Resumo
Neste trabalho, foram comparadas metodologias de ensaios para aferição dos coeficientes de descarga de orifícios afogados, com diâmetros variando entre 8 a 50 mm em três diferentes experimentos. O primeiro em escala piloto montado em laboratório, o segundo em uma estação de tratamento de água em escala real e por fim o terceiro em canal de alvenaria com placas de orifício de aço. Os experimentos foram realizados com o objetivo de determinar seus coeficientes de descarga ao trabalharem com vazões correspondentes a números de Reynolds não superiores a 16000. Justifica a escolha destes diâmetros devido o fato de serem diâmetros comumente encontrados em estações de tratamento de água Trata-se de diâmetros e condições aplicáveis a floculadores do tipo hidráulico, de bandejas perfuradas, utilizados em estações de tratamento de água pré-fabricadas, destinadas a tratarem pequenas vazões. Foram compilados os dados aferidos nas medições e realizou-se um confrontamento das informações obtidas para os três cenários, com a literatura. Os s resultados obtidos mostram que o valor 0,61 – normalmente adotado para o coeficiente de descarga de orifícios – não se aplica a essa faixa de diâmetros, quando operando nas condições ensaiadas.
Introdução
Orifícios afogados estão presentes nas estações de tratamento de água (ETA’s), em praticamente todas as suas unidades: floculadores, decantadores e filtros. São utilizados, entre outros locais, nas passagens que interligam os compartimentos responsáveis pela mistura lenta nos floculadores hidráulicos. Seu dimensionamento é feito a partir de parâmetros estabelecidos na literatura. Tem sido observado que os coeficientes de descarga sugeridos pela literatura técnica muitas vezes não se aplicam ao que de fato ocorre nas unidades citadas, ocasionando uma discrepância entre os valores adotados pela literatura e os valores que ocorrem de fato nas unidades de tratamento. Isto porque as velocidades médias de escoamento da água através desses orifícios são pequenas, quando comparadas com as velocidades ocorridas nas situações práticas contempladas pela literatura.
É importante destacar que uma nova concepção para os floculadores hidráulicos, nomeada de floculadores de bandejas perfuradas, foi concebida no início da década de 1980 (VIANNA 1984), e tem sido utilizada em todo o país sem levar em conta essas discrepâncias. Essa primeira concepção serviu de base para que muitos fabricantes de estações pré-fabricadas projetassem e fabricassem seus produtos. Recentemente, a concepção original foi alterada, fazendo com que novos fabricantes a utilizassem em suas ETA’s pré-fabricadas, os floculadores de bandejas estão apresentados na Figura 1-a e b.
O estudo hidráulico dos orifícios afogados que trabalham com baixas velocidades médias surge, portanto, como importante trabalho experimental para que o projeto e a operação das ETA’s possam ser feitos com correção. Este estudo hidráulico foi iniciado no Laboratório de Ensaios de Sistemas Construtivos (LESC) da Faculdade de Engenharia e Arquitetura da Universidade FUMEC. Os primeiros resultados obtidos mostraram que o coeficiente 0,61, não se aplica a orifícios afogados, quando submetidos a velocidades abaixo de 0,60m/s (CASTRO et. al., 2015).
Tendo em vista a escassez de dados apresentados pela literatura em relação à avaliação dos coeficientes de descarga submetidos às condições hidráulicas em que operam os floculadores do tipo de bandejas perfuradas, decidiu-se avaliar tais coeficientes nestas condições, ou seja, com baixas velocidades médias e, consequentemente, com números de Reynolds inferiores (VIANNA et al, 2014).
Autores: Lucas Vassalle de Castro; Camila de Oliveira Ribeiro; Lara Silva Altair; Juliana Ribeiro Ferreira e Marcos Rocha Vianna.
