Granulometría Para Medios Filtrantes

1

GRANULOMETRÍA PARA MEDIOS FILTRANTES OBJETIVOS 





Conocer las características de las partículas en la que se basa el principio de los procesos de sedimentación, así por ejemplo: determinación de la velocidad de sedimentación de una partícula. Experimentalmente se deberá determinar el tamaño efectivo y coeficiente de uniformidad de una muestra de arena que pasaría a formar parte de un medio filtrante para unidades de filtración en tratamiento de aguas. Se determinará así mismo algunas propiedades físicas de la arena; por ejemplo: la porosidad, la densidad, la forma de las partículas, etc.

FUNDAMENTO TEORICO.

Granulometría Es la distribución de los tamaños de las partículas de un agregado, tal como se determina por análisis de tamices. Es la medición de los granos de una formación sedimentaria y el cálculo de la abundancia de los correspondientes a cada uno de los tamaños previstos por una escala granulométrica. La granulometría es la medición de los granos de una formación sedimentaria y el cálculo de la abundancia de los correspondientes a cada uno de los tamaños previstos por una escala granulométrica con fines de análisis tanto de su origen como de sus propiedades mecánicas. La granulometría y el tamaño máximo de agregado afectan las proporciones relativas de los agregados así como los requisitos de agua y cemento, la trabajabilidad, capacidad de bombeo, economía, porosidad, contracción y durabilidad del concreto. El método de determinación granulométrico más sencillo es obtener las partículas por una serie de mallas distintos anchos de entramado, que actúen como filtros los granos que se llama comúnmente columna de tamices.

de de

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2 Pero para una medición más exacta se utiliza un granulómetro láser, cuyo rayo difracta en las partículas para poder determinar su tamaño.

Características granulométricas del material filtrante Los materiales filtrantes deben ser claramente especificados, de manera que no quede duda sobre su granulometría. Los parámetros que se deben emplear para este fin son los siguientes: 

Tamaño efectivo: Es una de las características de los medios filtrantes que más afecta al proceso de filtración cuando este no cumple con las especificaciones de acuerdo al tipo de filtración utilizada. Este tamaño tanto afecta a la circulación del agua a través de ellos, así, si el tamaño efectivo es demasiado pequeño, la mayor parte de la fuerza actuante se empleara para vencer la resistencia de fricción provocada por el lecho filtrante, mientras que si es demasiado grande, muchas de las partículas de menor tamaño presentes e n el agua a filtrar pasara directamente a través del filtro sin ser eliminadas. Su cálculo es grafico luego de una prueba de tamizado. En relación con el porcentaje (en peso acumulado) que pasa por las mallas de una serie granulométrica, el tamaño efectivo se refiere al tamaño de granos correspondientes al porcentaje de 10%.



Coeficiente de uniformidad (CU): en relación con el porcentaje (en peso acumulado) que pasa por las mallas de una serie granulométrica, el coeficiente de uniformidad es igual a la relación entre el tamaño de los granos correspondientes a 60% y el tamaño de los granos correspondiente a 10%. Sería mejor que este coeficiente se llamase de desuniformidad, pues su valor se incrementa a medida que el material granular es menos uniforme. Se llama así a la relación entre el diámetro correspondiente a la línea del 60% en el diagrama y el correspondiente a la línea del 10%. A menor valor de este coeficiente corresponde a una curva as inclinada y mayor uniformidad de la muestra.

C . U .=

P 60 P 10

Donde: 

P60=Porcentaje del pesoque pasainferior al60



P10=Porcentaje del pesoque pasainferior al10


3 La relación entre los valores de

P10

y

P60

encaminados a los medios filtrantes

para seleccionarlo para los filtros utilizaremos los criterios siguientes: Llamemos

P1

al porcentaje

P10

,

P2

al

P60

, en base a ello se formula las

siguientes relaciones: o

P3=2 ( P2−P1 )

; será el porcentaje de arena utilizable.

o

P4 =P 1−0.1P 3

; será el porcentaje de arena que es demasiado fino para usarlo

como medio filtrante. o

P5=P3 +P4

También:

o o



; es el porcentaje de arena que es demasiado gruesa.

P5=2 ( P2−P1 ) +P1−0.2(P 2−P1) Porosidad: se denomina así a la relación existente entre el volumen ocupado por los poros respecto al volumen total, se expresa en porcentaje y se calcula con la siguiente expresión:

n=

VV .100 V

Donde:

V V =Volumende poros

V=Volumentotal 

Densidad aparente (ρa): Es la relación del peso de la arena en el aire o sin compactar, al volumen total de la arena, incluido el volumen de poros. Su expresión de cálculo es el siguiente:

ρ a=

P5 V

Donde: GRANULOMETRÍA PARA MEDIOS FILTRANTES | PROCESOS UNITARIOS EN INGENIERÍA SANITARIA

4 

P5=Pesodela renasin compactar .



V=Volumen



Forma: la forma de los granos normalmente se evalúa en función del coeficiente de esfericidad (Ce). El coeficiente de esfericidad de una partícula se define como el resultado de la división del área superficial de la esfera de igual volumen a la del grano por el área superficial de la partícula considerada. Como es obvio, este valor resulta igual a la unidad para las partículas esféricas y menor de uno para las irregulares.



Tamaño mínimo: tamaño por debajo del cual no deben encontrarse granos en el medio filtrante.



Tamaño máximo: tamaño por encima del cual no deben encontrarse granos en el medio filtrante.

Cuando se trata de seleccionar el material para lechos múltiples se debe hacerlo con el criterio de obtener un grado de intermezcla que no disminuya sustancialmente la porosidad en la región común entre las capas adyacentes de materiales diferentes. Específicamente para el caso de lechos dobles de arena y antracina, se recomienda considerar las siguientes relaciones: 

El tamaño de los granos de antracita correspondientes a 90% en peso (referente al que pasa) y el tamaño de los granos de arena correspondiente a 10% en peso (referente al que pasa= tamaño efectivo) deben mantener una relación de 3.0.



El tamaño de los granos de antracita correspondiente a 90% en peso (referente al que pasa) y el tamaño de los granos de antracina correspondiente a 10% en peso (referente al que pasa) deben mantener una relación de 2.

Normalmente, la antracita se prepara entre las mallas de la serie Tyler de aberturas 0.59 y 1.68 o 2.00 mm, con un tamaño efectivo que varía entre 0.80 y 1.10 mm y coeficiente de uniformidad inferior a 1.5. La arena normalmente es preparada entre las mallas de aberturas entre 0.42 y 1.19 o 1.41 mm, con un tamaño efectivo que varía ente 0.50 y 0.60 mm y un coeficiente de uniformidad inferior a 1.5. 

El peso específico del material filtrante: El peso específico (Pe) del material es igual al peso de los granos dividido por el volumen efectivo que ocupan los granos.


5 El cuadro 9-4 muestra valores normales para el coeficiente de esfericidad y peso específico de los materiales filtrantes más usuales.



El espesor de la capa filtrante:

En una planta de tratamiento de agua con filtros de dos o más capas, es relativamente difícil fijar un espesor de medio filtrante para el cual los filtros funciones constantemente en condiciones ideales, porque la calidad del afluente varía considerablemente durante el año. La experiencia ha demostrado que existe una relación entre el espesor de la capa de arena y la de antracina en un filtro de dos medios, en general, el espesor de la capa de antracina representa de 60 a 80%, y la arena, de 20% a 40% del espesor total del medio filtrante. De este modo, el medio filtrante de 70cm de espesor tendrá aproximadamente 50cm de antracina y 20cm de arena. Asimismo, para el caso de filtros de lecho simple, la experiencia y diversas investigaciones han permitido establecer espesores recomendados para diferentes casos: filtración de agua decantada, filtración directa o filtración descendente o ascendente. MATERIAL NECESARIO

    

02 Probeta de 500cc. Juego de tamices. Tazones adecuados para arenas. Agua. Separador de arenas.

EQUIPAMIENTO REQUERIDO


6    

01 01 01 01

Vibrador de plancha. Balanza analítica Microscopio Micrómetro

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. Utilizando el método del cuarteo seleccione una porción de regular tamaño para determinar sus características y tamizado. El método del cuarteo consiste en dividir en cuatro una porción regular de muestra, uniformizarla independientemente y unir de las porciones por separado; esta unión formara de las muestras para procesarla. La otra porción (de unión de las otras dos porciones) sea otra muestra servirá para a duplicidad de los resultados.

dos una la que

2. Se determinara la densidad aparente de la muestra problema midiendo el peso de una porción de volumen conocido de arena; por ejemplo: utilizando una probeta de 200ml. 3. Se determinara la porosidad de la muestra problema siguiendo el siguiente procedimiento: a. Verter la arena en una probeta de 500ml hasta su nivel máximo de 500ml. b. Compacte la arena contenida con golpes suaves de la base y con una franela para amortiguar los golpes fuertes, sobre la mesa por 40 veces consecutivas. Mida el volumen que quedo libre dese la marca de 500ml. c. En otra probeta de 500ml vierta agua hasta el nivel de 500ml y luego con cuidado se verterá en la probeta que tiene la arena compactada sin disturbar la superficie de arena hasta que el nivel de agua alcance la marca de 500ml. La cantidad de agua que permanezca en la probeta volumen de arena. d. Con los datos obtenidos determine la porosidad.

es equivalente al

4. Son un microscopio y un micrómetro identifique y observe las formas y tamaños de cada uno de los tamices que contienen una porción de arena tamizada. GRANULOMETRÍA PARA MEDIOS FILTRANTES | PROCESOS UNITARIOS EN INGENIERÍA SANITARIA

7 5. Se tamizara, con ayuda de un vibrador, la muestra problema de arena tomando como base el peso de 1 kilogramo. Esto por espacio de 10 a 15 minutos. 6. Pese cada uno de los tamices en donde se retuvo una porción de arena. 7. Se determinara la forma y tamaño de las partículas de cada malla, observándolas a través del microscopio y midiéndolas con un micrómetro. 8. Realice la gráfica de la granulometría de la arena estudiada en el formato adjunto y de ella determinara los valores de P10 y P60; es decir, con ellos determinara el tamaño efectivo y el coeficiente de uniformidad. 9. Relacione y calcule los valores de P 1, P2, P3, P4 y P5.

DATOS EXPERIMENTALES


8

Donde:

W acumulado (n+1) = W acumulado (n) + W corregido (n+1) W que pasa = (500 - W acumulado) gr. % que pasa = (W pasa / 500). 100%


9

El tamaño efectivo sería igual al valor del porcentaje en 10% y 60%. De los datos de la tabla podemos encontrar este valor tabulando los datos extremos a estos porcentajes.

0.21−−−−→10.53 D10−−−−→10

0.149−−−−→ 4.22 0.149−D 10 0.21−0.149 = 4.22−10 10.53−4.22

D10=P1=0.2048mm Homólogamente el D60:


10

1−D60 1−0.841 = 63.56−60 63.56−54.84

D 60=P2=0.935mm Hallando el coeficiente de uniformidad (Cu):

CU=

D60 0.935 = D10 0.2048

CU=4.565 

Cálculo de P1, P2, P3, P4 y P5:

P1=0.2048mm P2=0.935mm Si:

P3=2 ( P 2−P1 ) =2 ( 0.935−0.2048 )

P3=1.4604mm Si:

P4=P1−0.1×P3=0.2048−0.1 x1.4604

P4=0.05876mm P5=P3+P4 P5=1.4604+0.05876 GRANULOMETRÍA PARA MEDIOS FILTRANTES | PROCESOS UNITARIOS EN INGENIERÍA SANITARIA

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P5=1.51916mm Porosidad:

n=

Vv 180 .100= ∗100=36 V 500

Densidad aparente:

ρ s 652 g g ρ a= = =1.304 V 500 ml ml

OBSERVACIONES 

La suma total de masa fue de 495.1 gr., la pérdida de 4.9gr. probablemente se

 

produjo durante el manejo de las arenas para el pesado de las mismas. La vibración del equipo debe realizarse durante 15 minutos seguidos. Los tamices deben agitarse de manera que las partículas sean expuestas a las aberturas del tamiz con varias orientaciones y así tengan mayor oportunidad de

 

pasar a través de él. Se debe inspeccionar que las mallas de los tamices no estén rotas. Por ser un material muy fino podríamos tener una pérdida de material cuando



realizamos este ensayo. El error fue de: 500- 495.1 = 4.9 gr, y fue distribuido equitativamente en los pesos



obtenidos en cada malla. Por la brevedad del laboratorio de Procesos, se dejó sedimentar durante 15 minutos, sin embargo es evidente que los resultados serían más precisos si se incrementara el tiempo de la vibración.

CONCLUSIONES


12 

De la gráfica deducimos que conforme se incrementa el diámetro de la malla

  

mayor es el porcentaje de arenas que pasa por esta malla. Para la malla N° 30 el porcentaje de masa que pasa es de 32.51%. Para la malla N° 50 el porcentaje de masa que pasa es de 18.91%. Para la malla N° 100 el porcentaje de masa que pasa es de apenas 4.22%. Estos resultados coinciden con la gráfica, ya que al aumentar el número correspondiente a cada malla, disminuye también su diámetro, lo que conlleva a que un menor



porcentaje de masa pase por ella. Al realizar este laboratorio podemos estar en la capacidad de realizar un análisis granulométrico.

CUESTIONARIO 1. ¿Cuál es el concepto de carrera de filtración para un filtro de arena usado para tratar agua? La carrera de filtración es un proceso que se conoce con el nombre de “maduración del filtro”. La experiencia internacional expresa que en el llamado proceso de filtración lenta, el agua con una velocidad de circulación relativamente baja, es obligada a atravesar una capa de arena en la que se han desarrollado condiciones favorables para una acción biológica. Esta acción actúa a medida que se desarrolla, en torno a las partículas de arena, colonias de organismos microscópicos y algunas bacterias del agua. En su metabolismo estos organismos remueven las impurezas orgánicas y las bacterias patógenas, y oxidan compuestos nitrogenados; el ciclo del nitrógeno se completa hasta la fase de mineralización total de la materia orgánica. El desarrollo de estos organismos responsables de la acción biológica se concreta casi exclusivamente a la superficie de la capa de arena, y alcanza, como máximo una profundidad de 2 a 3 cm formándose una película biológica. En dicha zona se desarrollan formaciones gelatinosas, que confieren a la capa de arena el poder de retener impurezas finas, como materias coloidales, suspensiones finas y bacterias. La acción biológica se hace verdaderamente efectiva cuando la película alcanza su pleno desenvolvimiento, que, en un filtro nuevo tarda cierto tiempo llamado GRANULOMETRÍA PARA MEDIOS FILTRANTES | PROCESOS UNITARIOS EN INGENIERÍA SANITARIA

13 período de maduración del filtro. Con el tiempo, los intersticios de la capa superficial de la arena se van obstruyendo, y se hace necesaria su renovación para limpieza mediante el raspado de la capa de arena sucia que está encima hasta una profundidad que varía de uno a varios centímetros.

2. Cuáles son los tipos de medio filtrante que pueden ser usados en el procesos de filtración y averigüe que características deberán tener e cuanto a los conceptos estudiados (C.U., Porosidad, etc.) Medios Filtrantes La filtración se puede definir como el proceso que permite separar un sólido de un líquido, cuando la mezcla se hace pasar a través de un medio poroso. Los principales medios filtrantes utilizados en la actualidad son: 

Arenas (también se incluyen algunos minerales).



Telas (de diferentes materiales y diferentes tipos de tejidos, como tramas y



urdiembres). Mallas (de diferentes materiales y tejidos).

Dependiendo del tipo de material que se requiera eliminar desde un líquido, será el medio filtrante a seleccionar. En este tipo de operación, siempre es necesario realizar pruebas con diferentes materiales para definir qué tipo de medio filtrante se debe utilizar; así como el tamaño del espacio por donde pasará el líquido o fluido. En la mayoría de los procesos donde interviene el agua, se utilizan filtros de arena o tipos de minerales, que tendrán diferentes características de densidad y tamaño, frente al tipo y tamaño de sólidos presentes en el agua. Según lo anterior, para procesos de filtración de agua, se utilizan filtros de un tipo de arena o de varios tipos. En este segundo caso, se denominan “multimedia” o filtros en profundidad. Dentro de los materiales a los que se les carga un filtro, están las gravas soportantes, ordenadas de mayor a menor tamaño, según se va desde abajo hacia arriba en un filtro. Sobre estos materiales, se disponen las capas filtrantes, que pueden ser: arenas de GRANULOMETRÍA PARA MEDIOS FILTRANTES | PROCESOS UNITARIOS EN INGENIERÍA SANITARIA

14 diferentes características, una capa de antracita u otro material superior. La combinación de materiales filtrantes, obedece principalmente a lo que se desea retirar del agua. Materiales de pre-capa, ayuda filtros Adicionalmente, algunas aplicaciones de especial dificultad por la baja velocidad del fluido, complejidad de la mezcla o calidad no satisfactoria de clarificación, requieren el empleo de ayuda filtros materiales de pre-filtración o materiales de pre-capa. Estas son sustancias granuladas o fibrosas que permiten la formación sobre el medio filtrante de una torta pre-filtrante adicional de mayor permeabilidad y mayor profundidad, donde quedan retenidas las fases heterogéneas en forma de flóculos deformables o pastas de mayor viscosidad y contenido en sólidos finos. Ejemplos de sustancias frecuentemente empleadas para la ayuda de filtración son:  Tierras de diatomeas, diatomita o tierras diatomáceas (sílice de alta pureza).  Perlita o laqva expandida (silicato alcalino de aluminio).  Fibras de celulosa o pulpa de madera molida, etc. En general, estas sustancias se caracterizan por su baja densidad, su facilidad para recubrir la superficie del medio filtrante, su compresibilidad, su baja tendencia a sedimentarse y su inercia química con el fluido. En el caso del yeso y del carbón, solo se emplean en casos muy específicos debido a su baja eficacia, aunque en el caso de éste último, es frecuente emplearlo bajo forma de carbón activo, en combinación con las diatomeas para añadir una función de adsorción.

3. Averigüe y esquematice los dos sistemas de filtración de agua señalados en el fundamento teórico 

Filtros Lentos de Arena:


15 Los filtros lentos de arena se utilizan para el tratamiento de las aguas ligeramente turbias y generalmente coagulación previa.

no ni

Estos

poseen

sedimentación filtros

están

constituidos de un estanque con una capa de arena de 0,60 a 1.00 mt. de espesor, soportada por una capa de grava de 0,30 a 0,40 mt. de altura, cuya granulometría creciente hacia el fondo varía desde arena gruesa hasta ¾ " o más de tamaño. Bajo la capa de grava existe un sistema de drenaje colector del agua filtrada. Completan el filtro, un sistema de control de entrada y salida del agua que permite mantener constante la carga de agua sobre la arena y regular el gasto de salida y un sistema que indica la pérdida de carga del filtro. La tasa de filtración de estos filtros es de 1,3 a 6,5 l/m2/min. |

Los filtros lentos de arena, debido a la baja tasa de filtración, requieren grandes superficies y el número es función de la cantidad de agua necesaria. Generalmente para plantas pequeñas dos o cuatro filtros son suficientes. 

Filtros rápidos de Arena

Los filtros rápidos, como los lentos, son sistemas muy apropiados para eliminar del agua las formas de resistencia de quistes y huevos de parásitos ( 100% ), teniendo los primeros un rendimiento bacteriológico muy satisfactorio, aunque algo inferior a los segundos ( que es del 99.9 % o más ). La eficiencia bacteriana de un filtro rápido depende del agua cruda, o en otros términos, del número de coliformes en el agua tratada está en función de la cantidad inicialmente presente. 4. Averigüe los fenómenos físicos que gobiernan el movimiento de un fluido por entre las partículas. GRANULOMETRÍA PARA MEDIOS FILTRANTES | PROCESOS UNITARIOS EN INGENIERÍA SANITARIA

16 Procesos físicos y ecuaciones fundamentales Los procesos de erosión y depósito en cauces han motivado e incrementado la demanda de modelos numéricos capaces de predecir la hidrodinámica, la evolución del fondo y la distribución granulométrica asociada. Dichos modelos se fundamentan en las ecuaciones de continuidad y cantidad de movimiento del agua y sedimentos. Además de las ecuaciones hidrodinámicas y ecuaciones de sedimentos. 5. Averigüe e investigue ¿cuáles son las ventajas y desventajas de los diferentes tipos de filtros existentes para el tratamiento de aguas? Filtros Lentos De Arena (tratamiento domiciliar) 

Ventajas y desventajas:

Estos filtros se fabrican a nivel casero en recipientes de plástico (barriles), de ferrocemento o de concreto. Para que un filtro nuevo pueda eliminar bacterias y virus deberá ponerse a funcionar (de 2 a 3 semanas) antes de que esta cualidad se desarrolle. El filtro no debe usarse como recipiente para el almacenamiento de agua. Alrededor del tubo de drenaje, en el fondo del tanque, se colocan 7,5 cm de grava (piedrín), sobre ésta se colocan 5 cm de arena gruesa y sobre ésta, se ubica la arena fina. Para mantener siempre húmedo el material filtrante, la salida del tubo por el que se sirve el agua filtrada deberá estar por lo menos 5 cm más alto que el nivel superior de la arena. El agua filtrada puede adicionalmente ser desinfectada por medio de la aplicación de cloro. Cuando la velocidad de la salida del agua disminuye demasiado, es tiempo de darle mantenimiento. Filtros Lentos De Arena (tratamiento colectivo) 

Ventajas y desventajas GRANULOMETRÍA PARA MEDIOS FILTRANTES | PROCESOS UNITARIOS EN INGENIERÍA SANITARIA

17 El agua pasa lentamente a través de un lecho de arena fina a razón de 0,1 a 0,3 m 3/m2/hr. Solo funcionan adecuadamente con agua de baja turbiedad (entre 20 y 30 UNT). Requieren una área entre 0,02 y 0,08 m2 por persona. En la superficie del lecho se forma una película filtrante (schmutzdecke) que consiste en material orgánico e inorgánico retenido y una amplia variedad de microorganismos activos biológicamente, los cuales descomponen la materia orgánica. La actividad biológica se extiende hasta unos 0,4 m de profundidad. La

limpieza

del

filtro

se

hace

raspando unos pocos centímetros de la parte superior del lecho filtrante y reiniciando

luego

el

proceso

de

filtración. Filtro Casero Carpom 

Ventajas y desventajas

Se construye con un pedazo de tubería de PVC de 45 cm de largo, de 15 o 20 cm de diámetro. El material filtrante está compuesto por grava, arena de grano uniforme (tamizada), trozos de carbón vegetal y pedazos de piedra pómez. Como elemento para la salida

del

liquido

filtrado

se

pueden

utilizar

boquillas

plásticas

(fabricadas

comercialmente para esa función) ó tubería de PVC, de 25 o 50 ram de diámetro, uniformemente perforada o ranurada. La base del sistema se cierra con una pieza de madera o plywood. Se deja la abertura apropiada para la colocación de la manguera a utilizar para la obtención del agua filtrada. Al agua filtrada deberá agregársele un desinfectante. Hipoclorito de calcio (HTH) ó cloro líquido comercial, en las dosis apropiadas a los volúmenes a tratar.


18

El tratamiento del

agua por filtración lenta

1) ¿En qué consiste? El filtro de arena es un método de tratamiento de los efluentes ecológicos, relativamente sencillo y poco costoso. Su principio consiste en hacer percolar el agua a través de un bloque de arena. Esquemáticamente, los granos de arena forman una capa atravesada por el agua y que detiene por simple efecto de tamizado las partículas de tamaño superior al de los espacios existentes entre dichos granos. Si a lo largo de su avance tocan un grano, las partículas más pequeñas también quedarán retenidas sobre la superficie de estos por el efecto pared. La capacidad de frenado del filtro será tanto mayor cuanto menor sea el diámetro de sus granos y más largo sea el tiempo de permanencia de las partículas. Hay tres tipos de filtración por arena: 

Los filtros de arena rápidos. Deben limpiarse con frecuencia debido a su alisado, que invierte la dirección del agua.



Los filtros de arena semirrápidos.



Los filtros de arena lentos.

Los dos primeros requieren del uso de bombas y productos químicos (principio de floculación). Se utiliza un floculante que, por un principio químico, atrapa los materiales en suspensión y las partículas, formando grandes copos que se depositarán por sedimentación (lo cual significa que las partículas en suspensión detienen su movimiento y se depositan). A diferencia de otros métodos de filtración por arena, los filtros de arena lentos emplean procesos biológicos para limpiar el agua y son sistemas no presurizados. Pueden tratar el agua y reducir la presencia de microorganismos (bacterias, virus, microbios, etc.) sin necesidad de productos químicos. No precisan electricidad para funcionar. El principio y el modo de funcionamiento de los filtros de arena utilizados con fines distintos al tratamiento del agua para uso familiar, y principalmente de aguas residuales. 2) ¿Quién utiliza principalmente este medio y desde cuándo?


19 La filtración con arena es una tecnología utilizada en las instalaciones de tratamiento del agua de todo el mundo desde el siglo XIX. Este principio ha sido adaptado al tratamiento del agua familiar. 3) Principio de funcionamiento y tipos de filtros de arena que permiten potabilizar el agua en el hogar. Existen dos tipos. a) El filtro de arena de pretratamiento La instalación de este filtro resulta muy sencilla. Sin embargo, por sí mismo solo permite realizar un tratamiento somero del agua. Consiste en llenar un recipiente, que suele ser una sencilla cubeta de hormigón provista de un grifo u otro medio de vaciado, con una capa de grava bastante fina y con otra capa de arena, mucho más gruesa que la anterior, sobre la que se vierte el agua a tratar, que solo hay que recoger por la parte inferior del recipiente. Es realmente eficaz cuando se utiliza como pretratamiento para otros métodos de desinfección (por radiación solar, cloración o ebullición) en aquellas ocasiones en las que el agua no tratada de la que se dispone está algo turbia; a pesar de ello, no basta por sí mismo. Un filtro de hormigón tiene un coste aproximado de entre 10 y 25 euros. b) El filtro de arena biológico Los filtros de arena biológicos permiten realizar un tratamiento completo y muy eficaz del agua. El mantenimiento de un nivel de agua constante en su interior posibilita la aparición de una actividad biológica que elimina los gérmenes patógenos. No es eficaz en los primeros usos, ya que el filtro biológico no ha tenido tiempo para formarse. La capa biológica necesita unas 3 semanas para alcanzar su completa madurez. El filtro cuenta con una placa de difusión que sirve para evitar que la arena se ahueque al verter el agua. Esta última fluye a través de la arena fina. La parte inferior del filtro está compuesta por una capa de arena gruesa y otra de grava. Para mantener constante el nivel del agua en el interior del filtro, una tubería de PVC sube hasta la altura de la parte superior de la capa de arena. El principal inconveniente de este filtro es que el agua fluye con una lentitud cada vez mayor a medida que se utiliza. Cuando el tratamiento se hace demasiado lento, hay que sustituir la arena.

Filtros de arena y carbón activo Los filtros de arena son los elementos más utilizados para filtración de aguas con cargas bajas o medianas de contaminantes, que requieran una retención de partículas de hasta veinte micras de tamaño. Las partículas en suspensión que lleva el agua son retenidas durante su paso a través de un lecho filtrante de arena. Una vez que el filtro se haya GRANULOMETRÍA PARA MEDIOS FILTRANTES | PROCESOS UNITARIOS EN INGENIERÍA SANITARIA

20 cargado de impurezas, alcanzando una pérdida de carga prefijada, puede ser regenerado por lavado a contra corriente. La calidad de la filtración depende de varios parámetros, entre otros, la forma del filtro, altura del lecho filtrante, características y granulometría de la masa filtrante, velocidad de filtración, etc. Estos filtros se pueden fabricar con resinas de poliéster y fibra de vidrio, muy indicados para filtración de aguas de río y de mar por su total resistencia a la corrosión. También en acero inoxidable y en acero al carbono para aplicaciones en las que se requiere una mayor resistencia a la presión. Los filtros de carbón activo se utilizan principalmente para eliminación de cloro y compuestos orgánicos en el agua. El sistema de funcionamiento es el mismo que el de los filtros de arena, realizándose la retención de contaminantes al pasar el agua por un lecho filtrante compuesto de carbón activo. Muy indicados para la filtración de aguas subterráneas. Se fabrican en acero inoxidable, en acero al carbono y en fibra de vidrio. Aplicaciones para la filtración de arena: 

Preparación de agua fría



Tratamiento de aguas residuales



Producción de agua potable



Filtración en piscinas



Pre Filtración para sistemas de membrana



Filtración de agua gris o de superficie

Una aplicación especial del filtro de arena es la separación del hierro en la superficie en el suelo o con el agua limpia. La instalación de la separación del hierro consiste en la aireación, oxidación y precipitación del hierro y el manganeso seguido por una separación de las partículas precipitadas con el filtro de arena.


21 Cuando los filtros se cargan con las partículas, la dirección del flujo es invertida y el volumen del flujo se aumenta para limpiar el filtro de nuevo. tiempo para la limpieza es determinado por los siguientes criterios: 

Volumen



Presión de la gota sobre el filtro



Tiempo

El


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