SISTEMA DE FILTRADO

I. Sistema de Prefiltrado.

a. Deposito Decantador.

Cuando la cantidad de partículas de limo y arcilla sobrepasa 200 ppm, los equipos de filtración se obturan continuamente, por lo que procede la eliminación de esas partículas mediante un depósito de decantación

Este depósito tiene por misión separar del agua, por sedimentación, las partículas minerales en suspensión (arena, limo, arcilla). Algunas aguas subterráneas contienen ácido carbónico, que favorece la disolución de compuestos de hierro, Cuando esas aguas son bombeadas y se airean dan lugar a precipitados de hierro. La permanencia del agua en el depósito decantador favorece la precipitación y sedimentación del hierro antes de pasar a la instalación.

La superficie del depósito decantador viene dada por la fórmula:

S = Superficie del depósito, en m2

Q = Caudal de entrada, en l/s.V = Velocidad de sedimentación, en cm/segF = Factor de almacenaje. (Se suele hacer F = 2).La longitud del depósito se hace 5 veces mayor que su anchura.

Ejemplo 1

Dimensionar un depósito decantador para eliminar las partículas minerales mayores de 75 micras, sabiendo que el caudal de entrada es 30 l/seg y que la velocidad de sedimentación de las partículas de menor tamaño es de 0,50 cm/s.

Solución :

Anchura del depósito: aLongitud del depósito: l = 5·a

b. Hidrociclón

Su función es la de separar la arena y otras partículas compactas más pesadas que el agua, por lo que es ideal como filtro previo en instalaciones que captan

agua de pozo. La separación se produce gracias a la velocidad de rotación que se genera al ser inyectada el agua de forma tangencial en el interior del cuerpo del hidrociclón

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II. FILTRADO.

II.1.Filtros de Arena.

El filtro de arena sirve para retener contaminantes orgánicos (algas, bacterias, restos orgánicos) e inorgánicos (arenas, limos, arcillas, precipitados químicos). Es el tipo de filtro más adecuado para filtrar aguas muy contaminadas con partículas pequeñas o con gran cantidad de materia orgánica.

El espesor de la capa de arena debe ser, como mínimo, de 45 cm.

La eficacia del filtrado depende del tamaño de la arena que, a su vez, determina el tamaño de los poros entre las partículas. Se estima que el filtro de arena deja pasar las partículas cuyo tamaño es la décima parte del diámetro efectivo de la arena. Las partículas contaminantes que lleguen a los goteros deben tener un tamaño máximo igual a la décima parte del diámetro del gotero, por lo que el diámetro efectivo de la arena debe ser igual al diámetro de paso de agua del gotero. Un tamaño mayor de la arena origina un filtrado deficiente, y un tamaño menor da lugar a una rápida colmatación del filtro y, por tanto, a limpiezas de filtro más frecuentes.

La tabla N° 01 siguiente se indica los datos de las clases de arena disponibles en el mercado.

El número de tamiz o número de mesh es el número de orificios por pulgada lineal.

El diámetro efectivo es la apertura del tamiz que deja pasar a su través el 10 % de la arena y retiene el 90 % restante.

El Coeficiente de uniformidad es la relación entre las aperturas de los tamices que dejan pasar el 60 % y el 10 % de la arena. La arena de filtro para riego debe tener un coeficiente de uniformidad cercano a 1,50.

En la tabla N° 01 se indican calidades de filtrado. Por ejemplo, la arena del tamiz 11 hace la misma calidad de filtrado que una malla de 200 mesh; ambas retienen partículas de 78 micras (1/10 de 0,78 mm es 0,078 mm = 78 micras).

La capacidad de filtrado viene dada por el caudal de agua que atraviesa la unidad de superficie filtrante (expresada en m3/h.m2 de superficie filtrante), o lo que es igual, por la velocidad del agua dentro del filtro (expresada en m/h), que a su vez depende de la granulometría de la arena.

La tabla N° 02 indica los diferentes caudales y velocidades adecuados para cada tipo de arena.

Tabla N° 02. Capacidad de filtrado según la granulometría de la arena

Ejemplo 2

Calcular la superficie filtrante para un riego por goteo con un caudal de 80 m3/h y un diámetro mínimo del gotero de 0,90 mm.

Solución:

El tamaño de la arena debe ser igual al diámetro de paso de agua en el gotero. Corresponde a una arena de tipo medio.

A esta arena corresponde una velocidad del agua dentro del filtro de 60 m/h y un caudal de 60 m3/h y por m2 de superficie filtrante.

Superficie filtrante:

Diámetro:

Se instala un filtro de 1,30 m de diámetro. Si se instalan dos filtros, cada uno de ellos tendría una superficie filtrante de 1,33:2 = 0,66 m2

Se instalan dos filtros de 1 m de diámetro.

CRITERIOS INPORTANTES A TENER EN CUENTA.

En filtros limpios la perdida de carga no debe ser superior a 3 mca, aumentando progresivamente conforme el filtro se va contaminando.

Se debe efectuar la limpieza del filtro cuando la diferencia de presión entre la entrada y la salida del mismo sea de 2 mca, con respecto a las condiciones de limpieza total.

Para limpiar el filtro de arena se invierte el sentido de la circulación del agua, para lo cual se prevé de antemano las correspondientes derivaciones en las tuberías de entrada y de salida. Para garantizar una mejor limpieza conviene instalar dos filtros, de tal forma que el agua filtrada de uno de ellos sirva para hacer la limpieza del otro.

Se puede automatizar la limpieza mediante un sistema que se acciona cuando la diferencia de presión en la conducción, antes y después del filtro, alcance el valor prefijado.

La operación de lavado se hace durante 5 minutos, por lo menos, con el fin de remover bien la arena y eliminar los posibles canales preferentes que se hayan podido formar en su interior.

Se puede sospechar de la existencia de dichos canales cuando la diferencia de presión entre la entrada y la salida del filtro es inferior a 2-3 mca y, sin embargo, los filtros de malla (que se colocan aguas abajo) se ensucian reiteradamente.

Al final de la temporada de riegos los filtros de arena se lavan con agua y cloro, para evitar la proliferación de microorganismos.

Los filtros de arena se colocan en el cabezal, antes de los contadores y válvulas volumétricas, ya que estos aparatos requieren agua limpia para su correcto funcionamiento.

II.2.Filtros de Malla.

El filtro de malla se colmata con rapidez, por cuya razón se utilizan para retener partículas inorgánicas de aguas que no están muy contaminadas. Cuando existen algas en el agua hay que instalar aguas arriba un filtro de arena que las retenga, pues de otra forma colmatarían rápidamente la malla.

Se admite que el tamaño de los orificios de la malla debe ser 1/7 del tamaño del orificio del gotero. Las mallas más utilizadas para riego por goteo son las de 120, 150 y 200 mesh, aunque, por lo general, no es recomendable utilizar mallas con tamaño superior a 200 mesh, porque se obstruyen continuamente.

La capacidad de filtrado viene dada por el caudal del agua que atraviesa la unidad de superficie filtrante (expresando en m3/h.m2), o lo que es igual, por la velocidad del agua al atravesar la superficie filtrante (expresado en m/h). La velocidad que se recomienda en filtros de malla es de 0,4-0,6 m/s (1.440 - 2.160 m/h).

La superficie filtrante efectiva es un porcentaje de la superficie total del filtro, cuyo dato debe suministrar el fabricante.

Tabla N° 03: Relación entre número de mesh y tamaño de los orificios en malla de acero inoxidable

Ejemplo 3

Calcular el tipo de malla y la superficie filtrante de un filtro de malla de acero, para un caudal de 57 m3/h y un diámetro mínimo del gotero de 0,9 mm. Se sabe que el área efectiva es 0,3 del área total.

Solución:

Orificio de malla  = =0,128 mm = 128 micras.

Número de mes (según tabla 3) = 120.Velocidad del agua dentro del filtro = 0,4 m/seg = 1440 m/hCaudal de agua que atraviesa el filtro = 1440 m/h y por m2 de superficie filtrante.Para calcular la superficie efectiva se incrementa el caudal de riego en un 20 %, como margen de seguridad.

57 + 0,2 x 57 = 68,4 m3/h

Superficie efectiva =   = 0,0475 m2

Superficie total =   = 0,1583 m2 = 1.583 cm2

CRITERIOS INPORTANTES A TENER EN CUENTA.

En un filtro limpio, la pérdida de carga es de 1 a 2 mca, dato que deben dar los fabricantes. La limpieza del filtro debe realizarse cuando la diferencia de presión entre la entrada y la salida del filtro sea superior a 2 mca con respecto a las condiciones de limpieza total.

La limpieza manual de los filtros se realiza sacando el cartucho y lavándolo con un cepillo y agua a presión. Al final de la temporada se realiza una limpieza más esmerada, para lo cual se sumerge el cartucho durante unos minutos en una disolución de ácido nítrico de 5-10 %, lavándolo posteriormente con agua a presión. También se puede hacer esta limpieza sumergiendo el cartucho durante 12 horas en un baño de vinagre, lavándolo posteriormente con agua a presión y cepillo.

La operación de limpieza se puede automatizar mediante mecanismos adecuados que provocan la inversión del flujo cuando se alcanza una diferencia de presión prefijada entre la entrada y la salida del filtro.

Los filtros de malla se instalan en los cabezales de riego o en algún punto de la red de tubería. Cuando se instala filtro de arena, el filtro de malla se coloca aguas debajo de aquél, para que la arena que pudiera arrastrar el agua procedente del filtro de arena quede retenida en el filtro de malla.

El fertilizante se inyecta entre el filtro de arena y el de malla. De esta forma no se favorece la formación de algas en el filtro de arena, y el de malla retiene las impurezas de los fertilizantes y los precipitados que se puedan formar. Cuando los fertilizantes se inyectan en la red de tubería, el filtro de malla se coloca aguas debajo de la inyección.

Los filtros autolimpiantes requieren una cierta presión de funcionamiento, lo que hay que tener en cuenta para su colocación en los puntos de la red que dispongan de esa presión.

II.3.Filtros de Anillas

Tienen forma cilíndrica y el elemento filtrante lo componen un conjunto de anillas con ranuras impresas sobre un soporte central cilíndrico y perforado. El agua es filtrada al pasar por lo pequeños conductos formados entre dos anillas consecutivas. La calidad del filtrado dependerá del espesor de las ranuras. Se pueden conseguir, según el número de ranuras, hasta una equivalencia a una malla de 200 mesh. Su efecto es, en cierta medida, de filtrado en profundidad, como en el caso de los filtros de grava, por lo que, cada vez más frecuentemente, están sustituyendo a estos filtros. La profundidad del filtrado es la correspondiente al radio de las anillas. Estos filtros son muy compactos y resistentes admitiendo presiones de trabajo de hasta 10 atm. Al igual que los filtros de grava, pueden retener gran cantidad de sólidos antes de quedar obturada

Las pérdidas de carga de un filtro limpio oscilan entre 1 y 3 m.c.a. Su limpieza manual es muy sencilla: se abre la carcasa, se separan las anillas y se limpian con un chorro de agua. También lo es su limpieza automática, invirtiendo el sentido del flujo del agua, lo que ha popularizado su uso.