CAPITULO VII SISTEMAS DE FILTRACION1, 2 Luis E. Rivera Martínez y Megh R Goyal 1.0 2.0

Introducción ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 199 Agentes causantes de obstrucción --------------------------------------------------------------------------------------------- 199 2.1 Físicos ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 200 2.2 Químicos -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 200 2.3 Biológicos ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 201 3.0 Prevención de obstrucción ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 202 4.0 Tipos de filtros ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 202 4.1 Gravedad -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 202 4.2 Presión ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 207 4.2.1 Malla --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 207 4.2.2 Anilla -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 211 4.2.3 Arena -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 211 4.2.4 Centrifugo ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 211 5.0 Principios teóricos en la operación de los filtros ------------------------------------------------------------------ 212 5.1 Filtro de gravedad ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 212 5.2 Filtro de presión ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 212 6.0 Selección del filtro ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 215 7.0 Servicio y mantenimiento ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 218 8.0 Solución a problemas de obstrucción -------------------------------------------------------------------------------------- 221 8.1 Agentes Físicos -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 223 8.2 Agentes químicos ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 223 8.3 Agentes biológicos -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 224 9.0 Identificación de fallas ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 225 10.0 Bibliografía ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 226

197

Manejo de Riego por Goteo

Capitulo VII: Sistemas de Filtración

___________________________________________ 1

Este capitulo fue preparado para el libro “Manejo de Riego Por Goteo”. Autor: Dr. Megh R. Goyal, Profesor en Ingeniería Agrícola y Biomédica, Universidad de Puerto Rico – Recinto de Mayagüez, PO Box 5984, Mayagüez, Puerto Rico 00681-5984. Para más detalles puede contactarse por correo electrónico: [email protected] o visitar la página de Internet: http://www.ece.uprm.edu/~m_goyal/home.htm

2

Esta publicación es propiedad pública. Ejemplares pueden reimprimirse con la debida referencia al autor y al Servicio de Extensión Agrícola – Universidad de Puerto Rico, Mayagüez, Puerto Rico, EEUU.

198

Manejo de Riego por Goteo

1.0

Capitulo VII: Sistemas de Filtración

INTRODUCCION El riego por goteo es una técnica novel cuyo uso se ha extendido mucho por diferentes

regiones del mundo debido a los beneficios que ofrece este sistema en comparación con otros métodos de riego. Estos beneficios muchas veces van acompañados de problemas especiales con respecto a como aplicar la nueva tecnología y garantizar el funcionamiento apropiado. Uno de los factores más importantes en el uso exitoso del riego por goteo es la filtración del agua. El propósito básico de cualquier sistema de filtración es eliminar sólidos o partículas de materias del agua de riego y evitar problemas que la obstrucción pueda causar. El agua limpia o libre de contaminantes es de vital importancia para el mejor funcionamiento del riego por goteo. Un procedimiento de filtración adecuado es requisito indispensable porque raras veces encontramos fuentes de aguas libres de materias en suspensión. Las obstrucciones parciales o totales que diferentes agentes de naturaleza física, química o biológica causan, pueden poner el sistema de riego por goteo fuera de servicio y causar pérdidas a la cosecha, y por ende, pérdidas económicas al agricultor. Por tanto, la selección de un sistema de filtración adecuado debe ser una de las primeras consideraciones al diseñar e instalar un sistema de riego por goteo. 2.0

AGENTES CAUSANTES DE OBSTRUCCION La presencia o desarrollo de partículas que disminuyen el flujo de agua en el sistema de

riego causan el problema de obstrucción. Este mal es progresivo, si no se utilizan medidas correctivas a tiempo. Una vez la razón de flujo disminuye, se acelera la obstrucción de modo tal que al final ocurre una interrupción completa. Este problema puede ocurrir en cualquier lugar del sistema. La solución a este mal es introducir agua limpia y evitar el desarrollo o la inyección de agentes que puedan causar directa o indirectamente el problema. Los agentes causantes de obstrucción pueden agruparse en tres categorías: físicos, químicos o biológicos. En algunos casos, dos o más de estos factores pueden ocurrir al mismo tiempo.

199

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2.1

Capitulo VII: Sistemas de Filtración

Agentes físicos Diferentes clases de partículas sólidas pueden encontrarse en suspensión en el agua de

riego. Estas pueden consistir de partículas de suelo de varios tamaños, arena y limo, material de erosión acumuladas en los embalses, y pedacitos de tubería procedentes de las líneas o canales. Estas partículas pueden ser muy grandes para pasar a través de las pequeñas aberturas de los filtros o goteros. Las partículas de arcilla pueden cubrir los filtros y las paredes internas de los goteros, mermando así el flujo del agua. Las partículas de limo y arcilla pueden unirse para formar masas lo suficientemente grandes para tapar los goteros. Antes de diseñar el sistema de filtración, analice la fuente de agua para saber el contenido de sólidos suspendidos. Identifique estos sólidos como orgánicos o inorgánicos. 2.2

Agentes químicos

El agua de riego contiene distintas cantidades de sales solubles que pueden precipitarse en la superficie de los goteros según se evapora el agua en los periodos entre un riego y el otro. Si las sales no se disuelven con facilidad, se puede formar una costra que tapa los goteros. Altos niveles de calcio, magnesio y bicarbonato en el agua de riego favorecen el deposito de carbonates (calcio). La saturación con calcio e iones de sulfato causa la formación de yeso en el gotero. A menudo, las aguas de pozo contienen hierro y manganeso disueltos. Tras hacer contacto con la atmósfera, se precipitan los óxidos insolubles de hierro y manganeso, resultando en obstrucciones del sistema de riego. Aguas ricas en sulfuro pueden producir compuestos insolubles. Además de los compuestos que ocurren naturalmente, los precipitados pueden formarse de la inyección de fertilizantes líquidos u otras substancias químicas en el sistema. Fertilizantes mezclados pueden utilizarse con éxito mientras se mantengan condiciones que favorezcan la

200

Manejo de Riego por Goteo

Capitulo VII: Sistemas de Filtración

solubilidad. Hay pruebas cualitativas simples para identificar los compuestos más insolubles, las cuales pueden realizarse en el laboratorio. Un análisis del agua de riego es esencial para estimar la probabilidad de depósitos químicos. Para evitar obstrucciones que los fertilizantes causan, se recomienda aplicar los diferentes compuestos por separado y completar la aplicación antes de finalizar el riego. 2.3

Agentes biológicos Tanto los macroorganismos como los microorganismos obstruyen el sistema de riego

por goteo. El agua de riego almacenada en depósitos, o que corre por conductos al descubierto, puede contener grandes cantidades de materia orgánica. Las condiciones ambientales en el sistema de riego pueden favorecer el desarrollo y rápido crecimiento de distintas especies de microorganismos. La materia orgánica en el agua de riego puede consistir de partículas de materia orgánica parcialmente descompuesta (mayormente de origen vegetal) o partes de organismos vivientes tan pequeños como células de microorganismos, (Por ejemplo: Algas, bacterias y protozoarios). Ciertas especies de bacterias como Sphaertilus y otras células microbiológicas parecen multiplicarse en el agua en la oscuridad y en presencia de pequeñas cantidades de hierro. Ciertas especies de bacterias pueden causar depósitos de óxido de hierro y manganeso que aumentan la obstrucción. Grandes cantidades de estos óxidos pueden formarse a causa de los procesos de oxidación biológica en agua con concentraciones bien bajas de iones ferrosos y de manganeso. Los crustáceos, peces y otros microorganismos pueden ser un problema para el sistema de filtros. También las arañas, hormigas y otros insectos pueden obstruir los goteros. Una inspección visual generalmente ayuda a identificar estos macroorganismos. Para identificar apropiadamente las bacterias y algas se necesita un examen microscopio. No es

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Capitulo VII: Sistemas de Filtración

necesario obtener una identificación exacta de las masas de microbios, pero es importante una determinación del material orgánico o inorgánico. 3.0

PREVENCION DE OBSTRUCCION La necesidad de prevenir obstrucciones por medio de una unidad de filtración adecuada

no debe ser subestimada. La importancia de este punto se ilustra con el siguiente ejemplo: Si dejamos fluir agua hacia un sistema de riego por goteo de una charca o reserva al descubierto, es de esperarse que contenga materia orgánica, algas y varios sólidos en suspensión. Sin la debida protección de cedazos o filtros, el sistema, y en particular los goteros, se obstruirán rápidamente. Si no se corrige este problema, el sistema entero puede convertirse en uno completamente inservible. Bajo ninguna circunstancia se debe permitir la entrada de agua al sistema de gotero a menos que haya pasado por un proceso de filtración, aún cuando el agua aparentemente este limpia. Varias técnicas pueden utilizarse para prevenir la obstrucción y, dependiendo de las impurezas, más de una debe utilizarse. Estas incluyen los filtros de malla, filtros de anilla, filtros de arena y filtros hidrociclonicos (Figura 1). Otros tratamientos son el uso de ácidos y agua a presión o aire comprimido. 4.0

TIPOS DE FILTROS La filtración en un sistema de riego por goteo puede realizarse por medio de filtros de

gravedad y filtros de presión. 4.1

Filtro de gravedad Las charcas, reservas de agua o tazones de asentamiento pueden utilizarse como una

forma de filtración. Su función principal es separar parte de los sedimentos contenidos en el agua. Este método de filtración no es del todo confiable, si el agua esta expuesta a los contaminantes que el viento acarrea y al desarrollo y rápido crecimiento de microorganismos.

202

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Capitulo VII: Sistemas de Filtración

Figura 1a. Diferentes tipos de filtros comúnmente utilizados en el sistema de riego por goteo: Filtro de malla.

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Capitulo VII: Sistemas de Filtración

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Capitulo VII: Sistemas de Filtración

Figura 1. Diferentes tipos de filtros comúnmente utilizados en el sistema de riego por goteo: Filtro de anillas (Páginas 204 y 205).

205

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Capitulo VII: Sistemas de Filtración

FLUJO DE LAVADO

SALIDA

Figura 1C y 1D. El filtro de arena (arriba) y el filtro centrífugo (abajo).

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4.2

Filtros de presión

4.2.1

Filtro de malla

Capitulo VII: Sistemas de Filtración

El filtro de malla es la más simple de todas las técnicas de filtración. El filtro de malla consiste de un tamiz o cedazo hecho de metal, plástico o tela sintética encerrado en una envoltura especial. Los tamices o cedazos se clasifican según el número de cuadriláteros por pulgada, con un calibre fijo de alambre para cada tamaño de cedazo. El número de la malla aumenta según se achican los cuadriláteros. En un cedazo de malla 200, por ejemplo, el cuadrilátero fijo es de 75 micrómetros (0.0029 de pulgada). La mayoría de los fabricantes recomiendan cedazos de 150 a 75 micrómetros (malla 100 a 200) para los goteros, pero algunos recomiendan tamices tan gruesos como de 600 micrómetros (malla número 30). Un filtro de doble malla se muestra en la figura 2. El mismo consiste de dos mallas cilíndricas. La malla externa esta normalmente hecha de un cedazo número 80, y sirve para separar las partículas que exceden de 2 X 105 nanómetros. La malla interna esta hecha de un cedazo número 120 y detiene partículas gruesas de 1.25 X l05 nanómetros. Partículas menores de este tamaño no se consideran perjudiciales para la mayoría de los sistemas de riego por goteo. Este filtro de doble malla es fácilmente desmontable, lavable, y los cedazos se pueden reemplazar con rapidez cuando sea necesario. Se han producido variaciones de este tipo de filtro utilizando diferentes tamaños de cedazos según la necesidad. Un filtro sencillo puede consistir de un solo cedazo cilíndrico, pero este se obstruye rápidamente y sólo se recomienda cuando el agua es de buena calidad.

El cedazo de un filtro de malla es universalmente

utilizado para separar partículas sólidas y varias formas de materia orgánica. La presencia de algas en el agua de riego tiende a causar obstrucciones del cedazo y merma considerablemente la capacidad de filtración. Generalmente este tipo de filtro se usa en serie con otros dispositivos de filtración como medida de seguridad.

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Capitulo VII: Sistemas de Filtración

Figura 2. Filtro de doble malla mostrando sus componentes.

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Capitulo VII: Sistemas de Filtración

Figura 3a. Filtro de anilla: 1. Entrada de agua; 2. Flujo a través de las anillas; y 3. Salida de agua limpia.

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Capitulo VII: Sistemas de Filtración

Figura 3b. El filtro de anilla. Método de lavar anillas.

210

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Capitulo VII: Sistemas de Filtración

4.2.2 Filtro de anilla Este tipo de filtro es una modalidad del filtro de malla. El mismo consiste de distintas anillas, prensadas dentro de una envoltura especial (Figura 3). Las anillas tienen unos canales en la superficie por los cuales pasa el agua para llevar a cabo la filtración. Es bien importante que las anillas queden bien prensadas para llevar a cabo una filtración eficiente y evitar problemas de obstrucción.

4.2.3

Filtro de arena Los filtros de arena se han utilizado en el pasado para propósitos domésticos e

industriales. Antes de la introducción de la técnica del riego por goteo, el uso de estos filtros estuvo limitado debido al costo y a que no eran necesarios en los métodos convencionales de riego. Este tipo de filtro consiste de grava fina y arena de tamaño escogido y colocada en tanques sobrecomprimidos. Los filtros de arena no son fácilmente obstruidos por algas, y pueden separar cantidades grandes de sólidos suspendidos, antes de requerir limpieza. Los filtros de arena pueden retener partículas de 25 a 100 micrómetros. Como regla general, la razón de flujo a través del filtro no debe exceder 14 litros/seg./m² (20 galones/min./pie²) de filtración por área superficial, y el espesor del medio de filtración debe ser por lo menos de 500 mm (18 pulgadas) de profundidad. Filtros secundarios (de malla o de anilla) deben seguir a los filtros de arena. Debe instalarse una válvula de desagüe para prevenir contaminación de la arena durante el lavado del filtro. 4.2.4

Filtro centrífugo Uno de los métodos extensamente utilizados para separar los sólidos de un líquido ha

211

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Capitulo VII: Sistemas de Filtración

sido el uso del filtro centrífugo (hidrociclon o separador de arena). Este es un dispositivo simple, estático, capaz de separar partículas de 2 x 103 a 2 x 105 nanómetros de agua fluyendo a una razón de 600 litros por hora en adelante. Básicamente, los filtros centrífugos separan partículas en suspensión que tienen una gravedad específica mayor que el agua. Estos filtros son ineficaces para separar la mayoría de los sólidos orgánicos. Los filtros centrífugos se pueden obtener en diferentes tamaños para diferentes descargas, y se ha encontrado que son más adecuados para separar partículas antes de que el agua entre al sistema de riego por goteo. Algunas veces se instalan en la toma de succión de la bomba como prefiltro para disminuir el desgaste de la bomba. Al igual que en el filtro de arena, los filtros de malla deben seguir a los separadores de arena o hidrociclones como medida de seguridad.

5.0

PRINCIPIOS TEORICOS EN LA OPERACION DE LOS FILTROS

5.1

Filtro de gravedad Las reservas de agua o tazones de asentamiento acumulan un volumen dado de agua y

propician la sedimentación de la materia en suspensión. De este modo separan gran parte de los sólidos con gravedad específica mayor que el agua, tales como la arena, el limo, la arcilla y otros sedimentos. 5.2

Filtro de presión

5.2.1

Filtro de malla y filtro de anillas Ambos filtros operan bajo el mismo principio teórico. El agua entra a una cámara

cerrada y es forzada a pasar a través de unos cedazos o anillas prensados (Figura 4). De esta manera el agua fluye a través de los cedazos y los sedimentos quedan atrapados. 5.2.2

Filtro de arena El filtro de arena es el método más eficaz para separar materia orgánica en suspensión y

212

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Capitulo VII: Sistemas de Filtración

Figura 4. Filtro de malla: Operación de lavado (arriba) y operación de filtración (abajo).

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Figura 5. Filtro de Arena: El principio de filtración y lavado.

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sólidos orgánicos. Funciona bajo el mismo principio básico del proceso de filtración natural propio del agua del suelo. El agua contaminada (sin filtrar) entra al sistema en la parte superior del filtro y fluye (bajo presión) a través de la arena en donde las partículas sólidas son atrapadas (Figura 5).

Este filtro es bien conocido por su capacidad de extraer y retener grandes

cantidades de partículas, mientras continua descargando el flujo de agua. 5.2.3

Filtro centrífugo El agua sin tratar, incluyendo partículas sólidas en suspensión, pasa a la cámara de filtro

centrífugo a través de una entrada de agua (Di), colocada en forma tangencial, en una sección cilíndrica (Dc, en la figura 6a). El flujo inicialmente lineal y turbulento se vuelve en un flujo angular ejerciendo una fuerza centrifuga. Esto crea un movimiento rotacional en la sección cilíndrica (Dc). Una sección cónica con un ángulo lleva a cabo la separación de los sólidos. Las partículas sólidas, más pesadas que el agua, son lanzadas externamente hacia el margen del cono, y, debido a la fuerza gravitacional bajan en el flujo en forma de vórtice hacia la parte inferior del cono donde son expulsadas del sistema a través de la salida (Du). Este movimiento también se conoce como vórtice principal. Cerca de la salida inferior de descarga, parte del movimiento se separa del vórtice principal y forma un vórtice secundario que rota en la misma dirección (Figura 6b). El vórtice secundario produce un movimiento ascendente en el centro que descarga por la salida superior (Di) como agua tratada. Este fenómeno único, (la formación de un vórtice principal que transporta los sólidos al flujo descendente) es el principio básico bajo el cual funciona el filtro centrífugo. 6.0 SELECCIÓN DEL FILTRO La meta al seleccionar un filtro es alcanzar la filtración necesaria y maximizar la eficiencia

215

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Capitulo VII: Sistemas de Filtración

Figura 6a. Filtro centrífugo: Entrada de agua con el flujo superior y flujo inferior.

216

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Capitulo VII: Sistemas de Filtración

Figura 6b. Formación del vórtice con el flujo superior y el flujo inferior.

217

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Capitulo VII: Sistemas de Filtración

de funcionamiento, mientras se minimizan los costos. La selección final del tipo y tamaño del filtro que se ha de utilizar debe estar basada en las siguientes directrices: a. Calcule el tamaño del sistema de riego (aforo del flujo, presión y volumen de agua). La capacidad del filtro debe exceder las demandas del sistema. b. Determine la calidad física, química y biológica del agua de riego que ha de utilizar; el tamaño y la cantidad de sólidos suspendidos que habrá que separar; la probabilidad de obstrucciones químicas o biológicas, y, con el tiempo, la estabilidad de la calidad del agua. c. Conteste las siguientes preguntas: 1. ¿Cuan complejo es el filtro? ¿Que problemas hay en la limpieza o reemplazo del mismo? 2. ¿Esta la mano de obra disponible para limpieza y mantenimiento? 3. ¿Puede ser un problema de la localización del filtro o la disposición del agua de lavado? 4. ¿Es flexible el sistema de filtración? ¿Puede ser ampliado o modificado, si fuera deseable? Es importante recordar que los filtros están disponibles en diferentes tamaños dependiendo del aforo del flujo. La selección de un sistema de filtración apropiado debe ser una de las primeras consideraciones para diseñar un sistema de riego por goteo. El cuadro uno puede servir de guía en la selección del filtro. 7.0

SERVICIO Y MANTENIMIENTO El sistema de filtración es una de las unidades más sensitivas del riego por goteo. Por

tanto, debemos asegurarnos que el mismo lleve a cabo eficazmente su función. Para lograr este propósito, se instalan indicadores de presión a la entrada y en la salida del filtro. La presión varía poco entre ambos indicadores cuando el filtro esta limpio. Una vez comienza a obstruirse, aumenta la diferencia en presión entre ambos indicadores. Cuando se alcanza una diferencia en presión predeterminada (10 a 15 libras por pulgada cuadrada: Este valor puede variar dependiendo del tipo de filtro. especificaciones fabricante) se limpia el sistema de filtración.

218

Siga las

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Capitulo VII: Sistemas de Filtración

Cuadro 1. Guía para la selección del filtro¹. Concentración de sólidos* Orgánicos Inorgánicos L L L M L H M L M M M H H L H M H H 11.4 - 45.4 m³/hr. L L (50-200 gpm) L M L H M L M M M H H L H M H H Mayor de 45.4 m³/hr. L L (200 U.S. gpm) L M L H M L M M M H H L H M H H *Clave de la concentración de sólidos L = menor de 5 ppm M = 5-50 ppm H = mayor de 50 ppm Razón de Flujo Menor de 11.4 m³/hr. (50 U.S. gpm)

Recomendación A A A A B+A B+A B+A B+A B+A A A A A+B A+B o A+C A+B o A+B+C A+C A+C o A+B+C A+B+C A A+C A+C A+C A+B+C A+B+C A+C A+C+C A+B+C

**Clave de Recomendación. A = Filtro de malla o anilla. B = Filtro de hidrociclonico o separador de sólidos. C = Filtro de arena. ¹ El uso de esta guía es solo con el propósito de ayudar en la selección apropiada del Filtro. Las necesidades específicas e individuales del área bajo diseño deben ser evaluadas.

219

Manejo de Riego por Goteo

7.1

Capitulo VII: Sistemas de Filtración

Lavado de filtros Los filtros deben lavarse antes de cada riego, o cuando los indicadores de presión lo

indiquen. Si hay muchos sedimentos o contaminantes en el agua de riego, el filtro debe limpiarse con frecuencia. Debe evitar la entrada de polvo al sistema cuando el filtro este abierto. 7.1.1

Filtro de anilla En este tipo de filtro, la limpieza se hace moviendo las anillas del filtro en dirección a la

línea de extensión, y luego se lava con agua a presión (figura 3B). Cuando las anillas están limpias, colóquelas en el filtro y ajústelas correctamente. Si las anillas no quedan bien prensadas, la eficiencia de la filtración baja mucho y pueden ocurrir problemas de obstrucción. 7.1.2

Filtro de malla Este tipo de filtro, por lo general, esta equipado con un cepillo de limpieza o una llave

de paso en la parte inferior del filtro. Si la diferencia de presión en los indicadores a la entrada y a la salida del filtro es mucha, esto indica la necesidad de limpieza. Abra la llave de paso del filtro y deje descargar el agua a presión fuera de este (Figura 4A). Mueva varias veces el cepillo de limpieza hacia arriba y hacia abajo, dándole un movimiento de torsión. Si los indicadores aun muestran la necesidad de limpieza, detenga el sistema y desmonte el filtro. Examine que la malla no este tapada con sedimentos. Lave a presión el cedazo y las partes internas para asegurarse que estén en buen estado. Las partes defectuosas, rotas o dobladas deben repararse o sustituirse por piezas nuevas. Monte el filtro nuevamente, asegurándose que las piezas estén en buen estado y bien instaladas. 7.1.3

Filtro centrifugo La arena o partículas solidas acumuladas en este filtro pueden sacarse de dos maneras:

220

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Capitulo VII: Sistemas de Filtración

1. Cuando el sistema esta apagado, abra el tanque colector y deje salir los sedimentos. 2. Cuando el sistema este encendido, abra la válvula de descarga al final del filtro y deje salir los sedimentos a presión. 7.1.4

Filtro de arena Este tipo de filtro se utiliza cuando el agua contiene grandes cantidades de materia

orgánica. Para poderse limpiar requiere un flujo de agua en dirección opuesta a lo usual. Es indispensable tener dos filtros interconectados adyacentes uno del otro para llevar a cabo esta operación. De esta forma se invierte el flujo en uno de los filtros mediante el uso de una válvula o dispositivo de tres salidas (Figuras 7A y 7B), manteniendo el otro filtro funcionando normalmente. Esto ocasiona una expansión turbulenta de la arena en el filtro contiguo y la descarga de las partículas y materia atrapada en la arena (Figura 5b). El flujo del agua de lavado es segregado por la parte superior del filtro para una evacuación apropiada en una línea separada de descarga. Mediante el uso de dos filtros en serie, el riego no se interrumpe durante el lavado de los filtros. Un flujo excesivo de lavado a la inversa expandirá la arena hasta el punto que ella misma es expulsada fuera del tanque. Un flujo insuficiente de lavado no expandirá la arena lo suficiente para purgar todos los contaminantes atrapados. Esto puede resultar en una perdida residual de presión a través de la arena, aun después del lavado. Para alcanzar el máximo funcionamiento del filtro, ajuste apropiadamente el flujo del lavado a la inversa. 8.0

SOLUCION A PROBLEMAS DE OBSTRUCCION La mejor forma de evitar problemas de obstrucción en el sistema de riego por goteo, es

instalando un sistema de filtración adecuado y eficiente. Si esto no se cumple, hay que recurrir luego a una serie de enmiendas para mantener funcionando el sistema de goteo.

221

Manejo de Riego por Goteo

Capitulo VII: Sistemas de Filtración

7A. Válvula manual. 1. En proceso de Filtración

Entrada del agua

Hacia el filtro

Salida del flujo de lavado

7B.Válvula automática 2. En proceso de lavado

Figure 7. Válvula de tres salidas utilizada para el lavado de los filtros de arena.

222

Manejo de Riego por Goteo

Capitulo VII: Sistemas de Filtración

Los tratamientos sencillos no son siempre del todo exitosos para resolver los problemas de obstrucción debido a que muchos problemas son específicos de un grupo dado de condiciones. Diferencias entre las condiciones frecuentemente imposibilitan generalizar en las recomendaciones. Por ello, los procedimientos para corregir problemas de obstrucción están enfocados según el problema envuelto. 8.1

Agentes físicos Además de un sistema de filtración adecuado, una limpieza regular de las líneas y

goteros es deseable para prevenir obstrucciones con los agentes físicos. Para llevar a cabo la limpieza, abra el extremo final de la línea principal y descargue los sedimentos acumulados. Luego proceda con las líneas secundarias y las líneas laterales. Si hay interrupciones en las líneas o goteros, puede corregirlas mediante presión de aire. Antes de comenzar este proceso, ponga a funcionar el sistema por un periodo de aproximadamente 15 minutos. Una vez el sistema esta lleno de agua, las sustancias en los tubos vuelven a su estado normal. Ahora aplique aire a presión (aprox. 7 bares). La fuerza que ejerce el aire comprimido ayudará a limpiar las líneas y goteros de la materia acumulada en ellos. 8.2

Agentes químicos Muchos de los casos de obstrucción química se pueden resolver por medio de la

inyección o tratamiento con ácido. Mediante este procedimiento, se disuelven los depósitos químicos que han causado el agua o los fertilizantes. En casos severos, remoje los goteros en una solución diluida de ácido (más o menos 1 por ciento), y en algunos casos límpielos individualmente. Para casos menos severos, lo adecuado es la inyección de ácidos para llevar el pH de agua entre 1 y 2. La inyección debe

223

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Capitulo VII: Sistemas de Filtración

repetirse hasta obtener un aforo de flujo normal desde el gotero. La cantidad de ácido requerida para bajar el pH se determine mediante una prueba con un volumen pequeño de agua. Los ácidos son extremadamente corrosivos, por lo que usted debe observar extrema precaución al usarlos. Los ácidos comúnmente utilizados son el sulfúrico, clorhídrico y muriático. “No utilice o aplique ningún agente químico a través del sistema de goteo” sin antes consultar un especialista. La alternativa entre uno y otro dependerá de la disponibilidad y el costo.

Los ácidos pueden corroer los accesorios de metal, tuberías y envases.

Las

superficies en contacto con soluciones ácidas deben ser de acero inoxidable o plástico. Todas estas partes deben enjuagarse bien después de venir en contacto con el ácido. 8.2.1 Cantidad de ácido requerido para bajar el pH del agua de riego La cantidad de ácido requerido para bajar el pH del agua de riego a un valor dado puede ser calculado con la ecuación /1/

para galones aplicados por hora de flujo de agua;

ecuación /2/ para galones por 100 galones de agua. Para ambas ecuaciones el factor de acidez y la normalidad del ácido utilizado deben saberse, por ejemplo: ácido sulfúrico concentrado (H2S04) = 36N; ácido clorhídrico concentrado (HCl) = 12N. Para la ecuación 1 el aforo de flujo en galones por minuto (gpm) debe ser: Factor de acidez = Miliequivalentes de acido por litre de agua requerida para bajar el pH a un nivel deseado, determinado por titulación en el laboratorio de una muestra tipo de agua con un ácido. Galones de ácido por hora = [0.06 x factor acidez x gpm] / [Normalidad del ácido] -- /1/ Galones por 100 galones = [Factor de acidez] / [Normalidad del ácido] --------------- /2/ 8.3

Agentes biológicos Cuando el limo o las algas obstruyen el sistema de goteo el tratamiento común es la

inyección de un biocida seguido de una limpieza completa de las líneas para limpiar el sistema de materia orgánica. Los biocidas comúnmente utilizados son: el gas, cloro (Cl2) y soluciones

224

Manejo de Riego por Goteo

de hipoclorito (HOCl-).

Capitulo VII: Sistemas de Filtración

Un control eficaz de algas y limo en un sistema de riego por goteo

puede efectuarse usualmente manteniendo una concentración continua de 1 ppm de cloro o administrando 10 a 20 ppm durante los últimos 20 minutos del ciclo de riego (Ver capítulo XI). 9.0

IDENTIFICACION DE FALLAS Causa

Remedio Filtración pobre

A. Filtro de malla o anilla: 1. Obstrucción del filtro causado por uno de los siguientes factores: a. Arena o limo. b. Algas os materia orgánica. c. Sales o compuestos químicos. d. Uso de un medio de filtración inapropiada B. Filtro de arena 2. Exceso de flujo a través de la arena causa que el material tome formas de cono. 3. Aire en el tanque ocasiona disturbios en la arena y forma de cono. 4. Uso de un medio de filtración (arena) incorrecto. 5. Una alta presión diferencial ocasiona que los contaminantes pase a través del filtro. C. Filtro hidrocilónico: 6. Materia orgánica en el agua de riego

a. b. c. d.

Utilizar un filtro centrífugo. Utilizar filtro de arena y algún biocida. Lavar con ácidos. Corregir la falla o utilizar un medio de filtración adecuado.

2.

4.

Reducir el aforo de flujo o añadir filtros al sistema. Instalar dispositivos manuales o automáticos de eliminación del aire. Añadir un medio adecuado.

5.

Lavado mas frecuente.

6.

Utilizar un filtro de arena

3.

Diferencia en presión constante A.

B.

Filtro de malla o anilla: 7. Obstrucción del medio de filtración. Filtro de arena: 8. Poca arena en el filtro ocasiona un flujo de lavado inadecuado. 9. Filtro tapado: no hay suficiente agua disponible a través del filtro para su lavado.

10. Flujo de lavado insuficiente.

A.

7.

Lavar la malla o utilizar un medio de filtración adecuada.

8.

Añadir arena hasta un nivel adecuado.

9.

Quitar la cubierta y raspar la corteza superior de la arena. Coloque la cubierta y lave los tanques alternada-mente a intervalos cortos hasta quedar limpios. 10. Reajustar la válvula que controla el flujo de lavado. Goteo de la válvula de lavado

Filtro de arena 11. Obstrucción en la válvula 12. Defectos en la válvula

11. Quite la obstrucción. 12. Reemplazar por una en buen estado.

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Manejo de Riego por Goteo

Capitulo VII: Sistemas de Filtración

Golpes de aire 13. Aire en el tanque.

16. Poca arena en el filtro.

13. Instalar dispositivos manuales o automáticos de sacar el aire. 14. Añadir una válvula vacuorreguladora a la línea de lavado. 15. Aumentar el flujo de lavado o el tiempo de duración. 16. Aumentar el nivel con más arena.

17. Agua muy sucia.

17. Se requieren más filtros.

14. La línea de lavado ocasiona succión. 15. Lavado inapropiado.

10.0

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