Los proveedores de arena filtrante para aguas potables suministran principalmente arena de sílice lavada y clasificada, destinada a retener sólidos en suspensión, sedimentos y turbidez antes de la desinfección u otras etapas de tratamiento. La selección del medio depende de la calidad del agua, el caudal, el diámetro del tanque y el tamaño de partícula que hay que retener.
La arena sílice es el material filtrante por excelencia en los sistemas de purificación de agua. Gracias a su composición natural de dióxido de silicio (SiO₂), atrapa partículas en suspensión y mejora la calidad del agua en distintos sectores industriales y domésticos.
Qué deben suministrar los proveedores de arena filtrante
El medio filtrante básico de cualquier tren de tratamiento: dióxido de silicio de más del 95 % de pureza, lavado y clasificado. Retiene sólidos y sedimentos, y aguanta el retrolavado sin degradarse.
La arena sílice corta en el orden de 20 - 40 µm. Cuando hace falta bajar de ahí, va con una capa de antracita encima en un multicapa, o se sustituye por Turbidex, que llega a 3 - 5 µm en el mismo tanque.
- SiO₂: > 95 % pureza de dióxido de silicio: no aporta nada al agua que filtra.
- Granulometría: 0,45 - 2,5 mm, elegida según la aplicación.
- Dureza: 7 Mohs, que resiste la erosión del retrolavado sin degradarse.
- Tasa de filtración de servicio: 5 - 15 m³/h/m².
Cómo funciona la arena filtrante para agua potable
Los filtros de arena, como su nombre indica, utilizan arena fina para filtrar el agua. La filtración de agua mediante arena es una técnica muy arraigada y se utiliza en una gran variedad de situaciones, desde pequeños purificadores de agua domésticos hasta instalaciones de tratamiento de aguas residuales a gran escala.
Los filtros de arena a presión son equipos diseñados para eliminar sólidos en suspensión, turbidez y partículas gruesas del agua, garantizando un efluente más limpio y seguro. El agua pasa a través del lecho filtrante, donde las partículas suspendidas quedan retenidas, mientras que el agua limpia continúa hacia las siguientes etapas del proceso.
- Reducir turbidez y sólidos en suspensión.
- Proteger los equipos de tratamiento posteriores.
- Mejorar la calidad general del agua potable.
- Facilitar la operación de sistemas de desinfección y clarificación.
Utilizan arena como material filtrante, por lo que el tamaño de grano de la arena es un factor muy importante para determinar la velocidad de filtración y la limpieza del agua filtrada. Para conseguir la limpieza deseada del agua, es necesario elegir correctamente la arena como medio filtrante.
Cuando se requiere una gran limpieza del agua, puede utilizarse arena con una granulometría inferior a 0,3 mm o incluso más fina, de unos 0,02 mm. Cuando se alcanza esta finura, la caída de presión aumenta y el flujo de agua se vuelve lento, por lo que algunos equipos aplican presión al agua para aumentar la velocidad de filtración.
Tipos de filtración aplicables al agua potable
Filtración rápida
Si el material filtrante es más grueso, la velocidad de filtración aumenta y se puede filtrar una gran cantidad de agua en un área pequeña, pero no se puede eliminar la turbidez si el agua bruta se filtra tal cual. Por este motivo, se añade un coagulante al agua bruta como pretratamiento para coagular y precipitar los sólidos finos en suspensión, y se filtra el agua sobrenadante.
- Introducir el coagulante, por ejemplo, cloruro de polialuminio, en el agua bruta y mezclarlo con el agua agitando.
- La agitación lenta y continua hace que se forme una gran masa, flóculo, y precipite.
- El sobrenadante se filtra rápidamente a través de arena gruesa para eliminar el flóculo fino restante.
La filtración rápida puede hacer frente razonablemente bien a aguas muy contaminadas y permite una alta capacidad de tratamiento por hora, incluso cuando no se puede asignar terreno para una gran instalación de filtración. Es adecuada para el pretratamiento de grandes depuradoras y para obtener grandes cantidades de agua industrial a partir de agua de río.
Filtración lenta
La filtración lenta es un método en el que el agua se hace pasar lentamente a través de una fina capa de arena y se filtra utilizando una película biológica formada en la superficie de los granos de arena, que son el material filtrante.
La película biológica es gelatinosa y se adhiere no sólo a las sustancias que causan turbidez, sino también a una variedad de otras materias extrañas, de modo que se pueden eliminar las materias extrañas más pequeñas que los espacios entre los granos de arena.
Algunos de los contaminantes orgánicos, por ejemplo, bacterias nocivas y sustancias olorosas, son descompuestos y desintoxicados por los microorganismos de la biomembrana. La materia orgánica soluble en agua y el amoníaco, que no pueden eliminarse mediante filtración rápida, también son reducidos por los microorganismos, eliminando la necesidad de utilizar productos químicos para el pretratamiento.
El agua filtrada por filtración lenta es, por tanto, más limpia. Los medios filtrantes de filtración lenta pueden limpiarse mediante retrolavado para raspar la suciedad depositada en la capa superficial, pero es probable que esto destruya la membrana biológica, por lo que se requiere un mantenimiento planificado.
Además, los índices de filtración son bajos y se necesitan unidades de filtración enormes para tratar grandes volúmenes de agua.
Características técnicas de la arena de sílice
| Característica | Especificación |
|---|---|
| Composición | Dióxido de silicio (SiO₂) > 95 % |
| Color | Blanco a ligeramente beige |
| Tamaño de partícula | 0,45 - 2,5 mm según aplicación |
| Densidad aparente | 1,4 - 1,6 g/cm³ |
| Gravedad específica | 2,65 g/cm³ |
| Coeficiente de uniformidad | 1,4 - 1,7 |
| Solubilidad | Insoluble en agua |
| Dureza | 7 en la escala de Mohs |
| Rango de pH | 6,5 - 8,5 |
| Temperatura máxima | 80 °C |
| Profundidad del lecho | 600 - 1.200 mm |
| Tasa de filtración | 5 - 15 m³/h/m² |
| Tasa de retrolavado | 15 - 25 m³/h/m² |
| Expansión del lecho | 20 - 30 % durante el retrolavado |
| Empaque | Saco de polipropileno de 25 kg |
| Forma de suministro | Lavada y clasificada por granulometría |
Granulometría y selección del medio filtrante
La arena se elige por el diámetro del tanque, el caudal y el tamaño de partícula que hay que retener. El corte lo fija la granulometría: entre 0,45 y 2,5 mm según la aplicación.
Es un filtro mecánico, sin química de por medio ni consumo de reactivos. La arena sílice no se redondea ni se pulveriza con los ciclos de retrolavado, y es insoluble en agua: el lecho conserva su granulometría en vez de compactarse.
Con 15 - 25 m³/h/m² el lecho se abre lo justo para soltar los sólidos retenidos y volver a asentarse clasificado.
| Medio filtrante | Micraje aproximado | Vida útil | Rendimiento frente a turbidez |
|---|---|---|---|
| Turbidex | 3 - 5 µm | Alta | Excelente |
| Crystolite | 3 - 5 µm | Alta | Excelente |
| Zeolita natural | 10 - 20 µm | Alta | Muy bueno |
| Antracita | 15 - 30 µm | Media-alta | Bueno en multicapa |
| Arena sílice | 20 - 40 µm | Media | Bueno |
Es la opción más económica por metro cúbico y la de corte más grueso: la elección depende del micraje que necesite su proceso.
Ninguno de estos medios quita hierro ni manganeso disueltos: para eso hace falta un medio catalítico como Katalox Light, que los oxida antes de filtrarlos.
Aplicaciones en plantas de agua potable
Se utilizan esencialmente para eliminar los sólidos en suspensión, componentes de turbidez del agua, y se emplean ampliamente en la producción de agua corriente, purificación del agua, y en el pretratamiento para el tratamiento de aguas residuales.
- Plantas municipales: primera etapa de filtración antes de la desinfección.
- Pozos y fuentes subterráneas: retiene la arena y el sedimento que arrastra la bomba.
- Agua doméstica: filtro de sedimentos a la entrada de la vivienda.
- Pretratamiento: baja la carga de sólidos antes de un cartucho o una membrana.
- Plantas de potabilización: primera etapa de tratamiento para reducir turbidez y partículas en suspensión.
- Sistemas de ultrafiltración u ósmosis inversa: protección de las etapas posteriores.
- Agua de pozo o superficial: eliminación de partículas gruesas y sedimentos.
En muchos casos en los que se necesitan grandes cantidades de agua para uso industrial, no resulta rentable utilizar agua del grifo. En tales casos, el agua subterránea o de río se recoge legalmente y se utiliza en filtros de arena para eliminar los sólidos en suspensión del agua.
La industria alimentaria, especialmente los fabricantes de bebidas, a menudo purifican el agua tratada por los filtros de arena con ácido hipocloroso u otras sustancias para producir agua potable a nivel interno.
Aplicaciones complementarias del medio filtrante
Turbidez, piscinas y acuarios
Los filtros multicapa utilizan la arena como capa base bajo la antracita, que es la que hace el corte fino. Las piscinas y los acuarios utilizan arena sílice para mantener el agua clara con retrolavado periódico.
Aguas residuales y reutilización
En la clarificación, la arena retiene los sólidos que quedan tras el tratamiento biológico. Antes de la descarga, reduce sólidos suspendidos para verter o reutilizar. En el reúso, constituye la primera barrera del tren de tratamiento terciario.
Agricultura
En riego, evita que la arena del pozo obstruya emisores y goteros. En invernaderos, actúa como filtro de sedimentos en la línea de suministro. En fuentes naturales, retira partículas gruesas antes de aplicar el agua.
Ventajas y limitaciones de los filtros de arena
Ventajas
- Alta eficiencia en eliminación de sólidos y turbidez.
- Posibilidad de utilizar lechos de sílice, Turbidex o combinaciones multicapa.
- Idoneidad como primera etapa en plantas de potabilización.
- Bajo coste de operación y mantenimiento.
- Fácil limpieza y regeneración del lecho filtrante.
- Adaptación a diferentes caudales y requerimientos.
- Pocas averías durante el funcionamiento.
Las ventajas de los filtros de arena son que los costes de funcionamiento son bajos y es poco probable que se produzcan averías. El material filtrante es arena de cuarzo dura, por lo que hay pocas pérdidas debidas a la fricción entre los granos de arena durante el funcionamiento normal e incluso durante el retrolavado.
Normalmente, el sistema está diseñado para mantener bajos los costes de energía utilizando el principio de sifón y, con la excepción del coagulante en la filtración rápida, no es necesario introducir productos químicos. El menor número de piezas móviles hace que las averías sean muy poco frecuentes.
Limitaciones
La desventaja es que la filtración sin presión, sólo por gravedad, da lugar a una tasa de tratamiento más lenta por unidad de superficie, lo que significa que el equipo de filtración ocupa una superficie mayor en proporción al volumen de agua tratada.
Si la productividad por unidad de superficie o de tiempo es importante, habrá que optar por otros métodos de filtración.
Mantenimiento y retrolavado
Los sólidos en suspensión eliminados del agua se acumulan en el interior del sistema de filtración y es necesario eliminarlos periódicamente. Sin embargo, sustituir todos los medios filtrantes resulta ineficaz tanto desde el punto de vista económico como de tiempo.
Por este motivo, muchas unidades de filtros de arena se someten a un retrolavado, en el que el agua fluye en sentido contrario al del flujo de agua durante la filtración, de modo que los medios filtrantes internos pueden limpiarse y reutilizarse.
Como los filtros de arena no pueden utilizarse durante el retrolavado, es práctica común instalar dos depósitos que contengan medios filtrantes y utilizarlos alternativamente.
Sin embargo, el retrolavado por sí solo no elimina completamente los sólidos en suspensión. Si una pequeña cantidad de suciedad retenida se acumula en el medio filtrante, esto puede acabar provocando inconvenientes como la obstrucción del lecho filtrante.
Cuando el rendimiento de la filtración deja de ser suficiente, ha llegado el momento de realizar el mantenimiento. Si no es posible comprobar el estado interior a través de una ventana de inspección, el momento viene determinado por las condiciones de funcionamiento.
Qué revisar antes de elegir un proveedor
- Pureza del dióxido de silicio superior al 95 %.
- Granulometría adecuada para el caudal y el tamaño de partícula que se desea retener.
- Material lavado y clasificado por granulometría.
- Coeficiente de uniformidad de 1,4 - 1,7.
- Dureza de 7 en la escala de Mohs.
- Compatibilidad con el rango de pH de 6,5 - 8,5.
- Profundidad del lecho de 600 - 1.200 mm.
- Capacidad de retrolavado a 15 - 25 m³/h/m².
- Posibilidad de utilizar sílice, Turbidex o combinaciones multicapa según la calidad del agua.
- Dimensionamiento del filtro según caudal y presión de operación.
La selección del tipo de lecho filtrante debe realizarse según la calidad del agua. El dimensionamiento del filtro debe considerar el caudal y la presión de operación.
Los proveedores especializados también pueden integrar sistemas de dosificación y control, realizar la instalación, la puesta en marcha y las pruebas de rendimiento, además de proporcionar mantenimiento preventivo y soporte técnico.
Retrolavado al filtro - Backwash
Fabricantes y distribuidores de filtros de arena
El mercado incluye fabricantes de filtros de arena, distribuidores de medios filtrantes y proveedores de soluciones completas para plantas de agua potable. Algunos suministran únicamente arena sílice, mientras que otros ofrecen filtros a presión, lechos multicapa, sistemas de dosificación, control, instalación y mantenimiento.
Los proveedores de equipos pueden trabajar con lechos filtrantes de sílice, Turbidex o combinaciones multicapas, optimizando la eficiencia del sistema y asegurando un tratamiento eficaz desde la primera etapa de potabilización.
- Proveedores de arena sílice: suministran dióxido de silicio lavado y clasificado, con diferentes granulometrías.
- Fabricantes de filtros a presión: proporcionan depósitos, distribuidores internos, válvulas y sistemas de retrolavado.
- Integradores de plantas: diseñan el tren completo de tratamiento y conectan la filtración con la coagulación, la desinfección y las membranas.
- Distribuidores de medios especiales: suministran antracita, zeolita natural, Turbidex, Crystolite y medios catalíticos.
La elección del proveedor debe relacionarse con el objetivo del tratamiento: eliminar sólidos gruesos, reducir turbidez, proteger membranas, producir agua potable o integrar varias etapas de tratamiento.
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