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Filtración (I): consideraciones previas sobre el agua

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Sobre el blog

Miguel Angel Monge Redondo
Ingeniero Técnico Agrícola por la UPM. Colegiado. Reconocimiento a una trayectoria profesional destacada CITAC 2018. Nominado mejor post premios iagua 2017.
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Con la filtración del agua se persigue eliminar la mayor cantidad posible de carga contaminante para evitar la aparición de obstrucciones.

a)  Obstrucciones

Pueden considerarse a las obstrucciones el problema más grave y frecuente en las instalaciones de riego, sobre todo las que son de goteo. En una primera clasificación las oclusiones se reunirían en dos grupos:

  • Obstrucción rápida: producida por partículas orgánicas e inorgánicas que se encuentran en suspensión en el agua. Dependiendo de la concentración de estas partículas se podrían crear cúmulos en zonas de la instalación con una mayor o menor rapidez.
  • Obstrucción lenta: que se produce por precipitados de diversa naturaleza o por la proliferación de bacterias, algas y otros microorganismos.

Las obstrucciones rápidas se previenen mediante la utilización de los filtros, combinando en algunas ocasiones varios modelos o sistemas de filtración en función del tipo de carga contaminante que transporte el agua, como luego veremos.

Las obstrucciones lentas se previenen mediante la utilización de tratamientos químicos, asunto que será tratado en otra entrada.

Los contaminantes que lleva el agua de riego pueden ser orgánicos e inorgánicos. Entre los primeros, los más comunes son algas, pececillos, moluscos, insectos, gusanos, semillas, crustáceos, materias vegetales (hojas, ramas, frutos…), etc. Los contaminantes inorgánicos se componen fundamentalmente de limos, arcillas y arenas.

El tamaño de las partículas inorgánicas es muy variable. Una clasificación del tamaño de estas partículas ayudará a comprender los valores tan pequeños de sólidos en suspensión que un agua puede transportar.

  • Arena___ granos de 0,06 a 2 milímetros
  • Limo____ granos de 0,02 a 0,06 milímetros
  • Arcillas__ partículas menores de 0,002 mm de diámetro.

En la siguiente fotografía se aprecia la presencia de limos en el interior de una tubería de goteo. Los limos y arcillas penetran en la instalación de riego. El manejo y mantenimiento en estos casos es fundamental para evitar la acumulación de estas partículas.

b) Procedencia del agua

Si el agua procede de acuíferos puede contener porcentajes variables de partículas inorgánicas en suspensión (arenas, limos o bien arcillas).

Cuando el agua proceda de canales o ríos y siempre que se encuentre en contacto directo con la radiación solar, se producirá proliferación de materia orgánica. Esta proliferación será mayor cuanto menor sea la velocidad de circulación del agua o cuanto mayor sea su temperatura.

Si el agua procede de depósitos o embalses descubiertos, hay que tener en cuenta que se va a generar materia orgánica y que la cantidad producida dependerá al final de la temperatura del agua y del clima.

Para hacernos una idea de la carga contaminante que puede extraer un filtro, pensemos en una instalación que riegue con un caudal de 100 m3/h con agua que contenga 20 ppm (20 mg/l) de sólidos en suspensión. Los filtros por cada hora de funcionamiento, extraerán entre 1,5 y 2 kg de arena

c) Grado de filtración

El grado de filtración nos informa de la capacidad que tiene un filtro para retener las partículas contaminantes del agua. Es un valor que, originalmente en los filtros de malla, quedaba definido por el número de Mesh, siendo éste el número de orificios contados en una pulgada lineal. Una pulgada equivale a 25,4 mm de longitud, por tanto 100 Mesh equivalen a 100/25,4 = 4 perforaciones u orificios por milímetro.

Esta medida, sin embargo, presentaba una serie de condicionantes ya que el área neta de filtración depende del grosor del hilo que conforma la malla, como se aprecia en la figura siguiente. Además la forma de los orificios que queden tras el trenzado afecta finalmente a la capacidad de filtración y a la susceptibilidad de retener un tipo u otro de partículas.

La unidad comúnmente utilizada para referirse al tamaño del orificio o perforación de la malla y por tanto al grado de filtración, es la micra.

En la imagen siguiente vemos diferentes mallas con distintos grados de filtración.

En la práctica se acepta que para evitar obstrucciones en los emisores de riego localizado el tamaño del orificio de la malla debe de ser inferior a 1/8 del diámetro máximo de paso del emisor, si bien, al final, será la calidad del agua lo que determine el grado de filtración definitivo adoptado en proyecto. Para riego localizado los valores de grado de filtración normalmente varían de 130 a 80 micras (120 a 200 Mesh).

    En algunas publicaciones se utiliza el término micrón. Este término es una voz inglesa que significa micra, por tanto su equivalencia es la misma.

En la imagen siguiente vemos la comparativa entre el tamaño de las partículas inorgánicas y el grado de filtración. Observa que los limos y las arcillas, debido a su pequeñísimo tamaño, penetran a través de los filtros a la red de riego. 

a) Sistemas de filtración

Para filtrar aguas procedentes de ríos, canales, balsas y pozos con destino al riego localizado, utilizaremos los sistemas basados en hidrociclones, filtros de malla y filtros de arena. Previo a la realización del estudio de diseño de estaciones de filtrado se debe de tener una información detallada y precisa de la carga contaminante del agua. Este análisis hay que hacerlo en la época de mayor demanda de riego que obviamente coincidirá con una mayor concentración de sólidos y materia orgánica en el agua.

Debe conocerse la capacidad de filtrado del sistema, ya que si el conjunto de filtros se instala en paralelo, la capacidad será la suma de las capacidades de cada uno de ellos, y si se instala en serie, ésta será la del filtro de menor capacidad. Así, conocida la capacidad de filtrado se sabrá cuántos filtros hay que instalar en paralelo o en serie dependiendo del caudal que debe circular por la red.

En el siguiente post veremos los tipos y las características de estos filtros y cómo  deben de elegirse según el tipo de contaminantes que lleve el agua.

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