1. Filtrado y calidad de agua:
Aspectos Generales
Ing. Agr. Oscar Lutenberg (B.Sc.Agr) – Mashav
2. 2
Tanto en la industria como en la agricultura, el filtrado
es preciso para evitar obstrucciones en los emisores.
Es necesario considerar el diferente origen y los
cambios de calidad del agua para elegir el mejor sistema
de filtrado.
Esta ponencia intenta cubrir los diferentes tipos de
sistemas de filtrado en uso y en que caso se aplica cada
uno de ellos.
Veremos también las ventajas y desventajas de cada
método de filtrado.
Introducción
3. El filtrado es crítico en todo sistema de Riego por Goteo.
Un filtrado efectivo es esencial para operar los sistemas en
forma favorable y a largo plazo preveniendo el taponamiento
de los goteros por el uso del agua de riego.
Filtrado
3
4. Objetivos
Enunciar las diferentes fuentes de origen del agua y los filtros
comúnmente usados.
Proveer conocimientos prácticos de las definiciones,
materiales y del lenguaje asociado con el tema filtrado en la
agricultura.
Presentar una rápida vista sobre los diferentes y más usados
tipos de filtros.
Asegurar un buen entendimiento de lo antedicho.
5. 5
Filtrado: separación de los sólidos del agua
Partículas mayores de un tamaño definido (según la aplicación específica)
deben eliminarse para proteger los sistemas de agua.
Es imposible lograr un filtrado del 100%
El filtrado es esencial cuando se
usan sistemas de microrriego
La interacción entre los factores
químicos, físicos y biológicos es el
lo más peligroso para los sistemas
de filtrado.
6. 11/25/2016 6
Diferentes tipos de filtros
Filtros de
anillas
Filtros de malla
Hidrociclones y
separadores de arena
Filtros de grava
8. 8
2)Filtros de Arena (grava)
A1A5
A4 A3
A2
A1
3)Filtros de anillas
A1
Diferentes tecnologDiferentes tecnologíías de Filtradoas de Filtrado
1) Filtros de malla
4) Filtros Hidrociclón
10. 10
Razones del Filtrado
Eliminar el material suspendido en el agua.
De no hacerlo, esto puede producir:
Taponamiento de goteros y micro – aspersores (normalmente
por material orgánico, pero también inorgánico)
Desperfectos en válvulas de agua operadas hidráulicamente.
Resultado
La integridad del sistema es afectada.
Se ocasionarían eventualmente desde pequeñas pérdidas hasta
una catástrofe!.
11. 11
Definiciones
Total de sólidos suspendidos (TSS): expresa la masa (en mg/l)
de partículas suspendidas en agua más grandes de 0.45 micrón.
Turbidez: cuan clara es el agua. Unidad: NTU. Factor menos
dominante en el riego por goteo o micro-aspersión.
Distribución del tamaño de las partículas: normalmente usado
en la industria.
Mesh: expresa el grado de filtración basado en cuantos hilos
tiene la malla por pulgada. Cuanto más alto es el Mesh, más
pequeña será la partícula que puedo atrapar.
Micrón (): unidad de medida de las partículas.
1000 micrones = 1 mm
12. 12
Definiciones
(cont.)
Área general de filtrado: es el resultado del producto de la
longitud del elemento filtrante por su circunferencia (L.2πr). Se
divide en Área Filtrante Activa y Área Filtrante Inactiva.
Porción Filtrante: la relación entre área general filtrante y área
activa.
Capacidad de caudal: depende del diámetro del filtro, el elemento
filtrante y la calidad del agua.
Velocidad de la corriente: depende del caudal y el diámetro del
filtro. Una alta velocidad puede causar el taponamiento frecuente del
elemento filtrante.
13. 13
Definiciones (cont.)
Pérdida de presión: se divide en dos categorías principales
1. Pérdida a máximo caudal cuando el filtro esta limpio.(2-3m)
2. Presión Diferencial P. (5-7m es normal, cuando se ensucia)
Frecuencia de lavado: es determinada por el P que se fijó
entre la presión de entrada y de salida del filtro o por tiempo.
“Torta” del filtro : es el material que se va acumulando
sobre el elemento filtrante (anillas o malla) o sobre la arena o
medio filtrante en los filtros de grava.
Túnel / Canal: fenómeno en el cual agua pasa directamente a
través del medio filtrante sin ser filtrada (filtros de grava).
14. 14
Cuerpos o tanques filtrantes
Sellos hidráulicos.
Resortes de acero inoxidable
Anillas de polipropileno
Mallas
Válvulas
Etc.
Materiales y
partes
integrantes
15. Partículas
Minerales
Partículas
Orgánicas
Precipitados
Químicos
Arena
Limo
Arcilla
Otras
Algas
Bacterias
Restos vegetales o animales.
Sales
Depósitos de Fe, S y Mn.
Fertilizantes
Impurezas del agua en los
sistemas hidráulicos
16. 16
Origen del agua y su calidad
La naturaleza de los contaminantes que pueden taponar las boquillas,
orificios o laberintos de los emisores en el sistema se puede dividir en:
1. Materiales minerales (inorgánicos):
• Proceden del agua bombeada de los ríos, lagos o represas (limo:10-80μ)
o de pozos (arena:100-1000 μ).
2. Micro-organismos (0rgánico:
• Cuando el agua está expuesta a la luz solar y al aire, pueden crecer en
ella - en forma espontánea - algas y zooplancton (100-300 μ).
• Además pueden darse las condiciones apropiadas para la proliferación de
micro-organismos unicelulares, que pueden reproducirse en la tubería
principal inmediatamente después del filtro primario.
• Todos estos agentes deben ser atacados/ removidos químicamente
usando para ello un desinfectante/ oxidante como el Hipoclorito de Sodio
(NaOCl)-o el Agua Oxigenada (H2O2). Veremos más tarde “tratamientos”.
17. 17
Origen del agua:
Agua potable
Pozos y aljibes.
Reservorios y diques.
Canales.
Agua servida tratada.
18. Proceso de obturación:
necesidad de filtros
Emisores con pasos pequeños.
Bajas velocidades del agua.
Formación de obturaciones.
Nacimiento del Filtrado.
19. 19
Tres categorías:
Sólidos Inorgánicos suspendidos
Materia Orgánica (algas / bacterias)
Sedimentos creados por reacciones químicas.
Principales Causas de obturaciones
20. Tabla 1:
Riesgo potencial de taponamiento en los sistemas de riego por goteo
Calidad del
Agua
Indicadores Riesgo potencial
Pequeño Leve a moderado Severo
Físico Sólidos suspendidos - TSS
(mg/l)
< 50 50 – 100 > 100
Químico pH < 7.0 7.0 – 8.0 > 8.0
Sólidos Disueltos - TDS (mg/l) < 500 500 – 2000 > 2000
Manganeso (mg/l) < 0.1 0.1 – 1.5 > 1.5
Hierro (mg/l) < 0.1 0.1 – 1.5 > 1.5
Sulfitos – HS (mg/l) < 0.5 0.5 – 2.0 > 2.0
Biológico Bacteria (No/100mL) < 1 x 10^ 1 – 5 x 10^ > 5 x 10^
21. 21
Tabla 2: Tamaño de la partícula y su relación equivalente en
Mesh y Micras (µ)
Material Tamaño en Micrones
(µ)
Mesh equivalente
Very coarse sand
(Arena muy gruesa)
1000 – 2000 10 –18
Coarse sand (Arena
gruesa)
500 – 1000 18 – 35
Medium sand (Arena
medianamente gruesa)
250 – 500 35 – 60
Fine sand (Arena fina) 100 – 250 60 – 160
Very fine sand (Arena
muy fina)
50 –100 160 – 270
Silt (Limo) 2 – 50
Clay (Arcilla) < 2
22. El proceso de filtrado
Filtrado: proceso de separación de los componentes
de una suspensión en fase sólida y líquida.
23. Tipos de Filtros y
sus aplicaciones
Filtros de profundidad o volumen: grava (antracita y arena) y
filtros de anillas.
Filtros de superficie: malla.
Hidrociclones: separadores de arena.
24. Filtros de Profundidad o Volumen
(filtros de grava)
Entrada de
agua sucia
Entrada
Medio
filtrante
Punto de
inspección
/servicio
”Hongos”
difusores
Cuerpo
filtrante
Salida
de agua
filtrada
Salida
Fig. 1
25. Los discos de anillas son usados con sistemas de aguas
superficiales,pozos o aguas de origen municipal.
Estos filtros se componende una serie de discos de
plástico acanalados apilados juntos con un paso
equivalentetotal desde 40 hasta 400 mesh.
Estos filtros permiten un filtrado profundotridimensional
(por ejemplo, permiten atrapar más partículas del agua
que pasa a través de los poros creados por las ranuras
en las superficies de los discos filtrantes apilados juntos
en el filtro). Tienen mayor superficie que los filtros de
malla, los filtros de disco (o anillas) son más adecuados
para caudales mayores de agua.
Filtros de Anillas
26. Filtros de anillas
Alta retención de las impurezas (al estilo
de los filtros volumétricos).
Alta tolerancia a P y mínimo riesgo de
colapso ( o rotura) del elemento.
Pequeña “huella” y liviana construcción.
Fácil de limpiar manualmente.
Las unidades automáticas trabajan
eficientemente.
Filtrando
Retro-lavando
Fig. 3 Fig. 4
Fig. 2
un segmento de disco
27. Los filtros de malla se utilizan principalmente
como filtros secundarioscon los sistemas de
agua superficialeso como filtros primarioscon
fuentes de agua de pozo o municipal.
Un filtro de malla se compone de un cilindro con
una red que atrapa la suciedad.
Este filtro está destinado a agua relativamente
limpia; su uso es menos común con agua de
embalse/represa o agua bombeada de un
reservorio.
Filros de Malla
27
28. 28
Filtros de Malla (o red)
Ventajas:
Construcción simple y de fácil
entendimiento.
Se usa un filtro único en vez de
una “batería”, normalmente.
Usa poca agua para retro-lavado
como los filtros de anillas.
Desventajas:
La malla tejida se daña con
facilidad.
Corrosión del cuerpo.
Fig.6
Diferentes tipos de pantalla filtrante
entrada
salida
Fig.5
29. El término relevante para riego por goteo es el tamaño de los espacios
entre las fibras en el filtro, en micras (1/1000mm).
La unidad Mesh representa el número de poros (orificios) por pulgada lineal
(típicamente 40-200) pero no representan el tamaño de cada poro.
Tradicionalmente, la industria de filtrado utiliza Mesh, vea la siguiente tabla
para conversión de micrón a Mesh:
Filtro de Malla/ Tamaño de
Orificio del Disco
29
30. 30
30
Grado de Filtrado - Mesh/ Micron
Micrón
(Diámetro del paso de agua)
Mesh
(Número de hilos por
pulgada linear)
42040
25060
17780
125120
105140
100155
75200
31. 31
Organismo
Tamaño
(µm)
Separación por filtros de discos (%)
20 µm 55 µm 100 µm 130 µm 200 µm 400 µm
Bacteria 1 - 10 15 10 8 5 0 0
Phytoplankton 10 – 40 45 30 15 5 0 0
Zooplankton 80 - 100 100 98 75 65 50 20
Bryozoans,Esponja 200 – 500 100 100 100 100 85 60
Algas > 500 100 100 100 100 100 90
SEPARACIÓN DE ORGANISMOS ACUÁTICOS A TRAVÉS DEL FILTRO DE DISCO
32. Los hidrociclónes/separadores de arena se utilizan
como una etapa preliminar de la filtración en presencia
de arena u otras partículas pesadas (50 micras o
mayores) en la fuente de agua. Utilizan la fuerza
centrífuga para separar las partículas del agua. El
material separado cae en un tanqueo depósito donde se
puedeeliminar más adelante.
No es un verdadero filtro, puesto que no hay ninguna
barrera física para separar las partículas, pero a menudo
se utiliza antes de un filtro para quitar la mayor parte de
los contaminantes,donde el filtro hace la limpieza final.
Este tipo de diseño reduce el tiempo necesario para
limpiar el filtro principal.
Cada modelo de hidrociclón tiene su rango específico de
operación según caudales definidos,labor que no va a
ser efectuada fuera de él.
Hidrociclón
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33. 33
Hidrociclones
Se usa como “pre- filtro”
Cuerpo del
hidrociclón
Tanque colector de arena
El agua entra en
forma tangencial
El agua sale hacia
arriba sin arena
La arena es forzada a
moverse hacia los
costados y hacia abajo
Fig.7 Fig.8
34. Los filtros de media (grava o arena) son
necesarios para cualquier fuente de agua
superficial y especialmente para las aguas
residuales. Consisten en un recipiente de
metal o caja de plástico con grava pequeña
piedras o arena, que atrapa la suciedad.
Este filtro incluye un sistema de retrolavado
para lavar la grava o arena y regresar la
suciedad capturada, a la fuente de agua.
Tipos de Filtros
34
Los tipos de filtros utilizados más a menudo en sistemas
de riego por goteo son:
35. 35
Selección y diseño
Los contaminantes son problemáticos para los emisores y
también para los filtros.
Se debe diseñar en función del caudal y la calidad de agua
relevante a cada proyecto.
El filtrado debe ser visto como el “salvavidas” del sistema de
riego.
El sistema de riego por goteo requiere un filtrado de alto grado
que asegure larga vida y rendimiento.
36. 36
Filtros de Seguridad
(secundarios)
Muy recomendable, especialmente cuando:
1. Hay una significante distancia entre el filtro principal
ubicado en el cabezal de riego y la parcela a regar.
2. Cuando la calidad del agua es baja.
El costo adicional de instalación es incomparable con
el beneficio que trae aparejado:
Captura el material (orgánico e inorgánico) que se
acumula en el tubo principal.
Hace las veces de “llave de seguridad” de eventuales
desperfectos en el sistema de filtrado central.
37. 37
Manual o Automático ?
La tendencia es sin duda la automatización.
Incluye los siguientes métodos:
1. Intervalos de tiempo.
2. Intervalos de cantidad de agua.
3. Presión Diferencial (P).
4. Combinado: P e intervalos de tiempo.
Normalmente usamos los intervalos de tiempo
en primera medida y el P como apoyo.
38. 38
Automático vs. Manual
Ventajas y desventajas
Ventajas Desventajas
La presión se mantiene pareja
“corriente abajo”.
Costo
Menos interrupciones en el
desarrollo normal del riego.
Requiere entendimiento del
operador sobre su
funcionamiento
El sensor / timer no se “olvida”
de activar.
Mas partes componentes.
El operador puede estar con
la “conciencia tranquila”.
Ahorro de energía: cuando el
filtro esta limpio se reduce la
pérdida de presión.
39. 39
Headloss
(meters)
Time
(hours)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
LIMPIEZA EFICIENTE SIGNIFICA UN FUNCIONAMIENTO CONTINUO
Pérdida de carga inicial en un filtro limpio
La acumulación de sólidos es la causa principal de pérdida de carga.
Una limpieza eficiente del medio devuelve
la pérdida de carga a su valor original.
40. 40
Filtro Tapado
Headloss
(meters)
Time
(hours)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Limpieza ineficaz del medio filtrante significa
pérdida de carga (no vuelve al punto inicial).
Cuando la limpieza es ineficiente, la obstrucción del filtro es inevitable.
41. 41
Instalación y mantenimiento
Instalación
Normalmente el sistema principal de filtrado se
instala al lado de la estación de bombeo.
Cuando no es necesaria toda la presión proveída
por la bomba, se instalará un reductor de
presión antes del filtro.
Se instalarán: válvulas aisladoras y de servicio,
puntos de inyección de fertilizante, etc.
42. 42
Mantenimiento
Diario: buscar eventuales pérdidas de agua.
Semanal:
1. chequear la perdida de presión corriente abajo: debe ser
7m (0.7 atm.) o menor.
2. Revisar el control de retro-lavado manualmente.
3. Activar el retro-lavado automático, manualmente.
4. Chequear la tarea de retro-lavado en relación al sistema
de control de diferencia de presión (P).
43. 43
Mantenimiento
Fin de temporada:
Vaciar el sistema de filtrado de agua.
Abrir todos los filtros y revisar el medio filtrante.
Abrir y limpiar todos los filtros de seguridad, limpiando los
anillas.
Revisar todos los sellos hidráulicos y cambiar los que estén
dañados.
Engrasar los sellos antedichos antes de reinstalarlos.
Presurizar el sistema y revisar eventuales pérdidas.
Activar manualmente y revisar todas las llaves de retro-
lavado.
Revisar el trabajo de los manómetros (relojes de presión).
Chequear la perdida de presión en el sistema: 4m es normal.
44. 44
Resumen y conclusiones
Espero haber cubierto en esta ponencia aunque sea en parte
el material básico referente al filtrado.
El filtrado esta considerado el “corazón” del sistema de riego
y muchos errores son cometidos por diseño incorrecto, mala
elección del filtro o pobre mantenimiento.
Los agricultores de hoy en día no necesitan ser convencidos
sobre la necesidad del filtrado automático. Ellos necesitan que
los convenzan en que tipo de filtro automático invertir.
No todos los filtros son iguales…, y una vez que sabemos
más sobre el origen del agua y su calidad, estamos dotados
del conocimiento para tomar las correctas decisiones.
