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¿Qué es la filtración y cuales son los método de filtración de agua?

Es una técnica que se usa para separar sólidos en suspensión en un fluido ya sea líquido o gas usando en el proceso un medio filtrante que es un material poroso que se le denomina filtro o criba. Los filtros por lo general retienen solidos de mayor tamaño y al mismo tiempo permite el paso del fluido. Por lo tanto es importante saber el mejor método de filtración según la industria en la que se vaya a aplicar.

La filtración forma parte de los métodos de separación de sustancias más utilizados. Este método es utilizado en diferentes industrias, es por ello que existe gran variedad de tipos de filtración dependiendo del rango de precisión que se necesite.

Filtración con filtros de cartucho

Son uno de los productos para la filtración más usados por su utilidad para eliminar sedimentos y partículas en el agua. Los solidos que suele haber en el agua son a causa de la escorrentía de aguas pluviales y tuberías en mal estado que pueden dejar sedimentos en el agua. Por lo general el agua que sale de tuberías en mal estado por lo general se decolora e imposibilita su uso en hogares y negocios.

Es muy probable que ocurran incidentes como la obstrucción y degradación de calentadores de agua, refrigeradores, accesorios de ducha, válvulas. Para estos casos los operadores de tratamiento de agua utilizan los filtros de cartucho para garantizar el uso de agua limpia.

Estos cartuchos utilizan un proceso de filtración mecánica que evita físicamente el flujo de sólidos que se encuentran en el agua, haciendo la función de una especie de agua. Estos filtros si son de alta calidad contienen porosidad de un tamaño adecuado para que el agua fluya sin que puedan pasar los sedimentos.

Los cartuchos pueden recoger grandes cantidades de suciedad si son utilizados en superficies de gran tamaño. Los filtros de cartucho son capaces de eliminar las partículas suspendidas mediante el uso de una construcción de profundidad de densidad gradiente.

Filtración con arena sílica

La arena sílica sirve como apoyo para tratamientos de agua potable, aguas negras y residuales, pozos profundos, acuarios y decorativos. Este tipo de arena es muy utilizada en filtros industriales para procesar aguas residuales y filtrar agua limpia.

Una característica especial de la arena sílica  es que cuenta con un tamaño de grano similar entre si y es un material que no se degrada y resiste a las impurezas del agua, como solventes, ácidos, compuestos orgánicos y contaminantes.

Este material es usado para filtración de aguas con cargas bajas o medianas de contaminantes que requieren una retención de partículas de hasta 20 micras de tamaño.

La calidad de filtración puede variar dependiendo parámetros como la forma del filtro, altura del lecho filtrante, características y granulometría del medio filtrante. Por último cabe aclarar que su función principal en los filtros es atrapar los contaminantes que flotan en el líquido y dejan pasar el agua.

Una ventaja del filtro de arena, es que requiere mayor flujo de retrolavados que los demás filtros de lecho profundo, y esto hace que se haga en un menor tiempo la limpieza del filtro, por lo tanto hay ahorro de agua y tiempo.

Filtración con filtros multicama o multimedia

Este tipo de filtros tienen la misión de remover sólidos suspendidos en el agua con un tamaño de hasta 15 micrómetros o micras. Esto quiere decir el polvo, polen basuras pequeñas, insectos, etc, que tenga sea mayor a la medida anteriormente mencionada quedara retenida en  filtros para después ser desechados por el drenaje al momento del retro lavado.

A este tipo de filtros también se les conoce como filtros de lecho profundo en donde la cama superior de material filtrante cuenta con un mayor tamaño de fragmentos, después el agua pasa a una capa de menor tamaño para al final pasar por una capa fina de fragmentos finos en la inferior soportado por grava.

Por lo general la forma de estos filtros es cilíndrica y vertical, están hechas de acero al carbón o inoxidable y en su interior contienen polietileno interior y fibra de vidrio por todo el exterior.

A grandes rasgos estos filtros funcionan de la siguiente manera, el agua entra por la parte superior del filtro y va fluyendo por las camas de manera descendente, el agua se recolecta en la parte inferior de la cama gracias a unos difusores. Los filtros multicama deben retrolavarse después de un cierto periodo de servicio para poder expulsar los sólidos que retuvo y provocar movimiento en las diferentes camas del mismo y así evitar su cementación.

Por lo regular la cama o multicama esta formada por:

Filtración con filtros de discos

Los filtros de disco tienen como función principal la retención de solidos en el agua. En un inicio fueron pensados para filtrar el agua de riego y conforme a fue usado se encontraron la variedad de funciones que este tiene en la filtración de agua industrial y doméstico.

Los discos tienen forma de anillo que al momento de ponerse uno sobre otro dejan un hueco central y cada disco cuenta con ranuras que son más abiertas en su perímetro exterior  y más estrechas en su interior, su rango de filtración es de 5 hasta 400 micras, aunque típicamente se usan para grandes volúmenes con una filtración de entre 100 y 130 micras. Su eficacia no es solo por sus ranuras sino por su geometría, angulación, intersecciones, longitud y cantidad.

En cuanto a su funcionamiento el agua fluye del exterior hacia el canal del centro, los solidos van quedando en los canales los más grandes en la parte exterior y los más pequeños llegan a la parte interior. este funcionamiento minimiza la frecuencia con la que será necesario limpiar discos, por lo tanto tiene un funcionamiento parecido a un filtro de profundidad.

La mayor ventaja de los filtros de discos en el ahorro en espacio, ya que se pueden formar una pila de discos que pueden crecer por módulos de manera vertical u horizontal, pero lo mejor es el ahorro de agua, que aproximadamente en un 10 y 30 % de ahorro vs lecho profundo, pero la opción  de filtros de discos asistido o mezclado con aire a presión puede ser de un 80 a 90% de ahorro, comparado con el agua que utilizan los filtros de lecho profundo.

Filtración con membranas de ultrafiltración

La ultrafiltración es un proceso de separación por membrana que se usa en el tratamiento de agua que hace posible la separación mecánica de sólidos suspendidos o disueltos ente 0.01 a 0.1 μm (micrómetros).

Las membranas de ultrafiltración están en contacto con dos fases líquidas a distinta presión hidrostática y habrá componentes de la fase líquida que irán del lado de alta presión al de baja presión.

Las pequeñas partículas que se encuentran disueltas en el liquido pueden pasar a través de la membrana porosa, mientras que las grandes moléculas disueltas y solidos que se encuentren suspendidos serán retenidos.

La ultrafiltración es usada generalmente como pretratamiento en aguas superficiales, agua de mar, aguas subterráneas, tratamiento de aguas grises, efluentes tratados de manera biológica y como pretratamiento de agua para volver a ser tratada con sistemas de desmineralización de membrana.

Filtración con membranas de nanofiltración

Este método de filtración llamado nanofiltración suele ser usado en aguas de bajos sólidos que se encuentran disueltos totalmente. Este sistema se podría considerar entre la ósmosis inversa y la ultrafiltración por los niveles para separar que permite y las presiones que necesita para su aplicación, los solidos retenidos están entre 0.001 a 0.01 μm (micrómetros).

Por lo general este proceso es utilizado para el ablandamiento o suavización del agua, para eliminar metales pesados en aguas residuales, para descontaminar aguas residuales, para pretratar el agua antes de la ósmosis inversa, sirve para eliminar nitratos o quitar colores.

Funciona mediante presión en membranas que permiten la concentración de los solutos orgánicos, por lo tanto los solutos de bajo peso molecular son retenidos pero las sales si pueden pasar total o parcialmente a través de la membrana.

Hay dos tipos de membranas para nanofiltración: las de espiral y las tubulares, las primeras son mas sensitivas con la polución, aunque su calidad es inferior que las tubulares.

Filtración con membranas de ósmosis inversa

En este proceso de filtración se hace pasar al agua por una solución concentrada a través de membranas que son semipermeables. La presión aplicada en el agua es superior a la osmótica y así las sales quedan retenidas.

La membranas semipermeables solo dejan pasar ciertos tipos de iones, al pasar el agua a través de las membranas y los iones disueltos quedan retenidos. Cabe aclarar que la presión en el agua es equivalente a la sal que contiene la misma.

La ósmosis inversa tiene 3 corrientes, la alimentación, el concentrado:

  • La corriente de alimentación, es la corriente del agua que entra.
  • Existen dos tipos de corrientes de agua en el permeado que es el agua purificada y el concentrado.
  • El concentrado se refiere al agua que no pudo pasar en la membrana y que además contiene las sales rechazadas.

La filtración por ósmosis inversa, es el método de purificación más usado en nuestros tiempos, al ser muy eficaz eliminando casi todos los iones del agua, por la masificación de su uso, se ha abaratado y replicado por muchos fabricantes.

Conclusión:

No existe un tipo de filtración mejor que otra, lo importante es saber identificar cuál es la que más nos funciona dependiendo de para que tarea la vayamos a necesitar, afortunadamente hoy en día existe una gran variedad de opciones gracias a la tecnología, así que esperamos que este artículo te sirva para identificar la mejor opción para ti.

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