemica (2014)

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O PAC substitui com grande desempenho o Sulfato de Alumiacutenio e Cloreto Feacuterrico

pois aumenta a eficiecircncia na decantaccedilatildeo primaacuteria melhora as caracteriacutesticas de

filtrabilidade e reduz a carga enviada ao tratamento bioloacutegico Aleacutem disso auxilia no

processo de espessamento de lodo por centriacutefuga filtro prensa ou de esteira

216 Turbidiacutemetro

O Turbidiacutemetro conforme a figura 02 realiza mediccedilotildees na escala de 0 a 100 NTU

Unidades Nefelomeacutetricas de Turbidez (ldquoNefelometric Turbidity Unitrdquo) Seu sistema

oacuteptico eacute baseado em um detector foto diodo e uma fonte de luz tipo LED de 850nm e

tem o seu circuito micro processado o que permite uma mediccedilatildeo precisa

Figura 2 ndash Turbidiacutemetro ETA

Fonte do autor (2017)

217 Jar-test

O aparelho Jar-test eacute um equipamento de laboratoacuterio utilizado no ensaio de

determinaccedilatildeo do percentual de floculante utilizado na etapa de floculaccedilatildeo processo

utilizado nas ETAs que com adiccedilatildeo de floculante faz as partiacuteculas finas argila e silte

presentes na aacutegua se aglutinarem formando partiacuteculas maiores facilitando sua a

sedimentaccedilatildeo dos soacutelidos e a reduccedilatildeo da turbidez da aacutegua

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Figura 3 ndash Jar-test da ETA

Fonte Do autor 2017

A finalidade do ensaio de floculaccedilatildeo feito pelo Jar-test eacute determinar as dosagens

oacutetimas dos reagentes de PAC aleacutem de determinar velocidades ideais para estudos

praacuteticos

A determinaccedilatildeo das dosagens oacutetimas eacute realizada por tentativa e comparaccedilatildeo O

aparelho Jar-test possui nuacutemero de ateacute 6 provas simultacircneas com volume de 2 litros

de aacutegua cada Aleacutem disso este modelo de equipamento possibilita durante a

realizaccedilatildeo dos ensaios um controle digital de velocidade gerando diferentes

gradientes em cada velocidade previamente programada

22 MEacuteTODOS

221 Ensaio praacutetico

Para facilitar o estudo com relaccedilatildeo agrave velocidade oacutetima dos floculadores e a dosagem

de floculante (PAC) aplicada agrave aacutegua este trabalho foi dividido em duas etapas

principais A primeira etapa consistiu em determinar os gradientes de velocidade

atraveacutes do meacutetodo de Jar-test verificar qual a melhor dosagem a ser adotada A

segunda etapa por sua vez com o resultado da melhor dosagem verificada refazer

o ensaios de Jar-test e definir qual o melhor gradiente a ser utilizado para a estaccedilatildeo

de tratamento em estudo a fim de quantificar reduccedilotildees no consumo de energia

atraveacutes da diminuiccedilatildeo de potecircncia

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222 Determinaccedilatildeo do Gradiente de velocidade

A Norma 1221692 determina que na ausecircncia de ensaios de floculaccedilatildeo o gradiente

de velocidade esteja compreendido entre 70 e 10ssup1 respectivamente para o

primeiro e uacuteltimo compartimento

A determinaccedilatildeo da potecircncia e do gradiente ficam conforme as equaccedilotildees 01 e 02

abaixo

Equaccedilatildeo 01 ndash Potecircncia uacutetil para caacutelculo de gradiente

Onde

Cd = Coeficiente de arraste

γ= peso especiacutefico da aacutegua = 1000 kfg msup3

b= nuacutemero de braccedilos

N= rotaccedilatildeo (rpm)

k= relaccedilatildeo entra a velocidade da aacutegua e a velocidade da paleta

B= comprimento da paleta (m)

Rej = distacircncia entre o eixo e o lado externo da paleta i (m)

Rij = distacircncia entre o eixo e o lado interno da paleta i (m)

Fonte Parlatore (1972)

Equaccedilatildeo 02 ndash Caacutelculo de gradiente em funccedilatildeo da potecircncia

Onde

P= potecircncia uacutetil (Nms)

120583 = Viscosidade absoluta da aacutegua (Nsmsup2)

V= Volume do floculador (msup3)

Fonte Parlatore (1972)

A reduccedilatildeo do gradiente de velocidade ao longo do tempo eacute fundamental na etapa de

floculaccedilatildeo sendo necessaacuteria inicialmente agitaccedilatildeo mais intensa para aumentar o

contato entre as partiacuteculas desestabilizadas de modo a formarem flocos Com

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posterior reduccedilatildeo da agitaccedilatildeo gradativamente para evitar a quebra dos flocos

formados

A tabela 2 determina os gradientes adotados seguindo criteacuterios com base na ETA

em estudo e experiecircncia profissional da equipe teacutecnica da mesma

Tabela 2 - Gradiente de velocidade s-1

Tempo 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

3 min 100 80 80 60 60 40

3 min 80 70 60 60 60 40

3 min 60 60 60 50 40 30

3 min 50 50 40 50 40 30

3 min 40 40 40 40 20 20

3 min 30 30 30 40 20 20 Fonte Do autor 2017

A figura 04 representa o graacutefico do Jar-test em estudo e transcreve o gradiente de

velocidade em s-1 para rpm (rotaccedilotildees por minuto)

Figura 4 - Tabela de conversatildeo do gradiente de velocidade do Jar-test utilizado

Fonte Empresa que fornece o Jar-test

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A tabela 3 indica o gradiente de velocidade em RPM (rotaccedilotildees por minuto) que foi

obtido com auxiacutelio do graacutefico da figura 04

Tabela 3 - Gradiente de Velocidade (rpm)

Tempo 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

3 min 115 95 95 74 74 52

3 min 95 83 74 74 74 52

3 min 74 74 74 63 52 40

3 min 63 63 52 63 52 40

3 min 52 52 52 52 29 29

3 min 40 40 40 52 29 29 Fonte Do autor 2017

223 Ensaio Jar-test

A amostra de aacutegua utilizada chamada de aacutegua bruta deve ser recolhida na caixa de

chegada apoacutes a preacute-cloraccedilatildeo e antes do ponto de aplicaccedilatildeo dos reagentes

floculantes

Foi elaborada a tabela 04 com valores de dosagens do PAC estabelecidas de

acordo com o histoacuterico de qualidade da aacutegua que chega agrave unidade de tratamento

bem como com o conhecimento teacutecnico da equipe operacional da ETA

Tabela 4 - Dosagem do PAC em mililitros

Prova 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

Dosagem (ml) 06 08 1 12 14 16 Fonte do autor (2017)

Para a aplicaccedilatildeo da dosagem de floculante eacute retirada uma amostra de 50 ml de

aacutegua bruta e mistura-se com 2 ml de PAC com auxiacutelio de uma pipeta graduada

Feito a soluccedilatildeo satildeo retirados os valores dosados conforme a tabela 2

Executada a dosagem a amostra eacute homogeneizada com rotaccedilatildeo inicial de 150

RPM durante 30 segundos Posteriormente aplicam-se todos os gradientes com

tempo de rotaccedilatildeo de 3 minutos para cada valor de velocidade totalizando 18

minutos de ensaio Apoacutes o teacutermino dos gradientes de velocidade aplicados agraves

amostras as mesmas ficam em repouso durante 15 minutos para a simulaccedilatildeo de

decantaccedilatildeo posteriormente realizam-se os ensaios laboratoriais

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224 Determinaccedilatildeo da turbidez

Apoacutes o ensaio Jar-test concluiacutedo eacute retirada uma amostra com cerca de 10 ml de

cada prova (totalizando seis amostras) O ensaio funciona da seguinte forma o

Turbidiacutemetro transmite um feixe de luz infravermelha que atravessa o frasco que

conteacutem o liacutequido a ser testado pelo medidor e em seguida atinge o sensor tipo foto

diodo O Turbidiacutemetro define a turbidez do liacutequido de acordo com a reduccedilatildeo da

intensidade do feixe de luz ao atravessar a amostra Essa reduccedilatildeo eacute causada pelo

espelhamento ou absorccedilatildeo do feixe de luz pois as partiacuteculas que provocam a

turbidez no liacutequido satildeo maiores que o comprimento da onda de luz Sendo assim

quanto maior o valor NTU maior o grau de turvaccedilatildeo do liacutequido

225 Temperatura e pH

Para medir o pH e a temperatura da aacutegua foi utilizado um pHmetro conforme figura

05 O pHmetro eacute constituiacutedo basicamente por um eletrodo e um circuito

potenciomeacutetrico O aparelho eacute calibrado usando soluccedilotildees cujo pH satildeo conhecidos

Para que se conclua o ajuste eacute entatildeo calibrado em dois ou mais pontos Uma vez

calibrado estaraacute pronto para uso A leitura do aparelho eacute feita em funccedilatildeo da leitura

da tensatildeo que o eletrodo gera quando submerso na amostra A intensidade da

tensatildeo medida eacute convertida para uma escala de pH

Figura 5 ndash pHmetro da unidade de tratamento

Fonte do autor (2017)

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O aparelho faz essa conversatildeo tendo como escala usual pH de 0 a 14 sendo que

pH menores que 7 satildeo classificados como soluccedilotildees aacutecidas pH iguais a 7 como

soluccedilotildees neutras e pH maiores que 7 como soluccedilotildees baacutesicas ou alcalinas

Estes ensaios satildeo para controle da aacutegua durante o processo poreacutem sabe-se por

literaturas que estes natildeo satildeo influenciadores dos valores de turbidez

Tabela 5 - Controle de Temperatura e pH

Teste Ph Bruta Temp (ordmC) Turbidez

1ordm 734 170 239

2ordm 754 173 240

3ordm 726 171 238

4ordm 695 168 267

5ordm 731 164 268

6ordm 708 164 230

Fonte do autor (2017)

Na tabela 05 temos os valores de temperatura e pH para aacutegua bruta da ETA do

estudo Nota-se que os valores do pH ficam em torno de 695-754 que indicam pH

neutro com relaccedilatildeo a temperatura a meacutedia foi de aproximadamente 1680 ordmC Estes

valores satildeo considerados padrotildees quando comparados aos controles diaacuterios da

ETA que satildeo pH de 700 e temperatura de 1700 ordmC

3 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

31 PRIMEIRA ETAPA

Com a primeira etapa que consistiu em aplicar todos os modelos de gradientes

escolhidos anteriormente no Jar-test variando a dosagem do PAC para determinar a

dosagem ideal podemos analisar conforme a tabela 5 abaixo Nota-se que

gradientes menores tendem a melhorar a floculaccedilatildeo como por exemplo os modelos

5 e 6 que obtiveram valores meacutedios de turbidez de 085 e 071 NTU Isso se deve ao

fato de que gradientes inferiores facilitam o processo de floculaccedilatildeo dando tempo

para formaccedilatildeo do floco reduzindo assim os valores de turbidez

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Em cada valor na tabela 06 foram realizadas trecircs amostras sendo retirada uma

meacutedia e desvio padratildeo encontrado foi de aproximadamente 040

Tabela 6 - Resultados dos ensaios da primeira etapa em NTU

Dosagens Gradientes de Velocidade

1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

06 ml 174 163 122 189 083 094

08 ml 144 132 098 116 107 076

10 ml 111 095 082 132 090 057

12 ml 055 091 095 115 072 070

14 ml 090 079 072 145 056 071

16 ml 157 086 076 217 103 056

Meacutedia 122 108 095 153 085 071

Fonte Do autor 2017

Em oposiccedilatildeo as provas 5 e 6 nos modelos 1 2 3 e 4 que foram aplicados os

maiores gradientes de velocidade de acordo com a tabela 4 a meacutedia dos valores

foram superiores a 090 NTU Segundo Parlatore isso pode ser explicado pois as

velocidades mais raacutepidas geram gradientes maiores e como consequecircncia provoca

dificuldade para a floculaccedilatildeo Uma maior rotaccedilatildeo gera ldquoturbulecircnciardquo que resulta na

dispersatildeo das partiacuteculas de impurezas aumentando os valores de turbidez das

anaacutelises

Quando analisados apenas por valores unitaacuterios podemos notar que o menor valor

para a dosagem de 12 ml foi o primeiro modelo de gradiente com valor de turbidez

de 055 NTU (em destaque na tabela 6) A explicaccedilatildeo se daacute pelo fato da aacutegua de

tratamento jaacute possuir uma baixa turbidez sendo necessaacuteria uma maior agitaccedilatildeo

inicial para que o PAC possa ldquoencontrarrdquo as partiacuteculas para formaccedilatildeo dos flocos

melhorando a decantaccedilatildeo e consequentemente a turbidez

32 SEGUNDA ETAPA

Com o valor da melhor dosagem de 12ml definido pela primeira etapa pode-se

notar na tabela 7 que os resultados se mantiveram A meacutedia da turbidez de 049

NTU foi encontrada no primeiro modelo de gradiente confirmando a teoria de que a

maior agitaccedilatildeo inicial favorece o alcance do floculante e com a reduccedilatildeo gradativa da

velocidade de rotaccedilatildeo formam-se os flocos mais densos melhorando o processo de

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decantaccedilatildeo e diminuindo o valor de turbidez Em cada valor na tabela 07 foram

realizadas trecircs amostras sendo retirada uma meacutedia e desvio padratildeo encontrado foi

de aproximadamente 015

Tabela 07 - Resultados dos modelos adotados para dosagem de 12 ml Gradientes 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

Turbidez (NTU) 052 044 045 061 071 088

Turbidez (NTU) 047 056 086 077 049 088

Turbidez (NTU) 047 057 068 054 056 078

Meacutedia Turbidez 049 052 066 064 059 085

Tempo meacutedio para Floculaccedilatildeo

6 min 6 min 6 min 6 min 6 min 7 min

Fonte Do autor 2017

Analisando os modelos de gradiente como um todo para a dosagem de 12 ml de

floculante pode-se concluir que todos os modelos satildeo aplicaacuteveis dentro da estaccedilatildeo

de tratamento pois alcanccedilaram valores de turbidez inferiores a 100 NTU

4 ANAacuteLISE DE VIABILIDADE FINANCEIRA

Atualmente o consumo dos floculadores na unidade de tratamento do Satildeo Defende

eacute de 4320 kWmecircs gerando um custo mensal de R$ 199152 Com base nos

caacutelculos de potecircncia para motores de floculadores podemos dizer que houve uma

reduccedilatildeo em cada floculador de 12216 kWmecircs gerando uma reduccedilatildeo de R$ 34000

mensais na estaccedilatildeo de tratamento

O custo para implantaccedilatildeo do CLP eacute de R$ 75000 por floculador totalizando R$

450000 de custo por parte da companhia Analisando os custos para aplicaccedilatildeo e

considerando os aumentos dos valores para taxa da companhia de energia

aumento no custo de implantaccedilatildeo do CLP e o custo de manutenccedilatildeo o tempo para

amortizaccedilatildeo do investimento eacute de 20 meses

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5 CONCLUSOtildeES

Atualmente a aacutegua bruta que chega agrave ETA (valores de turbidez meacutedios de 260 NTU

conforme controles diaacuterios da CASAN) atende conforme Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que diz que o valor de qualquer amostra deve ser no maacuteximo 50

NTU (apenas valores de turbidez) Esta constataccedilatildeo indica que o trabalho para

reduccedilatildeo dessa turbidez deve ser minucioso e preciso tendo em vista a qualidade da

aacutegua bruta

Os ensaios realizados neste trabalho demonstraram que a melhor dosagem a ser

aplicada com base nos gradientes adotados na aacutegua bruta e na estaccedilatildeo de

tratamento da unidade do Satildeo Defende para o Policloreto de Alumiacutenio (PAC) eacute de

12 ml Uma dosagem muito elevada pode impedir a boa formaccedilatildeo dos flocos

dificultar a retirada de floculante aleacutem de ser um gasto demasiado Por outro lado

uma dosagem pequena diminui a qualidade dos flocos formados consequentemente

aumenta a turbidez

A dificuldade de floculaccedilatildeo eacute um fator importante a ser analisado pois como a aacutegua

de tratamento chega com oacutetima qualidade (com relaccedilatildeo agrave turbidez) eacute necessaacuteria

uma alta agitaccedilatildeo inicial garantida pelo gradiente de velocidade Essa agitaccedilatildeo deve

ser reduzida gradativamente a fim de se garantir a formaccedilatildeo de flocos densos e que

mantenham seu formato ateacute a etapa de decantaccedilatildeo

O gradiente que se mostrou mais eficaz foi o primeiro ensaiado alcanccedilando um

valor de turbidez de 055 NTU para a dosagem de 12 ml de PAC Esse gradiente se

caracteriza por ter a maior rotaccedilatildeo inicial e reduccedilatildeo de forma gradual e contiacutenua

favorecendo o processo de floculaccedilatildeo e melhores valores de turbidez Do mesmo

modo na segunda etapa pode-se constatar que os resultados esperados se

concretizaram encontrando um valor meacutedio de turbidez de 049 NTU confirmando

que o melhor gradiente a ser aplicado para a dosagem oacutetima eacute o primeiro modelo

A aplicaccedilatildeo do sistema atraveacutes da utilizaccedilatildeo de CLPs traria oacutetimos benefiacutecios ao

resultado final do processo de tratamento ou seja melhoraria a qualidade da aacutegua

tratada distribuiacuteda bem como atenderia a nova Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que estabelece valores de turbidez menores que 05 NTU apoacutes

o processo de decantaccedilatildeo Ainda como beneficio acarretaria numa reduccedilatildeo de

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R$34000 mensais (caacutelculo para o tempo presente) para a ETA em estudo em um

tempo de amortizaccedilatildeo relativamente baixo aproximadamente 20 meses

Como o trabalho foi realizado em laboratoacuterio necessita de aplicaccedilatildeo praacutetica atraveacutes

da instalaccedilatildeo de CLPs nos motores dos floculadores mecacircnicos para comprovaccedilatildeo

dos resultados realizados Por se tratar de uma empresa puacuteblica a mesma executou

uma licitaccedilatildeo ao longo do trabalho para a compra dos CLPs Sendo assim fica como

sugestatildeo para trabalhos posteriores a aplicaccedilatildeo do modelo oacutetimo de gradiente de

velocidade determinado pelo estudo desenvolvido e comprovaccedilatildeo do meacutetodo

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

Parlatore Antocircnio Carlos Misturadores e floculadores mecanizados padronizaccedilatildeo e dimensionamento Revista Dae P 61-92 1972

Medeiros M A C Abastecimento de aacutegua Disponiacutevel em lt http wwwcesetunicampbr~mariaacmST514mansan02_33_51pdfgt Acesso em 27 de marccedilo de 2017 SOUZA Gustavo Bauermann Sistema computacional de preacute-dimensionamento das unidades de tratamento de aacutegua floculador decantador e filtro 2011 103f Trabalho de conclusatildeo de curso (Engenheiro Civil) Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto AlegreRS CESTARI Jesus Leonardo Estudo Hidrodinacircmico de Floculadores Mecanizados Aplicados ao Tratamento de Aacutegua 2001 78f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenharia Civil) Universidade Estadual Paulista ldquoJulio de Mesquita Filhordquo Unesp Ilha Solteira 2001 DI BERNARDO L DANTAS AD Meacutetodos e teacutecnicas de tratamento de aacutegua 2

ed Satildeo Carlos Rima v 1 e 2 2005 DI BERNARDO L DI BERNARDO A PAacuteDUA VL Reduccedilatildeo do tempo de floculaccedilatildeo em funccedilatildeo do escalonamento do gradiente de velocidade ANAIS XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitaacuteria e Ambiental p1-10 2001 PAVANELI Gerson Eficiecircncia de diferentes tipos de coagulantes na coagulaccedilatildeo floculaccedilatildeo e sedimentaccedilatildeo de aacutegua com cor ou turbidez elevada

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2001 233 p Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Hidraacuteulica e Saneamento) Escola de Engenharia de Satildeo Carlos da Universidade de Satildeo Paulo Satildeo Paulo ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS NBR 12216-92 - Projeto de estaccedilatildeo de tratamento de aacutegua para abastecimento puacuteblico Rio de Janeiro p

18 1992 BRASIL Portaria n Nordm 2914 de 12 de dezembro de 2011 Dispotildee sobre os procedimentos de controle e de vigilacircncia da qualidade da aacutegua para consumo humano e seu padratildeo de potabilidade

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populaccedilatildeo para fins de consumo domeacutestico serviccedilos puacuteblicos consumo industrial e

outros usos

As estaccedilotildees de tratamento de aacutegua (ETA) satildeo de extrema importacircncia nos grandes

e pequenos municiacutepios poreacutem cada uma delas possuem peculiaridades que as

diferenciam ou seja seus projetos necessitam ser feito de acordo com o(s)

municiacutepio(s) que estaacute atendendo tornando mais caro sua concepccedilatildeo

Basicamente uma ETA funciona respectivamente de acordo com os seguintes

processos recebimento do volume de aacutegua vindo de rio ou represa coagulaccedilatildeo

floculaccedilatildeo decantaccedilatildeo filtraccedilatildeo desinfecccedilatildeo outros processos pertinentes e por

fim entrega da demanda de aacutegua

A etapa de floculaccedilatildeo consiste no agrupamento das partiacuteculas eletricamente

desestabilizadas de modo a formar outras partiacuteculas maiores denominadas flocos

suscetiacuteveis de serem removidos por decantaccedilatildeo seguido de filtraccedilatildeo A floculaccedilatildeo

torna-se favorecida em condiccedilotildees onde se tem uma agitaccedilatildeo moderada

aumentando o contato entre as partiacuteculas formando flocos Esses flocos apresentam

massa especiacutefica superior agrave massa especiacutefica da aacutegua Assim sendo nesta etapa

tem-se a remoccedilatildeo de cor e turbidez carga orgacircnica organismos patogecircnicos

passiacuteveis de coagulaccedilatildeo eliminaccedilatildeo de algumas substacircncias que conferem sabor e

odor entre outros

Conforme afirma Parlatore (1972) existe dificuldade em se manter uma ETA pois

pode propiciar algumas dificuldades sendo que entre as etapas de tratamento de

aacutegua a mistura e a floculaccedilatildeo mecanizada satildeo as mais afetadas

Com o foco nas estaccedilotildees de tratamento de aacutegua e os inconvenientes que podem

ocorrer este trabalho tem como objetivo geral estudar a velocidade oacutetima nos

floculadores mecacircnicos atraveacutes de ensaios em laboratoacuterio ETA do Satildeo Defende na

cidade de Criciuacutema

Observa-se a necessidade para atingir o objetivo geral dos seguintes objetivos

especiacuteficos Verificar atraveacutes de ensaios laboratoriais a temperatura e pH da aacutegua

bruta Determinar a melhor dosagem de floculante Aplicar a melhor dosagem em

Jar-test Verificar aplicaccedilatildeo de sistema automatizado atraveacutes de um controlador

loacutegico programaacutevel (CLP) Estudar de viabilidade financeira

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2 MATERIAIS E MEacuteTODOS

21 MATERIAIS

211 Local de trabalho

O trabalho seraacute realizado no laboratoacuterio da Estaccedilatildeo de tratamento de aacutegua (ETA) da

unidade do Satildeo Defende no proacuteprio laboratoacuterio da estaccedilatildeo de tratamento localizado

na cidade de Criciuacutema ndash SC A estaccedilatildeo conta com 6 floculadores mecacircnicos e 1

floculador hidraacuteulico sendo que a vazatildeo que chega agrave estaccedilatildeo eacute de

aproximadamente 1050Ls

Para o trabalho em questatildeo foram utilizados os seguintes materiais PAC

(policloreto de aluminio) um CLP (controlador loacutegico prograacutemavel) turbidimetro Jar-

test floculadores e a aacutegua para tratamento A tarefa consiste em determinar a

velocidade ideial das paacutes do floculador mecacircnico uma vez que este seraacute utilizado

para testes Com a determinaccedilatildeo da velocidade de ensaios atraveacutes do Jar-test seraacute

utilizado um CLP que facilitaraacute a aplicaccedilatildeo no floculador da estaccedilatildeo de tratamento

212 Aacutegua de tratamento

A aacutegua que chega agrave unidade coletora eacute de excelente qualidade baseado nos

controles diaacuterios da ETA para aacutegua bruta poreacutem necessita passar pelo processo de

tratamento Inicia-se um conjunto de procedimentos fiacutesicos e quiacutemicos que satildeo

aplicados agrave aacutegua para que esta fique em condiccedilotildees adequadas de consumo

humano ou seja torne-se potaacutevel

213 Floculadores

O processo de floculaccedilatildeo se daacute atraveacutes de floculador mecacircnico (figura 1) sendo

este o objeto de estudo ou floculador hidraacuteulico O floculador mecacircnico ocorre

quando paacutes motorizadas promovem o giro da aacutegua de forma lenta e gradual

fazendo com que as partiacuteculas se unam formando flocos maiores Esses flocos

tornam-se mais densos que os efluentes facilitando assim sua decantaccedilatildeo

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Figura 1 - Paacutes mecacircnicas do floculador

Fonte SPECK Jaison (2017)

214 Controlador Loacutegico Programaacutevel (CLP)

Com o intuito de estudar e determinar a velocidade oacutetima das paacutes do floculador

mecacircnico seraacute instalado um CLP (controlador loacutegico programaacutevel) para controlar a

velocidade ideal e obter os resultados

CLP eacute um computador especializado baseado em um microprocessador que

desempenha funccedilotildees de controle atraveacutes de softwares desenvolvidos pelo usuaacuterio

(cada CLP tem seu proacuteprio software) Portanto os CLPrsquos tecircm a capacidade de

executar tarefas previamente programadas e controlar sequecircncias de operaccedilotildees

215 Policloreto De Alumiacutenio (PAC)

PAC (Policloreto de alumiacutenio) eacute um coagulantefloculante inorgacircnico polimerizado

apresenta-se na forma liacutequida de cor acircmbar e aparecircncia viscosa Eacute eficiente na

floculaccedilatildeo em uma ampla faixa de pH e temperatura devido ao grande volume e agrave

estrutura polimeacuterica dos floacuteculos produzidos

Tabela 1 - Caracteriacutesticas do Policloreto de Alumiacutenio Concentraccedilatildeo (AL2O3) 1700-1850

Peso Molecular 7445 gmol

Densidade 1330 ndash 1400 gcmsup3

Solubilidade da Aacutegua Completa

Fonte Dipa Quiacutemica (2014)

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O PAC substitui com grande desempenho o Sulfato de Alumiacutenio e Cloreto Feacuterrico

pois aumenta a eficiecircncia na decantaccedilatildeo primaacuteria melhora as caracteriacutesticas de

filtrabilidade e reduz a carga enviada ao tratamento bioloacutegico Aleacutem disso auxilia no

processo de espessamento de lodo por centriacutefuga filtro prensa ou de esteira

216 Turbidiacutemetro

O Turbidiacutemetro conforme a figura 02 realiza mediccedilotildees na escala de 0 a 100 NTU

Unidades Nefelomeacutetricas de Turbidez (ldquoNefelometric Turbidity Unitrdquo) Seu sistema

oacuteptico eacute baseado em um detector foto diodo e uma fonte de luz tipo LED de 850nm e

tem o seu circuito micro processado o que permite uma mediccedilatildeo precisa

Figura 2 ndash Turbidiacutemetro ETA

Fonte do autor (2017)

217 Jar-test

O aparelho Jar-test eacute um equipamento de laboratoacuterio utilizado no ensaio de

determinaccedilatildeo do percentual de floculante utilizado na etapa de floculaccedilatildeo processo

utilizado nas ETAs que com adiccedilatildeo de floculante faz as partiacuteculas finas argila e silte

presentes na aacutegua se aglutinarem formando partiacuteculas maiores facilitando sua a

sedimentaccedilatildeo dos soacutelidos e a reduccedilatildeo da turbidez da aacutegua

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Figura 3 ndash Jar-test da ETA

Fonte Do autor 2017

A finalidade do ensaio de floculaccedilatildeo feito pelo Jar-test eacute determinar as dosagens

oacutetimas dos reagentes de PAC aleacutem de determinar velocidades ideais para estudos

praacuteticos

A determinaccedilatildeo das dosagens oacutetimas eacute realizada por tentativa e comparaccedilatildeo O

aparelho Jar-test possui nuacutemero de ateacute 6 provas simultacircneas com volume de 2 litros

de aacutegua cada Aleacutem disso este modelo de equipamento possibilita durante a

realizaccedilatildeo dos ensaios um controle digital de velocidade gerando diferentes

gradientes em cada velocidade previamente programada

22 MEacuteTODOS

221 Ensaio praacutetico

Para facilitar o estudo com relaccedilatildeo agrave velocidade oacutetima dos floculadores e a dosagem

de floculante (PAC) aplicada agrave aacutegua este trabalho foi dividido em duas etapas

principais A primeira etapa consistiu em determinar os gradientes de velocidade

atraveacutes do meacutetodo de Jar-test verificar qual a melhor dosagem a ser adotada A

segunda etapa por sua vez com o resultado da melhor dosagem verificada refazer

o ensaios de Jar-test e definir qual o melhor gradiente a ser utilizado para a estaccedilatildeo

de tratamento em estudo a fim de quantificar reduccedilotildees no consumo de energia

atraveacutes da diminuiccedilatildeo de potecircncia

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222 Determinaccedilatildeo do Gradiente de velocidade

A Norma 1221692 determina que na ausecircncia de ensaios de floculaccedilatildeo o gradiente

de velocidade esteja compreendido entre 70 e 10ssup1 respectivamente para o

primeiro e uacuteltimo compartimento

A determinaccedilatildeo da potecircncia e do gradiente ficam conforme as equaccedilotildees 01 e 02

abaixo

Equaccedilatildeo 01 ndash Potecircncia uacutetil para caacutelculo de gradiente

Onde

Cd = Coeficiente de arraste

γ= peso especiacutefico da aacutegua = 1000 kfg msup3

b= nuacutemero de braccedilos

N= rotaccedilatildeo (rpm)

k= relaccedilatildeo entra a velocidade da aacutegua e a velocidade da paleta

B= comprimento da paleta (m)

Rej = distacircncia entre o eixo e o lado externo da paleta i (m)

Rij = distacircncia entre o eixo e o lado interno da paleta i (m)

Fonte Parlatore (1972)

Equaccedilatildeo 02 ndash Caacutelculo de gradiente em funccedilatildeo da potecircncia

Onde

P= potecircncia uacutetil (Nms)

120583 = Viscosidade absoluta da aacutegua (Nsmsup2)

V= Volume do floculador (msup3)

Fonte Parlatore (1972)

A reduccedilatildeo do gradiente de velocidade ao longo do tempo eacute fundamental na etapa de

floculaccedilatildeo sendo necessaacuteria inicialmente agitaccedilatildeo mais intensa para aumentar o

contato entre as partiacuteculas desestabilizadas de modo a formarem flocos Com

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posterior reduccedilatildeo da agitaccedilatildeo gradativamente para evitar a quebra dos flocos

formados

A tabela 2 determina os gradientes adotados seguindo criteacuterios com base na ETA

em estudo e experiecircncia profissional da equipe teacutecnica da mesma

Tabela 2 - Gradiente de velocidade s-1

Tempo 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

3 min 100 80 80 60 60 40

3 min 80 70 60 60 60 40

3 min 60 60 60 50 40 30

3 min 50 50 40 50 40 30

3 min 40 40 40 40 20 20

3 min 30 30 30 40 20 20 Fonte Do autor 2017

A figura 04 representa o graacutefico do Jar-test em estudo e transcreve o gradiente de

velocidade em s-1 para rpm (rotaccedilotildees por minuto)

Figura 4 - Tabela de conversatildeo do gradiente de velocidade do Jar-test utilizado

Fonte Empresa que fornece o Jar-test

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A tabela 3 indica o gradiente de velocidade em RPM (rotaccedilotildees por minuto) que foi

obtido com auxiacutelio do graacutefico da figura 04

Tabela 3 - Gradiente de Velocidade (rpm)

Tempo 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

3 min 115 95 95 74 74 52

3 min 95 83 74 74 74 52

3 min 74 74 74 63 52 40

3 min 63 63 52 63 52 40

3 min 52 52 52 52 29 29

3 min 40 40 40 52 29 29 Fonte Do autor 2017

223 Ensaio Jar-test

A amostra de aacutegua utilizada chamada de aacutegua bruta deve ser recolhida na caixa de

chegada apoacutes a preacute-cloraccedilatildeo e antes do ponto de aplicaccedilatildeo dos reagentes

floculantes

Foi elaborada a tabela 04 com valores de dosagens do PAC estabelecidas de

acordo com o histoacuterico de qualidade da aacutegua que chega agrave unidade de tratamento

bem como com o conhecimento teacutecnico da equipe operacional da ETA

Tabela 4 - Dosagem do PAC em mililitros

Prova 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

Dosagem (ml) 06 08 1 12 14 16 Fonte do autor (2017)

Para a aplicaccedilatildeo da dosagem de floculante eacute retirada uma amostra de 50 ml de

aacutegua bruta e mistura-se com 2 ml de PAC com auxiacutelio de uma pipeta graduada

Feito a soluccedilatildeo satildeo retirados os valores dosados conforme a tabela 2

Executada a dosagem a amostra eacute homogeneizada com rotaccedilatildeo inicial de 150

RPM durante 30 segundos Posteriormente aplicam-se todos os gradientes com

tempo de rotaccedilatildeo de 3 minutos para cada valor de velocidade totalizando 18

minutos de ensaio Apoacutes o teacutermino dos gradientes de velocidade aplicados agraves

amostras as mesmas ficam em repouso durante 15 minutos para a simulaccedilatildeo de

decantaccedilatildeo posteriormente realizam-se os ensaios laboratoriais

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224 Determinaccedilatildeo da turbidez

Apoacutes o ensaio Jar-test concluiacutedo eacute retirada uma amostra com cerca de 10 ml de

cada prova (totalizando seis amostras) O ensaio funciona da seguinte forma o

Turbidiacutemetro transmite um feixe de luz infravermelha que atravessa o frasco que

conteacutem o liacutequido a ser testado pelo medidor e em seguida atinge o sensor tipo foto

diodo O Turbidiacutemetro define a turbidez do liacutequido de acordo com a reduccedilatildeo da

intensidade do feixe de luz ao atravessar a amostra Essa reduccedilatildeo eacute causada pelo

espelhamento ou absorccedilatildeo do feixe de luz pois as partiacuteculas que provocam a

turbidez no liacutequido satildeo maiores que o comprimento da onda de luz Sendo assim

quanto maior o valor NTU maior o grau de turvaccedilatildeo do liacutequido

225 Temperatura e pH

Para medir o pH e a temperatura da aacutegua foi utilizado um pHmetro conforme figura

05 O pHmetro eacute constituiacutedo basicamente por um eletrodo e um circuito

potenciomeacutetrico O aparelho eacute calibrado usando soluccedilotildees cujo pH satildeo conhecidos

Para que se conclua o ajuste eacute entatildeo calibrado em dois ou mais pontos Uma vez

calibrado estaraacute pronto para uso A leitura do aparelho eacute feita em funccedilatildeo da leitura

da tensatildeo que o eletrodo gera quando submerso na amostra A intensidade da

tensatildeo medida eacute convertida para uma escala de pH

Figura 5 ndash pHmetro da unidade de tratamento

Fonte do autor (2017)

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O aparelho faz essa conversatildeo tendo como escala usual pH de 0 a 14 sendo que

pH menores que 7 satildeo classificados como soluccedilotildees aacutecidas pH iguais a 7 como

soluccedilotildees neutras e pH maiores que 7 como soluccedilotildees baacutesicas ou alcalinas

Estes ensaios satildeo para controle da aacutegua durante o processo poreacutem sabe-se por

literaturas que estes natildeo satildeo influenciadores dos valores de turbidez

Tabela 5 - Controle de Temperatura e pH

Teste Ph Bruta Temp (ordmC) Turbidez

1ordm 734 170 239

2ordm 754 173 240

3ordm 726 171 238

4ordm 695 168 267

5ordm 731 164 268

6ordm 708 164 230

Fonte do autor (2017)

Na tabela 05 temos os valores de temperatura e pH para aacutegua bruta da ETA do

estudo Nota-se que os valores do pH ficam em torno de 695-754 que indicam pH

neutro com relaccedilatildeo a temperatura a meacutedia foi de aproximadamente 1680 ordmC Estes

valores satildeo considerados padrotildees quando comparados aos controles diaacuterios da

ETA que satildeo pH de 700 e temperatura de 1700 ordmC

3 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

31 PRIMEIRA ETAPA

Com a primeira etapa que consistiu em aplicar todos os modelos de gradientes

escolhidos anteriormente no Jar-test variando a dosagem do PAC para determinar a

dosagem ideal podemos analisar conforme a tabela 5 abaixo Nota-se que

gradientes menores tendem a melhorar a floculaccedilatildeo como por exemplo os modelos

5 e 6 que obtiveram valores meacutedios de turbidez de 085 e 071 NTU Isso se deve ao

fato de que gradientes inferiores facilitam o processo de floculaccedilatildeo dando tempo

para formaccedilatildeo do floco reduzindo assim os valores de turbidez

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Em cada valor na tabela 06 foram realizadas trecircs amostras sendo retirada uma

meacutedia e desvio padratildeo encontrado foi de aproximadamente 040

Tabela 6 - Resultados dos ensaios da primeira etapa em NTU

Dosagens Gradientes de Velocidade

1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

06 ml 174 163 122 189 083 094

08 ml 144 132 098 116 107 076

10 ml 111 095 082 132 090 057

12 ml 055 091 095 115 072 070

14 ml 090 079 072 145 056 071

16 ml 157 086 076 217 103 056

Meacutedia 122 108 095 153 085 071

Fonte Do autor 2017

Em oposiccedilatildeo as provas 5 e 6 nos modelos 1 2 3 e 4 que foram aplicados os

maiores gradientes de velocidade de acordo com a tabela 4 a meacutedia dos valores

foram superiores a 090 NTU Segundo Parlatore isso pode ser explicado pois as

velocidades mais raacutepidas geram gradientes maiores e como consequecircncia provoca

dificuldade para a floculaccedilatildeo Uma maior rotaccedilatildeo gera ldquoturbulecircnciardquo que resulta na

dispersatildeo das partiacuteculas de impurezas aumentando os valores de turbidez das

anaacutelises

Quando analisados apenas por valores unitaacuterios podemos notar que o menor valor

para a dosagem de 12 ml foi o primeiro modelo de gradiente com valor de turbidez

de 055 NTU (em destaque na tabela 6) A explicaccedilatildeo se daacute pelo fato da aacutegua de

tratamento jaacute possuir uma baixa turbidez sendo necessaacuteria uma maior agitaccedilatildeo

inicial para que o PAC possa ldquoencontrarrdquo as partiacuteculas para formaccedilatildeo dos flocos

melhorando a decantaccedilatildeo e consequentemente a turbidez

32 SEGUNDA ETAPA

Com o valor da melhor dosagem de 12ml definido pela primeira etapa pode-se

notar na tabela 7 que os resultados se mantiveram A meacutedia da turbidez de 049

NTU foi encontrada no primeiro modelo de gradiente confirmando a teoria de que a

maior agitaccedilatildeo inicial favorece o alcance do floculante e com a reduccedilatildeo gradativa da

velocidade de rotaccedilatildeo formam-se os flocos mais densos melhorando o processo de

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decantaccedilatildeo e diminuindo o valor de turbidez Em cada valor na tabela 07 foram

realizadas trecircs amostras sendo retirada uma meacutedia e desvio padratildeo encontrado foi

de aproximadamente 015

Tabela 07 - Resultados dos modelos adotados para dosagem de 12 ml Gradientes 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

Turbidez (NTU) 052 044 045 061 071 088

Turbidez (NTU) 047 056 086 077 049 088

Turbidez (NTU) 047 057 068 054 056 078

Meacutedia Turbidez 049 052 066 064 059 085

Tempo meacutedio para Floculaccedilatildeo

6 min 6 min 6 min 6 min 6 min 7 min

Fonte Do autor 2017

Analisando os modelos de gradiente como um todo para a dosagem de 12 ml de

floculante pode-se concluir que todos os modelos satildeo aplicaacuteveis dentro da estaccedilatildeo

de tratamento pois alcanccedilaram valores de turbidez inferiores a 100 NTU

4 ANAacuteLISE DE VIABILIDADE FINANCEIRA

Atualmente o consumo dos floculadores na unidade de tratamento do Satildeo Defende

eacute de 4320 kWmecircs gerando um custo mensal de R$ 199152 Com base nos

caacutelculos de potecircncia para motores de floculadores podemos dizer que houve uma

reduccedilatildeo em cada floculador de 12216 kWmecircs gerando uma reduccedilatildeo de R$ 34000

mensais na estaccedilatildeo de tratamento

O custo para implantaccedilatildeo do CLP eacute de R$ 75000 por floculador totalizando R$

450000 de custo por parte da companhia Analisando os custos para aplicaccedilatildeo e

considerando os aumentos dos valores para taxa da companhia de energia

aumento no custo de implantaccedilatildeo do CLP e o custo de manutenccedilatildeo o tempo para

amortizaccedilatildeo do investimento eacute de 20 meses

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5 CONCLUSOtildeES

Atualmente a aacutegua bruta que chega agrave ETA (valores de turbidez meacutedios de 260 NTU

conforme controles diaacuterios da CASAN) atende conforme Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que diz que o valor de qualquer amostra deve ser no maacuteximo 50

NTU (apenas valores de turbidez) Esta constataccedilatildeo indica que o trabalho para

reduccedilatildeo dessa turbidez deve ser minucioso e preciso tendo em vista a qualidade da

aacutegua bruta

Os ensaios realizados neste trabalho demonstraram que a melhor dosagem a ser

aplicada com base nos gradientes adotados na aacutegua bruta e na estaccedilatildeo de

tratamento da unidade do Satildeo Defende para o Policloreto de Alumiacutenio (PAC) eacute de

12 ml Uma dosagem muito elevada pode impedir a boa formaccedilatildeo dos flocos

dificultar a retirada de floculante aleacutem de ser um gasto demasiado Por outro lado

uma dosagem pequena diminui a qualidade dos flocos formados consequentemente

aumenta a turbidez

A dificuldade de floculaccedilatildeo eacute um fator importante a ser analisado pois como a aacutegua

de tratamento chega com oacutetima qualidade (com relaccedilatildeo agrave turbidez) eacute necessaacuteria

uma alta agitaccedilatildeo inicial garantida pelo gradiente de velocidade Essa agitaccedilatildeo deve

ser reduzida gradativamente a fim de se garantir a formaccedilatildeo de flocos densos e que

mantenham seu formato ateacute a etapa de decantaccedilatildeo

O gradiente que se mostrou mais eficaz foi o primeiro ensaiado alcanccedilando um

valor de turbidez de 055 NTU para a dosagem de 12 ml de PAC Esse gradiente se

caracteriza por ter a maior rotaccedilatildeo inicial e reduccedilatildeo de forma gradual e contiacutenua

favorecendo o processo de floculaccedilatildeo e melhores valores de turbidez Do mesmo

modo na segunda etapa pode-se constatar que os resultados esperados se

concretizaram encontrando um valor meacutedio de turbidez de 049 NTU confirmando

que o melhor gradiente a ser aplicado para a dosagem oacutetima eacute o primeiro modelo

A aplicaccedilatildeo do sistema atraveacutes da utilizaccedilatildeo de CLPs traria oacutetimos benefiacutecios ao

resultado final do processo de tratamento ou seja melhoraria a qualidade da aacutegua

tratada distribuiacuteda bem como atenderia a nova Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que estabelece valores de turbidez menores que 05 NTU apoacutes

o processo de decantaccedilatildeo Ainda como beneficio acarretaria numa reduccedilatildeo de

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R$34000 mensais (caacutelculo para o tempo presente) para a ETA em estudo em um

tempo de amortizaccedilatildeo relativamente baixo aproximadamente 20 meses

Como o trabalho foi realizado em laboratoacuterio necessita de aplicaccedilatildeo praacutetica atraveacutes

da instalaccedilatildeo de CLPs nos motores dos floculadores mecacircnicos para comprovaccedilatildeo

dos resultados realizados Por se tratar de uma empresa puacuteblica a mesma executou

uma licitaccedilatildeo ao longo do trabalho para a compra dos CLPs Sendo assim fica como

sugestatildeo para trabalhos posteriores a aplicaccedilatildeo do modelo oacutetimo de gradiente de

velocidade determinado pelo estudo desenvolvido e comprovaccedilatildeo do meacutetodo

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

Parlatore Antocircnio Carlos Misturadores e floculadores mecanizados padronizaccedilatildeo e dimensionamento Revista Dae P 61-92 1972

Medeiros M A C Abastecimento de aacutegua Disponiacutevel em lt http wwwcesetunicampbr~mariaacmST514mansan02_33_51pdfgt Acesso em 27 de marccedilo de 2017 SOUZA Gustavo Bauermann Sistema computacional de preacute-dimensionamento das unidades de tratamento de aacutegua floculador decantador e filtro 2011 103f Trabalho de conclusatildeo de curso (Engenheiro Civil) Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto AlegreRS CESTARI Jesus Leonardo Estudo Hidrodinacircmico de Floculadores Mecanizados Aplicados ao Tratamento de Aacutegua 2001 78f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenharia Civil) Universidade Estadual Paulista ldquoJulio de Mesquita Filhordquo Unesp Ilha Solteira 2001 DI BERNARDO L DANTAS AD Meacutetodos e teacutecnicas de tratamento de aacutegua 2

ed Satildeo Carlos Rima v 1 e 2 2005 DI BERNARDO L DI BERNARDO A PAacuteDUA VL Reduccedilatildeo do tempo de floculaccedilatildeo em funccedilatildeo do escalonamento do gradiente de velocidade ANAIS XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitaacuteria e Ambiental p1-10 2001 PAVANELI Gerson Eficiecircncia de diferentes tipos de coagulantes na coagulaccedilatildeo floculaccedilatildeo e sedimentaccedilatildeo de aacutegua com cor ou turbidez elevada

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2001 233 p Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Hidraacuteulica e Saneamento) Escola de Engenharia de Satildeo Carlos da Universidade de Satildeo Paulo Satildeo Paulo ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS NBR 12216-92 - Projeto de estaccedilatildeo de tratamento de aacutegua para abastecimento puacuteblico Rio de Janeiro p

18 1992 BRASIL Portaria n Nordm 2914 de 12 de dezembro de 2011 Dispotildee sobre os procedimentos de controle e de vigilacircncia da qualidade da aacutegua para consumo humano e seu padratildeo de potabilidade

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2 MATERIAIS E MEacuteTODOS

21 MATERIAIS

211 Local de trabalho

O trabalho seraacute realizado no laboratoacuterio da Estaccedilatildeo de tratamento de aacutegua (ETA) da

unidade do Satildeo Defende no proacuteprio laboratoacuterio da estaccedilatildeo de tratamento localizado

na cidade de Criciuacutema ndash SC A estaccedilatildeo conta com 6 floculadores mecacircnicos e 1

floculador hidraacuteulico sendo que a vazatildeo que chega agrave estaccedilatildeo eacute de

aproximadamente 1050Ls

Para o trabalho em questatildeo foram utilizados os seguintes materiais PAC

(policloreto de aluminio) um CLP (controlador loacutegico prograacutemavel) turbidimetro Jar-

test floculadores e a aacutegua para tratamento A tarefa consiste em determinar a

velocidade ideial das paacutes do floculador mecacircnico uma vez que este seraacute utilizado

para testes Com a determinaccedilatildeo da velocidade de ensaios atraveacutes do Jar-test seraacute

utilizado um CLP que facilitaraacute a aplicaccedilatildeo no floculador da estaccedilatildeo de tratamento

212 Aacutegua de tratamento

A aacutegua que chega agrave unidade coletora eacute de excelente qualidade baseado nos

controles diaacuterios da ETA para aacutegua bruta poreacutem necessita passar pelo processo de

tratamento Inicia-se um conjunto de procedimentos fiacutesicos e quiacutemicos que satildeo

aplicados agrave aacutegua para que esta fique em condiccedilotildees adequadas de consumo

humano ou seja torne-se potaacutevel

213 Floculadores

O processo de floculaccedilatildeo se daacute atraveacutes de floculador mecacircnico (figura 1) sendo

este o objeto de estudo ou floculador hidraacuteulico O floculador mecacircnico ocorre

quando paacutes motorizadas promovem o giro da aacutegua de forma lenta e gradual

fazendo com que as partiacuteculas se unam formando flocos maiores Esses flocos

tornam-se mais densos que os efluentes facilitando assim sua decantaccedilatildeo

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Figura 1 - Paacutes mecacircnicas do floculador

Fonte SPECK Jaison (2017)

214 Controlador Loacutegico Programaacutevel (CLP)

Com o intuito de estudar e determinar a velocidade oacutetima das paacutes do floculador

mecacircnico seraacute instalado um CLP (controlador loacutegico programaacutevel) para controlar a

velocidade ideal e obter os resultados

CLP eacute um computador especializado baseado em um microprocessador que

desempenha funccedilotildees de controle atraveacutes de softwares desenvolvidos pelo usuaacuterio

(cada CLP tem seu proacuteprio software) Portanto os CLPrsquos tecircm a capacidade de

executar tarefas previamente programadas e controlar sequecircncias de operaccedilotildees

215 Policloreto De Alumiacutenio (PAC)

PAC (Policloreto de alumiacutenio) eacute um coagulantefloculante inorgacircnico polimerizado

apresenta-se na forma liacutequida de cor acircmbar e aparecircncia viscosa Eacute eficiente na

floculaccedilatildeo em uma ampla faixa de pH e temperatura devido ao grande volume e agrave

estrutura polimeacuterica dos floacuteculos produzidos

Tabela 1 - Caracteriacutesticas do Policloreto de Alumiacutenio Concentraccedilatildeo (AL2O3) 1700-1850

Peso Molecular 7445 gmol

Densidade 1330 ndash 1400 gcmsup3

Solubilidade da Aacutegua Completa

Fonte Dipa Quiacutemica (2014)

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O PAC substitui com grande desempenho o Sulfato de Alumiacutenio e Cloreto Feacuterrico

pois aumenta a eficiecircncia na decantaccedilatildeo primaacuteria melhora as caracteriacutesticas de

filtrabilidade e reduz a carga enviada ao tratamento bioloacutegico Aleacutem disso auxilia no

processo de espessamento de lodo por centriacutefuga filtro prensa ou de esteira

216 Turbidiacutemetro

O Turbidiacutemetro conforme a figura 02 realiza mediccedilotildees na escala de 0 a 100 NTU

Unidades Nefelomeacutetricas de Turbidez (ldquoNefelometric Turbidity Unitrdquo) Seu sistema

oacuteptico eacute baseado em um detector foto diodo e uma fonte de luz tipo LED de 850nm e

tem o seu circuito micro processado o que permite uma mediccedilatildeo precisa

Figura 2 ndash Turbidiacutemetro ETA

Fonte do autor (2017)

217 Jar-test

O aparelho Jar-test eacute um equipamento de laboratoacuterio utilizado no ensaio de

determinaccedilatildeo do percentual de floculante utilizado na etapa de floculaccedilatildeo processo

utilizado nas ETAs que com adiccedilatildeo de floculante faz as partiacuteculas finas argila e silte

presentes na aacutegua se aglutinarem formando partiacuteculas maiores facilitando sua a

sedimentaccedilatildeo dos soacutelidos e a reduccedilatildeo da turbidez da aacutegua

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Figura 3 ndash Jar-test da ETA

Fonte Do autor 2017

A finalidade do ensaio de floculaccedilatildeo feito pelo Jar-test eacute determinar as dosagens

oacutetimas dos reagentes de PAC aleacutem de determinar velocidades ideais para estudos

praacuteticos

A determinaccedilatildeo das dosagens oacutetimas eacute realizada por tentativa e comparaccedilatildeo O

aparelho Jar-test possui nuacutemero de ateacute 6 provas simultacircneas com volume de 2 litros

de aacutegua cada Aleacutem disso este modelo de equipamento possibilita durante a

realizaccedilatildeo dos ensaios um controle digital de velocidade gerando diferentes

gradientes em cada velocidade previamente programada

22 MEacuteTODOS

221 Ensaio praacutetico

Para facilitar o estudo com relaccedilatildeo agrave velocidade oacutetima dos floculadores e a dosagem

de floculante (PAC) aplicada agrave aacutegua este trabalho foi dividido em duas etapas

principais A primeira etapa consistiu em determinar os gradientes de velocidade

atraveacutes do meacutetodo de Jar-test verificar qual a melhor dosagem a ser adotada A

segunda etapa por sua vez com o resultado da melhor dosagem verificada refazer

o ensaios de Jar-test e definir qual o melhor gradiente a ser utilizado para a estaccedilatildeo

de tratamento em estudo a fim de quantificar reduccedilotildees no consumo de energia

atraveacutes da diminuiccedilatildeo de potecircncia

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222 Determinaccedilatildeo do Gradiente de velocidade

A Norma 1221692 determina que na ausecircncia de ensaios de floculaccedilatildeo o gradiente

de velocidade esteja compreendido entre 70 e 10ssup1 respectivamente para o

primeiro e uacuteltimo compartimento

A determinaccedilatildeo da potecircncia e do gradiente ficam conforme as equaccedilotildees 01 e 02

abaixo

Equaccedilatildeo 01 ndash Potecircncia uacutetil para caacutelculo de gradiente

Onde

Cd = Coeficiente de arraste

γ= peso especiacutefico da aacutegua = 1000 kfg msup3

b= nuacutemero de braccedilos

N= rotaccedilatildeo (rpm)

k= relaccedilatildeo entra a velocidade da aacutegua e a velocidade da paleta

B= comprimento da paleta (m)

Rej = distacircncia entre o eixo e o lado externo da paleta i (m)

Rij = distacircncia entre o eixo e o lado interno da paleta i (m)

Fonte Parlatore (1972)

Equaccedilatildeo 02 ndash Caacutelculo de gradiente em funccedilatildeo da potecircncia

Onde

P= potecircncia uacutetil (Nms)

120583 = Viscosidade absoluta da aacutegua (Nsmsup2)

V= Volume do floculador (msup3)

Fonte Parlatore (1972)

A reduccedilatildeo do gradiente de velocidade ao longo do tempo eacute fundamental na etapa de

floculaccedilatildeo sendo necessaacuteria inicialmente agitaccedilatildeo mais intensa para aumentar o

contato entre as partiacuteculas desestabilizadas de modo a formarem flocos Com

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posterior reduccedilatildeo da agitaccedilatildeo gradativamente para evitar a quebra dos flocos

formados

A tabela 2 determina os gradientes adotados seguindo criteacuterios com base na ETA

em estudo e experiecircncia profissional da equipe teacutecnica da mesma

Tabela 2 - Gradiente de velocidade s-1

Tempo 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

3 min 100 80 80 60 60 40

3 min 80 70 60 60 60 40

3 min 60 60 60 50 40 30

3 min 50 50 40 50 40 30

3 min 40 40 40 40 20 20

3 min 30 30 30 40 20 20 Fonte Do autor 2017

A figura 04 representa o graacutefico do Jar-test em estudo e transcreve o gradiente de

velocidade em s-1 para rpm (rotaccedilotildees por minuto)

Figura 4 - Tabela de conversatildeo do gradiente de velocidade do Jar-test utilizado

Fonte Empresa que fornece o Jar-test

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A tabela 3 indica o gradiente de velocidade em RPM (rotaccedilotildees por minuto) que foi

obtido com auxiacutelio do graacutefico da figura 04

Tabela 3 - Gradiente de Velocidade (rpm)

Tempo 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

3 min 115 95 95 74 74 52

3 min 95 83 74 74 74 52

3 min 74 74 74 63 52 40

3 min 63 63 52 63 52 40

3 min 52 52 52 52 29 29

3 min 40 40 40 52 29 29 Fonte Do autor 2017

223 Ensaio Jar-test

A amostra de aacutegua utilizada chamada de aacutegua bruta deve ser recolhida na caixa de

chegada apoacutes a preacute-cloraccedilatildeo e antes do ponto de aplicaccedilatildeo dos reagentes

floculantes

Foi elaborada a tabela 04 com valores de dosagens do PAC estabelecidas de

acordo com o histoacuterico de qualidade da aacutegua que chega agrave unidade de tratamento

bem como com o conhecimento teacutecnico da equipe operacional da ETA

Tabela 4 - Dosagem do PAC em mililitros

Prova 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

Dosagem (ml) 06 08 1 12 14 16 Fonte do autor (2017)

Para a aplicaccedilatildeo da dosagem de floculante eacute retirada uma amostra de 50 ml de

aacutegua bruta e mistura-se com 2 ml de PAC com auxiacutelio de uma pipeta graduada

Feito a soluccedilatildeo satildeo retirados os valores dosados conforme a tabela 2

Executada a dosagem a amostra eacute homogeneizada com rotaccedilatildeo inicial de 150

RPM durante 30 segundos Posteriormente aplicam-se todos os gradientes com

tempo de rotaccedilatildeo de 3 minutos para cada valor de velocidade totalizando 18

minutos de ensaio Apoacutes o teacutermino dos gradientes de velocidade aplicados agraves

amostras as mesmas ficam em repouso durante 15 minutos para a simulaccedilatildeo de

decantaccedilatildeo posteriormente realizam-se os ensaios laboratoriais

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224 Determinaccedilatildeo da turbidez

Apoacutes o ensaio Jar-test concluiacutedo eacute retirada uma amostra com cerca de 10 ml de

cada prova (totalizando seis amostras) O ensaio funciona da seguinte forma o

Turbidiacutemetro transmite um feixe de luz infravermelha que atravessa o frasco que

conteacutem o liacutequido a ser testado pelo medidor e em seguida atinge o sensor tipo foto

diodo O Turbidiacutemetro define a turbidez do liacutequido de acordo com a reduccedilatildeo da

intensidade do feixe de luz ao atravessar a amostra Essa reduccedilatildeo eacute causada pelo

espelhamento ou absorccedilatildeo do feixe de luz pois as partiacuteculas que provocam a

turbidez no liacutequido satildeo maiores que o comprimento da onda de luz Sendo assim

quanto maior o valor NTU maior o grau de turvaccedilatildeo do liacutequido

225 Temperatura e pH

Para medir o pH e a temperatura da aacutegua foi utilizado um pHmetro conforme figura

05 O pHmetro eacute constituiacutedo basicamente por um eletrodo e um circuito

potenciomeacutetrico O aparelho eacute calibrado usando soluccedilotildees cujo pH satildeo conhecidos

Para que se conclua o ajuste eacute entatildeo calibrado em dois ou mais pontos Uma vez

calibrado estaraacute pronto para uso A leitura do aparelho eacute feita em funccedilatildeo da leitura

da tensatildeo que o eletrodo gera quando submerso na amostra A intensidade da

tensatildeo medida eacute convertida para uma escala de pH

Figura 5 ndash pHmetro da unidade de tratamento

Fonte do autor (2017)

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O aparelho faz essa conversatildeo tendo como escala usual pH de 0 a 14 sendo que

pH menores que 7 satildeo classificados como soluccedilotildees aacutecidas pH iguais a 7 como

soluccedilotildees neutras e pH maiores que 7 como soluccedilotildees baacutesicas ou alcalinas

Estes ensaios satildeo para controle da aacutegua durante o processo poreacutem sabe-se por

literaturas que estes natildeo satildeo influenciadores dos valores de turbidez

Tabela 5 - Controle de Temperatura e pH

Teste Ph Bruta Temp (ordmC) Turbidez

1ordm 734 170 239

2ordm 754 173 240

3ordm 726 171 238

4ordm 695 168 267

5ordm 731 164 268

6ordm 708 164 230

Fonte do autor (2017)

Na tabela 05 temos os valores de temperatura e pH para aacutegua bruta da ETA do

estudo Nota-se que os valores do pH ficam em torno de 695-754 que indicam pH

neutro com relaccedilatildeo a temperatura a meacutedia foi de aproximadamente 1680 ordmC Estes

valores satildeo considerados padrotildees quando comparados aos controles diaacuterios da

ETA que satildeo pH de 700 e temperatura de 1700 ordmC

3 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

31 PRIMEIRA ETAPA

Com a primeira etapa que consistiu em aplicar todos os modelos de gradientes

escolhidos anteriormente no Jar-test variando a dosagem do PAC para determinar a

dosagem ideal podemos analisar conforme a tabela 5 abaixo Nota-se que

gradientes menores tendem a melhorar a floculaccedilatildeo como por exemplo os modelos

5 e 6 que obtiveram valores meacutedios de turbidez de 085 e 071 NTU Isso se deve ao

fato de que gradientes inferiores facilitam o processo de floculaccedilatildeo dando tempo

para formaccedilatildeo do floco reduzindo assim os valores de turbidez

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Em cada valor na tabela 06 foram realizadas trecircs amostras sendo retirada uma

meacutedia e desvio padratildeo encontrado foi de aproximadamente 040

Tabela 6 - Resultados dos ensaios da primeira etapa em NTU

Dosagens Gradientes de Velocidade

1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

06 ml 174 163 122 189 083 094

08 ml 144 132 098 116 107 076

10 ml 111 095 082 132 090 057

12 ml 055 091 095 115 072 070

14 ml 090 079 072 145 056 071

16 ml 157 086 076 217 103 056

Meacutedia 122 108 095 153 085 071

Fonte Do autor 2017

Em oposiccedilatildeo as provas 5 e 6 nos modelos 1 2 3 e 4 que foram aplicados os

maiores gradientes de velocidade de acordo com a tabela 4 a meacutedia dos valores

foram superiores a 090 NTU Segundo Parlatore isso pode ser explicado pois as

velocidades mais raacutepidas geram gradientes maiores e como consequecircncia provoca

dificuldade para a floculaccedilatildeo Uma maior rotaccedilatildeo gera ldquoturbulecircnciardquo que resulta na

dispersatildeo das partiacuteculas de impurezas aumentando os valores de turbidez das

anaacutelises

Quando analisados apenas por valores unitaacuterios podemos notar que o menor valor

para a dosagem de 12 ml foi o primeiro modelo de gradiente com valor de turbidez

de 055 NTU (em destaque na tabela 6) A explicaccedilatildeo se daacute pelo fato da aacutegua de

tratamento jaacute possuir uma baixa turbidez sendo necessaacuteria uma maior agitaccedilatildeo

inicial para que o PAC possa ldquoencontrarrdquo as partiacuteculas para formaccedilatildeo dos flocos

melhorando a decantaccedilatildeo e consequentemente a turbidez

32 SEGUNDA ETAPA

Com o valor da melhor dosagem de 12ml definido pela primeira etapa pode-se

notar na tabela 7 que os resultados se mantiveram A meacutedia da turbidez de 049

NTU foi encontrada no primeiro modelo de gradiente confirmando a teoria de que a

maior agitaccedilatildeo inicial favorece o alcance do floculante e com a reduccedilatildeo gradativa da

velocidade de rotaccedilatildeo formam-se os flocos mais densos melhorando o processo de

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decantaccedilatildeo e diminuindo o valor de turbidez Em cada valor na tabela 07 foram

realizadas trecircs amostras sendo retirada uma meacutedia e desvio padratildeo encontrado foi

de aproximadamente 015

Tabela 07 - Resultados dos modelos adotados para dosagem de 12 ml Gradientes 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

Turbidez (NTU) 052 044 045 061 071 088

Turbidez (NTU) 047 056 086 077 049 088

Turbidez (NTU) 047 057 068 054 056 078

Meacutedia Turbidez 049 052 066 064 059 085

Tempo meacutedio para Floculaccedilatildeo

6 min 6 min 6 min 6 min 6 min 7 min

Fonte Do autor 2017

Analisando os modelos de gradiente como um todo para a dosagem de 12 ml de

floculante pode-se concluir que todos os modelos satildeo aplicaacuteveis dentro da estaccedilatildeo

de tratamento pois alcanccedilaram valores de turbidez inferiores a 100 NTU

4 ANAacuteLISE DE VIABILIDADE FINANCEIRA

Atualmente o consumo dos floculadores na unidade de tratamento do Satildeo Defende

eacute de 4320 kWmecircs gerando um custo mensal de R$ 199152 Com base nos

caacutelculos de potecircncia para motores de floculadores podemos dizer que houve uma

reduccedilatildeo em cada floculador de 12216 kWmecircs gerando uma reduccedilatildeo de R$ 34000

mensais na estaccedilatildeo de tratamento

O custo para implantaccedilatildeo do CLP eacute de R$ 75000 por floculador totalizando R$

450000 de custo por parte da companhia Analisando os custos para aplicaccedilatildeo e

considerando os aumentos dos valores para taxa da companhia de energia

aumento no custo de implantaccedilatildeo do CLP e o custo de manutenccedilatildeo o tempo para

amortizaccedilatildeo do investimento eacute de 20 meses

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5 CONCLUSOtildeES

Atualmente a aacutegua bruta que chega agrave ETA (valores de turbidez meacutedios de 260 NTU

conforme controles diaacuterios da CASAN) atende conforme Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que diz que o valor de qualquer amostra deve ser no maacuteximo 50

NTU (apenas valores de turbidez) Esta constataccedilatildeo indica que o trabalho para

reduccedilatildeo dessa turbidez deve ser minucioso e preciso tendo em vista a qualidade da

aacutegua bruta

Os ensaios realizados neste trabalho demonstraram que a melhor dosagem a ser

aplicada com base nos gradientes adotados na aacutegua bruta e na estaccedilatildeo de

tratamento da unidade do Satildeo Defende para o Policloreto de Alumiacutenio (PAC) eacute de

12 ml Uma dosagem muito elevada pode impedir a boa formaccedilatildeo dos flocos

dificultar a retirada de floculante aleacutem de ser um gasto demasiado Por outro lado

uma dosagem pequena diminui a qualidade dos flocos formados consequentemente

aumenta a turbidez

A dificuldade de floculaccedilatildeo eacute um fator importante a ser analisado pois como a aacutegua

de tratamento chega com oacutetima qualidade (com relaccedilatildeo agrave turbidez) eacute necessaacuteria

uma alta agitaccedilatildeo inicial garantida pelo gradiente de velocidade Essa agitaccedilatildeo deve

ser reduzida gradativamente a fim de se garantir a formaccedilatildeo de flocos densos e que

mantenham seu formato ateacute a etapa de decantaccedilatildeo

O gradiente que se mostrou mais eficaz foi o primeiro ensaiado alcanccedilando um

valor de turbidez de 055 NTU para a dosagem de 12 ml de PAC Esse gradiente se

caracteriza por ter a maior rotaccedilatildeo inicial e reduccedilatildeo de forma gradual e contiacutenua

favorecendo o processo de floculaccedilatildeo e melhores valores de turbidez Do mesmo

modo na segunda etapa pode-se constatar que os resultados esperados se

concretizaram encontrando um valor meacutedio de turbidez de 049 NTU confirmando

que o melhor gradiente a ser aplicado para a dosagem oacutetima eacute o primeiro modelo

A aplicaccedilatildeo do sistema atraveacutes da utilizaccedilatildeo de CLPs traria oacutetimos benefiacutecios ao

resultado final do processo de tratamento ou seja melhoraria a qualidade da aacutegua

tratada distribuiacuteda bem como atenderia a nova Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que estabelece valores de turbidez menores que 05 NTU apoacutes

o processo de decantaccedilatildeo Ainda como beneficio acarretaria numa reduccedilatildeo de

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R$34000 mensais (caacutelculo para o tempo presente) para a ETA em estudo em um

tempo de amortizaccedilatildeo relativamente baixo aproximadamente 20 meses

Como o trabalho foi realizado em laboratoacuterio necessita de aplicaccedilatildeo praacutetica atraveacutes

da instalaccedilatildeo de CLPs nos motores dos floculadores mecacircnicos para comprovaccedilatildeo

dos resultados realizados Por se tratar de uma empresa puacuteblica a mesma executou

uma licitaccedilatildeo ao longo do trabalho para a compra dos CLPs Sendo assim fica como

sugestatildeo para trabalhos posteriores a aplicaccedilatildeo do modelo oacutetimo de gradiente de

velocidade determinado pelo estudo desenvolvido e comprovaccedilatildeo do meacutetodo

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

Parlatore Antocircnio Carlos Misturadores e floculadores mecanizados padronizaccedilatildeo e dimensionamento Revista Dae P 61-92 1972

Medeiros M A C Abastecimento de aacutegua Disponiacutevel em lt http wwwcesetunicampbr~mariaacmST514mansan02_33_51pdfgt Acesso em 27 de marccedilo de 2017 SOUZA Gustavo Bauermann Sistema computacional de preacute-dimensionamento das unidades de tratamento de aacutegua floculador decantador e filtro 2011 103f Trabalho de conclusatildeo de curso (Engenheiro Civil) Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto AlegreRS CESTARI Jesus Leonardo Estudo Hidrodinacircmico de Floculadores Mecanizados Aplicados ao Tratamento de Aacutegua 2001 78f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenharia Civil) Universidade Estadual Paulista ldquoJulio de Mesquita Filhordquo Unesp Ilha Solteira 2001 DI BERNARDO L DANTAS AD Meacutetodos e teacutecnicas de tratamento de aacutegua 2

ed Satildeo Carlos Rima v 1 e 2 2005 DI BERNARDO L DI BERNARDO A PAacuteDUA VL Reduccedilatildeo do tempo de floculaccedilatildeo em funccedilatildeo do escalonamento do gradiente de velocidade ANAIS XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitaacuteria e Ambiental p1-10 2001 PAVANELI Gerson Eficiecircncia de diferentes tipos de coagulantes na coagulaccedilatildeo floculaccedilatildeo e sedimentaccedilatildeo de aacutegua com cor ou turbidez elevada

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2001 233 p Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Hidraacuteulica e Saneamento) Escola de Engenharia de Satildeo Carlos da Universidade de Satildeo Paulo Satildeo Paulo ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS NBR 12216-92 - Projeto de estaccedilatildeo de tratamento de aacutegua para abastecimento puacuteblico Rio de Janeiro p

18 1992 BRASIL Portaria n Nordm 2914 de 12 de dezembro de 2011 Dispotildee sobre os procedimentos de controle e de vigilacircncia da qualidade da aacutegua para consumo humano e seu padratildeo de potabilidade

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Figura 1 - Paacutes mecacircnicas do floculador

Fonte SPECK Jaison (2017)

214 Controlador Loacutegico Programaacutevel (CLP)

Com o intuito de estudar e determinar a velocidade oacutetima das paacutes do floculador

mecacircnico seraacute instalado um CLP (controlador loacutegico programaacutevel) para controlar a

velocidade ideal e obter os resultados

CLP eacute um computador especializado baseado em um microprocessador que

desempenha funccedilotildees de controle atraveacutes de softwares desenvolvidos pelo usuaacuterio

(cada CLP tem seu proacuteprio software) Portanto os CLPrsquos tecircm a capacidade de

executar tarefas previamente programadas e controlar sequecircncias de operaccedilotildees

215 Policloreto De Alumiacutenio (PAC)

PAC (Policloreto de alumiacutenio) eacute um coagulantefloculante inorgacircnico polimerizado

apresenta-se na forma liacutequida de cor acircmbar e aparecircncia viscosa Eacute eficiente na

floculaccedilatildeo em uma ampla faixa de pH e temperatura devido ao grande volume e agrave

estrutura polimeacuterica dos floacuteculos produzidos

Tabela 1 - Caracteriacutesticas do Policloreto de Alumiacutenio Concentraccedilatildeo (AL2O3) 1700-1850

Peso Molecular 7445 gmol

Densidade 1330 ndash 1400 gcmsup3

Solubilidade da Aacutegua Completa

Fonte Dipa Quiacutemica (2014)

5

Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

O PAC substitui com grande desempenho o Sulfato de Alumiacutenio e Cloreto Feacuterrico

pois aumenta a eficiecircncia na decantaccedilatildeo primaacuteria melhora as caracteriacutesticas de

filtrabilidade e reduz a carga enviada ao tratamento bioloacutegico Aleacutem disso auxilia no

processo de espessamento de lodo por centriacutefuga filtro prensa ou de esteira

216 Turbidiacutemetro

O Turbidiacutemetro conforme a figura 02 realiza mediccedilotildees na escala de 0 a 100 NTU

Unidades Nefelomeacutetricas de Turbidez (ldquoNefelometric Turbidity Unitrdquo) Seu sistema

oacuteptico eacute baseado em um detector foto diodo e uma fonte de luz tipo LED de 850nm e

tem o seu circuito micro processado o que permite uma mediccedilatildeo precisa

Figura 2 ndash Turbidiacutemetro ETA

Fonte do autor (2017)

217 Jar-test

O aparelho Jar-test eacute um equipamento de laboratoacuterio utilizado no ensaio de

determinaccedilatildeo do percentual de floculante utilizado na etapa de floculaccedilatildeo processo

utilizado nas ETAs que com adiccedilatildeo de floculante faz as partiacuteculas finas argila e silte

presentes na aacutegua se aglutinarem formando partiacuteculas maiores facilitando sua a

sedimentaccedilatildeo dos soacutelidos e a reduccedilatildeo da turbidez da aacutegua

6

Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

Figura 3 ndash Jar-test da ETA

Fonte Do autor 2017

A finalidade do ensaio de floculaccedilatildeo feito pelo Jar-test eacute determinar as dosagens

oacutetimas dos reagentes de PAC aleacutem de determinar velocidades ideais para estudos

praacuteticos

A determinaccedilatildeo das dosagens oacutetimas eacute realizada por tentativa e comparaccedilatildeo O

aparelho Jar-test possui nuacutemero de ateacute 6 provas simultacircneas com volume de 2 litros

de aacutegua cada Aleacutem disso este modelo de equipamento possibilita durante a

realizaccedilatildeo dos ensaios um controle digital de velocidade gerando diferentes

gradientes em cada velocidade previamente programada

22 MEacuteTODOS

221 Ensaio praacutetico

Para facilitar o estudo com relaccedilatildeo agrave velocidade oacutetima dos floculadores e a dosagem

de floculante (PAC) aplicada agrave aacutegua este trabalho foi dividido em duas etapas

principais A primeira etapa consistiu em determinar os gradientes de velocidade

atraveacutes do meacutetodo de Jar-test verificar qual a melhor dosagem a ser adotada A

segunda etapa por sua vez com o resultado da melhor dosagem verificada refazer

o ensaios de Jar-test e definir qual o melhor gradiente a ser utilizado para a estaccedilatildeo

de tratamento em estudo a fim de quantificar reduccedilotildees no consumo de energia

atraveacutes da diminuiccedilatildeo de potecircncia

7

Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

222 Determinaccedilatildeo do Gradiente de velocidade

A Norma 1221692 determina que na ausecircncia de ensaios de floculaccedilatildeo o gradiente

de velocidade esteja compreendido entre 70 e 10ssup1 respectivamente para o

primeiro e uacuteltimo compartimento

A determinaccedilatildeo da potecircncia e do gradiente ficam conforme as equaccedilotildees 01 e 02

abaixo

Equaccedilatildeo 01 ndash Potecircncia uacutetil para caacutelculo de gradiente

Onde

Cd = Coeficiente de arraste

γ= peso especiacutefico da aacutegua = 1000 kfg msup3

b= nuacutemero de braccedilos

N= rotaccedilatildeo (rpm)

k= relaccedilatildeo entra a velocidade da aacutegua e a velocidade da paleta

B= comprimento da paleta (m)

Rej = distacircncia entre o eixo e o lado externo da paleta i (m)

Rij = distacircncia entre o eixo e o lado interno da paleta i (m)

Fonte Parlatore (1972)

Equaccedilatildeo 02 ndash Caacutelculo de gradiente em funccedilatildeo da potecircncia

Onde

P= potecircncia uacutetil (Nms)

120583 = Viscosidade absoluta da aacutegua (Nsmsup2)

V= Volume do floculador (msup3)

Fonte Parlatore (1972)

A reduccedilatildeo do gradiente de velocidade ao longo do tempo eacute fundamental na etapa de

floculaccedilatildeo sendo necessaacuteria inicialmente agitaccedilatildeo mais intensa para aumentar o

contato entre as partiacuteculas desestabilizadas de modo a formarem flocos Com

8

Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

posterior reduccedilatildeo da agitaccedilatildeo gradativamente para evitar a quebra dos flocos

formados

A tabela 2 determina os gradientes adotados seguindo criteacuterios com base na ETA

em estudo e experiecircncia profissional da equipe teacutecnica da mesma

Tabela 2 - Gradiente de velocidade s-1

Tempo 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

3 min 100 80 80 60 60 40

3 min 80 70 60 60 60 40

3 min 60 60 60 50 40 30

3 min 50 50 40 50 40 30

3 min 40 40 40 40 20 20

3 min 30 30 30 40 20 20 Fonte Do autor 2017

A figura 04 representa o graacutefico do Jar-test em estudo e transcreve o gradiente de

velocidade em s-1 para rpm (rotaccedilotildees por minuto)

Figura 4 - Tabela de conversatildeo do gradiente de velocidade do Jar-test utilizado

Fonte Empresa que fornece o Jar-test

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

A tabela 3 indica o gradiente de velocidade em RPM (rotaccedilotildees por minuto) que foi

obtido com auxiacutelio do graacutefico da figura 04

Tabela 3 - Gradiente de Velocidade (rpm)

Tempo 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

3 min 115 95 95 74 74 52

3 min 95 83 74 74 74 52

3 min 74 74 74 63 52 40

3 min 63 63 52 63 52 40

3 min 52 52 52 52 29 29

3 min 40 40 40 52 29 29 Fonte Do autor 2017

223 Ensaio Jar-test

A amostra de aacutegua utilizada chamada de aacutegua bruta deve ser recolhida na caixa de

chegada apoacutes a preacute-cloraccedilatildeo e antes do ponto de aplicaccedilatildeo dos reagentes

floculantes

Foi elaborada a tabela 04 com valores de dosagens do PAC estabelecidas de

acordo com o histoacuterico de qualidade da aacutegua que chega agrave unidade de tratamento

bem como com o conhecimento teacutecnico da equipe operacional da ETA

Tabela 4 - Dosagem do PAC em mililitros

Prova 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

Dosagem (ml) 06 08 1 12 14 16 Fonte do autor (2017)

Para a aplicaccedilatildeo da dosagem de floculante eacute retirada uma amostra de 50 ml de

aacutegua bruta e mistura-se com 2 ml de PAC com auxiacutelio de uma pipeta graduada

Feito a soluccedilatildeo satildeo retirados os valores dosados conforme a tabela 2

Executada a dosagem a amostra eacute homogeneizada com rotaccedilatildeo inicial de 150

RPM durante 30 segundos Posteriormente aplicam-se todos os gradientes com

tempo de rotaccedilatildeo de 3 minutos para cada valor de velocidade totalizando 18

minutos de ensaio Apoacutes o teacutermino dos gradientes de velocidade aplicados agraves

amostras as mesmas ficam em repouso durante 15 minutos para a simulaccedilatildeo de

decantaccedilatildeo posteriormente realizam-se os ensaios laboratoriais

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224 Determinaccedilatildeo da turbidez

Apoacutes o ensaio Jar-test concluiacutedo eacute retirada uma amostra com cerca de 10 ml de

cada prova (totalizando seis amostras) O ensaio funciona da seguinte forma o

Turbidiacutemetro transmite um feixe de luz infravermelha que atravessa o frasco que

conteacutem o liacutequido a ser testado pelo medidor e em seguida atinge o sensor tipo foto

diodo O Turbidiacutemetro define a turbidez do liacutequido de acordo com a reduccedilatildeo da

intensidade do feixe de luz ao atravessar a amostra Essa reduccedilatildeo eacute causada pelo

espelhamento ou absorccedilatildeo do feixe de luz pois as partiacuteculas que provocam a

turbidez no liacutequido satildeo maiores que o comprimento da onda de luz Sendo assim

quanto maior o valor NTU maior o grau de turvaccedilatildeo do liacutequido

225 Temperatura e pH

Para medir o pH e a temperatura da aacutegua foi utilizado um pHmetro conforme figura

05 O pHmetro eacute constituiacutedo basicamente por um eletrodo e um circuito

potenciomeacutetrico O aparelho eacute calibrado usando soluccedilotildees cujo pH satildeo conhecidos

Para que se conclua o ajuste eacute entatildeo calibrado em dois ou mais pontos Uma vez

calibrado estaraacute pronto para uso A leitura do aparelho eacute feita em funccedilatildeo da leitura

da tensatildeo que o eletrodo gera quando submerso na amostra A intensidade da

tensatildeo medida eacute convertida para uma escala de pH

Figura 5 ndash pHmetro da unidade de tratamento

Fonte do autor (2017)

11

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

O aparelho faz essa conversatildeo tendo como escala usual pH de 0 a 14 sendo que

pH menores que 7 satildeo classificados como soluccedilotildees aacutecidas pH iguais a 7 como

soluccedilotildees neutras e pH maiores que 7 como soluccedilotildees baacutesicas ou alcalinas

Estes ensaios satildeo para controle da aacutegua durante o processo poreacutem sabe-se por

literaturas que estes natildeo satildeo influenciadores dos valores de turbidez

Tabela 5 - Controle de Temperatura e pH

Teste Ph Bruta Temp (ordmC) Turbidez

1ordm 734 170 239

2ordm 754 173 240

3ordm 726 171 238

4ordm 695 168 267

5ordm 731 164 268

6ordm 708 164 230

Fonte do autor (2017)

Na tabela 05 temos os valores de temperatura e pH para aacutegua bruta da ETA do

estudo Nota-se que os valores do pH ficam em torno de 695-754 que indicam pH

neutro com relaccedilatildeo a temperatura a meacutedia foi de aproximadamente 1680 ordmC Estes

valores satildeo considerados padrotildees quando comparados aos controles diaacuterios da

ETA que satildeo pH de 700 e temperatura de 1700 ordmC

3 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

31 PRIMEIRA ETAPA

Com a primeira etapa que consistiu em aplicar todos os modelos de gradientes

escolhidos anteriormente no Jar-test variando a dosagem do PAC para determinar a

dosagem ideal podemos analisar conforme a tabela 5 abaixo Nota-se que

gradientes menores tendem a melhorar a floculaccedilatildeo como por exemplo os modelos

5 e 6 que obtiveram valores meacutedios de turbidez de 085 e 071 NTU Isso se deve ao

fato de que gradientes inferiores facilitam o processo de floculaccedilatildeo dando tempo

para formaccedilatildeo do floco reduzindo assim os valores de turbidez

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

Em cada valor na tabela 06 foram realizadas trecircs amostras sendo retirada uma

meacutedia e desvio padratildeo encontrado foi de aproximadamente 040

Tabela 6 - Resultados dos ensaios da primeira etapa em NTU

Dosagens Gradientes de Velocidade

1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

06 ml 174 163 122 189 083 094

08 ml 144 132 098 116 107 076

10 ml 111 095 082 132 090 057

12 ml 055 091 095 115 072 070

14 ml 090 079 072 145 056 071

16 ml 157 086 076 217 103 056

Meacutedia 122 108 095 153 085 071

Fonte Do autor 2017

Em oposiccedilatildeo as provas 5 e 6 nos modelos 1 2 3 e 4 que foram aplicados os

maiores gradientes de velocidade de acordo com a tabela 4 a meacutedia dos valores

foram superiores a 090 NTU Segundo Parlatore isso pode ser explicado pois as

velocidades mais raacutepidas geram gradientes maiores e como consequecircncia provoca

dificuldade para a floculaccedilatildeo Uma maior rotaccedilatildeo gera ldquoturbulecircnciardquo que resulta na

dispersatildeo das partiacuteculas de impurezas aumentando os valores de turbidez das

anaacutelises

Quando analisados apenas por valores unitaacuterios podemos notar que o menor valor

para a dosagem de 12 ml foi o primeiro modelo de gradiente com valor de turbidez

de 055 NTU (em destaque na tabela 6) A explicaccedilatildeo se daacute pelo fato da aacutegua de

tratamento jaacute possuir uma baixa turbidez sendo necessaacuteria uma maior agitaccedilatildeo

inicial para que o PAC possa ldquoencontrarrdquo as partiacuteculas para formaccedilatildeo dos flocos

melhorando a decantaccedilatildeo e consequentemente a turbidez

32 SEGUNDA ETAPA

Com o valor da melhor dosagem de 12ml definido pela primeira etapa pode-se

notar na tabela 7 que os resultados se mantiveram A meacutedia da turbidez de 049

NTU foi encontrada no primeiro modelo de gradiente confirmando a teoria de que a

maior agitaccedilatildeo inicial favorece o alcance do floculante e com a reduccedilatildeo gradativa da

velocidade de rotaccedilatildeo formam-se os flocos mais densos melhorando o processo de

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decantaccedilatildeo e diminuindo o valor de turbidez Em cada valor na tabela 07 foram

realizadas trecircs amostras sendo retirada uma meacutedia e desvio padratildeo encontrado foi

de aproximadamente 015

Tabela 07 - Resultados dos modelos adotados para dosagem de 12 ml Gradientes 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

Turbidez (NTU) 052 044 045 061 071 088

Turbidez (NTU) 047 056 086 077 049 088

Turbidez (NTU) 047 057 068 054 056 078

Meacutedia Turbidez 049 052 066 064 059 085

Tempo meacutedio para Floculaccedilatildeo

6 min 6 min 6 min 6 min 6 min 7 min

Fonte Do autor 2017

Analisando os modelos de gradiente como um todo para a dosagem de 12 ml de

floculante pode-se concluir que todos os modelos satildeo aplicaacuteveis dentro da estaccedilatildeo

de tratamento pois alcanccedilaram valores de turbidez inferiores a 100 NTU

4 ANAacuteLISE DE VIABILIDADE FINANCEIRA

Atualmente o consumo dos floculadores na unidade de tratamento do Satildeo Defende

eacute de 4320 kWmecircs gerando um custo mensal de R$ 199152 Com base nos

caacutelculos de potecircncia para motores de floculadores podemos dizer que houve uma

reduccedilatildeo em cada floculador de 12216 kWmecircs gerando uma reduccedilatildeo de R$ 34000

mensais na estaccedilatildeo de tratamento

O custo para implantaccedilatildeo do CLP eacute de R$ 75000 por floculador totalizando R$

450000 de custo por parte da companhia Analisando os custos para aplicaccedilatildeo e

considerando os aumentos dos valores para taxa da companhia de energia

aumento no custo de implantaccedilatildeo do CLP e o custo de manutenccedilatildeo o tempo para

amortizaccedilatildeo do investimento eacute de 20 meses

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5 CONCLUSOtildeES

Atualmente a aacutegua bruta que chega agrave ETA (valores de turbidez meacutedios de 260 NTU

conforme controles diaacuterios da CASAN) atende conforme Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que diz que o valor de qualquer amostra deve ser no maacuteximo 50

NTU (apenas valores de turbidez) Esta constataccedilatildeo indica que o trabalho para

reduccedilatildeo dessa turbidez deve ser minucioso e preciso tendo em vista a qualidade da

aacutegua bruta

Os ensaios realizados neste trabalho demonstraram que a melhor dosagem a ser

aplicada com base nos gradientes adotados na aacutegua bruta e na estaccedilatildeo de

tratamento da unidade do Satildeo Defende para o Policloreto de Alumiacutenio (PAC) eacute de

12 ml Uma dosagem muito elevada pode impedir a boa formaccedilatildeo dos flocos

dificultar a retirada de floculante aleacutem de ser um gasto demasiado Por outro lado

uma dosagem pequena diminui a qualidade dos flocos formados consequentemente

aumenta a turbidez

A dificuldade de floculaccedilatildeo eacute um fator importante a ser analisado pois como a aacutegua

de tratamento chega com oacutetima qualidade (com relaccedilatildeo agrave turbidez) eacute necessaacuteria

uma alta agitaccedilatildeo inicial garantida pelo gradiente de velocidade Essa agitaccedilatildeo deve

ser reduzida gradativamente a fim de se garantir a formaccedilatildeo de flocos densos e que

mantenham seu formato ateacute a etapa de decantaccedilatildeo

O gradiente que se mostrou mais eficaz foi o primeiro ensaiado alcanccedilando um

valor de turbidez de 055 NTU para a dosagem de 12 ml de PAC Esse gradiente se

caracteriza por ter a maior rotaccedilatildeo inicial e reduccedilatildeo de forma gradual e contiacutenua

favorecendo o processo de floculaccedilatildeo e melhores valores de turbidez Do mesmo

modo na segunda etapa pode-se constatar que os resultados esperados se

concretizaram encontrando um valor meacutedio de turbidez de 049 NTU confirmando

que o melhor gradiente a ser aplicado para a dosagem oacutetima eacute o primeiro modelo

A aplicaccedilatildeo do sistema atraveacutes da utilizaccedilatildeo de CLPs traria oacutetimos benefiacutecios ao

resultado final do processo de tratamento ou seja melhoraria a qualidade da aacutegua

tratada distribuiacuteda bem como atenderia a nova Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que estabelece valores de turbidez menores que 05 NTU apoacutes

o processo de decantaccedilatildeo Ainda como beneficio acarretaria numa reduccedilatildeo de

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R$34000 mensais (caacutelculo para o tempo presente) para a ETA em estudo em um

tempo de amortizaccedilatildeo relativamente baixo aproximadamente 20 meses

Como o trabalho foi realizado em laboratoacuterio necessita de aplicaccedilatildeo praacutetica atraveacutes

da instalaccedilatildeo de CLPs nos motores dos floculadores mecacircnicos para comprovaccedilatildeo

dos resultados realizados Por se tratar de uma empresa puacuteblica a mesma executou

uma licitaccedilatildeo ao longo do trabalho para a compra dos CLPs Sendo assim fica como

sugestatildeo para trabalhos posteriores a aplicaccedilatildeo do modelo oacutetimo de gradiente de

velocidade determinado pelo estudo desenvolvido e comprovaccedilatildeo do meacutetodo

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

Parlatore Antocircnio Carlos Misturadores e floculadores mecanizados padronizaccedilatildeo e dimensionamento Revista Dae P 61-92 1972

Medeiros M A C Abastecimento de aacutegua Disponiacutevel em lt http wwwcesetunicampbr~mariaacmST514mansan02_33_51pdfgt Acesso em 27 de marccedilo de 2017 SOUZA Gustavo Bauermann Sistema computacional de preacute-dimensionamento das unidades de tratamento de aacutegua floculador decantador e filtro 2011 103f Trabalho de conclusatildeo de curso (Engenheiro Civil) Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto AlegreRS CESTARI Jesus Leonardo Estudo Hidrodinacircmico de Floculadores Mecanizados Aplicados ao Tratamento de Aacutegua 2001 78f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenharia Civil) Universidade Estadual Paulista ldquoJulio de Mesquita Filhordquo Unesp Ilha Solteira 2001 DI BERNARDO L DANTAS AD Meacutetodos e teacutecnicas de tratamento de aacutegua 2

ed Satildeo Carlos Rima v 1 e 2 2005 DI BERNARDO L DI BERNARDO A PAacuteDUA VL Reduccedilatildeo do tempo de floculaccedilatildeo em funccedilatildeo do escalonamento do gradiente de velocidade ANAIS XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitaacuteria e Ambiental p1-10 2001 PAVANELI Gerson Eficiecircncia de diferentes tipos de coagulantes na coagulaccedilatildeo floculaccedilatildeo e sedimentaccedilatildeo de aacutegua com cor ou turbidez elevada

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

2001 233 p Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Hidraacuteulica e Saneamento) Escola de Engenharia de Satildeo Carlos da Universidade de Satildeo Paulo Satildeo Paulo ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS NBR 12216-92 - Projeto de estaccedilatildeo de tratamento de aacutegua para abastecimento puacuteblico Rio de Janeiro p

18 1992 BRASIL Portaria n Nordm 2914 de 12 de dezembro de 2011 Dispotildee sobre os procedimentos de controle e de vigilacircncia da qualidade da aacutegua para consumo humano e seu padratildeo de potabilidade

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

O PAC substitui com grande desempenho o Sulfato de Alumiacutenio e Cloreto Feacuterrico

pois aumenta a eficiecircncia na decantaccedilatildeo primaacuteria melhora as caracteriacutesticas de

filtrabilidade e reduz a carga enviada ao tratamento bioloacutegico Aleacutem disso auxilia no

processo de espessamento de lodo por centriacutefuga filtro prensa ou de esteira

216 Turbidiacutemetro

O Turbidiacutemetro conforme a figura 02 realiza mediccedilotildees na escala de 0 a 100 NTU

Unidades Nefelomeacutetricas de Turbidez (ldquoNefelometric Turbidity Unitrdquo) Seu sistema

oacuteptico eacute baseado em um detector foto diodo e uma fonte de luz tipo LED de 850nm e

tem o seu circuito micro processado o que permite uma mediccedilatildeo precisa

Figura 2 ndash Turbidiacutemetro ETA

Fonte do autor (2017)

217 Jar-test

O aparelho Jar-test eacute um equipamento de laboratoacuterio utilizado no ensaio de

determinaccedilatildeo do percentual de floculante utilizado na etapa de floculaccedilatildeo processo

utilizado nas ETAs que com adiccedilatildeo de floculante faz as partiacuteculas finas argila e silte

presentes na aacutegua se aglutinarem formando partiacuteculas maiores facilitando sua a

sedimentaccedilatildeo dos soacutelidos e a reduccedilatildeo da turbidez da aacutegua

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

Figura 3 ndash Jar-test da ETA

Fonte Do autor 2017

A finalidade do ensaio de floculaccedilatildeo feito pelo Jar-test eacute determinar as dosagens

oacutetimas dos reagentes de PAC aleacutem de determinar velocidades ideais para estudos

praacuteticos

A determinaccedilatildeo das dosagens oacutetimas eacute realizada por tentativa e comparaccedilatildeo O

aparelho Jar-test possui nuacutemero de ateacute 6 provas simultacircneas com volume de 2 litros

de aacutegua cada Aleacutem disso este modelo de equipamento possibilita durante a

realizaccedilatildeo dos ensaios um controle digital de velocidade gerando diferentes

gradientes em cada velocidade previamente programada

22 MEacuteTODOS

221 Ensaio praacutetico

Para facilitar o estudo com relaccedilatildeo agrave velocidade oacutetima dos floculadores e a dosagem

de floculante (PAC) aplicada agrave aacutegua este trabalho foi dividido em duas etapas

principais A primeira etapa consistiu em determinar os gradientes de velocidade

atraveacutes do meacutetodo de Jar-test verificar qual a melhor dosagem a ser adotada A

segunda etapa por sua vez com o resultado da melhor dosagem verificada refazer

o ensaios de Jar-test e definir qual o melhor gradiente a ser utilizado para a estaccedilatildeo

de tratamento em estudo a fim de quantificar reduccedilotildees no consumo de energia

atraveacutes da diminuiccedilatildeo de potecircncia

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

222 Determinaccedilatildeo do Gradiente de velocidade

A Norma 1221692 determina que na ausecircncia de ensaios de floculaccedilatildeo o gradiente

de velocidade esteja compreendido entre 70 e 10ssup1 respectivamente para o

primeiro e uacuteltimo compartimento

A determinaccedilatildeo da potecircncia e do gradiente ficam conforme as equaccedilotildees 01 e 02

abaixo

Equaccedilatildeo 01 ndash Potecircncia uacutetil para caacutelculo de gradiente

Onde

Cd = Coeficiente de arraste

γ= peso especiacutefico da aacutegua = 1000 kfg msup3

b= nuacutemero de braccedilos

N= rotaccedilatildeo (rpm)

k= relaccedilatildeo entra a velocidade da aacutegua e a velocidade da paleta

B= comprimento da paleta (m)

Rej = distacircncia entre o eixo e o lado externo da paleta i (m)

Rij = distacircncia entre o eixo e o lado interno da paleta i (m)

Fonte Parlatore (1972)

Equaccedilatildeo 02 ndash Caacutelculo de gradiente em funccedilatildeo da potecircncia

Onde

P= potecircncia uacutetil (Nms)

120583 = Viscosidade absoluta da aacutegua (Nsmsup2)

V= Volume do floculador (msup3)

Fonte Parlatore (1972)

A reduccedilatildeo do gradiente de velocidade ao longo do tempo eacute fundamental na etapa de

floculaccedilatildeo sendo necessaacuteria inicialmente agitaccedilatildeo mais intensa para aumentar o

contato entre as partiacuteculas desestabilizadas de modo a formarem flocos Com

8

Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

posterior reduccedilatildeo da agitaccedilatildeo gradativamente para evitar a quebra dos flocos

formados

A tabela 2 determina os gradientes adotados seguindo criteacuterios com base na ETA

em estudo e experiecircncia profissional da equipe teacutecnica da mesma

Tabela 2 - Gradiente de velocidade s-1

Tempo 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

3 min 100 80 80 60 60 40

3 min 80 70 60 60 60 40

3 min 60 60 60 50 40 30

3 min 50 50 40 50 40 30

3 min 40 40 40 40 20 20

3 min 30 30 30 40 20 20 Fonte Do autor 2017

A figura 04 representa o graacutefico do Jar-test em estudo e transcreve o gradiente de

velocidade em s-1 para rpm (rotaccedilotildees por minuto)

Figura 4 - Tabela de conversatildeo do gradiente de velocidade do Jar-test utilizado

Fonte Empresa que fornece o Jar-test

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Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

A tabela 3 indica o gradiente de velocidade em RPM (rotaccedilotildees por minuto) que foi

obtido com auxiacutelio do graacutefico da figura 04

Tabela 3 - Gradiente de Velocidade (rpm)

Tempo 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

3 min 115 95 95 74 74 52

3 min 95 83 74 74 74 52

3 min 74 74 74 63 52 40

3 min 63 63 52 63 52 40

3 min 52 52 52 52 29 29

3 min 40 40 40 52 29 29 Fonte Do autor 2017

223 Ensaio Jar-test

A amostra de aacutegua utilizada chamada de aacutegua bruta deve ser recolhida na caixa de

chegada apoacutes a preacute-cloraccedilatildeo e antes do ponto de aplicaccedilatildeo dos reagentes

floculantes

Foi elaborada a tabela 04 com valores de dosagens do PAC estabelecidas de

acordo com o histoacuterico de qualidade da aacutegua que chega agrave unidade de tratamento

bem como com o conhecimento teacutecnico da equipe operacional da ETA

Tabela 4 - Dosagem do PAC em mililitros

Prova 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

Dosagem (ml) 06 08 1 12 14 16 Fonte do autor (2017)

Para a aplicaccedilatildeo da dosagem de floculante eacute retirada uma amostra de 50 ml de

aacutegua bruta e mistura-se com 2 ml de PAC com auxiacutelio de uma pipeta graduada

Feito a soluccedilatildeo satildeo retirados os valores dosados conforme a tabela 2

Executada a dosagem a amostra eacute homogeneizada com rotaccedilatildeo inicial de 150

RPM durante 30 segundos Posteriormente aplicam-se todos os gradientes com

tempo de rotaccedilatildeo de 3 minutos para cada valor de velocidade totalizando 18

minutos de ensaio Apoacutes o teacutermino dos gradientes de velocidade aplicados agraves

amostras as mesmas ficam em repouso durante 15 minutos para a simulaccedilatildeo de

decantaccedilatildeo posteriormente realizam-se os ensaios laboratoriais

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Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

224 Determinaccedilatildeo da turbidez

Apoacutes o ensaio Jar-test concluiacutedo eacute retirada uma amostra com cerca de 10 ml de

cada prova (totalizando seis amostras) O ensaio funciona da seguinte forma o

Turbidiacutemetro transmite um feixe de luz infravermelha que atravessa o frasco que

conteacutem o liacutequido a ser testado pelo medidor e em seguida atinge o sensor tipo foto

diodo O Turbidiacutemetro define a turbidez do liacutequido de acordo com a reduccedilatildeo da

intensidade do feixe de luz ao atravessar a amostra Essa reduccedilatildeo eacute causada pelo

espelhamento ou absorccedilatildeo do feixe de luz pois as partiacuteculas que provocam a

turbidez no liacutequido satildeo maiores que o comprimento da onda de luz Sendo assim

quanto maior o valor NTU maior o grau de turvaccedilatildeo do liacutequido

225 Temperatura e pH

Para medir o pH e a temperatura da aacutegua foi utilizado um pHmetro conforme figura

05 O pHmetro eacute constituiacutedo basicamente por um eletrodo e um circuito

potenciomeacutetrico O aparelho eacute calibrado usando soluccedilotildees cujo pH satildeo conhecidos

Para que se conclua o ajuste eacute entatildeo calibrado em dois ou mais pontos Uma vez

calibrado estaraacute pronto para uso A leitura do aparelho eacute feita em funccedilatildeo da leitura

da tensatildeo que o eletrodo gera quando submerso na amostra A intensidade da

tensatildeo medida eacute convertida para uma escala de pH

Figura 5 ndash pHmetro da unidade de tratamento

Fonte do autor (2017)

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Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

O aparelho faz essa conversatildeo tendo como escala usual pH de 0 a 14 sendo que

pH menores que 7 satildeo classificados como soluccedilotildees aacutecidas pH iguais a 7 como

soluccedilotildees neutras e pH maiores que 7 como soluccedilotildees baacutesicas ou alcalinas

Estes ensaios satildeo para controle da aacutegua durante o processo poreacutem sabe-se por

literaturas que estes natildeo satildeo influenciadores dos valores de turbidez

Tabela 5 - Controle de Temperatura e pH

Teste Ph Bruta Temp (ordmC) Turbidez

1ordm 734 170 239

2ordm 754 173 240

3ordm 726 171 238

4ordm 695 168 267

5ordm 731 164 268

6ordm 708 164 230

Fonte do autor (2017)

Na tabela 05 temos os valores de temperatura e pH para aacutegua bruta da ETA do

estudo Nota-se que os valores do pH ficam em torno de 695-754 que indicam pH

neutro com relaccedilatildeo a temperatura a meacutedia foi de aproximadamente 1680 ordmC Estes

valores satildeo considerados padrotildees quando comparados aos controles diaacuterios da

ETA que satildeo pH de 700 e temperatura de 1700 ordmC

3 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

31 PRIMEIRA ETAPA

Com a primeira etapa que consistiu em aplicar todos os modelos de gradientes

escolhidos anteriormente no Jar-test variando a dosagem do PAC para determinar a

dosagem ideal podemos analisar conforme a tabela 5 abaixo Nota-se que

gradientes menores tendem a melhorar a floculaccedilatildeo como por exemplo os modelos

5 e 6 que obtiveram valores meacutedios de turbidez de 085 e 071 NTU Isso se deve ao

fato de que gradientes inferiores facilitam o processo de floculaccedilatildeo dando tempo

para formaccedilatildeo do floco reduzindo assim os valores de turbidez

12

Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

Em cada valor na tabela 06 foram realizadas trecircs amostras sendo retirada uma

meacutedia e desvio padratildeo encontrado foi de aproximadamente 040

Tabela 6 - Resultados dos ensaios da primeira etapa em NTU

Dosagens Gradientes de Velocidade

1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

06 ml 174 163 122 189 083 094

08 ml 144 132 098 116 107 076

10 ml 111 095 082 132 090 057

12 ml 055 091 095 115 072 070

14 ml 090 079 072 145 056 071

16 ml 157 086 076 217 103 056

Meacutedia 122 108 095 153 085 071

Fonte Do autor 2017

Em oposiccedilatildeo as provas 5 e 6 nos modelos 1 2 3 e 4 que foram aplicados os

maiores gradientes de velocidade de acordo com a tabela 4 a meacutedia dos valores

foram superiores a 090 NTU Segundo Parlatore isso pode ser explicado pois as

velocidades mais raacutepidas geram gradientes maiores e como consequecircncia provoca

dificuldade para a floculaccedilatildeo Uma maior rotaccedilatildeo gera ldquoturbulecircnciardquo que resulta na

dispersatildeo das partiacuteculas de impurezas aumentando os valores de turbidez das

anaacutelises

Quando analisados apenas por valores unitaacuterios podemos notar que o menor valor

para a dosagem de 12 ml foi o primeiro modelo de gradiente com valor de turbidez

de 055 NTU (em destaque na tabela 6) A explicaccedilatildeo se daacute pelo fato da aacutegua de

tratamento jaacute possuir uma baixa turbidez sendo necessaacuteria uma maior agitaccedilatildeo

inicial para que o PAC possa ldquoencontrarrdquo as partiacuteculas para formaccedilatildeo dos flocos

melhorando a decantaccedilatildeo e consequentemente a turbidez

32 SEGUNDA ETAPA

Com o valor da melhor dosagem de 12ml definido pela primeira etapa pode-se

notar na tabela 7 que os resultados se mantiveram A meacutedia da turbidez de 049

NTU foi encontrada no primeiro modelo de gradiente confirmando a teoria de que a

maior agitaccedilatildeo inicial favorece o alcance do floculante e com a reduccedilatildeo gradativa da

velocidade de rotaccedilatildeo formam-se os flocos mais densos melhorando o processo de

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

decantaccedilatildeo e diminuindo o valor de turbidez Em cada valor na tabela 07 foram

realizadas trecircs amostras sendo retirada uma meacutedia e desvio padratildeo encontrado foi

de aproximadamente 015

Tabela 07 - Resultados dos modelos adotados para dosagem de 12 ml Gradientes 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

Turbidez (NTU) 052 044 045 061 071 088

Turbidez (NTU) 047 056 086 077 049 088

Turbidez (NTU) 047 057 068 054 056 078

Meacutedia Turbidez 049 052 066 064 059 085

Tempo meacutedio para Floculaccedilatildeo

6 min 6 min 6 min 6 min 6 min 7 min

Fonte Do autor 2017

Analisando os modelos de gradiente como um todo para a dosagem de 12 ml de

floculante pode-se concluir que todos os modelos satildeo aplicaacuteveis dentro da estaccedilatildeo

de tratamento pois alcanccedilaram valores de turbidez inferiores a 100 NTU

4 ANAacuteLISE DE VIABILIDADE FINANCEIRA

Atualmente o consumo dos floculadores na unidade de tratamento do Satildeo Defende

eacute de 4320 kWmecircs gerando um custo mensal de R$ 199152 Com base nos

caacutelculos de potecircncia para motores de floculadores podemos dizer que houve uma

reduccedilatildeo em cada floculador de 12216 kWmecircs gerando uma reduccedilatildeo de R$ 34000

mensais na estaccedilatildeo de tratamento

O custo para implantaccedilatildeo do CLP eacute de R$ 75000 por floculador totalizando R$

450000 de custo por parte da companhia Analisando os custos para aplicaccedilatildeo e

considerando os aumentos dos valores para taxa da companhia de energia

aumento no custo de implantaccedilatildeo do CLP e o custo de manutenccedilatildeo o tempo para

amortizaccedilatildeo do investimento eacute de 20 meses

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5 CONCLUSOtildeES

Atualmente a aacutegua bruta que chega agrave ETA (valores de turbidez meacutedios de 260 NTU

conforme controles diaacuterios da CASAN) atende conforme Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que diz que o valor de qualquer amostra deve ser no maacuteximo 50

NTU (apenas valores de turbidez) Esta constataccedilatildeo indica que o trabalho para

reduccedilatildeo dessa turbidez deve ser minucioso e preciso tendo em vista a qualidade da

aacutegua bruta

Os ensaios realizados neste trabalho demonstraram que a melhor dosagem a ser

aplicada com base nos gradientes adotados na aacutegua bruta e na estaccedilatildeo de

tratamento da unidade do Satildeo Defende para o Policloreto de Alumiacutenio (PAC) eacute de

12 ml Uma dosagem muito elevada pode impedir a boa formaccedilatildeo dos flocos

dificultar a retirada de floculante aleacutem de ser um gasto demasiado Por outro lado

uma dosagem pequena diminui a qualidade dos flocos formados consequentemente

aumenta a turbidez

A dificuldade de floculaccedilatildeo eacute um fator importante a ser analisado pois como a aacutegua

de tratamento chega com oacutetima qualidade (com relaccedilatildeo agrave turbidez) eacute necessaacuteria

uma alta agitaccedilatildeo inicial garantida pelo gradiente de velocidade Essa agitaccedilatildeo deve

ser reduzida gradativamente a fim de se garantir a formaccedilatildeo de flocos densos e que

mantenham seu formato ateacute a etapa de decantaccedilatildeo

O gradiente que se mostrou mais eficaz foi o primeiro ensaiado alcanccedilando um

valor de turbidez de 055 NTU para a dosagem de 12 ml de PAC Esse gradiente se

caracteriza por ter a maior rotaccedilatildeo inicial e reduccedilatildeo de forma gradual e contiacutenua

favorecendo o processo de floculaccedilatildeo e melhores valores de turbidez Do mesmo

modo na segunda etapa pode-se constatar que os resultados esperados se

concretizaram encontrando um valor meacutedio de turbidez de 049 NTU confirmando

que o melhor gradiente a ser aplicado para a dosagem oacutetima eacute o primeiro modelo

A aplicaccedilatildeo do sistema atraveacutes da utilizaccedilatildeo de CLPs traria oacutetimos benefiacutecios ao

resultado final do processo de tratamento ou seja melhoraria a qualidade da aacutegua

tratada distribuiacuteda bem como atenderia a nova Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que estabelece valores de turbidez menores que 05 NTU apoacutes

o processo de decantaccedilatildeo Ainda como beneficio acarretaria numa reduccedilatildeo de

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R$34000 mensais (caacutelculo para o tempo presente) para a ETA em estudo em um

tempo de amortizaccedilatildeo relativamente baixo aproximadamente 20 meses

Como o trabalho foi realizado em laboratoacuterio necessita de aplicaccedilatildeo praacutetica atraveacutes

da instalaccedilatildeo de CLPs nos motores dos floculadores mecacircnicos para comprovaccedilatildeo

dos resultados realizados Por se tratar de uma empresa puacuteblica a mesma executou

uma licitaccedilatildeo ao longo do trabalho para a compra dos CLPs Sendo assim fica como

sugestatildeo para trabalhos posteriores a aplicaccedilatildeo do modelo oacutetimo de gradiente de

velocidade determinado pelo estudo desenvolvido e comprovaccedilatildeo do meacutetodo

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

Parlatore Antocircnio Carlos Misturadores e floculadores mecanizados padronizaccedilatildeo e dimensionamento Revista Dae P 61-92 1972

Medeiros M A C Abastecimento de aacutegua Disponiacutevel em lt http wwwcesetunicampbr~mariaacmST514mansan02_33_51pdfgt Acesso em 27 de marccedilo de 2017 SOUZA Gustavo Bauermann Sistema computacional de preacute-dimensionamento das unidades de tratamento de aacutegua floculador decantador e filtro 2011 103f Trabalho de conclusatildeo de curso (Engenheiro Civil) Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto AlegreRS CESTARI Jesus Leonardo Estudo Hidrodinacircmico de Floculadores Mecanizados Aplicados ao Tratamento de Aacutegua 2001 78f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenharia Civil) Universidade Estadual Paulista ldquoJulio de Mesquita Filhordquo Unesp Ilha Solteira 2001 DI BERNARDO L DANTAS AD Meacutetodos e teacutecnicas de tratamento de aacutegua 2

ed Satildeo Carlos Rima v 1 e 2 2005 DI BERNARDO L DI BERNARDO A PAacuteDUA VL Reduccedilatildeo do tempo de floculaccedilatildeo em funccedilatildeo do escalonamento do gradiente de velocidade ANAIS XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitaacuteria e Ambiental p1-10 2001 PAVANELI Gerson Eficiecircncia de diferentes tipos de coagulantes na coagulaccedilatildeo floculaccedilatildeo e sedimentaccedilatildeo de aacutegua com cor ou turbidez elevada

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2001 233 p Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Hidraacuteulica e Saneamento) Escola de Engenharia de Satildeo Carlos da Universidade de Satildeo Paulo Satildeo Paulo ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS NBR 12216-92 - Projeto de estaccedilatildeo de tratamento de aacutegua para abastecimento puacuteblico Rio de Janeiro p

18 1992 BRASIL Portaria n Nordm 2914 de 12 de dezembro de 2011 Dispotildee sobre os procedimentos de controle e de vigilacircncia da qualidade da aacutegua para consumo humano e seu padratildeo de potabilidade

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Figura 3 ndash Jar-test da ETA

Fonte Do autor 2017

A finalidade do ensaio de floculaccedilatildeo feito pelo Jar-test eacute determinar as dosagens

oacutetimas dos reagentes de PAC aleacutem de determinar velocidades ideais para estudos

praacuteticos

A determinaccedilatildeo das dosagens oacutetimas eacute realizada por tentativa e comparaccedilatildeo O

aparelho Jar-test possui nuacutemero de ateacute 6 provas simultacircneas com volume de 2 litros

de aacutegua cada Aleacutem disso este modelo de equipamento possibilita durante a

realizaccedilatildeo dos ensaios um controle digital de velocidade gerando diferentes

gradientes em cada velocidade previamente programada

22 MEacuteTODOS

221 Ensaio praacutetico

Para facilitar o estudo com relaccedilatildeo agrave velocidade oacutetima dos floculadores e a dosagem

de floculante (PAC) aplicada agrave aacutegua este trabalho foi dividido em duas etapas

principais A primeira etapa consistiu em determinar os gradientes de velocidade

atraveacutes do meacutetodo de Jar-test verificar qual a melhor dosagem a ser adotada A

segunda etapa por sua vez com o resultado da melhor dosagem verificada refazer

o ensaios de Jar-test e definir qual o melhor gradiente a ser utilizado para a estaccedilatildeo

de tratamento em estudo a fim de quantificar reduccedilotildees no consumo de energia

atraveacutes da diminuiccedilatildeo de potecircncia

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222 Determinaccedilatildeo do Gradiente de velocidade

A Norma 1221692 determina que na ausecircncia de ensaios de floculaccedilatildeo o gradiente

de velocidade esteja compreendido entre 70 e 10ssup1 respectivamente para o

primeiro e uacuteltimo compartimento

A determinaccedilatildeo da potecircncia e do gradiente ficam conforme as equaccedilotildees 01 e 02

abaixo

Equaccedilatildeo 01 ndash Potecircncia uacutetil para caacutelculo de gradiente

Onde

Cd = Coeficiente de arraste

γ= peso especiacutefico da aacutegua = 1000 kfg msup3

b= nuacutemero de braccedilos

N= rotaccedilatildeo (rpm)

k= relaccedilatildeo entra a velocidade da aacutegua e a velocidade da paleta

B= comprimento da paleta (m)

Rej = distacircncia entre o eixo e o lado externo da paleta i (m)

Rij = distacircncia entre o eixo e o lado interno da paleta i (m)

Fonte Parlatore (1972)

Equaccedilatildeo 02 ndash Caacutelculo de gradiente em funccedilatildeo da potecircncia

Onde

P= potecircncia uacutetil (Nms)

120583 = Viscosidade absoluta da aacutegua (Nsmsup2)

V= Volume do floculador (msup3)

Fonte Parlatore (1972)

A reduccedilatildeo do gradiente de velocidade ao longo do tempo eacute fundamental na etapa de

floculaccedilatildeo sendo necessaacuteria inicialmente agitaccedilatildeo mais intensa para aumentar o

contato entre as partiacuteculas desestabilizadas de modo a formarem flocos Com

8

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

posterior reduccedilatildeo da agitaccedilatildeo gradativamente para evitar a quebra dos flocos

formados

A tabela 2 determina os gradientes adotados seguindo criteacuterios com base na ETA

em estudo e experiecircncia profissional da equipe teacutecnica da mesma

Tabela 2 - Gradiente de velocidade s-1

Tempo 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

3 min 100 80 80 60 60 40

3 min 80 70 60 60 60 40

3 min 60 60 60 50 40 30

3 min 50 50 40 50 40 30

3 min 40 40 40 40 20 20

3 min 30 30 30 40 20 20 Fonte Do autor 2017

A figura 04 representa o graacutefico do Jar-test em estudo e transcreve o gradiente de

velocidade em s-1 para rpm (rotaccedilotildees por minuto)

Figura 4 - Tabela de conversatildeo do gradiente de velocidade do Jar-test utilizado

Fonte Empresa que fornece o Jar-test

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

A tabela 3 indica o gradiente de velocidade em RPM (rotaccedilotildees por minuto) que foi

obtido com auxiacutelio do graacutefico da figura 04

Tabela 3 - Gradiente de Velocidade (rpm)

Tempo 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

3 min 115 95 95 74 74 52

3 min 95 83 74 74 74 52

3 min 74 74 74 63 52 40

3 min 63 63 52 63 52 40

3 min 52 52 52 52 29 29

3 min 40 40 40 52 29 29 Fonte Do autor 2017

223 Ensaio Jar-test

A amostra de aacutegua utilizada chamada de aacutegua bruta deve ser recolhida na caixa de

chegada apoacutes a preacute-cloraccedilatildeo e antes do ponto de aplicaccedilatildeo dos reagentes

floculantes

Foi elaborada a tabela 04 com valores de dosagens do PAC estabelecidas de

acordo com o histoacuterico de qualidade da aacutegua que chega agrave unidade de tratamento

bem como com o conhecimento teacutecnico da equipe operacional da ETA

Tabela 4 - Dosagem do PAC em mililitros

Prova 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

Dosagem (ml) 06 08 1 12 14 16 Fonte do autor (2017)

Para a aplicaccedilatildeo da dosagem de floculante eacute retirada uma amostra de 50 ml de

aacutegua bruta e mistura-se com 2 ml de PAC com auxiacutelio de uma pipeta graduada

Feito a soluccedilatildeo satildeo retirados os valores dosados conforme a tabela 2

Executada a dosagem a amostra eacute homogeneizada com rotaccedilatildeo inicial de 150

RPM durante 30 segundos Posteriormente aplicam-se todos os gradientes com

tempo de rotaccedilatildeo de 3 minutos para cada valor de velocidade totalizando 18

minutos de ensaio Apoacutes o teacutermino dos gradientes de velocidade aplicados agraves

amostras as mesmas ficam em repouso durante 15 minutos para a simulaccedilatildeo de

decantaccedilatildeo posteriormente realizam-se os ensaios laboratoriais

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

224 Determinaccedilatildeo da turbidez

Apoacutes o ensaio Jar-test concluiacutedo eacute retirada uma amostra com cerca de 10 ml de

cada prova (totalizando seis amostras) O ensaio funciona da seguinte forma o

Turbidiacutemetro transmite um feixe de luz infravermelha que atravessa o frasco que

conteacutem o liacutequido a ser testado pelo medidor e em seguida atinge o sensor tipo foto

diodo O Turbidiacutemetro define a turbidez do liacutequido de acordo com a reduccedilatildeo da

intensidade do feixe de luz ao atravessar a amostra Essa reduccedilatildeo eacute causada pelo

espelhamento ou absorccedilatildeo do feixe de luz pois as partiacuteculas que provocam a

turbidez no liacutequido satildeo maiores que o comprimento da onda de luz Sendo assim

quanto maior o valor NTU maior o grau de turvaccedilatildeo do liacutequido

225 Temperatura e pH

Para medir o pH e a temperatura da aacutegua foi utilizado um pHmetro conforme figura

05 O pHmetro eacute constituiacutedo basicamente por um eletrodo e um circuito

potenciomeacutetrico O aparelho eacute calibrado usando soluccedilotildees cujo pH satildeo conhecidos

Para que se conclua o ajuste eacute entatildeo calibrado em dois ou mais pontos Uma vez

calibrado estaraacute pronto para uso A leitura do aparelho eacute feita em funccedilatildeo da leitura

da tensatildeo que o eletrodo gera quando submerso na amostra A intensidade da

tensatildeo medida eacute convertida para uma escala de pH

Figura 5 ndash pHmetro da unidade de tratamento

Fonte do autor (2017)

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Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

O aparelho faz essa conversatildeo tendo como escala usual pH de 0 a 14 sendo que

pH menores que 7 satildeo classificados como soluccedilotildees aacutecidas pH iguais a 7 como

soluccedilotildees neutras e pH maiores que 7 como soluccedilotildees baacutesicas ou alcalinas

Estes ensaios satildeo para controle da aacutegua durante o processo poreacutem sabe-se por

literaturas que estes natildeo satildeo influenciadores dos valores de turbidez

Tabela 5 - Controle de Temperatura e pH

Teste Ph Bruta Temp (ordmC) Turbidez

1ordm 734 170 239

2ordm 754 173 240

3ordm 726 171 238

4ordm 695 168 267

5ordm 731 164 268

6ordm 708 164 230

Fonte do autor (2017)

Na tabela 05 temos os valores de temperatura e pH para aacutegua bruta da ETA do

estudo Nota-se que os valores do pH ficam em torno de 695-754 que indicam pH

neutro com relaccedilatildeo a temperatura a meacutedia foi de aproximadamente 1680 ordmC Estes

valores satildeo considerados padrotildees quando comparados aos controles diaacuterios da

ETA que satildeo pH de 700 e temperatura de 1700 ordmC

3 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

31 PRIMEIRA ETAPA

Com a primeira etapa que consistiu em aplicar todos os modelos de gradientes

escolhidos anteriormente no Jar-test variando a dosagem do PAC para determinar a

dosagem ideal podemos analisar conforme a tabela 5 abaixo Nota-se que

gradientes menores tendem a melhorar a floculaccedilatildeo como por exemplo os modelos

5 e 6 que obtiveram valores meacutedios de turbidez de 085 e 071 NTU Isso se deve ao

fato de que gradientes inferiores facilitam o processo de floculaccedilatildeo dando tempo

para formaccedilatildeo do floco reduzindo assim os valores de turbidez

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

Em cada valor na tabela 06 foram realizadas trecircs amostras sendo retirada uma

meacutedia e desvio padratildeo encontrado foi de aproximadamente 040

Tabela 6 - Resultados dos ensaios da primeira etapa em NTU

Dosagens Gradientes de Velocidade

1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

06 ml 174 163 122 189 083 094

08 ml 144 132 098 116 107 076

10 ml 111 095 082 132 090 057

12 ml 055 091 095 115 072 070

14 ml 090 079 072 145 056 071

16 ml 157 086 076 217 103 056

Meacutedia 122 108 095 153 085 071

Fonte Do autor 2017

Em oposiccedilatildeo as provas 5 e 6 nos modelos 1 2 3 e 4 que foram aplicados os

maiores gradientes de velocidade de acordo com a tabela 4 a meacutedia dos valores

foram superiores a 090 NTU Segundo Parlatore isso pode ser explicado pois as

velocidades mais raacutepidas geram gradientes maiores e como consequecircncia provoca

dificuldade para a floculaccedilatildeo Uma maior rotaccedilatildeo gera ldquoturbulecircnciardquo que resulta na

dispersatildeo das partiacuteculas de impurezas aumentando os valores de turbidez das

anaacutelises

Quando analisados apenas por valores unitaacuterios podemos notar que o menor valor

para a dosagem de 12 ml foi o primeiro modelo de gradiente com valor de turbidez

de 055 NTU (em destaque na tabela 6) A explicaccedilatildeo se daacute pelo fato da aacutegua de

tratamento jaacute possuir uma baixa turbidez sendo necessaacuteria uma maior agitaccedilatildeo

inicial para que o PAC possa ldquoencontrarrdquo as partiacuteculas para formaccedilatildeo dos flocos

melhorando a decantaccedilatildeo e consequentemente a turbidez

32 SEGUNDA ETAPA

Com o valor da melhor dosagem de 12ml definido pela primeira etapa pode-se

notar na tabela 7 que os resultados se mantiveram A meacutedia da turbidez de 049

NTU foi encontrada no primeiro modelo de gradiente confirmando a teoria de que a

maior agitaccedilatildeo inicial favorece o alcance do floculante e com a reduccedilatildeo gradativa da

velocidade de rotaccedilatildeo formam-se os flocos mais densos melhorando o processo de

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

decantaccedilatildeo e diminuindo o valor de turbidez Em cada valor na tabela 07 foram

realizadas trecircs amostras sendo retirada uma meacutedia e desvio padratildeo encontrado foi

de aproximadamente 015

Tabela 07 - Resultados dos modelos adotados para dosagem de 12 ml Gradientes 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

Turbidez (NTU) 052 044 045 061 071 088

Turbidez (NTU) 047 056 086 077 049 088

Turbidez (NTU) 047 057 068 054 056 078

Meacutedia Turbidez 049 052 066 064 059 085

Tempo meacutedio para Floculaccedilatildeo

6 min 6 min 6 min 6 min 6 min 7 min

Fonte Do autor 2017

Analisando os modelos de gradiente como um todo para a dosagem de 12 ml de

floculante pode-se concluir que todos os modelos satildeo aplicaacuteveis dentro da estaccedilatildeo

de tratamento pois alcanccedilaram valores de turbidez inferiores a 100 NTU

4 ANAacuteLISE DE VIABILIDADE FINANCEIRA

Atualmente o consumo dos floculadores na unidade de tratamento do Satildeo Defende

eacute de 4320 kWmecircs gerando um custo mensal de R$ 199152 Com base nos

caacutelculos de potecircncia para motores de floculadores podemos dizer que houve uma

reduccedilatildeo em cada floculador de 12216 kWmecircs gerando uma reduccedilatildeo de R$ 34000

mensais na estaccedilatildeo de tratamento

O custo para implantaccedilatildeo do CLP eacute de R$ 75000 por floculador totalizando R$

450000 de custo por parte da companhia Analisando os custos para aplicaccedilatildeo e

considerando os aumentos dos valores para taxa da companhia de energia

aumento no custo de implantaccedilatildeo do CLP e o custo de manutenccedilatildeo o tempo para

amortizaccedilatildeo do investimento eacute de 20 meses

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

5 CONCLUSOtildeES

Atualmente a aacutegua bruta que chega agrave ETA (valores de turbidez meacutedios de 260 NTU

conforme controles diaacuterios da CASAN) atende conforme Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que diz que o valor de qualquer amostra deve ser no maacuteximo 50

NTU (apenas valores de turbidez) Esta constataccedilatildeo indica que o trabalho para

reduccedilatildeo dessa turbidez deve ser minucioso e preciso tendo em vista a qualidade da

aacutegua bruta

Os ensaios realizados neste trabalho demonstraram que a melhor dosagem a ser

aplicada com base nos gradientes adotados na aacutegua bruta e na estaccedilatildeo de

tratamento da unidade do Satildeo Defende para o Policloreto de Alumiacutenio (PAC) eacute de

12 ml Uma dosagem muito elevada pode impedir a boa formaccedilatildeo dos flocos

dificultar a retirada de floculante aleacutem de ser um gasto demasiado Por outro lado

uma dosagem pequena diminui a qualidade dos flocos formados consequentemente

aumenta a turbidez

A dificuldade de floculaccedilatildeo eacute um fator importante a ser analisado pois como a aacutegua

de tratamento chega com oacutetima qualidade (com relaccedilatildeo agrave turbidez) eacute necessaacuteria

uma alta agitaccedilatildeo inicial garantida pelo gradiente de velocidade Essa agitaccedilatildeo deve

ser reduzida gradativamente a fim de se garantir a formaccedilatildeo de flocos densos e que

mantenham seu formato ateacute a etapa de decantaccedilatildeo

O gradiente que se mostrou mais eficaz foi o primeiro ensaiado alcanccedilando um

valor de turbidez de 055 NTU para a dosagem de 12 ml de PAC Esse gradiente se

caracteriza por ter a maior rotaccedilatildeo inicial e reduccedilatildeo de forma gradual e contiacutenua

favorecendo o processo de floculaccedilatildeo e melhores valores de turbidez Do mesmo

modo na segunda etapa pode-se constatar que os resultados esperados se

concretizaram encontrando um valor meacutedio de turbidez de 049 NTU confirmando

que o melhor gradiente a ser aplicado para a dosagem oacutetima eacute o primeiro modelo

A aplicaccedilatildeo do sistema atraveacutes da utilizaccedilatildeo de CLPs traria oacutetimos benefiacutecios ao

resultado final do processo de tratamento ou seja melhoraria a qualidade da aacutegua

tratada distribuiacuteda bem como atenderia a nova Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que estabelece valores de turbidez menores que 05 NTU apoacutes

o processo de decantaccedilatildeo Ainda como beneficio acarretaria numa reduccedilatildeo de

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

R$34000 mensais (caacutelculo para o tempo presente) para a ETA em estudo em um

tempo de amortizaccedilatildeo relativamente baixo aproximadamente 20 meses

Como o trabalho foi realizado em laboratoacuterio necessita de aplicaccedilatildeo praacutetica atraveacutes

da instalaccedilatildeo de CLPs nos motores dos floculadores mecacircnicos para comprovaccedilatildeo

dos resultados realizados Por se tratar de uma empresa puacuteblica a mesma executou

uma licitaccedilatildeo ao longo do trabalho para a compra dos CLPs Sendo assim fica como

sugestatildeo para trabalhos posteriores a aplicaccedilatildeo do modelo oacutetimo de gradiente de

velocidade determinado pelo estudo desenvolvido e comprovaccedilatildeo do meacutetodo

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

Parlatore Antocircnio Carlos Misturadores e floculadores mecanizados padronizaccedilatildeo e dimensionamento Revista Dae P 61-92 1972

Medeiros M A C Abastecimento de aacutegua Disponiacutevel em lt http wwwcesetunicampbr~mariaacmST514mansan02_33_51pdfgt Acesso em 27 de marccedilo de 2017 SOUZA Gustavo Bauermann Sistema computacional de preacute-dimensionamento das unidades de tratamento de aacutegua floculador decantador e filtro 2011 103f Trabalho de conclusatildeo de curso (Engenheiro Civil) Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto AlegreRS CESTARI Jesus Leonardo Estudo Hidrodinacircmico de Floculadores Mecanizados Aplicados ao Tratamento de Aacutegua 2001 78f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenharia Civil) Universidade Estadual Paulista ldquoJulio de Mesquita Filhordquo Unesp Ilha Solteira 2001 DI BERNARDO L DANTAS AD Meacutetodos e teacutecnicas de tratamento de aacutegua 2

ed Satildeo Carlos Rima v 1 e 2 2005 DI BERNARDO L DI BERNARDO A PAacuteDUA VL Reduccedilatildeo do tempo de floculaccedilatildeo em funccedilatildeo do escalonamento do gradiente de velocidade ANAIS XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitaacuteria e Ambiental p1-10 2001 PAVANELI Gerson Eficiecircncia de diferentes tipos de coagulantes na coagulaccedilatildeo floculaccedilatildeo e sedimentaccedilatildeo de aacutegua com cor ou turbidez elevada

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2001 233 p Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Hidraacuteulica e Saneamento) Escola de Engenharia de Satildeo Carlos da Universidade de Satildeo Paulo Satildeo Paulo ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS NBR 12216-92 - Projeto de estaccedilatildeo de tratamento de aacutegua para abastecimento puacuteblico Rio de Janeiro p

18 1992 BRASIL Portaria n Nordm 2914 de 12 de dezembro de 2011 Dispotildee sobre os procedimentos de controle e de vigilacircncia da qualidade da aacutegua para consumo humano e seu padratildeo de potabilidade

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222 Determinaccedilatildeo do Gradiente de velocidade

A Norma 1221692 determina que na ausecircncia de ensaios de floculaccedilatildeo o gradiente

de velocidade esteja compreendido entre 70 e 10ssup1 respectivamente para o

primeiro e uacuteltimo compartimento

A determinaccedilatildeo da potecircncia e do gradiente ficam conforme as equaccedilotildees 01 e 02

abaixo

Equaccedilatildeo 01 ndash Potecircncia uacutetil para caacutelculo de gradiente

Onde

Cd = Coeficiente de arraste

γ= peso especiacutefico da aacutegua = 1000 kfg msup3

b= nuacutemero de braccedilos

N= rotaccedilatildeo (rpm)

k= relaccedilatildeo entra a velocidade da aacutegua e a velocidade da paleta

B= comprimento da paleta (m)

Rej = distacircncia entre o eixo e o lado externo da paleta i (m)

Rij = distacircncia entre o eixo e o lado interno da paleta i (m)

Fonte Parlatore (1972)

Equaccedilatildeo 02 ndash Caacutelculo de gradiente em funccedilatildeo da potecircncia

Onde

P= potecircncia uacutetil (Nms)

120583 = Viscosidade absoluta da aacutegua (Nsmsup2)

V= Volume do floculador (msup3)

Fonte Parlatore (1972)

A reduccedilatildeo do gradiente de velocidade ao longo do tempo eacute fundamental na etapa de

floculaccedilatildeo sendo necessaacuteria inicialmente agitaccedilatildeo mais intensa para aumentar o

contato entre as partiacuteculas desestabilizadas de modo a formarem flocos Com

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posterior reduccedilatildeo da agitaccedilatildeo gradativamente para evitar a quebra dos flocos

formados

A tabela 2 determina os gradientes adotados seguindo criteacuterios com base na ETA

em estudo e experiecircncia profissional da equipe teacutecnica da mesma

Tabela 2 - Gradiente de velocidade s-1

Tempo 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

3 min 100 80 80 60 60 40

3 min 80 70 60 60 60 40

3 min 60 60 60 50 40 30

3 min 50 50 40 50 40 30

3 min 40 40 40 40 20 20

3 min 30 30 30 40 20 20 Fonte Do autor 2017

A figura 04 representa o graacutefico do Jar-test em estudo e transcreve o gradiente de

velocidade em s-1 para rpm (rotaccedilotildees por minuto)

Figura 4 - Tabela de conversatildeo do gradiente de velocidade do Jar-test utilizado

Fonte Empresa que fornece o Jar-test

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A tabela 3 indica o gradiente de velocidade em RPM (rotaccedilotildees por minuto) que foi

obtido com auxiacutelio do graacutefico da figura 04

Tabela 3 - Gradiente de Velocidade (rpm)

Tempo 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

3 min 115 95 95 74 74 52

3 min 95 83 74 74 74 52

3 min 74 74 74 63 52 40

3 min 63 63 52 63 52 40

3 min 52 52 52 52 29 29

3 min 40 40 40 52 29 29 Fonte Do autor 2017

223 Ensaio Jar-test

A amostra de aacutegua utilizada chamada de aacutegua bruta deve ser recolhida na caixa de

chegada apoacutes a preacute-cloraccedilatildeo e antes do ponto de aplicaccedilatildeo dos reagentes

floculantes

Foi elaborada a tabela 04 com valores de dosagens do PAC estabelecidas de

acordo com o histoacuterico de qualidade da aacutegua que chega agrave unidade de tratamento

bem como com o conhecimento teacutecnico da equipe operacional da ETA

Tabela 4 - Dosagem do PAC em mililitros

Prova 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

Dosagem (ml) 06 08 1 12 14 16 Fonte do autor (2017)

Para a aplicaccedilatildeo da dosagem de floculante eacute retirada uma amostra de 50 ml de

aacutegua bruta e mistura-se com 2 ml de PAC com auxiacutelio de uma pipeta graduada

Feito a soluccedilatildeo satildeo retirados os valores dosados conforme a tabela 2

Executada a dosagem a amostra eacute homogeneizada com rotaccedilatildeo inicial de 150

RPM durante 30 segundos Posteriormente aplicam-se todos os gradientes com

tempo de rotaccedilatildeo de 3 minutos para cada valor de velocidade totalizando 18

minutos de ensaio Apoacutes o teacutermino dos gradientes de velocidade aplicados agraves

amostras as mesmas ficam em repouso durante 15 minutos para a simulaccedilatildeo de

decantaccedilatildeo posteriormente realizam-se os ensaios laboratoriais

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224 Determinaccedilatildeo da turbidez

Apoacutes o ensaio Jar-test concluiacutedo eacute retirada uma amostra com cerca de 10 ml de

cada prova (totalizando seis amostras) O ensaio funciona da seguinte forma o

Turbidiacutemetro transmite um feixe de luz infravermelha que atravessa o frasco que

conteacutem o liacutequido a ser testado pelo medidor e em seguida atinge o sensor tipo foto

diodo O Turbidiacutemetro define a turbidez do liacutequido de acordo com a reduccedilatildeo da

intensidade do feixe de luz ao atravessar a amostra Essa reduccedilatildeo eacute causada pelo

espelhamento ou absorccedilatildeo do feixe de luz pois as partiacuteculas que provocam a

turbidez no liacutequido satildeo maiores que o comprimento da onda de luz Sendo assim

quanto maior o valor NTU maior o grau de turvaccedilatildeo do liacutequido

225 Temperatura e pH

Para medir o pH e a temperatura da aacutegua foi utilizado um pHmetro conforme figura

05 O pHmetro eacute constituiacutedo basicamente por um eletrodo e um circuito

potenciomeacutetrico O aparelho eacute calibrado usando soluccedilotildees cujo pH satildeo conhecidos

Para que se conclua o ajuste eacute entatildeo calibrado em dois ou mais pontos Uma vez

calibrado estaraacute pronto para uso A leitura do aparelho eacute feita em funccedilatildeo da leitura

da tensatildeo que o eletrodo gera quando submerso na amostra A intensidade da

tensatildeo medida eacute convertida para uma escala de pH

Figura 5 ndash pHmetro da unidade de tratamento

Fonte do autor (2017)

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O aparelho faz essa conversatildeo tendo como escala usual pH de 0 a 14 sendo que

pH menores que 7 satildeo classificados como soluccedilotildees aacutecidas pH iguais a 7 como

soluccedilotildees neutras e pH maiores que 7 como soluccedilotildees baacutesicas ou alcalinas

Estes ensaios satildeo para controle da aacutegua durante o processo poreacutem sabe-se por

literaturas que estes natildeo satildeo influenciadores dos valores de turbidez

Tabela 5 - Controle de Temperatura e pH

Teste Ph Bruta Temp (ordmC) Turbidez

1ordm 734 170 239

2ordm 754 173 240

3ordm 726 171 238

4ordm 695 168 267

5ordm 731 164 268

6ordm 708 164 230

Fonte do autor (2017)

Na tabela 05 temos os valores de temperatura e pH para aacutegua bruta da ETA do

estudo Nota-se que os valores do pH ficam em torno de 695-754 que indicam pH

neutro com relaccedilatildeo a temperatura a meacutedia foi de aproximadamente 1680 ordmC Estes

valores satildeo considerados padrotildees quando comparados aos controles diaacuterios da

ETA que satildeo pH de 700 e temperatura de 1700 ordmC

3 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

31 PRIMEIRA ETAPA

Com a primeira etapa que consistiu em aplicar todos os modelos de gradientes

escolhidos anteriormente no Jar-test variando a dosagem do PAC para determinar a

dosagem ideal podemos analisar conforme a tabela 5 abaixo Nota-se que

gradientes menores tendem a melhorar a floculaccedilatildeo como por exemplo os modelos

5 e 6 que obtiveram valores meacutedios de turbidez de 085 e 071 NTU Isso se deve ao

fato de que gradientes inferiores facilitam o processo de floculaccedilatildeo dando tempo

para formaccedilatildeo do floco reduzindo assim os valores de turbidez

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

Em cada valor na tabela 06 foram realizadas trecircs amostras sendo retirada uma

meacutedia e desvio padratildeo encontrado foi de aproximadamente 040

Tabela 6 - Resultados dos ensaios da primeira etapa em NTU

Dosagens Gradientes de Velocidade

1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

06 ml 174 163 122 189 083 094

08 ml 144 132 098 116 107 076

10 ml 111 095 082 132 090 057

12 ml 055 091 095 115 072 070

14 ml 090 079 072 145 056 071

16 ml 157 086 076 217 103 056

Meacutedia 122 108 095 153 085 071

Fonte Do autor 2017

Em oposiccedilatildeo as provas 5 e 6 nos modelos 1 2 3 e 4 que foram aplicados os

maiores gradientes de velocidade de acordo com a tabela 4 a meacutedia dos valores

foram superiores a 090 NTU Segundo Parlatore isso pode ser explicado pois as

velocidades mais raacutepidas geram gradientes maiores e como consequecircncia provoca

dificuldade para a floculaccedilatildeo Uma maior rotaccedilatildeo gera ldquoturbulecircnciardquo que resulta na

dispersatildeo das partiacuteculas de impurezas aumentando os valores de turbidez das

anaacutelises

Quando analisados apenas por valores unitaacuterios podemos notar que o menor valor

para a dosagem de 12 ml foi o primeiro modelo de gradiente com valor de turbidez

de 055 NTU (em destaque na tabela 6) A explicaccedilatildeo se daacute pelo fato da aacutegua de

tratamento jaacute possuir uma baixa turbidez sendo necessaacuteria uma maior agitaccedilatildeo

inicial para que o PAC possa ldquoencontrarrdquo as partiacuteculas para formaccedilatildeo dos flocos

melhorando a decantaccedilatildeo e consequentemente a turbidez

32 SEGUNDA ETAPA

Com o valor da melhor dosagem de 12ml definido pela primeira etapa pode-se

notar na tabela 7 que os resultados se mantiveram A meacutedia da turbidez de 049

NTU foi encontrada no primeiro modelo de gradiente confirmando a teoria de que a

maior agitaccedilatildeo inicial favorece o alcance do floculante e com a reduccedilatildeo gradativa da

velocidade de rotaccedilatildeo formam-se os flocos mais densos melhorando o processo de

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

decantaccedilatildeo e diminuindo o valor de turbidez Em cada valor na tabela 07 foram

realizadas trecircs amostras sendo retirada uma meacutedia e desvio padratildeo encontrado foi

de aproximadamente 015

Tabela 07 - Resultados dos modelos adotados para dosagem de 12 ml Gradientes 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

Turbidez (NTU) 052 044 045 061 071 088

Turbidez (NTU) 047 056 086 077 049 088

Turbidez (NTU) 047 057 068 054 056 078

Meacutedia Turbidez 049 052 066 064 059 085

Tempo meacutedio para Floculaccedilatildeo

6 min 6 min 6 min 6 min 6 min 7 min

Fonte Do autor 2017

Analisando os modelos de gradiente como um todo para a dosagem de 12 ml de

floculante pode-se concluir que todos os modelos satildeo aplicaacuteveis dentro da estaccedilatildeo

de tratamento pois alcanccedilaram valores de turbidez inferiores a 100 NTU

4 ANAacuteLISE DE VIABILIDADE FINANCEIRA

Atualmente o consumo dos floculadores na unidade de tratamento do Satildeo Defende

eacute de 4320 kWmecircs gerando um custo mensal de R$ 199152 Com base nos

caacutelculos de potecircncia para motores de floculadores podemos dizer que houve uma

reduccedilatildeo em cada floculador de 12216 kWmecircs gerando uma reduccedilatildeo de R$ 34000

mensais na estaccedilatildeo de tratamento

O custo para implantaccedilatildeo do CLP eacute de R$ 75000 por floculador totalizando R$

450000 de custo por parte da companhia Analisando os custos para aplicaccedilatildeo e

considerando os aumentos dos valores para taxa da companhia de energia

aumento no custo de implantaccedilatildeo do CLP e o custo de manutenccedilatildeo o tempo para

amortizaccedilatildeo do investimento eacute de 20 meses

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5 CONCLUSOtildeES

Atualmente a aacutegua bruta que chega agrave ETA (valores de turbidez meacutedios de 260 NTU

conforme controles diaacuterios da CASAN) atende conforme Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que diz que o valor de qualquer amostra deve ser no maacuteximo 50

NTU (apenas valores de turbidez) Esta constataccedilatildeo indica que o trabalho para

reduccedilatildeo dessa turbidez deve ser minucioso e preciso tendo em vista a qualidade da

aacutegua bruta

Os ensaios realizados neste trabalho demonstraram que a melhor dosagem a ser

aplicada com base nos gradientes adotados na aacutegua bruta e na estaccedilatildeo de

tratamento da unidade do Satildeo Defende para o Policloreto de Alumiacutenio (PAC) eacute de

12 ml Uma dosagem muito elevada pode impedir a boa formaccedilatildeo dos flocos

dificultar a retirada de floculante aleacutem de ser um gasto demasiado Por outro lado

uma dosagem pequena diminui a qualidade dos flocos formados consequentemente

aumenta a turbidez

A dificuldade de floculaccedilatildeo eacute um fator importante a ser analisado pois como a aacutegua

de tratamento chega com oacutetima qualidade (com relaccedilatildeo agrave turbidez) eacute necessaacuteria

uma alta agitaccedilatildeo inicial garantida pelo gradiente de velocidade Essa agitaccedilatildeo deve

ser reduzida gradativamente a fim de se garantir a formaccedilatildeo de flocos densos e que

mantenham seu formato ateacute a etapa de decantaccedilatildeo

O gradiente que se mostrou mais eficaz foi o primeiro ensaiado alcanccedilando um

valor de turbidez de 055 NTU para a dosagem de 12 ml de PAC Esse gradiente se

caracteriza por ter a maior rotaccedilatildeo inicial e reduccedilatildeo de forma gradual e contiacutenua

favorecendo o processo de floculaccedilatildeo e melhores valores de turbidez Do mesmo

modo na segunda etapa pode-se constatar que os resultados esperados se

concretizaram encontrando um valor meacutedio de turbidez de 049 NTU confirmando

que o melhor gradiente a ser aplicado para a dosagem oacutetima eacute o primeiro modelo

A aplicaccedilatildeo do sistema atraveacutes da utilizaccedilatildeo de CLPs traria oacutetimos benefiacutecios ao

resultado final do processo de tratamento ou seja melhoraria a qualidade da aacutegua

tratada distribuiacuteda bem como atenderia a nova Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que estabelece valores de turbidez menores que 05 NTU apoacutes

o processo de decantaccedilatildeo Ainda como beneficio acarretaria numa reduccedilatildeo de

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Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

R$34000 mensais (caacutelculo para o tempo presente) para a ETA em estudo em um

tempo de amortizaccedilatildeo relativamente baixo aproximadamente 20 meses

Como o trabalho foi realizado em laboratoacuterio necessita de aplicaccedilatildeo praacutetica atraveacutes

da instalaccedilatildeo de CLPs nos motores dos floculadores mecacircnicos para comprovaccedilatildeo

dos resultados realizados Por se tratar de uma empresa puacuteblica a mesma executou

uma licitaccedilatildeo ao longo do trabalho para a compra dos CLPs Sendo assim fica como

sugestatildeo para trabalhos posteriores a aplicaccedilatildeo do modelo oacutetimo de gradiente de

velocidade determinado pelo estudo desenvolvido e comprovaccedilatildeo do meacutetodo

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

Parlatore Antocircnio Carlos Misturadores e floculadores mecanizados padronizaccedilatildeo e dimensionamento Revista Dae P 61-92 1972

Medeiros M A C Abastecimento de aacutegua Disponiacutevel em lt http wwwcesetunicampbr~mariaacmST514mansan02_33_51pdfgt Acesso em 27 de marccedilo de 2017 SOUZA Gustavo Bauermann Sistema computacional de preacute-dimensionamento das unidades de tratamento de aacutegua floculador decantador e filtro 2011 103f Trabalho de conclusatildeo de curso (Engenheiro Civil) Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto AlegreRS CESTARI Jesus Leonardo Estudo Hidrodinacircmico de Floculadores Mecanizados Aplicados ao Tratamento de Aacutegua 2001 78f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenharia Civil) Universidade Estadual Paulista ldquoJulio de Mesquita Filhordquo Unesp Ilha Solteira 2001 DI BERNARDO L DANTAS AD Meacutetodos e teacutecnicas de tratamento de aacutegua 2

ed Satildeo Carlos Rima v 1 e 2 2005 DI BERNARDO L DI BERNARDO A PAacuteDUA VL Reduccedilatildeo do tempo de floculaccedilatildeo em funccedilatildeo do escalonamento do gradiente de velocidade ANAIS XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitaacuteria e Ambiental p1-10 2001 PAVANELI Gerson Eficiecircncia de diferentes tipos de coagulantes na coagulaccedilatildeo floculaccedilatildeo e sedimentaccedilatildeo de aacutegua com cor ou turbidez elevada

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Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

2001 233 p Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Hidraacuteulica e Saneamento) Escola de Engenharia de Satildeo Carlos da Universidade de Satildeo Paulo Satildeo Paulo ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS NBR 12216-92 - Projeto de estaccedilatildeo de tratamento de aacutegua para abastecimento puacuteblico Rio de Janeiro p

18 1992 BRASIL Portaria n Nordm 2914 de 12 de dezembro de 2011 Dispotildee sobre os procedimentos de controle e de vigilacircncia da qualidade da aacutegua para consumo humano e seu padratildeo de potabilidade

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

posterior reduccedilatildeo da agitaccedilatildeo gradativamente para evitar a quebra dos flocos

formados

A tabela 2 determina os gradientes adotados seguindo criteacuterios com base na ETA

em estudo e experiecircncia profissional da equipe teacutecnica da mesma

Tabela 2 - Gradiente de velocidade s-1

Tempo 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

3 min 100 80 80 60 60 40

3 min 80 70 60 60 60 40

3 min 60 60 60 50 40 30

3 min 50 50 40 50 40 30

3 min 40 40 40 40 20 20

3 min 30 30 30 40 20 20 Fonte Do autor 2017

A figura 04 representa o graacutefico do Jar-test em estudo e transcreve o gradiente de

velocidade em s-1 para rpm (rotaccedilotildees por minuto)

Figura 4 - Tabela de conversatildeo do gradiente de velocidade do Jar-test utilizado

Fonte Empresa que fornece o Jar-test

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

A tabela 3 indica o gradiente de velocidade em RPM (rotaccedilotildees por minuto) que foi

obtido com auxiacutelio do graacutefico da figura 04

Tabela 3 - Gradiente de Velocidade (rpm)

Tempo 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

3 min 115 95 95 74 74 52

3 min 95 83 74 74 74 52

3 min 74 74 74 63 52 40

3 min 63 63 52 63 52 40

3 min 52 52 52 52 29 29

3 min 40 40 40 52 29 29 Fonte Do autor 2017

223 Ensaio Jar-test

A amostra de aacutegua utilizada chamada de aacutegua bruta deve ser recolhida na caixa de

chegada apoacutes a preacute-cloraccedilatildeo e antes do ponto de aplicaccedilatildeo dos reagentes

floculantes

Foi elaborada a tabela 04 com valores de dosagens do PAC estabelecidas de

acordo com o histoacuterico de qualidade da aacutegua que chega agrave unidade de tratamento

bem como com o conhecimento teacutecnico da equipe operacional da ETA

Tabela 4 - Dosagem do PAC em mililitros

Prova 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

Dosagem (ml) 06 08 1 12 14 16 Fonte do autor (2017)

Para a aplicaccedilatildeo da dosagem de floculante eacute retirada uma amostra de 50 ml de

aacutegua bruta e mistura-se com 2 ml de PAC com auxiacutelio de uma pipeta graduada

Feito a soluccedilatildeo satildeo retirados os valores dosados conforme a tabela 2

Executada a dosagem a amostra eacute homogeneizada com rotaccedilatildeo inicial de 150

RPM durante 30 segundos Posteriormente aplicam-se todos os gradientes com

tempo de rotaccedilatildeo de 3 minutos para cada valor de velocidade totalizando 18

minutos de ensaio Apoacutes o teacutermino dos gradientes de velocidade aplicados agraves

amostras as mesmas ficam em repouso durante 15 minutos para a simulaccedilatildeo de

decantaccedilatildeo posteriormente realizam-se os ensaios laboratoriais

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

224 Determinaccedilatildeo da turbidez

Apoacutes o ensaio Jar-test concluiacutedo eacute retirada uma amostra com cerca de 10 ml de

cada prova (totalizando seis amostras) O ensaio funciona da seguinte forma o

Turbidiacutemetro transmite um feixe de luz infravermelha que atravessa o frasco que

conteacutem o liacutequido a ser testado pelo medidor e em seguida atinge o sensor tipo foto

diodo O Turbidiacutemetro define a turbidez do liacutequido de acordo com a reduccedilatildeo da

intensidade do feixe de luz ao atravessar a amostra Essa reduccedilatildeo eacute causada pelo

espelhamento ou absorccedilatildeo do feixe de luz pois as partiacuteculas que provocam a

turbidez no liacutequido satildeo maiores que o comprimento da onda de luz Sendo assim

quanto maior o valor NTU maior o grau de turvaccedilatildeo do liacutequido

225 Temperatura e pH

Para medir o pH e a temperatura da aacutegua foi utilizado um pHmetro conforme figura

05 O pHmetro eacute constituiacutedo basicamente por um eletrodo e um circuito

potenciomeacutetrico O aparelho eacute calibrado usando soluccedilotildees cujo pH satildeo conhecidos

Para que se conclua o ajuste eacute entatildeo calibrado em dois ou mais pontos Uma vez

calibrado estaraacute pronto para uso A leitura do aparelho eacute feita em funccedilatildeo da leitura

da tensatildeo que o eletrodo gera quando submerso na amostra A intensidade da

tensatildeo medida eacute convertida para uma escala de pH

Figura 5 ndash pHmetro da unidade de tratamento

Fonte do autor (2017)

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

O aparelho faz essa conversatildeo tendo como escala usual pH de 0 a 14 sendo que

pH menores que 7 satildeo classificados como soluccedilotildees aacutecidas pH iguais a 7 como

soluccedilotildees neutras e pH maiores que 7 como soluccedilotildees baacutesicas ou alcalinas

Estes ensaios satildeo para controle da aacutegua durante o processo poreacutem sabe-se por

literaturas que estes natildeo satildeo influenciadores dos valores de turbidez

Tabela 5 - Controle de Temperatura e pH

Teste Ph Bruta Temp (ordmC) Turbidez

1ordm 734 170 239

2ordm 754 173 240

3ordm 726 171 238

4ordm 695 168 267

5ordm 731 164 268

6ordm 708 164 230

Fonte do autor (2017)

Na tabela 05 temos os valores de temperatura e pH para aacutegua bruta da ETA do

estudo Nota-se que os valores do pH ficam em torno de 695-754 que indicam pH

neutro com relaccedilatildeo a temperatura a meacutedia foi de aproximadamente 1680 ordmC Estes

valores satildeo considerados padrotildees quando comparados aos controles diaacuterios da

ETA que satildeo pH de 700 e temperatura de 1700 ordmC

3 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

31 PRIMEIRA ETAPA

Com a primeira etapa que consistiu em aplicar todos os modelos de gradientes

escolhidos anteriormente no Jar-test variando a dosagem do PAC para determinar a

dosagem ideal podemos analisar conforme a tabela 5 abaixo Nota-se que

gradientes menores tendem a melhorar a floculaccedilatildeo como por exemplo os modelos

5 e 6 que obtiveram valores meacutedios de turbidez de 085 e 071 NTU Isso se deve ao

fato de que gradientes inferiores facilitam o processo de floculaccedilatildeo dando tempo

para formaccedilatildeo do floco reduzindo assim os valores de turbidez

12

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

Em cada valor na tabela 06 foram realizadas trecircs amostras sendo retirada uma

meacutedia e desvio padratildeo encontrado foi de aproximadamente 040

Tabela 6 - Resultados dos ensaios da primeira etapa em NTU

Dosagens Gradientes de Velocidade

1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

06 ml 174 163 122 189 083 094

08 ml 144 132 098 116 107 076

10 ml 111 095 082 132 090 057

12 ml 055 091 095 115 072 070

14 ml 090 079 072 145 056 071

16 ml 157 086 076 217 103 056

Meacutedia 122 108 095 153 085 071

Fonte Do autor 2017

Em oposiccedilatildeo as provas 5 e 6 nos modelos 1 2 3 e 4 que foram aplicados os

maiores gradientes de velocidade de acordo com a tabela 4 a meacutedia dos valores

foram superiores a 090 NTU Segundo Parlatore isso pode ser explicado pois as

velocidades mais raacutepidas geram gradientes maiores e como consequecircncia provoca

dificuldade para a floculaccedilatildeo Uma maior rotaccedilatildeo gera ldquoturbulecircnciardquo que resulta na

dispersatildeo das partiacuteculas de impurezas aumentando os valores de turbidez das

anaacutelises

Quando analisados apenas por valores unitaacuterios podemos notar que o menor valor

para a dosagem de 12 ml foi o primeiro modelo de gradiente com valor de turbidez

de 055 NTU (em destaque na tabela 6) A explicaccedilatildeo se daacute pelo fato da aacutegua de

tratamento jaacute possuir uma baixa turbidez sendo necessaacuteria uma maior agitaccedilatildeo

inicial para que o PAC possa ldquoencontrarrdquo as partiacuteculas para formaccedilatildeo dos flocos

melhorando a decantaccedilatildeo e consequentemente a turbidez

32 SEGUNDA ETAPA

Com o valor da melhor dosagem de 12ml definido pela primeira etapa pode-se

notar na tabela 7 que os resultados se mantiveram A meacutedia da turbidez de 049

NTU foi encontrada no primeiro modelo de gradiente confirmando a teoria de que a

maior agitaccedilatildeo inicial favorece o alcance do floculante e com a reduccedilatildeo gradativa da

velocidade de rotaccedilatildeo formam-se os flocos mais densos melhorando o processo de

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

decantaccedilatildeo e diminuindo o valor de turbidez Em cada valor na tabela 07 foram

realizadas trecircs amostras sendo retirada uma meacutedia e desvio padratildeo encontrado foi

de aproximadamente 015

Tabela 07 - Resultados dos modelos adotados para dosagem de 12 ml Gradientes 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

Turbidez (NTU) 052 044 045 061 071 088

Turbidez (NTU) 047 056 086 077 049 088

Turbidez (NTU) 047 057 068 054 056 078

Meacutedia Turbidez 049 052 066 064 059 085

Tempo meacutedio para Floculaccedilatildeo

6 min 6 min 6 min 6 min 6 min 7 min

Fonte Do autor 2017

Analisando os modelos de gradiente como um todo para a dosagem de 12 ml de

floculante pode-se concluir que todos os modelos satildeo aplicaacuteveis dentro da estaccedilatildeo

de tratamento pois alcanccedilaram valores de turbidez inferiores a 100 NTU

4 ANAacuteLISE DE VIABILIDADE FINANCEIRA

Atualmente o consumo dos floculadores na unidade de tratamento do Satildeo Defende

eacute de 4320 kWmecircs gerando um custo mensal de R$ 199152 Com base nos

caacutelculos de potecircncia para motores de floculadores podemos dizer que houve uma

reduccedilatildeo em cada floculador de 12216 kWmecircs gerando uma reduccedilatildeo de R$ 34000

mensais na estaccedilatildeo de tratamento

O custo para implantaccedilatildeo do CLP eacute de R$ 75000 por floculador totalizando R$

450000 de custo por parte da companhia Analisando os custos para aplicaccedilatildeo e

considerando os aumentos dos valores para taxa da companhia de energia

aumento no custo de implantaccedilatildeo do CLP e o custo de manutenccedilatildeo o tempo para

amortizaccedilatildeo do investimento eacute de 20 meses

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5 CONCLUSOtildeES

Atualmente a aacutegua bruta que chega agrave ETA (valores de turbidez meacutedios de 260 NTU

conforme controles diaacuterios da CASAN) atende conforme Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que diz que o valor de qualquer amostra deve ser no maacuteximo 50

NTU (apenas valores de turbidez) Esta constataccedilatildeo indica que o trabalho para

reduccedilatildeo dessa turbidez deve ser minucioso e preciso tendo em vista a qualidade da

aacutegua bruta

Os ensaios realizados neste trabalho demonstraram que a melhor dosagem a ser

aplicada com base nos gradientes adotados na aacutegua bruta e na estaccedilatildeo de

tratamento da unidade do Satildeo Defende para o Policloreto de Alumiacutenio (PAC) eacute de

12 ml Uma dosagem muito elevada pode impedir a boa formaccedilatildeo dos flocos

dificultar a retirada de floculante aleacutem de ser um gasto demasiado Por outro lado

uma dosagem pequena diminui a qualidade dos flocos formados consequentemente

aumenta a turbidez

A dificuldade de floculaccedilatildeo eacute um fator importante a ser analisado pois como a aacutegua

de tratamento chega com oacutetima qualidade (com relaccedilatildeo agrave turbidez) eacute necessaacuteria

uma alta agitaccedilatildeo inicial garantida pelo gradiente de velocidade Essa agitaccedilatildeo deve

ser reduzida gradativamente a fim de se garantir a formaccedilatildeo de flocos densos e que

mantenham seu formato ateacute a etapa de decantaccedilatildeo

O gradiente que se mostrou mais eficaz foi o primeiro ensaiado alcanccedilando um

valor de turbidez de 055 NTU para a dosagem de 12 ml de PAC Esse gradiente se

caracteriza por ter a maior rotaccedilatildeo inicial e reduccedilatildeo de forma gradual e contiacutenua

favorecendo o processo de floculaccedilatildeo e melhores valores de turbidez Do mesmo

modo na segunda etapa pode-se constatar que os resultados esperados se

concretizaram encontrando um valor meacutedio de turbidez de 049 NTU confirmando

que o melhor gradiente a ser aplicado para a dosagem oacutetima eacute o primeiro modelo

A aplicaccedilatildeo do sistema atraveacutes da utilizaccedilatildeo de CLPs traria oacutetimos benefiacutecios ao

resultado final do processo de tratamento ou seja melhoraria a qualidade da aacutegua

tratada distribuiacuteda bem como atenderia a nova Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que estabelece valores de turbidez menores que 05 NTU apoacutes

o processo de decantaccedilatildeo Ainda como beneficio acarretaria numa reduccedilatildeo de

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R$34000 mensais (caacutelculo para o tempo presente) para a ETA em estudo em um

tempo de amortizaccedilatildeo relativamente baixo aproximadamente 20 meses

Como o trabalho foi realizado em laboratoacuterio necessita de aplicaccedilatildeo praacutetica atraveacutes

da instalaccedilatildeo de CLPs nos motores dos floculadores mecacircnicos para comprovaccedilatildeo

dos resultados realizados Por se tratar de uma empresa puacuteblica a mesma executou

uma licitaccedilatildeo ao longo do trabalho para a compra dos CLPs Sendo assim fica como

sugestatildeo para trabalhos posteriores a aplicaccedilatildeo do modelo oacutetimo de gradiente de

velocidade determinado pelo estudo desenvolvido e comprovaccedilatildeo do meacutetodo

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

Parlatore Antocircnio Carlos Misturadores e floculadores mecanizados padronizaccedilatildeo e dimensionamento Revista Dae P 61-92 1972

Medeiros M A C Abastecimento de aacutegua Disponiacutevel em lt http wwwcesetunicampbr~mariaacmST514mansan02_33_51pdfgt Acesso em 27 de marccedilo de 2017 SOUZA Gustavo Bauermann Sistema computacional de preacute-dimensionamento das unidades de tratamento de aacutegua floculador decantador e filtro 2011 103f Trabalho de conclusatildeo de curso (Engenheiro Civil) Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto AlegreRS CESTARI Jesus Leonardo Estudo Hidrodinacircmico de Floculadores Mecanizados Aplicados ao Tratamento de Aacutegua 2001 78f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenharia Civil) Universidade Estadual Paulista ldquoJulio de Mesquita Filhordquo Unesp Ilha Solteira 2001 DI BERNARDO L DANTAS AD Meacutetodos e teacutecnicas de tratamento de aacutegua 2

ed Satildeo Carlos Rima v 1 e 2 2005 DI BERNARDO L DI BERNARDO A PAacuteDUA VL Reduccedilatildeo do tempo de floculaccedilatildeo em funccedilatildeo do escalonamento do gradiente de velocidade ANAIS XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitaacuteria e Ambiental p1-10 2001 PAVANELI Gerson Eficiecircncia de diferentes tipos de coagulantes na coagulaccedilatildeo floculaccedilatildeo e sedimentaccedilatildeo de aacutegua com cor ou turbidez elevada

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2001 233 p Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Hidraacuteulica e Saneamento) Escola de Engenharia de Satildeo Carlos da Universidade de Satildeo Paulo Satildeo Paulo ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS NBR 12216-92 - Projeto de estaccedilatildeo de tratamento de aacutegua para abastecimento puacuteblico Rio de Janeiro p

18 1992 BRASIL Portaria n Nordm 2914 de 12 de dezembro de 2011 Dispotildee sobre os procedimentos de controle e de vigilacircncia da qualidade da aacutegua para consumo humano e seu padratildeo de potabilidade

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A tabela 3 indica o gradiente de velocidade em RPM (rotaccedilotildees por minuto) que foi

obtido com auxiacutelio do graacutefico da figura 04

Tabela 3 - Gradiente de Velocidade (rpm)

Tempo 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

3 min 115 95 95 74 74 52

3 min 95 83 74 74 74 52

3 min 74 74 74 63 52 40

3 min 63 63 52 63 52 40

3 min 52 52 52 52 29 29

3 min 40 40 40 52 29 29 Fonte Do autor 2017

223 Ensaio Jar-test

A amostra de aacutegua utilizada chamada de aacutegua bruta deve ser recolhida na caixa de

chegada apoacutes a preacute-cloraccedilatildeo e antes do ponto de aplicaccedilatildeo dos reagentes

floculantes

Foi elaborada a tabela 04 com valores de dosagens do PAC estabelecidas de

acordo com o histoacuterico de qualidade da aacutegua que chega agrave unidade de tratamento

bem como com o conhecimento teacutecnico da equipe operacional da ETA

Tabela 4 - Dosagem do PAC em mililitros

Prova 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

Dosagem (ml) 06 08 1 12 14 16 Fonte do autor (2017)

Para a aplicaccedilatildeo da dosagem de floculante eacute retirada uma amostra de 50 ml de

aacutegua bruta e mistura-se com 2 ml de PAC com auxiacutelio de uma pipeta graduada

Feito a soluccedilatildeo satildeo retirados os valores dosados conforme a tabela 2

Executada a dosagem a amostra eacute homogeneizada com rotaccedilatildeo inicial de 150

RPM durante 30 segundos Posteriormente aplicam-se todos os gradientes com

tempo de rotaccedilatildeo de 3 minutos para cada valor de velocidade totalizando 18

minutos de ensaio Apoacutes o teacutermino dos gradientes de velocidade aplicados agraves

amostras as mesmas ficam em repouso durante 15 minutos para a simulaccedilatildeo de

decantaccedilatildeo posteriormente realizam-se os ensaios laboratoriais

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224 Determinaccedilatildeo da turbidez

Apoacutes o ensaio Jar-test concluiacutedo eacute retirada uma amostra com cerca de 10 ml de

cada prova (totalizando seis amostras) O ensaio funciona da seguinte forma o

Turbidiacutemetro transmite um feixe de luz infravermelha que atravessa o frasco que

conteacutem o liacutequido a ser testado pelo medidor e em seguida atinge o sensor tipo foto

diodo O Turbidiacutemetro define a turbidez do liacutequido de acordo com a reduccedilatildeo da

intensidade do feixe de luz ao atravessar a amostra Essa reduccedilatildeo eacute causada pelo

espelhamento ou absorccedilatildeo do feixe de luz pois as partiacuteculas que provocam a

turbidez no liacutequido satildeo maiores que o comprimento da onda de luz Sendo assim

quanto maior o valor NTU maior o grau de turvaccedilatildeo do liacutequido

225 Temperatura e pH

Para medir o pH e a temperatura da aacutegua foi utilizado um pHmetro conforme figura

05 O pHmetro eacute constituiacutedo basicamente por um eletrodo e um circuito

potenciomeacutetrico O aparelho eacute calibrado usando soluccedilotildees cujo pH satildeo conhecidos

Para que se conclua o ajuste eacute entatildeo calibrado em dois ou mais pontos Uma vez

calibrado estaraacute pronto para uso A leitura do aparelho eacute feita em funccedilatildeo da leitura

da tensatildeo que o eletrodo gera quando submerso na amostra A intensidade da

tensatildeo medida eacute convertida para uma escala de pH

Figura 5 ndash pHmetro da unidade de tratamento

Fonte do autor (2017)

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Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

O aparelho faz essa conversatildeo tendo como escala usual pH de 0 a 14 sendo que

pH menores que 7 satildeo classificados como soluccedilotildees aacutecidas pH iguais a 7 como

soluccedilotildees neutras e pH maiores que 7 como soluccedilotildees baacutesicas ou alcalinas

Estes ensaios satildeo para controle da aacutegua durante o processo poreacutem sabe-se por

literaturas que estes natildeo satildeo influenciadores dos valores de turbidez

Tabela 5 - Controle de Temperatura e pH

Teste Ph Bruta Temp (ordmC) Turbidez

1ordm 734 170 239

2ordm 754 173 240

3ordm 726 171 238

4ordm 695 168 267

5ordm 731 164 268

6ordm 708 164 230

Fonte do autor (2017)

Na tabela 05 temos os valores de temperatura e pH para aacutegua bruta da ETA do

estudo Nota-se que os valores do pH ficam em torno de 695-754 que indicam pH

neutro com relaccedilatildeo a temperatura a meacutedia foi de aproximadamente 1680 ordmC Estes

valores satildeo considerados padrotildees quando comparados aos controles diaacuterios da

ETA que satildeo pH de 700 e temperatura de 1700 ordmC

3 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

31 PRIMEIRA ETAPA

Com a primeira etapa que consistiu em aplicar todos os modelos de gradientes

escolhidos anteriormente no Jar-test variando a dosagem do PAC para determinar a

dosagem ideal podemos analisar conforme a tabela 5 abaixo Nota-se que

gradientes menores tendem a melhorar a floculaccedilatildeo como por exemplo os modelos

5 e 6 que obtiveram valores meacutedios de turbidez de 085 e 071 NTU Isso se deve ao

fato de que gradientes inferiores facilitam o processo de floculaccedilatildeo dando tempo

para formaccedilatildeo do floco reduzindo assim os valores de turbidez

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

Em cada valor na tabela 06 foram realizadas trecircs amostras sendo retirada uma

meacutedia e desvio padratildeo encontrado foi de aproximadamente 040

Tabela 6 - Resultados dos ensaios da primeira etapa em NTU

Dosagens Gradientes de Velocidade

1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

06 ml 174 163 122 189 083 094

08 ml 144 132 098 116 107 076

10 ml 111 095 082 132 090 057

12 ml 055 091 095 115 072 070

14 ml 090 079 072 145 056 071

16 ml 157 086 076 217 103 056

Meacutedia 122 108 095 153 085 071

Fonte Do autor 2017

Em oposiccedilatildeo as provas 5 e 6 nos modelos 1 2 3 e 4 que foram aplicados os

maiores gradientes de velocidade de acordo com a tabela 4 a meacutedia dos valores

foram superiores a 090 NTU Segundo Parlatore isso pode ser explicado pois as

velocidades mais raacutepidas geram gradientes maiores e como consequecircncia provoca

dificuldade para a floculaccedilatildeo Uma maior rotaccedilatildeo gera ldquoturbulecircnciardquo que resulta na

dispersatildeo das partiacuteculas de impurezas aumentando os valores de turbidez das

anaacutelises

Quando analisados apenas por valores unitaacuterios podemos notar que o menor valor

para a dosagem de 12 ml foi o primeiro modelo de gradiente com valor de turbidez

de 055 NTU (em destaque na tabela 6) A explicaccedilatildeo se daacute pelo fato da aacutegua de

tratamento jaacute possuir uma baixa turbidez sendo necessaacuteria uma maior agitaccedilatildeo

inicial para que o PAC possa ldquoencontrarrdquo as partiacuteculas para formaccedilatildeo dos flocos

melhorando a decantaccedilatildeo e consequentemente a turbidez

32 SEGUNDA ETAPA

Com o valor da melhor dosagem de 12ml definido pela primeira etapa pode-se

notar na tabela 7 que os resultados se mantiveram A meacutedia da turbidez de 049

NTU foi encontrada no primeiro modelo de gradiente confirmando a teoria de que a

maior agitaccedilatildeo inicial favorece o alcance do floculante e com a reduccedilatildeo gradativa da

velocidade de rotaccedilatildeo formam-se os flocos mais densos melhorando o processo de

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decantaccedilatildeo e diminuindo o valor de turbidez Em cada valor na tabela 07 foram

realizadas trecircs amostras sendo retirada uma meacutedia e desvio padratildeo encontrado foi

de aproximadamente 015

Tabela 07 - Resultados dos modelos adotados para dosagem de 12 ml Gradientes 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

Turbidez (NTU) 052 044 045 061 071 088

Turbidez (NTU) 047 056 086 077 049 088

Turbidez (NTU) 047 057 068 054 056 078

Meacutedia Turbidez 049 052 066 064 059 085

Tempo meacutedio para Floculaccedilatildeo

6 min 6 min 6 min 6 min 6 min 7 min

Fonte Do autor 2017

Analisando os modelos de gradiente como um todo para a dosagem de 12 ml de

floculante pode-se concluir que todos os modelos satildeo aplicaacuteveis dentro da estaccedilatildeo

de tratamento pois alcanccedilaram valores de turbidez inferiores a 100 NTU

4 ANAacuteLISE DE VIABILIDADE FINANCEIRA

Atualmente o consumo dos floculadores na unidade de tratamento do Satildeo Defende

eacute de 4320 kWmecircs gerando um custo mensal de R$ 199152 Com base nos

caacutelculos de potecircncia para motores de floculadores podemos dizer que houve uma

reduccedilatildeo em cada floculador de 12216 kWmecircs gerando uma reduccedilatildeo de R$ 34000

mensais na estaccedilatildeo de tratamento

O custo para implantaccedilatildeo do CLP eacute de R$ 75000 por floculador totalizando R$

450000 de custo por parte da companhia Analisando os custos para aplicaccedilatildeo e

considerando os aumentos dos valores para taxa da companhia de energia

aumento no custo de implantaccedilatildeo do CLP e o custo de manutenccedilatildeo o tempo para

amortizaccedilatildeo do investimento eacute de 20 meses

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

5 CONCLUSOtildeES

Atualmente a aacutegua bruta que chega agrave ETA (valores de turbidez meacutedios de 260 NTU

conforme controles diaacuterios da CASAN) atende conforme Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que diz que o valor de qualquer amostra deve ser no maacuteximo 50

NTU (apenas valores de turbidez) Esta constataccedilatildeo indica que o trabalho para

reduccedilatildeo dessa turbidez deve ser minucioso e preciso tendo em vista a qualidade da

aacutegua bruta

Os ensaios realizados neste trabalho demonstraram que a melhor dosagem a ser

aplicada com base nos gradientes adotados na aacutegua bruta e na estaccedilatildeo de

tratamento da unidade do Satildeo Defende para o Policloreto de Alumiacutenio (PAC) eacute de

12 ml Uma dosagem muito elevada pode impedir a boa formaccedilatildeo dos flocos

dificultar a retirada de floculante aleacutem de ser um gasto demasiado Por outro lado

uma dosagem pequena diminui a qualidade dos flocos formados consequentemente

aumenta a turbidez

A dificuldade de floculaccedilatildeo eacute um fator importante a ser analisado pois como a aacutegua

de tratamento chega com oacutetima qualidade (com relaccedilatildeo agrave turbidez) eacute necessaacuteria

uma alta agitaccedilatildeo inicial garantida pelo gradiente de velocidade Essa agitaccedilatildeo deve

ser reduzida gradativamente a fim de se garantir a formaccedilatildeo de flocos densos e que

mantenham seu formato ateacute a etapa de decantaccedilatildeo

O gradiente que se mostrou mais eficaz foi o primeiro ensaiado alcanccedilando um

valor de turbidez de 055 NTU para a dosagem de 12 ml de PAC Esse gradiente se

caracteriza por ter a maior rotaccedilatildeo inicial e reduccedilatildeo de forma gradual e contiacutenua

favorecendo o processo de floculaccedilatildeo e melhores valores de turbidez Do mesmo

modo na segunda etapa pode-se constatar que os resultados esperados se

concretizaram encontrando um valor meacutedio de turbidez de 049 NTU confirmando

que o melhor gradiente a ser aplicado para a dosagem oacutetima eacute o primeiro modelo

A aplicaccedilatildeo do sistema atraveacutes da utilizaccedilatildeo de CLPs traria oacutetimos benefiacutecios ao

resultado final do processo de tratamento ou seja melhoraria a qualidade da aacutegua

tratada distribuiacuteda bem como atenderia a nova Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que estabelece valores de turbidez menores que 05 NTU apoacutes

o processo de decantaccedilatildeo Ainda como beneficio acarretaria numa reduccedilatildeo de

15

Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

R$34000 mensais (caacutelculo para o tempo presente) para a ETA em estudo em um

tempo de amortizaccedilatildeo relativamente baixo aproximadamente 20 meses

Como o trabalho foi realizado em laboratoacuterio necessita de aplicaccedilatildeo praacutetica atraveacutes

da instalaccedilatildeo de CLPs nos motores dos floculadores mecacircnicos para comprovaccedilatildeo

dos resultados realizados Por se tratar de uma empresa puacuteblica a mesma executou

uma licitaccedilatildeo ao longo do trabalho para a compra dos CLPs Sendo assim fica como

sugestatildeo para trabalhos posteriores a aplicaccedilatildeo do modelo oacutetimo de gradiente de

velocidade determinado pelo estudo desenvolvido e comprovaccedilatildeo do meacutetodo

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

Parlatore Antocircnio Carlos Misturadores e floculadores mecanizados padronizaccedilatildeo e dimensionamento Revista Dae P 61-92 1972

Medeiros M A C Abastecimento de aacutegua Disponiacutevel em lt http wwwcesetunicampbr~mariaacmST514mansan02_33_51pdfgt Acesso em 27 de marccedilo de 2017 SOUZA Gustavo Bauermann Sistema computacional de preacute-dimensionamento das unidades de tratamento de aacutegua floculador decantador e filtro 2011 103f Trabalho de conclusatildeo de curso (Engenheiro Civil) Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto AlegreRS CESTARI Jesus Leonardo Estudo Hidrodinacircmico de Floculadores Mecanizados Aplicados ao Tratamento de Aacutegua 2001 78f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenharia Civil) Universidade Estadual Paulista ldquoJulio de Mesquita Filhordquo Unesp Ilha Solteira 2001 DI BERNARDO L DANTAS AD Meacutetodos e teacutecnicas de tratamento de aacutegua 2

ed Satildeo Carlos Rima v 1 e 2 2005 DI BERNARDO L DI BERNARDO A PAacuteDUA VL Reduccedilatildeo do tempo de floculaccedilatildeo em funccedilatildeo do escalonamento do gradiente de velocidade ANAIS XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitaacuteria e Ambiental p1-10 2001 PAVANELI Gerson Eficiecircncia de diferentes tipos de coagulantes na coagulaccedilatildeo floculaccedilatildeo e sedimentaccedilatildeo de aacutegua com cor ou turbidez elevada

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Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

2001 233 p Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Hidraacuteulica e Saneamento) Escola de Engenharia de Satildeo Carlos da Universidade de Satildeo Paulo Satildeo Paulo ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS NBR 12216-92 - Projeto de estaccedilatildeo de tratamento de aacutegua para abastecimento puacuteblico Rio de Janeiro p

18 1992 BRASIL Portaria n Nordm 2914 de 12 de dezembro de 2011 Dispotildee sobre os procedimentos de controle e de vigilacircncia da qualidade da aacutegua para consumo humano e seu padratildeo de potabilidade

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Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

224 Determinaccedilatildeo da turbidez

Apoacutes o ensaio Jar-test concluiacutedo eacute retirada uma amostra com cerca de 10 ml de

cada prova (totalizando seis amostras) O ensaio funciona da seguinte forma o

Turbidiacutemetro transmite um feixe de luz infravermelha que atravessa o frasco que

conteacutem o liacutequido a ser testado pelo medidor e em seguida atinge o sensor tipo foto

diodo O Turbidiacutemetro define a turbidez do liacutequido de acordo com a reduccedilatildeo da

intensidade do feixe de luz ao atravessar a amostra Essa reduccedilatildeo eacute causada pelo

espelhamento ou absorccedilatildeo do feixe de luz pois as partiacuteculas que provocam a

turbidez no liacutequido satildeo maiores que o comprimento da onda de luz Sendo assim

quanto maior o valor NTU maior o grau de turvaccedilatildeo do liacutequido

225 Temperatura e pH

Para medir o pH e a temperatura da aacutegua foi utilizado um pHmetro conforme figura

05 O pHmetro eacute constituiacutedo basicamente por um eletrodo e um circuito

potenciomeacutetrico O aparelho eacute calibrado usando soluccedilotildees cujo pH satildeo conhecidos

Para que se conclua o ajuste eacute entatildeo calibrado em dois ou mais pontos Uma vez

calibrado estaraacute pronto para uso A leitura do aparelho eacute feita em funccedilatildeo da leitura

da tensatildeo que o eletrodo gera quando submerso na amostra A intensidade da

tensatildeo medida eacute convertida para uma escala de pH

Figura 5 ndash pHmetro da unidade de tratamento

Fonte do autor (2017)

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Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

O aparelho faz essa conversatildeo tendo como escala usual pH de 0 a 14 sendo que

pH menores que 7 satildeo classificados como soluccedilotildees aacutecidas pH iguais a 7 como

soluccedilotildees neutras e pH maiores que 7 como soluccedilotildees baacutesicas ou alcalinas

Estes ensaios satildeo para controle da aacutegua durante o processo poreacutem sabe-se por

literaturas que estes natildeo satildeo influenciadores dos valores de turbidez

Tabela 5 - Controle de Temperatura e pH

Teste Ph Bruta Temp (ordmC) Turbidez

1ordm 734 170 239

2ordm 754 173 240

3ordm 726 171 238

4ordm 695 168 267

5ordm 731 164 268

6ordm 708 164 230

Fonte do autor (2017)

Na tabela 05 temos os valores de temperatura e pH para aacutegua bruta da ETA do

estudo Nota-se que os valores do pH ficam em torno de 695-754 que indicam pH

neutro com relaccedilatildeo a temperatura a meacutedia foi de aproximadamente 1680 ordmC Estes

valores satildeo considerados padrotildees quando comparados aos controles diaacuterios da

ETA que satildeo pH de 700 e temperatura de 1700 ordmC

3 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

31 PRIMEIRA ETAPA

Com a primeira etapa que consistiu em aplicar todos os modelos de gradientes

escolhidos anteriormente no Jar-test variando a dosagem do PAC para determinar a

dosagem ideal podemos analisar conforme a tabela 5 abaixo Nota-se que

gradientes menores tendem a melhorar a floculaccedilatildeo como por exemplo os modelos

5 e 6 que obtiveram valores meacutedios de turbidez de 085 e 071 NTU Isso se deve ao

fato de que gradientes inferiores facilitam o processo de floculaccedilatildeo dando tempo

para formaccedilatildeo do floco reduzindo assim os valores de turbidez

12

Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

Em cada valor na tabela 06 foram realizadas trecircs amostras sendo retirada uma

meacutedia e desvio padratildeo encontrado foi de aproximadamente 040

Tabela 6 - Resultados dos ensaios da primeira etapa em NTU

Dosagens Gradientes de Velocidade

1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

06 ml 174 163 122 189 083 094

08 ml 144 132 098 116 107 076

10 ml 111 095 082 132 090 057

12 ml 055 091 095 115 072 070

14 ml 090 079 072 145 056 071

16 ml 157 086 076 217 103 056

Meacutedia 122 108 095 153 085 071

Fonte Do autor 2017

Em oposiccedilatildeo as provas 5 e 6 nos modelos 1 2 3 e 4 que foram aplicados os

maiores gradientes de velocidade de acordo com a tabela 4 a meacutedia dos valores

foram superiores a 090 NTU Segundo Parlatore isso pode ser explicado pois as

velocidades mais raacutepidas geram gradientes maiores e como consequecircncia provoca

dificuldade para a floculaccedilatildeo Uma maior rotaccedilatildeo gera ldquoturbulecircnciardquo que resulta na

dispersatildeo das partiacuteculas de impurezas aumentando os valores de turbidez das

anaacutelises

Quando analisados apenas por valores unitaacuterios podemos notar que o menor valor

para a dosagem de 12 ml foi o primeiro modelo de gradiente com valor de turbidez

de 055 NTU (em destaque na tabela 6) A explicaccedilatildeo se daacute pelo fato da aacutegua de

tratamento jaacute possuir uma baixa turbidez sendo necessaacuteria uma maior agitaccedilatildeo

inicial para que o PAC possa ldquoencontrarrdquo as partiacuteculas para formaccedilatildeo dos flocos

melhorando a decantaccedilatildeo e consequentemente a turbidez

32 SEGUNDA ETAPA

Com o valor da melhor dosagem de 12ml definido pela primeira etapa pode-se

notar na tabela 7 que os resultados se mantiveram A meacutedia da turbidez de 049

NTU foi encontrada no primeiro modelo de gradiente confirmando a teoria de que a

maior agitaccedilatildeo inicial favorece o alcance do floculante e com a reduccedilatildeo gradativa da

velocidade de rotaccedilatildeo formam-se os flocos mais densos melhorando o processo de

13

Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

decantaccedilatildeo e diminuindo o valor de turbidez Em cada valor na tabela 07 foram

realizadas trecircs amostras sendo retirada uma meacutedia e desvio padratildeo encontrado foi

de aproximadamente 015

Tabela 07 - Resultados dos modelos adotados para dosagem de 12 ml Gradientes 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

Turbidez (NTU) 052 044 045 061 071 088

Turbidez (NTU) 047 056 086 077 049 088

Turbidez (NTU) 047 057 068 054 056 078

Meacutedia Turbidez 049 052 066 064 059 085

Tempo meacutedio para Floculaccedilatildeo

6 min 6 min 6 min 6 min 6 min 7 min

Fonte Do autor 2017

Analisando os modelos de gradiente como um todo para a dosagem de 12 ml de

floculante pode-se concluir que todos os modelos satildeo aplicaacuteveis dentro da estaccedilatildeo

de tratamento pois alcanccedilaram valores de turbidez inferiores a 100 NTU

4 ANAacuteLISE DE VIABILIDADE FINANCEIRA

Atualmente o consumo dos floculadores na unidade de tratamento do Satildeo Defende

eacute de 4320 kWmecircs gerando um custo mensal de R$ 199152 Com base nos

caacutelculos de potecircncia para motores de floculadores podemos dizer que houve uma

reduccedilatildeo em cada floculador de 12216 kWmecircs gerando uma reduccedilatildeo de R$ 34000

mensais na estaccedilatildeo de tratamento

O custo para implantaccedilatildeo do CLP eacute de R$ 75000 por floculador totalizando R$

450000 de custo por parte da companhia Analisando os custos para aplicaccedilatildeo e

considerando os aumentos dos valores para taxa da companhia de energia

aumento no custo de implantaccedilatildeo do CLP e o custo de manutenccedilatildeo o tempo para

amortizaccedilatildeo do investimento eacute de 20 meses

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Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

5 CONCLUSOtildeES

Atualmente a aacutegua bruta que chega agrave ETA (valores de turbidez meacutedios de 260 NTU

conforme controles diaacuterios da CASAN) atende conforme Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que diz que o valor de qualquer amostra deve ser no maacuteximo 50

NTU (apenas valores de turbidez) Esta constataccedilatildeo indica que o trabalho para

reduccedilatildeo dessa turbidez deve ser minucioso e preciso tendo em vista a qualidade da

aacutegua bruta

Os ensaios realizados neste trabalho demonstraram que a melhor dosagem a ser

aplicada com base nos gradientes adotados na aacutegua bruta e na estaccedilatildeo de

tratamento da unidade do Satildeo Defende para o Policloreto de Alumiacutenio (PAC) eacute de

12 ml Uma dosagem muito elevada pode impedir a boa formaccedilatildeo dos flocos

dificultar a retirada de floculante aleacutem de ser um gasto demasiado Por outro lado

uma dosagem pequena diminui a qualidade dos flocos formados consequentemente

aumenta a turbidez

A dificuldade de floculaccedilatildeo eacute um fator importante a ser analisado pois como a aacutegua

de tratamento chega com oacutetima qualidade (com relaccedilatildeo agrave turbidez) eacute necessaacuteria

uma alta agitaccedilatildeo inicial garantida pelo gradiente de velocidade Essa agitaccedilatildeo deve

ser reduzida gradativamente a fim de se garantir a formaccedilatildeo de flocos densos e que

mantenham seu formato ateacute a etapa de decantaccedilatildeo

O gradiente que se mostrou mais eficaz foi o primeiro ensaiado alcanccedilando um

valor de turbidez de 055 NTU para a dosagem de 12 ml de PAC Esse gradiente se

caracteriza por ter a maior rotaccedilatildeo inicial e reduccedilatildeo de forma gradual e contiacutenua

favorecendo o processo de floculaccedilatildeo e melhores valores de turbidez Do mesmo

modo na segunda etapa pode-se constatar que os resultados esperados se

concretizaram encontrando um valor meacutedio de turbidez de 049 NTU confirmando

que o melhor gradiente a ser aplicado para a dosagem oacutetima eacute o primeiro modelo

A aplicaccedilatildeo do sistema atraveacutes da utilizaccedilatildeo de CLPs traria oacutetimos benefiacutecios ao

resultado final do processo de tratamento ou seja melhoraria a qualidade da aacutegua

tratada distribuiacuteda bem como atenderia a nova Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que estabelece valores de turbidez menores que 05 NTU apoacutes

o processo de decantaccedilatildeo Ainda como beneficio acarretaria numa reduccedilatildeo de

15

Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

R$34000 mensais (caacutelculo para o tempo presente) para a ETA em estudo em um

tempo de amortizaccedilatildeo relativamente baixo aproximadamente 20 meses

Como o trabalho foi realizado em laboratoacuterio necessita de aplicaccedilatildeo praacutetica atraveacutes

da instalaccedilatildeo de CLPs nos motores dos floculadores mecacircnicos para comprovaccedilatildeo

dos resultados realizados Por se tratar de uma empresa puacuteblica a mesma executou

uma licitaccedilatildeo ao longo do trabalho para a compra dos CLPs Sendo assim fica como

sugestatildeo para trabalhos posteriores a aplicaccedilatildeo do modelo oacutetimo de gradiente de

velocidade determinado pelo estudo desenvolvido e comprovaccedilatildeo do meacutetodo

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

Parlatore Antocircnio Carlos Misturadores e floculadores mecanizados padronizaccedilatildeo e dimensionamento Revista Dae P 61-92 1972

Medeiros M A C Abastecimento de aacutegua Disponiacutevel em lt http wwwcesetunicampbr~mariaacmST514mansan02_33_51pdfgt Acesso em 27 de marccedilo de 2017 SOUZA Gustavo Bauermann Sistema computacional de preacute-dimensionamento das unidades de tratamento de aacutegua floculador decantador e filtro 2011 103f Trabalho de conclusatildeo de curso (Engenheiro Civil) Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto AlegreRS CESTARI Jesus Leonardo Estudo Hidrodinacircmico de Floculadores Mecanizados Aplicados ao Tratamento de Aacutegua 2001 78f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenharia Civil) Universidade Estadual Paulista ldquoJulio de Mesquita Filhordquo Unesp Ilha Solteira 2001 DI BERNARDO L DANTAS AD Meacutetodos e teacutecnicas de tratamento de aacutegua 2

ed Satildeo Carlos Rima v 1 e 2 2005 DI BERNARDO L DI BERNARDO A PAacuteDUA VL Reduccedilatildeo do tempo de floculaccedilatildeo em funccedilatildeo do escalonamento do gradiente de velocidade ANAIS XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitaacuteria e Ambiental p1-10 2001 PAVANELI Gerson Eficiecircncia de diferentes tipos de coagulantes na coagulaccedilatildeo floculaccedilatildeo e sedimentaccedilatildeo de aacutegua com cor ou turbidez elevada

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Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

2001 233 p Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Hidraacuteulica e Saneamento) Escola de Engenharia de Satildeo Carlos da Universidade de Satildeo Paulo Satildeo Paulo ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS NBR 12216-92 - Projeto de estaccedilatildeo de tratamento de aacutegua para abastecimento puacuteblico Rio de Janeiro p

18 1992 BRASIL Portaria n Nordm 2914 de 12 de dezembro de 2011 Dispotildee sobre os procedimentos de controle e de vigilacircncia da qualidade da aacutegua para consumo humano e seu padratildeo de potabilidade

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Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

O aparelho faz essa conversatildeo tendo como escala usual pH de 0 a 14 sendo que

pH menores que 7 satildeo classificados como soluccedilotildees aacutecidas pH iguais a 7 como

soluccedilotildees neutras e pH maiores que 7 como soluccedilotildees baacutesicas ou alcalinas

Estes ensaios satildeo para controle da aacutegua durante o processo poreacutem sabe-se por

literaturas que estes natildeo satildeo influenciadores dos valores de turbidez

Tabela 5 - Controle de Temperatura e pH

Teste Ph Bruta Temp (ordmC) Turbidez

1ordm 734 170 239

2ordm 754 173 240

3ordm 726 171 238

4ordm 695 168 267

5ordm 731 164 268

6ordm 708 164 230

Fonte do autor (2017)

Na tabela 05 temos os valores de temperatura e pH para aacutegua bruta da ETA do

estudo Nota-se que os valores do pH ficam em torno de 695-754 que indicam pH

neutro com relaccedilatildeo a temperatura a meacutedia foi de aproximadamente 1680 ordmC Estes

valores satildeo considerados padrotildees quando comparados aos controles diaacuterios da

ETA que satildeo pH de 700 e temperatura de 1700 ordmC

3 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

31 PRIMEIRA ETAPA

Com a primeira etapa que consistiu em aplicar todos os modelos de gradientes

escolhidos anteriormente no Jar-test variando a dosagem do PAC para determinar a

dosagem ideal podemos analisar conforme a tabela 5 abaixo Nota-se que

gradientes menores tendem a melhorar a floculaccedilatildeo como por exemplo os modelos

5 e 6 que obtiveram valores meacutedios de turbidez de 085 e 071 NTU Isso se deve ao

fato de que gradientes inferiores facilitam o processo de floculaccedilatildeo dando tempo

para formaccedilatildeo do floco reduzindo assim os valores de turbidez

12

Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

Em cada valor na tabela 06 foram realizadas trecircs amostras sendo retirada uma

meacutedia e desvio padratildeo encontrado foi de aproximadamente 040

Tabela 6 - Resultados dos ensaios da primeira etapa em NTU

Dosagens Gradientes de Velocidade

1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

06 ml 174 163 122 189 083 094

08 ml 144 132 098 116 107 076

10 ml 111 095 082 132 090 057

12 ml 055 091 095 115 072 070

14 ml 090 079 072 145 056 071

16 ml 157 086 076 217 103 056

Meacutedia 122 108 095 153 085 071

Fonte Do autor 2017

Em oposiccedilatildeo as provas 5 e 6 nos modelos 1 2 3 e 4 que foram aplicados os

maiores gradientes de velocidade de acordo com a tabela 4 a meacutedia dos valores

foram superiores a 090 NTU Segundo Parlatore isso pode ser explicado pois as

velocidades mais raacutepidas geram gradientes maiores e como consequecircncia provoca

dificuldade para a floculaccedilatildeo Uma maior rotaccedilatildeo gera ldquoturbulecircnciardquo que resulta na

dispersatildeo das partiacuteculas de impurezas aumentando os valores de turbidez das

anaacutelises

Quando analisados apenas por valores unitaacuterios podemos notar que o menor valor

para a dosagem de 12 ml foi o primeiro modelo de gradiente com valor de turbidez

de 055 NTU (em destaque na tabela 6) A explicaccedilatildeo se daacute pelo fato da aacutegua de

tratamento jaacute possuir uma baixa turbidez sendo necessaacuteria uma maior agitaccedilatildeo

inicial para que o PAC possa ldquoencontrarrdquo as partiacuteculas para formaccedilatildeo dos flocos

melhorando a decantaccedilatildeo e consequentemente a turbidez

32 SEGUNDA ETAPA

Com o valor da melhor dosagem de 12ml definido pela primeira etapa pode-se

notar na tabela 7 que os resultados se mantiveram A meacutedia da turbidez de 049

NTU foi encontrada no primeiro modelo de gradiente confirmando a teoria de que a

maior agitaccedilatildeo inicial favorece o alcance do floculante e com a reduccedilatildeo gradativa da

velocidade de rotaccedilatildeo formam-se os flocos mais densos melhorando o processo de

13

Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

decantaccedilatildeo e diminuindo o valor de turbidez Em cada valor na tabela 07 foram

realizadas trecircs amostras sendo retirada uma meacutedia e desvio padratildeo encontrado foi

de aproximadamente 015

Tabela 07 - Resultados dos modelos adotados para dosagem de 12 ml Gradientes 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

Turbidez (NTU) 052 044 045 061 071 088

Turbidez (NTU) 047 056 086 077 049 088

Turbidez (NTU) 047 057 068 054 056 078

Meacutedia Turbidez 049 052 066 064 059 085

Tempo meacutedio para Floculaccedilatildeo

6 min 6 min 6 min 6 min 6 min 7 min

Fonte Do autor 2017

Analisando os modelos de gradiente como um todo para a dosagem de 12 ml de

floculante pode-se concluir que todos os modelos satildeo aplicaacuteveis dentro da estaccedilatildeo

de tratamento pois alcanccedilaram valores de turbidez inferiores a 100 NTU

4 ANAacuteLISE DE VIABILIDADE FINANCEIRA

Atualmente o consumo dos floculadores na unidade de tratamento do Satildeo Defende

eacute de 4320 kWmecircs gerando um custo mensal de R$ 199152 Com base nos

caacutelculos de potecircncia para motores de floculadores podemos dizer que houve uma

reduccedilatildeo em cada floculador de 12216 kWmecircs gerando uma reduccedilatildeo de R$ 34000

mensais na estaccedilatildeo de tratamento

O custo para implantaccedilatildeo do CLP eacute de R$ 75000 por floculador totalizando R$

450000 de custo por parte da companhia Analisando os custos para aplicaccedilatildeo e

considerando os aumentos dos valores para taxa da companhia de energia

aumento no custo de implantaccedilatildeo do CLP e o custo de manutenccedilatildeo o tempo para

amortizaccedilatildeo do investimento eacute de 20 meses

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Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

5 CONCLUSOtildeES

Atualmente a aacutegua bruta que chega agrave ETA (valores de turbidez meacutedios de 260 NTU

conforme controles diaacuterios da CASAN) atende conforme Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que diz que o valor de qualquer amostra deve ser no maacuteximo 50

NTU (apenas valores de turbidez) Esta constataccedilatildeo indica que o trabalho para

reduccedilatildeo dessa turbidez deve ser minucioso e preciso tendo em vista a qualidade da

aacutegua bruta

Os ensaios realizados neste trabalho demonstraram que a melhor dosagem a ser

aplicada com base nos gradientes adotados na aacutegua bruta e na estaccedilatildeo de

tratamento da unidade do Satildeo Defende para o Policloreto de Alumiacutenio (PAC) eacute de

12 ml Uma dosagem muito elevada pode impedir a boa formaccedilatildeo dos flocos

dificultar a retirada de floculante aleacutem de ser um gasto demasiado Por outro lado

uma dosagem pequena diminui a qualidade dos flocos formados consequentemente

aumenta a turbidez

A dificuldade de floculaccedilatildeo eacute um fator importante a ser analisado pois como a aacutegua

de tratamento chega com oacutetima qualidade (com relaccedilatildeo agrave turbidez) eacute necessaacuteria

uma alta agitaccedilatildeo inicial garantida pelo gradiente de velocidade Essa agitaccedilatildeo deve

ser reduzida gradativamente a fim de se garantir a formaccedilatildeo de flocos densos e que

mantenham seu formato ateacute a etapa de decantaccedilatildeo

O gradiente que se mostrou mais eficaz foi o primeiro ensaiado alcanccedilando um

valor de turbidez de 055 NTU para a dosagem de 12 ml de PAC Esse gradiente se

caracteriza por ter a maior rotaccedilatildeo inicial e reduccedilatildeo de forma gradual e contiacutenua

favorecendo o processo de floculaccedilatildeo e melhores valores de turbidez Do mesmo

modo na segunda etapa pode-se constatar que os resultados esperados se

concretizaram encontrando um valor meacutedio de turbidez de 049 NTU confirmando

que o melhor gradiente a ser aplicado para a dosagem oacutetima eacute o primeiro modelo

A aplicaccedilatildeo do sistema atraveacutes da utilizaccedilatildeo de CLPs traria oacutetimos benefiacutecios ao

resultado final do processo de tratamento ou seja melhoraria a qualidade da aacutegua

tratada distribuiacuteda bem como atenderia a nova Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que estabelece valores de turbidez menores que 05 NTU apoacutes

o processo de decantaccedilatildeo Ainda como beneficio acarretaria numa reduccedilatildeo de

15

Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

R$34000 mensais (caacutelculo para o tempo presente) para a ETA em estudo em um

tempo de amortizaccedilatildeo relativamente baixo aproximadamente 20 meses

Como o trabalho foi realizado em laboratoacuterio necessita de aplicaccedilatildeo praacutetica atraveacutes

da instalaccedilatildeo de CLPs nos motores dos floculadores mecacircnicos para comprovaccedilatildeo

dos resultados realizados Por se tratar de uma empresa puacuteblica a mesma executou

uma licitaccedilatildeo ao longo do trabalho para a compra dos CLPs Sendo assim fica como

sugestatildeo para trabalhos posteriores a aplicaccedilatildeo do modelo oacutetimo de gradiente de

velocidade determinado pelo estudo desenvolvido e comprovaccedilatildeo do meacutetodo

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

Parlatore Antocircnio Carlos Misturadores e floculadores mecanizados padronizaccedilatildeo e dimensionamento Revista Dae P 61-92 1972

Medeiros M A C Abastecimento de aacutegua Disponiacutevel em lt http wwwcesetunicampbr~mariaacmST514mansan02_33_51pdfgt Acesso em 27 de marccedilo de 2017 SOUZA Gustavo Bauermann Sistema computacional de preacute-dimensionamento das unidades de tratamento de aacutegua floculador decantador e filtro 2011 103f Trabalho de conclusatildeo de curso (Engenheiro Civil) Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto AlegreRS CESTARI Jesus Leonardo Estudo Hidrodinacircmico de Floculadores Mecanizados Aplicados ao Tratamento de Aacutegua 2001 78f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenharia Civil) Universidade Estadual Paulista ldquoJulio de Mesquita Filhordquo Unesp Ilha Solteira 2001 DI BERNARDO L DANTAS AD Meacutetodos e teacutecnicas de tratamento de aacutegua 2

ed Satildeo Carlos Rima v 1 e 2 2005 DI BERNARDO L DI BERNARDO A PAacuteDUA VL Reduccedilatildeo do tempo de floculaccedilatildeo em funccedilatildeo do escalonamento do gradiente de velocidade ANAIS XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitaacuteria e Ambiental p1-10 2001 PAVANELI Gerson Eficiecircncia de diferentes tipos de coagulantes na coagulaccedilatildeo floculaccedilatildeo e sedimentaccedilatildeo de aacutegua com cor ou turbidez elevada

16

Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

2001 233 p Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Hidraacuteulica e Saneamento) Escola de Engenharia de Satildeo Carlos da Universidade de Satildeo Paulo Satildeo Paulo ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS NBR 12216-92 - Projeto de estaccedilatildeo de tratamento de aacutegua para abastecimento puacuteblico Rio de Janeiro p

18 1992 BRASIL Portaria n Nordm 2914 de 12 de dezembro de 2011 Dispotildee sobre os procedimentos de controle e de vigilacircncia da qualidade da aacutegua para consumo humano e seu padratildeo de potabilidade

12

Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

Em cada valor na tabela 06 foram realizadas trecircs amostras sendo retirada uma

meacutedia e desvio padratildeo encontrado foi de aproximadamente 040

Tabela 6 - Resultados dos ensaios da primeira etapa em NTU

Dosagens Gradientes de Velocidade

1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

06 ml 174 163 122 189 083 094

08 ml 144 132 098 116 107 076

10 ml 111 095 082 132 090 057

12 ml 055 091 095 115 072 070

14 ml 090 079 072 145 056 071

16 ml 157 086 076 217 103 056

Meacutedia 122 108 095 153 085 071

Fonte Do autor 2017

Em oposiccedilatildeo as provas 5 e 6 nos modelos 1 2 3 e 4 que foram aplicados os

maiores gradientes de velocidade de acordo com a tabela 4 a meacutedia dos valores

foram superiores a 090 NTU Segundo Parlatore isso pode ser explicado pois as

velocidades mais raacutepidas geram gradientes maiores e como consequecircncia provoca

dificuldade para a floculaccedilatildeo Uma maior rotaccedilatildeo gera ldquoturbulecircnciardquo que resulta na

dispersatildeo das partiacuteculas de impurezas aumentando os valores de turbidez das

anaacutelises

Quando analisados apenas por valores unitaacuterios podemos notar que o menor valor

para a dosagem de 12 ml foi o primeiro modelo de gradiente com valor de turbidez

de 055 NTU (em destaque na tabela 6) A explicaccedilatildeo se daacute pelo fato da aacutegua de

tratamento jaacute possuir uma baixa turbidez sendo necessaacuteria uma maior agitaccedilatildeo

inicial para que o PAC possa ldquoencontrarrdquo as partiacuteculas para formaccedilatildeo dos flocos

melhorando a decantaccedilatildeo e consequentemente a turbidez

32 SEGUNDA ETAPA

Com o valor da melhor dosagem de 12ml definido pela primeira etapa pode-se

notar na tabela 7 que os resultados se mantiveram A meacutedia da turbidez de 049

NTU foi encontrada no primeiro modelo de gradiente confirmando a teoria de que a

maior agitaccedilatildeo inicial favorece o alcance do floculante e com a reduccedilatildeo gradativa da

velocidade de rotaccedilatildeo formam-se os flocos mais densos melhorando o processo de

13

Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

decantaccedilatildeo e diminuindo o valor de turbidez Em cada valor na tabela 07 foram

realizadas trecircs amostras sendo retirada uma meacutedia e desvio padratildeo encontrado foi

de aproximadamente 015

Tabela 07 - Resultados dos modelos adotados para dosagem de 12 ml Gradientes 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

Turbidez (NTU) 052 044 045 061 071 088

Turbidez (NTU) 047 056 086 077 049 088

Turbidez (NTU) 047 057 068 054 056 078

Meacutedia Turbidez 049 052 066 064 059 085

Tempo meacutedio para Floculaccedilatildeo

6 min 6 min 6 min 6 min 6 min 7 min

Fonte Do autor 2017

Analisando os modelos de gradiente como um todo para a dosagem de 12 ml de

floculante pode-se concluir que todos os modelos satildeo aplicaacuteveis dentro da estaccedilatildeo

de tratamento pois alcanccedilaram valores de turbidez inferiores a 100 NTU

4 ANAacuteLISE DE VIABILIDADE FINANCEIRA

Atualmente o consumo dos floculadores na unidade de tratamento do Satildeo Defende

eacute de 4320 kWmecircs gerando um custo mensal de R$ 199152 Com base nos

caacutelculos de potecircncia para motores de floculadores podemos dizer que houve uma

reduccedilatildeo em cada floculador de 12216 kWmecircs gerando uma reduccedilatildeo de R$ 34000

mensais na estaccedilatildeo de tratamento

O custo para implantaccedilatildeo do CLP eacute de R$ 75000 por floculador totalizando R$

450000 de custo por parte da companhia Analisando os custos para aplicaccedilatildeo e

considerando os aumentos dos valores para taxa da companhia de energia

aumento no custo de implantaccedilatildeo do CLP e o custo de manutenccedilatildeo o tempo para

amortizaccedilatildeo do investimento eacute de 20 meses

14

Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

5 CONCLUSOtildeES

Atualmente a aacutegua bruta que chega agrave ETA (valores de turbidez meacutedios de 260 NTU

conforme controles diaacuterios da CASAN) atende conforme Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que diz que o valor de qualquer amostra deve ser no maacuteximo 50

NTU (apenas valores de turbidez) Esta constataccedilatildeo indica que o trabalho para

reduccedilatildeo dessa turbidez deve ser minucioso e preciso tendo em vista a qualidade da

aacutegua bruta

Os ensaios realizados neste trabalho demonstraram que a melhor dosagem a ser

aplicada com base nos gradientes adotados na aacutegua bruta e na estaccedilatildeo de

tratamento da unidade do Satildeo Defende para o Policloreto de Alumiacutenio (PAC) eacute de

12 ml Uma dosagem muito elevada pode impedir a boa formaccedilatildeo dos flocos

dificultar a retirada de floculante aleacutem de ser um gasto demasiado Por outro lado

uma dosagem pequena diminui a qualidade dos flocos formados consequentemente

aumenta a turbidez

A dificuldade de floculaccedilatildeo eacute um fator importante a ser analisado pois como a aacutegua

de tratamento chega com oacutetima qualidade (com relaccedilatildeo agrave turbidez) eacute necessaacuteria

uma alta agitaccedilatildeo inicial garantida pelo gradiente de velocidade Essa agitaccedilatildeo deve

ser reduzida gradativamente a fim de se garantir a formaccedilatildeo de flocos densos e que

mantenham seu formato ateacute a etapa de decantaccedilatildeo

O gradiente que se mostrou mais eficaz foi o primeiro ensaiado alcanccedilando um

valor de turbidez de 055 NTU para a dosagem de 12 ml de PAC Esse gradiente se

caracteriza por ter a maior rotaccedilatildeo inicial e reduccedilatildeo de forma gradual e contiacutenua

favorecendo o processo de floculaccedilatildeo e melhores valores de turbidez Do mesmo

modo na segunda etapa pode-se constatar que os resultados esperados se

concretizaram encontrando um valor meacutedio de turbidez de 049 NTU confirmando

que o melhor gradiente a ser aplicado para a dosagem oacutetima eacute o primeiro modelo

A aplicaccedilatildeo do sistema atraveacutes da utilizaccedilatildeo de CLPs traria oacutetimos benefiacutecios ao

resultado final do processo de tratamento ou seja melhoraria a qualidade da aacutegua

tratada distribuiacuteda bem como atenderia a nova Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que estabelece valores de turbidez menores que 05 NTU apoacutes

o processo de decantaccedilatildeo Ainda como beneficio acarretaria numa reduccedilatildeo de

15

Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

R$34000 mensais (caacutelculo para o tempo presente) para a ETA em estudo em um

tempo de amortizaccedilatildeo relativamente baixo aproximadamente 20 meses

Como o trabalho foi realizado em laboratoacuterio necessita de aplicaccedilatildeo praacutetica atraveacutes

da instalaccedilatildeo de CLPs nos motores dos floculadores mecacircnicos para comprovaccedilatildeo

dos resultados realizados Por se tratar de uma empresa puacuteblica a mesma executou

uma licitaccedilatildeo ao longo do trabalho para a compra dos CLPs Sendo assim fica como

sugestatildeo para trabalhos posteriores a aplicaccedilatildeo do modelo oacutetimo de gradiente de

velocidade determinado pelo estudo desenvolvido e comprovaccedilatildeo do meacutetodo

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

Parlatore Antocircnio Carlos Misturadores e floculadores mecanizados padronizaccedilatildeo e dimensionamento Revista Dae P 61-92 1972

Medeiros M A C Abastecimento de aacutegua Disponiacutevel em lt http wwwcesetunicampbr~mariaacmST514mansan02_33_51pdfgt Acesso em 27 de marccedilo de 2017 SOUZA Gustavo Bauermann Sistema computacional de preacute-dimensionamento das unidades de tratamento de aacutegua floculador decantador e filtro 2011 103f Trabalho de conclusatildeo de curso (Engenheiro Civil) Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto AlegreRS CESTARI Jesus Leonardo Estudo Hidrodinacircmico de Floculadores Mecanizados Aplicados ao Tratamento de Aacutegua 2001 78f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenharia Civil) Universidade Estadual Paulista ldquoJulio de Mesquita Filhordquo Unesp Ilha Solteira 2001 DI BERNARDO L DANTAS AD Meacutetodos e teacutecnicas de tratamento de aacutegua 2

ed Satildeo Carlos Rima v 1 e 2 2005 DI BERNARDO L DI BERNARDO A PAacuteDUA VL Reduccedilatildeo do tempo de floculaccedilatildeo em funccedilatildeo do escalonamento do gradiente de velocidade ANAIS XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitaacuteria e Ambiental p1-10 2001 PAVANELI Gerson Eficiecircncia de diferentes tipos de coagulantes na coagulaccedilatildeo floculaccedilatildeo e sedimentaccedilatildeo de aacutegua com cor ou turbidez elevada

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

2001 233 p Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Hidraacuteulica e Saneamento) Escola de Engenharia de Satildeo Carlos da Universidade de Satildeo Paulo Satildeo Paulo ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS NBR 12216-92 - Projeto de estaccedilatildeo de tratamento de aacutegua para abastecimento puacuteblico Rio de Janeiro p

18 1992 BRASIL Portaria n Nordm 2914 de 12 de dezembro de 2011 Dispotildee sobre os procedimentos de controle e de vigilacircncia da qualidade da aacutegua para consumo humano e seu padratildeo de potabilidade

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como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

decantaccedilatildeo e diminuindo o valor de turbidez Em cada valor na tabela 07 foram

realizadas trecircs amostras sendo retirada uma meacutedia e desvio padratildeo encontrado foi

de aproximadamente 015

Tabela 07 - Resultados dos modelos adotados para dosagem de 12 ml Gradientes 1ordm 2ordm 3ordm 4ordm 5ordm 6ordm

Turbidez (NTU) 052 044 045 061 071 088

Turbidez (NTU) 047 056 086 077 049 088

Turbidez (NTU) 047 057 068 054 056 078

Meacutedia Turbidez 049 052 066 064 059 085

Tempo meacutedio para Floculaccedilatildeo

6 min 6 min 6 min 6 min 6 min 7 min

Fonte Do autor 2017

Analisando os modelos de gradiente como um todo para a dosagem de 12 ml de

floculante pode-se concluir que todos os modelos satildeo aplicaacuteveis dentro da estaccedilatildeo

de tratamento pois alcanccedilaram valores de turbidez inferiores a 100 NTU

4 ANAacuteLISE DE VIABILIDADE FINANCEIRA

Atualmente o consumo dos floculadores na unidade de tratamento do Satildeo Defende

eacute de 4320 kWmecircs gerando um custo mensal de R$ 199152 Com base nos

caacutelculos de potecircncia para motores de floculadores podemos dizer que houve uma

reduccedilatildeo em cada floculador de 12216 kWmecircs gerando uma reduccedilatildeo de R$ 34000

mensais na estaccedilatildeo de tratamento

O custo para implantaccedilatildeo do CLP eacute de R$ 75000 por floculador totalizando R$

450000 de custo por parte da companhia Analisando os custos para aplicaccedilatildeo e

considerando os aumentos dos valores para taxa da companhia de energia

aumento no custo de implantaccedilatildeo do CLP e o custo de manutenccedilatildeo o tempo para

amortizaccedilatildeo do investimento eacute de 20 meses

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Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

5 CONCLUSOtildeES

Atualmente a aacutegua bruta que chega agrave ETA (valores de turbidez meacutedios de 260 NTU

conforme controles diaacuterios da CASAN) atende conforme Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que diz que o valor de qualquer amostra deve ser no maacuteximo 50

NTU (apenas valores de turbidez) Esta constataccedilatildeo indica que o trabalho para

reduccedilatildeo dessa turbidez deve ser minucioso e preciso tendo em vista a qualidade da

aacutegua bruta

Os ensaios realizados neste trabalho demonstraram que a melhor dosagem a ser

aplicada com base nos gradientes adotados na aacutegua bruta e na estaccedilatildeo de

tratamento da unidade do Satildeo Defende para o Policloreto de Alumiacutenio (PAC) eacute de

12 ml Uma dosagem muito elevada pode impedir a boa formaccedilatildeo dos flocos

dificultar a retirada de floculante aleacutem de ser um gasto demasiado Por outro lado

uma dosagem pequena diminui a qualidade dos flocos formados consequentemente

aumenta a turbidez

A dificuldade de floculaccedilatildeo eacute um fator importante a ser analisado pois como a aacutegua

de tratamento chega com oacutetima qualidade (com relaccedilatildeo agrave turbidez) eacute necessaacuteria

uma alta agitaccedilatildeo inicial garantida pelo gradiente de velocidade Essa agitaccedilatildeo deve

ser reduzida gradativamente a fim de se garantir a formaccedilatildeo de flocos densos e que

mantenham seu formato ateacute a etapa de decantaccedilatildeo

O gradiente que se mostrou mais eficaz foi o primeiro ensaiado alcanccedilando um

valor de turbidez de 055 NTU para a dosagem de 12 ml de PAC Esse gradiente se

caracteriza por ter a maior rotaccedilatildeo inicial e reduccedilatildeo de forma gradual e contiacutenua

favorecendo o processo de floculaccedilatildeo e melhores valores de turbidez Do mesmo

modo na segunda etapa pode-se constatar que os resultados esperados se

concretizaram encontrando um valor meacutedio de turbidez de 049 NTU confirmando

que o melhor gradiente a ser aplicado para a dosagem oacutetima eacute o primeiro modelo

A aplicaccedilatildeo do sistema atraveacutes da utilizaccedilatildeo de CLPs traria oacutetimos benefiacutecios ao

resultado final do processo de tratamento ou seja melhoraria a qualidade da aacutegua

tratada distribuiacuteda bem como atenderia a nova Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que estabelece valores de turbidez menores que 05 NTU apoacutes

o processo de decantaccedilatildeo Ainda como beneficio acarretaria numa reduccedilatildeo de

15

Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

R$34000 mensais (caacutelculo para o tempo presente) para a ETA em estudo em um

tempo de amortizaccedilatildeo relativamente baixo aproximadamente 20 meses

Como o trabalho foi realizado em laboratoacuterio necessita de aplicaccedilatildeo praacutetica atraveacutes

da instalaccedilatildeo de CLPs nos motores dos floculadores mecacircnicos para comprovaccedilatildeo

dos resultados realizados Por se tratar de uma empresa puacuteblica a mesma executou

uma licitaccedilatildeo ao longo do trabalho para a compra dos CLPs Sendo assim fica como

sugestatildeo para trabalhos posteriores a aplicaccedilatildeo do modelo oacutetimo de gradiente de

velocidade determinado pelo estudo desenvolvido e comprovaccedilatildeo do meacutetodo

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

Parlatore Antocircnio Carlos Misturadores e floculadores mecanizados padronizaccedilatildeo e dimensionamento Revista Dae P 61-92 1972

Medeiros M A C Abastecimento de aacutegua Disponiacutevel em lt http wwwcesetunicampbr~mariaacmST514mansan02_33_51pdfgt Acesso em 27 de marccedilo de 2017 SOUZA Gustavo Bauermann Sistema computacional de preacute-dimensionamento das unidades de tratamento de aacutegua floculador decantador e filtro 2011 103f Trabalho de conclusatildeo de curso (Engenheiro Civil) Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto AlegreRS CESTARI Jesus Leonardo Estudo Hidrodinacircmico de Floculadores Mecanizados Aplicados ao Tratamento de Aacutegua 2001 78f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenharia Civil) Universidade Estadual Paulista ldquoJulio de Mesquita Filhordquo Unesp Ilha Solteira 2001 DI BERNARDO L DANTAS AD Meacutetodos e teacutecnicas de tratamento de aacutegua 2

ed Satildeo Carlos Rima v 1 e 2 2005 DI BERNARDO L DI BERNARDO A PAacuteDUA VL Reduccedilatildeo do tempo de floculaccedilatildeo em funccedilatildeo do escalonamento do gradiente de velocidade ANAIS XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitaacuteria e Ambiental p1-10 2001 PAVANELI Gerson Eficiecircncia de diferentes tipos de coagulantes na coagulaccedilatildeo floculaccedilatildeo e sedimentaccedilatildeo de aacutegua com cor ou turbidez elevada

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Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

2001 233 p Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Hidraacuteulica e Saneamento) Escola de Engenharia de Satildeo Carlos da Universidade de Satildeo Paulo Satildeo Paulo ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS NBR 12216-92 - Projeto de estaccedilatildeo de tratamento de aacutegua para abastecimento puacuteblico Rio de Janeiro p

18 1992 BRASIL Portaria n Nordm 2914 de 12 de dezembro de 2011 Dispotildee sobre os procedimentos de controle e de vigilacircncia da qualidade da aacutegua para consumo humano e seu padratildeo de potabilidade

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Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

5 CONCLUSOtildeES

Atualmente a aacutegua bruta que chega agrave ETA (valores de turbidez meacutedios de 260 NTU

conforme controles diaacuterios da CASAN) atende conforme Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que diz que o valor de qualquer amostra deve ser no maacuteximo 50

NTU (apenas valores de turbidez) Esta constataccedilatildeo indica que o trabalho para

reduccedilatildeo dessa turbidez deve ser minucioso e preciso tendo em vista a qualidade da

aacutegua bruta

Os ensaios realizados neste trabalho demonstraram que a melhor dosagem a ser

aplicada com base nos gradientes adotados na aacutegua bruta e na estaccedilatildeo de

tratamento da unidade do Satildeo Defende para o Policloreto de Alumiacutenio (PAC) eacute de

12 ml Uma dosagem muito elevada pode impedir a boa formaccedilatildeo dos flocos

dificultar a retirada de floculante aleacutem de ser um gasto demasiado Por outro lado

uma dosagem pequena diminui a qualidade dos flocos formados consequentemente

aumenta a turbidez

A dificuldade de floculaccedilatildeo eacute um fator importante a ser analisado pois como a aacutegua

de tratamento chega com oacutetima qualidade (com relaccedilatildeo agrave turbidez) eacute necessaacuteria

uma alta agitaccedilatildeo inicial garantida pelo gradiente de velocidade Essa agitaccedilatildeo deve

ser reduzida gradativamente a fim de se garantir a formaccedilatildeo de flocos densos e que

mantenham seu formato ateacute a etapa de decantaccedilatildeo

O gradiente que se mostrou mais eficaz foi o primeiro ensaiado alcanccedilando um

valor de turbidez de 055 NTU para a dosagem de 12 ml de PAC Esse gradiente se

caracteriza por ter a maior rotaccedilatildeo inicial e reduccedilatildeo de forma gradual e contiacutenua

favorecendo o processo de floculaccedilatildeo e melhores valores de turbidez Do mesmo

modo na segunda etapa pode-se constatar que os resultados esperados se

concretizaram encontrando um valor meacutedio de turbidez de 049 NTU confirmando

que o melhor gradiente a ser aplicado para a dosagem oacutetima eacute o primeiro modelo

A aplicaccedilatildeo do sistema atraveacutes da utilizaccedilatildeo de CLPs traria oacutetimos benefiacutecios ao

resultado final do processo de tratamento ou seja melhoraria a qualidade da aacutegua

tratada distribuiacuteda bem como atenderia a nova Portaria Nordm 2914 de 12 de

dezembro de 2011 que estabelece valores de turbidez menores que 05 NTU apoacutes

o processo de decantaccedilatildeo Ainda como beneficio acarretaria numa reduccedilatildeo de

15

Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

R$34000 mensais (caacutelculo para o tempo presente) para a ETA em estudo em um

tempo de amortizaccedilatildeo relativamente baixo aproximadamente 20 meses

Como o trabalho foi realizado em laboratoacuterio necessita de aplicaccedilatildeo praacutetica atraveacutes

da instalaccedilatildeo de CLPs nos motores dos floculadores mecacircnicos para comprovaccedilatildeo

dos resultados realizados Por se tratar de uma empresa puacuteblica a mesma executou

uma licitaccedilatildeo ao longo do trabalho para a compra dos CLPs Sendo assim fica como

sugestatildeo para trabalhos posteriores a aplicaccedilatildeo do modelo oacutetimo de gradiente de

velocidade determinado pelo estudo desenvolvido e comprovaccedilatildeo do meacutetodo

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

Parlatore Antocircnio Carlos Misturadores e floculadores mecanizados padronizaccedilatildeo e dimensionamento Revista Dae P 61-92 1972

Medeiros M A C Abastecimento de aacutegua Disponiacutevel em lt http wwwcesetunicampbr~mariaacmST514mansan02_33_51pdfgt Acesso em 27 de marccedilo de 2017 SOUZA Gustavo Bauermann Sistema computacional de preacute-dimensionamento das unidades de tratamento de aacutegua floculador decantador e filtro 2011 103f Trabalho de conclusatildeo de curso (Engenheiro Civil) Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto AlegreRS CESTARI Jesus Leonardo Estudo Hidrodinacircmico de Floculadores Mecanizados Aplicados ao Tratamento de Aacutegua 2001 78f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenharia Civil) Universidade Estadual Paulista ldquoJulio de Mesquita Filhordquo Unesp Ilha Solteira 2001 DI BERNARDO L DANTAS AD Meacutetodos e teacutecnicas de tratamento de aacutegua 2

ed Satildeo Carlos Rima v 1 e 2 2005 DI BERNARDO L DI BERNARDO A PAacuteDUA VL Reduccedilatildeo do tempo de floculaccedilatildeo em funccedilatildeo do escalonamento do gradiente de velocidade ANAIS XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitaacuteria e Ambiental p1-10 2001 PAVANELI Gerson Eficiecircncia de diferentes tipos de coagulantes na coagulaccedilatildeo floculaccedilatildeo e sedimentaccedilatildeo de aacutegua com cor ou turbidez elevada

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Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

2001 233 p Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Hidraacuteulica e Saneamento) Escola de Engenharia de Satildeo Carlos da Universidade de Satildeo Paulo Satildeo Paulo ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS NBR 12216-92 - Projeto de estaccedilatildeo de tratamento de aacutegua para abastecimento puacuteblico Rio de Janeiro p

18 1992 BRASIL Portaria n Nordm 2914 de 12 de dezembro de 2011 Dispotildee sobre os procedimentos de controle e de vigilacircncia da qualidade da aacutegua para consumo humano e seu padratildeo de potabilidade

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Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

R$34000 mensais (caacutelculo para o tempo presente) para a ETA em estudo em um

tempo de amortizaccedilatildeo relativamente baixo aproximadamente 20 meses

Como o trabalho foi realizado em laboratoacuterio necessita de aplicaccedilatildeo praacutetica atraveacutes

da instalaccedilatildeo de CLPs nos motores dos floculadores mecacircnicos para comprovaccedilatildeo

dos resultados realizados Por se tratar de uma empresa puacuteblica a mesma executou

uma licitaccedilatildeo ao longo do trabalho para a compra dos CLPs Sendo assim fica como

sugestatildeo para trabalhos posteriores a aplicaccedilatildeo do modelo oacutetimo de gradiente de

velocidade determinado pelo estudo desenvolvido e comprovaccedilatildeo do meacutetodo

6 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS

Parlatore Antocircnio Carlos Misturadores e floculadores mecanizados padronizaccedilatildeo e dimensionamento Revista Dae P 61-92 1972

Medeiros M A C Abastecimento de aacutegua Disponiacutevel em lt http wwwcesetunicampbr~mariaacmST514mansan02_33_51pdfgt Acesso em 27 de marccedilo de 2017 SOUZA Gustavo Bauermann Sistema computacional de preacute-dimensionamento das unidades de tratamento de aacutegua floculador decantador e filtro 2011 103f Trabalho de conclusatildeo de curso (Engenheiro Civil) Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto AlegreRS CESTARI Jesus Leonardo Estudo Hidrodinacircmico de Floculadores Mecanizados Aplicados ao Tratamento de Aacutegua 2001 78f Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenharia Civil) Universidade Estadual Paulista ldquoJulio de Mesquita Filhordquo Unesp Ilha Solteira 2001 DI BERNARDO L DANTAS AD Meacutetodos e teacutecnicas de tratamento de aacutegua 2

ed Satildeo Carlos Rima v 1 e 2 2005 DI BERNARDO L DI BERNARDO A PAacuteDUA VL Reduccedilatildeo do tempo de floculaccedilatildeo em funccedilatildeo do escalonamento do gradiente de velocidade ANAIS XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitaacuteria e Ambiental p1-10 2001 PAVANELI Gerson Eficiecircncia de diferentes tipos de coagulantes na coagulaccedilatildeo floculaccedilatildeo e sedimentaccedilatildeo de aacutegua com cor ou turbidez elevada

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Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

2001 233 p Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Hidraacuteulica e Saneamento) Escola de Engenharia de Satildeo Carlos da Universidade de Satildeo Paulo Satildeo Paulo ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS NBR 12216-92 - Projeto de estaccedilatildeo de tratamento de aacutegua para abastecimento puacuteblico Rio de Janeiro p

18 1992 BRASIL Portaria n Nordm 2914 de 12 de dezembro de 2011 Dispotildee sobre os procedimentos de controle e de vigilacircncia da qualidade da aacutegua para consumo humano e seu padratildeo de potabilidade

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Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC -

como requisito parcial para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de Engenheiro Civil

2001 233 p Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Hidraacuteulica e Saneamento) Escola de Engenharia de Satildeo Carlos da Universidade de Satildeo Paulo Satildeo Paulo ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS NBR 12216-92 - Projeto de estaccedilatildeo de tratamento de aacutegua para abastecimento puacuteblico Rio de Janeiro p

18 1992 BRASIL Portaria n Nordm 2914 de 12 de dezembro de 2011 Dispotildee sobre os procedimentos de controle e de vigilacircncia da qualidade da aacutegua para consumo humano e seu padratildeo de potabilidade