FILTRO DE ARENA
La filtración por arena, carbón activado o antracita consiste en la purificación del agua al atravesar un techo compuesto por uno de los materiales citados. La filtración es utilizada en tos tratamientos de afino de las Estaciones de Tratamiento de Agua Potable (E.T.A.P.) y en tos tratamientos terciarios en Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (E.D.A.R.); también puede ser usada como proceso previo a sistemas de riego y en la depuración de Piscinas.
Se distinguen Filtración Lenta, Filtración Rápida y Filtración Multicapa:
● Filtración Lenta: empleada en la preparación de agua potable para eliminar los sólidos en suspensión, donde se deja colar el agua, con velocidad baja y regulada, por un lecho de arena consistente en arena pura con granos de ciertas dimensiones. Procesos físicos, químicos y biológicos purifican el agua. Una particularidad es la formación de una capa de superficie que contiene una actividad altamente biológica y que es esencial para el funcionamiento del filtro.
● Filtración Rápida: es un modo de tratamiento del agua donde ésta, después de la clarificación, pasa por una capa de arena con el fin de eliminar las partículas remanentes. El filtro puede trabajar por gravedad o por presión. Es necesario invertir el filtro con regularidad para deshacerse del material interceptado, evitando así el taponamiento.
● Filtración Multicapa: el agua pasa a través de dos o más capas hacia arriba o hacia abajo. La capa más superior se compone de gránulos grandes con poca densidad. En las siguientes capas los gránulos son más pequeños, pero la densidad es más grande.
Funcionamiento
El funcionamiento de un filtro de arena puede considerarse en tres operaciones: Operación de Filtrado, Operación de Lavado y Operación de Aclarado.
1. Operación de Filtrado: en esta operación se introduce agua hasta expulsar todo el aire contenido en el filtro, este aire sale por el circuito de purga de aire, regulado por ventosas en los extremos. El agua sucia es bombeada a una determinada presión en función de la velocidad de filtrado de forma que es introducida en el filtro por su parte superior, y repartida merced a un tubo perforado, que distribuye uniformemente el fluido en función del caudal, para no remover el lecho filtrante y pueda provocar corrientes preferenciales. La posición de la batería de válvulas para esta operación es la siguiente:
• Válvula A - cerrada
• Válvula B - abierta (salida agua filtrada) • Válvula C - abierta (entrada agua bruta) • Válvula D – cerrada
2. Operación de Lavado: cuando exista una descompensación de presión de aproximadamente 1-2 Kg/cm2 entre el manómetro de la boca de entrada en la zona superior del filtro y el manómetro de la boca de salida de agua filtrada en la inferior, se ha de proceder al lavado del filtro. Ello viene motivado al hecho de que el lecho filtrante se halla cargado de las partículas en suspensión del agua que han quedado retenidas. Se toma agua limpia, la que resulta de la operación de filtrado, mediante bombeo. La posición de las válvulas es la siguiente:
• Válvula A - abierta (entrada agua lavado) • Válvula B - cerrada
• Válvula C - cerrada
• Válvula D - abierta (salida agua lavado)
De esta forma el agua de lavado entra en el filtro por la parte inferior, invirtiéndose el recorrido. El agua de lavado es ayudada a ascender por el filtro merced al grupo de bombeo, además se introduce el aire necesario para levantar el lecho sin crear corrientes preferenciales merced al grupo soplante; se alternan entradas de aire y agua durante unos diez minutos hasta observar en la arqueta de agua de lavado que esta sale cada vez más clarificada.
3. Operación de Aclarado: una vez observado que el agua de lavado sale clara se procede a la operación de aclarado. Con el equipo de bombeo se toma agua de la arqueta de lavado y se introduce por el circuito de filtrado al objeto de lavarlo. Esta operación suele hacerse en unos cinco minutos. La posición de las válvulas es la siguiente:
• Válvula A - cerrada
• Válvula 8— abierta (entrada agua de lavado) • Válvula C - abierta (salida agua aclarado) • Válvula D – cerrada
Principios de diseño: Filtro de arena (FA)
Los Filtros de Arenas o Carbón Activo HIDROMETÁLICA, están constituidos en su conjunto por los siguientes elementos:
• Equipo de bombeo y equipo de lavado • Estructura
• Falso fondo • Tubuladuras
EQUIPO DE BOMBEO Y EQUIPO DE LAVADO
El Equipo de Bombeo está compuesto por bomba centrífuga de potencia y caudal adecuados al volumen total a tratar, con motor de 1500 r.p.m. con protección IP-55.
El Equipo de Lavado está igualmente compuesto por bomba centrífuga de las mismas características que el equipo de bombeo y de Grupo Soplante de émbolos rotativos. El Soplante de émbolos rotativos se compone de un estator dentro del cual se alojan dos émbolos simétricos, con forma de engranaje bidental que giran en sentido contrario y velocidad uniforme; el líquido a vehicular penetra en la cámara formada por el estator y émbolos que en su giro lo desplazan a la tobera de compresión.
El rendimiento volumétrico del soplante es constante permitiendo operar en servicios de presión variable. Por cada vuelta completa del eje de accionamiento se aspiran y comprimen cuatro volúmenes sectoriales unitarios. La ausencia de fricción entre los émbolos hace innecesaria la lubricación en las cámaras de compresión, lo que permite la entrega de aire exento de aceite, ventaja principal y característica valiosa en los procesos químicos.
Tabla de soplantes
*Cotas en mm. Peso en kg
TIPO DN A Ф D F H I L Peso sin motor
Manguito
flexible Válvula retención 4M 65 640 76 505 100 150 900 130 100 15 16 118 129 129 8M 80 835 89 565 135 195 1195 220 110 15 16 134 144 144 10M 80 835 89 585 135 195 1195 235 110 15 16 134 144 144 11M 80 835 89 635 135 195 1195 250 110 15 16 134 144 144 11.5M 100 945 114 735 135 225 1425 275 110 15 16 254 164 170 12M 100 1035 114 735 135 225 1425 375 110 15 16 254 164 170
ESTRUCTURA
La estructura de un filtro está construida en acero A-42b y compuesta por: •Virola
•Fondos tipo Klopper •Bocas de hombre •Patas
Virola es el cuerpo cilíndrico del filtro y en ella se colocan los taladros para las tubuladuras de entrada y salida del agua y boca de hombre para vaciado del material filtrante. Se fabrica en chapa laminada de 3 a 30mm, con anchuras de 1500 a 2000 mm.
Fondos tipo Klopper son los casquetes toriesféricos o en asa de cesta que cierran superior e inferiormente la virola; en ellos se preverán los taladros para boca de hombre de llenado y purga de aire en el superior y vaciado y entrada de aire en el inferior.
Las Bocas de Hombre tienen un diámetro interior de 20" (513mm), y van cerradas mediante brida de cierre del mismo diámetro asegurada mediante 20 tomillos M24x110 con tuerca y arandela de acero galvanizado y asa de cogida.
Patas servirán de apoyo a todo el filtro, compuestas por cuatro perfiles HEB de dimensiones en función del diámetro del filtro, con chapas de refuerzo en la unión con el fondo Klopper, de espesor 6 a 10 mm curvadas. Llevarán soldada una placa de anclaje cuadrada de 10 a 15 mm de espesor con taladros diámetro 22, para colocación de espárragos de anclaje a la losa de hormigón.
De e Dd H V Peso kg/ mm De e Dd H V Peso kg/ mm 900 3-20 1020 184 71 6.5 2000 4-30 2240 400 790 31.5 1000 3-20 1130 203 98 8 2100 5-30 2407 427 913 35 1100 3-20 1240 222 131 9.7 2200 5-30 2480 438 1050 38.7 1200 4-20 1360 245 169 11.6 2300 5-30 2633 465 1200 42 1300 4-30 1470 265 215 13.6 2400 5-30 2700 480 1365 46 1400 4-30 1580 283 270 15.7 2500 5-30 2859 508 1544 50 1500 4-30 1690 302 332 18 2600 5-30 2920 519 1737 54 1600 4-30 1800 322 403 20.3 2700 6-30 3092 547 1946 58.2 1700 4-30 1948 345 482 23 2800 6-30 3150 560 2167 62 1800 4-30 2020 361 575 25.7 2900 6-30 3318 585 2413 67 1900 4-30 2130 380 677 28.5 3000 6-30 3360 600 2667 71 Tabla de fondos KLOPPER DIN 28011
FALSO FONDO
Conjunto compuesto por: • Placa falso fondo • Brida soporte • Boquillas filtrantes
Placa falso fondo en forma de corona circular de acero de 6 a 15 mm de espesor en función del diámetro interior del filtro. En ella se prevén los taladros de diámetro 20 mm para colocar las boquillas filtrantes, que se reparten uniformemente a razón de 50uds/m2 de superficie, de forma que cada boquilla ha de recoger una superficie alrededor de ella de aproximadamente 0.02 m². Para apoyo del falso fondo al fondo Klopper, se sueldan 6 patas con tubo de 2" por la parte inferior. El taladro central de la corona es para registro del fondo. El falso fondo divide al filtro en dos zonas interiores bien diferenciadas. La superior, zona de agua a filtrar, se rellena con la arena o carbón activo de filtrado; la inferior, zona de recolección, es una zona libre donde se recoge el agua filtrada durante la fase de filtración y se introduce el agua y el aire en la fase de lavado (o agua únicamente en los filtros multicapa).
Brida soporte formada por placa circular en chapa laminada acero A-42b, que se superpone sobre el falso fondo atornillándose a este, en espesores de 6 a 15 mm. Se preverán los taladros necesarios que coincidan con las boquillas, además de los taladros para sujeción con el falso fondo. Como su nombre indica esta brida sirve de soporte a la brida de la tubuladura de salida de agua del filtro, por lo que irá taladrada para recibir a aquella.
Boquillas colectoras de polipropileno roscadas al falso fondo con rosca Gas de 3/4" (19.05 mm) de diámetro, son inatascables, con cola larga. Diseño semiesférico de la cabeza, optimizando el reparto hidráulico evitando corrientes diferenciales dentro del filtro y el efecto "cañón" durante el lavado. Alta calidad del material de la serie PPN 1060-1070 y elevada superficie libre (1.8 cm) mediante ranuras de 0.2 a 0.5 mm de paso. Facilitan la operación de lavado a contracorriente.
TUBULADORAS
La componen cuatro circuitos fundamentales para el proceso de filtración en tubería de acero DIN 2448:
• Colector de purga de aire
• Colector reparto de agua bruta y salida agua de lavado • Colector reparto de agua de lavado y salida agua filtrada • Colector de entrada de aire
• Batería de válvulas
Colector de purga de aire: para salida del aire interior del filtro cuanto este comienza a llenarse, normalmente en diámetro de 1" a 4", con ventosas en los extremos.
Colector reparto de agua bruta y salida agua de lavado: introduce el agua bruta en el filtro por la parte superior de este, lleva un tubo con taladros en su parte superior para dar uniformidad al caudal, en función de la velocidad de filtrado. Suele ser de 1 ¼”a 12".
Colector reparto de agua de lavado y salida agua filtrada: se sitúa en la parte inferior del filtro, suele ser también de diámetros 1 ¼” a 12". Va acodado en un extremo para mediante brida acoplarse a la brida soporte del falso fondo, en el otro extremo es de prolongación recta con brida que permite su desmontaje.
Colector de entrada de aire: se une al soplante mediante manguito flexible con abrazaderas. Su primer tramo lo constituye una lira de altura superior a la entrada del colector de reparto de agua bruta y de diámetro usual 1" a 4". Se utiliza para crear el colchón de aire necesario en la fase de lavado para invertir el proceso del filtro, de una forma uniforme que no cree corrientes preferenciales.
Batería de válvulas: son cuatro válvulas para regular las entradas y salidas al filtro, del tipo PN 10-16 o ANSI-150. De apertura manual o con presostato y apertura hidráulica o neumática. Y 2 válvulas para seleccionar las arquetas de agua filtrada y agua de lavado.
DN A B Ф C E F G 65 238 83 119 46 230 32 80 261 96 135 46 230 32 100 280 100 155 52 230 32 125 322 127 185 56 315 32 150 355 145 208 56 315 32 200 410 170 270 60 315 32 250 464 204 328 68 480 50
Características técnicas: Filtro de arena o carbón activo (FA/FCA)
HIDROMETÁLICA fabrica de acuerdo con la normativa de la directriz de la Comunidad Europea "Máquinas 89/395/CEE", de recipientes a presión, y con sus modificaciones y adiciones según las directivas 91/368 y 93/44, una gran variedad de FILTROS DE ARENA O CARBÓN ACTIVO.Altura del lecho filtrante aproximadamente 1,20. Presión de trabajo de 2-4 kg/cm²
MODELO Ф filtro mm H filtro mm Ф salida Pul-DN
Caudal (m³/h) en función de la velocidad de filtración (m³/h/m²)
6 8 12 15 20 25 30 50 90 FA-900 900 1868 1 ¼”-32 4 5 8 10 13 16 19 32 57 FA-1000 1000 1906 1 ½”-40 5 6 9 12 16 20 24 39 71 FA-1100 1100 1944 1 ½”-40 6 8 11 14 19 24 29 48 86 FA-1200 1200 1990 2”-50 7 9 14 17 23 28 34 57 102 FA-1300 1300 2030 2”-50 8 11 16 20 27 33 40 66 119 FA-1400 1400 2066 2 ½”-65 9 12 18 23 31 38 46 77 139
Equipos normalizados horizontales
MODELO Diámetro mm Longitud mm Ф salida DN Caudal 5 m³/h/m² Caudal 10 m³/h/m² Caudal 20 m³/h/m² Caudal 30 m³/h/m² FA-1019 1000 1906 80 7.25 15.5 31 46.5 FA-2023 2000 2300 125 16.25 32.5 65 97.5 FA-2028 2000 2800 150 20.75 41.5 83 124.5 FA-2530 2500 3016 200 36 72 104 176 MODELO Ф filtro mm H Filtro mm Ф Salida Pul-DNCaudal (m³/h) en función de la velocidad de filtración (m³/h/m²)
6 8 12 15 20 25 30 50 90 FA-1500 1500 2104 3”-80 11 14 21 27 35 44 53 88 159 FA-1600 1600 2144 3”-80 12 16 24 30 40 50 60 101 181 FA-1700 1700 2190 3”-80 14 18 27 34 45 57 68 113 204 FA-1800 1800 2222 3”-80 15 20 31 38 51 64 76 127 229 FA-1900 1900 2260 4”-100 17 23 34 43 57 71 85 142 255 FA-2000 2000 2300 4”-100 19 25 38 47 63 79 94 157 283 FA-2100 2100 2354 4”-100 21 28 42 52 69 87 104 173 312 FA-2200 2200 2376 4”-100 23 30 46 57 76 95 114 190 342 FA-2300 2300 2430 5”-125 25 33 50 62 83 104 125 208 374 FA-2400 2400 2460 5”-125 27 36 54 68 90 113 136 226 407 FA-2500 2500 2516 6”-150 29 39 59 74 98 123 147 245 442 FA-2600 2600 2538 6”-150 32 42 64 80 106 133 159 265 478 FA-2700 2700 2594 6”-150 34 46 69 86 115 143 172 286 515 FA-2800 2800 2620 8”-200 37 49 74 92 123 154 185 308 554 FA-2900 2900 2670 8”-200 40 53 79 99 132 165 198 330 594 FA-3000 3000 2700 8”-200 42 57 85 106 141 177 212 353 636
Tratamientos
Tratamiento anticorrosivo: Exterior filtros:
• Chorro abrasivo de arena hasta Sa 2½”, según norma sueca SIS 055900. • Dos manos de brea epoxi de 125 micras cada una.
Interior filtros:
• Chorro abrasivo de arena hasta grado Sa 2 ½
• Una mano de imprimación clorocaucho de 30 micras. • Dos manos de acabado clorocaucho de 35 micras cada una.
Control y mantenimiento
El mantenimiento de un filtro de arena a presión consiste en:
• Control y engrase del grupo soplante y las bombas control del silencioso y filtro del soplante
• Control cojinetes del grupo soplante
Comprobar acústicamente para proceder al recambio cuando sea necesario. • Control de las poleas y correas
Comprobar periódicamente su destensado y desgaste. • Control del acoplamiento del motor a las bombas.
En las tareas de mantenimiento y limpieza deberá cuidarse especialmente, que la maquinaria este desconectada y bloqueada para evitar accidentes.
Calidad
El Filtro de Arena fabricado por HIDROMETÁLICA, posee los correspondientes certificados de calidad, a disposición de cualquier cliente que los solicite.
La calidad queda asegurada en cuanto a:
• Homologación de soldadores y operarios de soldadura según ASME IX
• Proceso de soldadura GMWA con metal de aportación ER- 70S6 y proceso SMWA con metal de aporte E-6013
• Funcionamiento del equipo soplante y bombas según normas ISO • Control de soldaduras mediante líquidos penetrantes
• Acero laminado.
• Tubuladoras y bridas según norma DIN • Valvulería según normas DIN y ANSI
