Filtracion

general, se considera la filtración como el paso de un fluido a través de un medio poroso que retiene la materia que se encuentra en suspensión. En las principales instalaciones de filtración ,los filtros sueles ser abiertos, mientras los filtros cerrados suelen utilizarse para instalaciones pequeñas (menor de 40m3/h).

En las instalaciones de filtración de las estaciones de tratamiento de agua, el medio poroso suele ser generalmente arena, arena + antracita o bien carbón activo en grano, y la materia en. suspensión está constituida por flóculos o microflóculos procedentes de la etapa anterior de decantación o bien formados expresamente cuando se sigue el proceso conocido como "microfloculación sobre filtro" o filtración directa". Los filtros de estas instalaciones, generalmente son abiertos, con velocidades de filtración entre 6 y 15 m/h, empleándose los filtros cerrados a presión en instalaciones pequeñas (menores de 50 m3 /h).

El espesor de la capa de arena suele oscilar entre 0,7 y 1 m. y la talla efectiva entre 0.8 y 1mm con un coeficiente de uniformidad entre 1,5 y 1,7. En el caso de lechos bicapa, el espesor de arena es 1/3 del total y sobre ella una capa de antracita de 2/3 del espesor total y talla efectiva entre 1,2 y 2,5mm.

Realmente, el espesor y granulometría depende de la velocidad de filtración, del tamaño y naturaleza de las partículas que van a ser retenidas y de la pérdida de carga disponible.

Los materiales filtrantes que presentan cierta friabilidad no deberían emplearse ya que los lechos filtrantes y en concreto la arena, se ven sometida a fricción durante la fase de lavado a contracorriente produciendose unos finos que originan diversos inconvenientes, tales como :

- Modificación de la curva granulométrica.

- Se colmatan los filtros en superficie, impidiendo o al menos dificultando la filtración en profundidad.

-Pueden pasar al agua filtrada aumentando la turbidez.

Las materias en suspensión retenidas por los medios filtrantes en la superficie de los granos lo son por diversas fuerzas (Ives):

- Fuerzas eléctricas, ligadas a la desestabilización de los coloides al anularse las fuerzas de repulsión electrostática entre partículas.

- Fuerzas de cohesión de London-Van Der Waals.

- Fuerzas de adhesión pericinética, debidas al movimiento browniano.

- Fuerzas de adhesión ortocinética, debidas al gradiente de velocidad.

De todo ello se desprende la importancia del tipo de superficie de los materiales filtrantes en la eficacia de la retención de las materias en suspensión.

Ives ha establecido un índice de filtrabilidad (F) (sin dimensiones) para comparar la eficacia de la filtración para diferentes materiales de la misma granulometría en función del estado de su superficie:

Δ h C

F = ―――― x ――――

V x t C0

donde Δ h: Perdida de carga, en m de columna de agua , en el material filtrante al cabo del tiempo t.

V : Velocidad de filtración en m/h.

t : Duración de la filtración en horas.

C : Parámetro de calidad del agua filtrada.

C0 : Parámetro de calidad del agua a filtrar.

La relación C / C0 puede expresarse en diferentes unidades tales como turbiedad, materia orgánica, en aluminio, etc.

La retención de partículas será por tanto mejor cuando el índice F sea más bajo. Por otra parte, a igual granulometría, el crecimiento de la perdida de carga (Δ h) es menor con los granos angulosos que con los granos redondeados, ya que en los primeros se acoplan con más dificultad los unos en los otros y dejan por tanto secciones de paso mayores.

Otra consideración a tener en cuenta en el caso de los medios filtrantes, especialmente en la arena, es la perdida al ácido, ya que una perdida al ácido mayor del 2 % no debe aceptarse cuando el agua bruta contenga CO2 agresivo.

GRANULOMETRIA DE UNA MUESTRA DE ARENA

La granulometría se representa mediante una curva que representa los porcentajes en peso de los granos de arena que pasan a través de las mallas de una serie de tamices normalizados.

Se pesa alrededor de 1 Kg. de arena seca y se va tamizando a través de tamices, ordenados de mayor a menor luz de malla, se pesa la arena retenida por cada tamiz y se anota como “peso retenido”. Con estos datos construimos una tabla donde anotamos en distinta columnas los pesos retenidos, los pesos acumulados, el % retenido y finalmente el % que pasa por el tamiz correspondiente (complementario a 100 de la columna anterior).

Se traza la curva: En ordenadas la luz de malla y en abcisas el porcentaje que pasa por cada tamiz.

Anotamos los valores correspondientes al tamaño de malla por el cual pasa el 10 % de la arena y el tamaño de malla por el que pasa el 60%.

La talla efectiva es el paso o tamaño de malla que corresponde al 10 %.

El coeficiente de uniformidad es la relación: talla 60 % / talla 10 %.

Se considera que una buena arena para la filtración debe tener un coeficiente de uniformidad inferior a 2 (más cerca de 1,5 que de 2).

Ensayo de granulometría real:

Nº de tamiz Luz malla Peso retenido Peso acumulado % Retenido % Que pasa

(mm) ( gr ) ( gr )

4 4,76 2 2 0,1 99 1

8 2,38 119 121 10,3 89,7

12 1,68 553 674 57,3 42,7

16 1,19 350 1.024 87,1 12,9

20 0,84 89 1.113 94,7 5,3

30 0,54 42 1.155 98,3 1,7

40 042 12 1.167 99,3 0,7

Residuo -- 8 1.175 100 0,0

Con estos datos pasamos a construir la curva granulométrica:

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