Filtración de las aguas de regadío

Parte de este proceso constituye la filtración basada en la remoción o separación de partículas sólidas que lleva consigo el agua a tratar.
La filtración es importante para dotar de agua limpia a los sistemas de riego presurizado, como es el caso del sistema de riego por goteo que es exigente en la calidad del agua que utiliza. En cambio, para el sistema de riego por aspersión es menos exigente. Para los servicios industriales también necesitan de buena agua y mucho más exigente es para el consumo humano.
Hoy en día tenemos diferentes maneras de filtrar el agua desde las más sencillas o artesanales hasta los modernos sistemas de filtrado automáticos asistidos con computadora que ejecutan labores de limpieza en momentos precisos.
En principio las partículas transportadas en el agua a tratar son retenidas por un medio filtrante, sea éste un depósito de sedimentación, una malla o tela, una grava, o un anillo. Las partículas retenidas se van acumulándose en el medio filtrante y obtruyen el paso por lo que tienen que ser retiradas ya sea mediante lavados manuales o por medio de sistemas automáticos.
Los filtros se seleccionan por el grado de filtración, capacidad de filtracion, etc.
¿Qué entendemos como Grado de filtración?
El grado de filtración se refiere al tamaño de abertura que tiene el medio filtrante. Un filtro de 130 micrones significa que el medio filtrante retiene o atrapa partículas sólidas mayores de 130 micras, las menores pasan por el filtro.
Una unidad de medida es la Micra que equivale a la milésima parte de un milímetros. El diámetro de un cabello es de unas 80 micras.
Una malla de 100 micrones significa 0.1 milímetros de luz de lado o expresa la distancia de separación de los hilos.
Otra medida es el Mesh que está mas relacionada con las telas.
De acuerdo al grado de filtración podemos elegir el filtro que se adecue a nuestros requerimientos. Las mallas, los anillos se seleccionan por el grado de filtración.
Área de filtración
El área abierta de filtro o área efectiva del medio filtrante es la sumatoria de todos los orificios que contienen la malla del filtro.
Si se conoce las dimensiones de la malla se puede calcular el área del medio filtrante pero no refleja el área efectiva. Para ello hay que calcular el área efectiva restándole el área que ocupan los hilos o paredes y el material que soporta a la malla normalmente el área efectiva se expresa en porcentajes.
Entonces el porcentaje de área efectiva relaciona el área útil respecto del área total del medio filtrante.
Por tomar un ejemplo las mediciones en un filtro de anillas de 130 micrones de filtración vemos que dispone de porcentajes entre 8 a 12 % en lo que respecta al área efectiva de filtrado, mientras que las mediciones hechas en un filtro similar de mallas de 130 micrones arroja porcentajes mayor entre 30 a 36%
Caudal (Q) de agua para filtrar
El caudal relaciona el volumen (V) transportado con el tiempo (t) Q = V / t
El volumen puede ser medido en metros cúbicos y el tiempo en segundos, minutos o horas (m3/h)
El caudal también relaciona la velocidad (V) por el área (A) de paso donde
Q = VA (m / h) (m2)
Velocidad de filtración (v)
La velocidad del filtrado relaciona el caudal de agua que vamos a filtrar entre el área efectiva de filtrado
v = Q/ A
Si el caudal Q se expresa en m3/hora y el área del filtro (A) en m2 tendremos que la velocidad de filtración se expresa en:
v = (m 3 / h )x ( m2)
v = (metros cúbicos / hora)x(metro cuadrado)
v = metros /hora
En la práctica la velocidad de filtración nos permite diferenciar una filtración lenta y una rápida de acuerdo a los rangos de velocidad que tenga el filtro.
Una Filtración es lenta con rangos entre 0.1 a 0.5 metros / hora como los filtros convencionales de grava a baja presión que son depósitos conteniendo grava.
Una Filtración media de 0.5 a 5 metros / hora
Una filtración es rápida cuando las velocidades superan los 5 metros / hora
El riego presurizado necesita filtrados rápidos y a presión entonces una buena velocidad de filtración sería de 150 y 500 metros / hora estos rangos se pueden alcanzar.
Tiempo de saturación
Se refiere al tiempo que el medio filtrante llega a saturarse de basuras tapando los poros de la malla para dimensionar un filtro es necesario conocer la calidad de agua y calcular en que tiempo se va ha saturar
Lógicamente no se debe esperar que los filtros lleguen a taparse para recién lavar, hay que lavar antes, dado que en la medida que se van tapando los poros se va perdiendo la capacidad de filtrado dicho de otra manera el caudal va disminuyendo.
En los filtros automáticos se puede programar la frecuencia del lavado así mismo el tiempo que debe durar el lavado mediante el empleo de una tarjeta electrónica. Por ejemplo programamos un lavado cada hora y asignamos unos 3 minutos de tiempo para el lavado, cuando el agua viene mas turbia ajustamos mas puede lavar cada media hora y demorar en lavar 4 minutos lo que significa que estos filtros trabajan de acuerdo al pulso de comportamiento del agua que va ha ser filtrado.
Muchos filtros automáticos llevan consigo un presostato que mide el diferencial de presión (entrada y salida) que se constituye en el elemento sensible que autoriza el lavado.
Tipos de Filtrado
Filtrado a Profundidad que comprende a los filtros de grava
Tanques de Grava
Estos son filtros de grava o arena a presión donde se hace pasar el agua por una capa o varias capas de arena
El paso de agua en este medio filtrante se ve debilitada la velocidad por el espesor de la capa.
Los tanques presurizados vienen de diferentes medidas y tamaños.
Un tanque de grava de 48 pulgadas puede tener una velocidad de filtración por el orden de los 65 metros /hora con una capa de arena de unos 40 centímetros con diámetros de arenas 1.2 mm
La grava se renueva frecuentemente, pues con el tiempo notamos que disminuye su capacidad de filtrado, fácilmente se adhieren a las arenas las fibras que arrastra el agua lo que viene inutilizando entonces hay que cambiar la grava.
Los filtros de grava presurizados suelen tener una capa de grava de un mismo tamaño o varias capas o multicapas.
Normalmente trabajan en baterías que permite efectuar un retrolavado que consiste en remover la suciedad de un filtro utilizando el agua limpia de los otros filtros y viceversa.
Filtros de superficie
Filtro de Mallas
Son filtros de precisión, son filtros de seguridad por que mantiene una abertura de orificio de un solo tamaño.
Las mallas o elemento filtrante van ubicadas ya sé en lamina plana o circular contenido en un cilindro o escáner.
Durante el filtrado acusan baja perdida de carga
Tipos de filtros por la forma del lavado.
Filtros manuales
Necesitan de un operador que este continuamente este lavando los filtros.
Normalmente se sobredimensionan su capacidad del filtrado para evitar estar lavando en tiempos cortos.
Filtros semi automáticos
El operador no tiene que estar destapando el precinto del filtro para lavarlo
Filtros automáticos
El operador programa y filtro automáticamente hace las labores de lavado
Sin la mano del operador
En zonas donde no existe servicio de corriente eléctrica y se tiene agua presurizada con el desnivel topográfico existen filtros automáticos para estos casos, hay equipos que usan alturas netas hasta un mínimo de 17 metros HDT
Si seleccionamos con mandos electrónicos este puede ser alimentado con baterías eléctricas
En zonas que cuentan con energía eléctrica podemos utilizar los que tienen un motor Eléctrico que hace trabajar al scanner
Muestreos
Para el diseño de un sistema de filtrado es necesario conocer las características del material que arrastra el agua, practicar análisis de transporte de sedimentos, materiales en suspensión, tipo de material que arrastra, puede ser orgánico.
Es decir hoy que conocer la calidad del agua tanto en épocas normales como críticas en que el agua alcanza su mayor turbidez.
De acuerdo a los resultados que arroje los análisis podemos optar por el tipo de filtrado y definir la capacidad del sistema de filtración de acuerdo a la demanda
Recordemos siempre que un reservorio puede depurar agua dependiendo del tiempo que repose el agua, la demora hace que las partículas se precipiten en el recipiente, una tubería de succión con boya flotante puede tomar agua del nivel que deseamos, una cámara de carga puede contener mallas para que finalmente nuestros filtros seleccionados operen.
Podemos hablar también de una filtración primaria, secundaria en fin
Las fuentes de agua como lagos, ríos, subsuelo o subterráneas, canales, aguas atmosféricas y aguas residuales tienen diferentes tipos de partículas.
Hoy en día la filtración de las aguas cobra mayor vigencia por la contaminación, la erosión hídrica de los suelos que afecta las fuentes de agua que antes eran limpias, muy a menudo varían los niveles de turbidez.
Saludos a los colegas de América Latina que asistieron al Seminario Internacional de Filtración e Irrigación en Santiago de Chile (Junio del 2007)