16 mayo 2008

Descripción de la tecnología de filtración de agua

En este post realizamos una breve revisión de las tecnologías de filtración de agua, un proceso común e importante en muchos escenarios industriales. La descripción de esta tecnología ayudará a entender otros post en los que abordaremos los avances que en la técnica se están produciendo en esta materia.
Revisión de la tecnología de filtración de agua:
La filtración surge inicialmente como una respuesta para evitar el problema de la obstrucción en los ramales de riego. La filtración es un tratamiento físico del agua. No destruye las partículas que transporta el agua, sino que las detiene. Su función es la de impedir que las partículas en suspensión pasen a los emisores y provoquen las dañinas obstrucciones. El sistema de filtrado no podrá evitar que el agua produzca toxicidades en las plantas, o deteriore el suelo se convierta en un agua de buena calidad. Los sistemas que realizan estas operaciones, se encuentran en otros puntos de la red (desalinizadoras, potabilizadoras), y más recientemente en instalaciones industriales. Los tipos de obstrucciones u obturaciones se clasifican por la naturaleza del agente que las crea (orgánico o inorgánico), o por su origen físico, químico o biológico). Dada la escasez de agua global, y la necesidad de incrementar los cultivos, así como el desarrollo de procesos industriales cada vez más complejos, nos hacen pensar que la filtración es una tecnología de futuro más que interesante. Los sistemas convencionales de filtrado son los siguientes:
  • Prefiltración por pantallas: La prefiltración es la utilización de pantallas, que en fase de pretratamiento puede ser de 305-150 micras). Este sistema de filtrado se localiza en el punto de suministro de agua superficial, y se retiran las partículas más grandes para proteger de obstrucciones, acumulación de suciedad, o daño físico.
  • Clarificación: La clarificación es un proceso multietapa para reducir la turbidez y retirar materia suspendida. En primer lugar se añaden coagulantes químicos o productos químicos para el ajuste de pH para reaccionar formando masa flocosa. La masa flocosa se asienta por gravedad en depósitos o se elimina del agua por medio de filtros de gravedad. El proceso de clarificación elimina de forma efectiva partículas de tamaño superior a las 25 micras. La clarificación puede eliminar un alto porcentaje de sólidos suspendidos a un coste relativamente bajo. Sin embargo, la mayor parte de los procesos de clarificación no eliminarán todos los tipos de contaminación coloidal o suspendida, y eliminarán pocos sólidos disueltos. El proceso de clarificación no es eficiente en un 100 %; por lo tanto, el agua tratada mediante clarificación puede todavía contener algunos materiales suspendidos.
  • Filtros de arena: La arena es un medio de filtración usado para reducir la turbidez. Los filtros de arena pueden procesar económicamente grandes volúmenes pero tienen dos limitaciones. Los medios de arena más fina se localizan en la parte superior de los medios de soporte más gruesos, lo cual causa que el filtro se obstruya rápidamente y requiere un lavado frecuente. Por otra parte, el grosor de la arena permite pasar a los sólidos suspendidos más pequeños, por lo que a menudo se requieren filtros secundarios más ajustados.
  • Filtros de cartucho: Consiste en hacer circular, mediante presión, el fluido a filtrar por el interior de un portacartuchos en el que se encuentran alojados los cartuchos filtrantes. El fluido atraviesa el cartucho filtrante dejando en éste retenidos todos los contaminantes seleccionados.
  • Filtros a presión: Hay varios tipos de filtros a presión disponibles, cada uno realizando una tarea especializada. Una descripción de la mecánica de estos equipos es suficiente para comprender el funcionamiento de estos sistemas. Un filtro típico consiste en un depósito, un medio de filtrado, y válvulas o un controlador para dirigir el filtro a lo largo de varios ciclos.
  • Filtros duales o multi-medios: Capas de medio de filtrado progresivamente más finos atrapan una creciente cantidad de pequeñas partículas. La disposición de los medios filtrantes permite a estos filtros actuar durante prologados periodos de tiempo antes de que sea necesario su lavado. Los filtros de medio dual eliminan sólidos suspendidos con pequeños tamaños del orden de hasta 10-20 micras, pero no eliminan sólidos disueltos. La capa superior son gruesos de antracita seguida por fina arena.
  • Nanofiltración: Los equipos eliminan compuestos orgánicos en el rango de pesos moleculares 250-1000, rechazando también algunas sales (típicamente divalentes). Estos sistemas ablandan el agua sin la polución de sistemas regenerados y proporciona capacidades de fraccionamiento únicas tales como la desalación orgánica.
  • Ultrafiltración: La ultrafiltración es similar a la nanofiltración, pero está definido por un proceso de caudal cruzado que no rechaza iones. La UF rechaza solutos por encima de 1000 daltons (peso molecular).
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