Descalcificador, arena y carbón: guía de pretratamiento

Un filtro de arena o multimedia es una carcasa de presión rellena de arena de cuarzo clasificada, antracita o ambas. El agua desciende por el lecho a 10–15 m/h y se retienen partículas de hasta unos 100 µm. Con un agua de alimentación de hasta 100 NTU, la salida suele ser ≤5 NTU. La serie de filtros de arena cubre 0.5–50 m³/h con motores de 0.37 a 7.5 kW, y cada tanque se dimensiona a partir del área del lecho, no de un número de modelo nominal.

El filtro va primero porque todo lo que está aguas abajo prefiere agua clara. La turbiedad ciega el carbón, recubre la resina y ensucia las membranas. Un filtro de arena no elimina sales disueltas, dureza, nitrato ni color; es solo una barrera física. Cuando la fuente supera unos 50 NTU, los ciclos se acortan y el consumo de agua de retrolavado sube rápidamente, por lo que conviene añadir coagulación o sedimentación antes del filtro en lugar de un tanque mayor después.

La dureza es calcio y magnesio, medida como mg/L de carbonato de calcio. Por debajo de 60 ppm, la incrustación se forma despacio y un descalcificador rara vez es rentable. Entre 60 y 120 ppm, la decisión depende de la temperatura y del equipo: una máquina de café, una caldera de vapor o un acumulador de agua caliente pueden seguir necesitando protección, mientras que una línea de agua fría puede no necesitarla. Por encima de 120 ppm, la descalcificación suele estar justificada; por encima de 180 ppm, normalmente es necesaria para calentadores, calderas y agua de alimentación de ósmosis inversa.

Las unidades habituales se confunden con facilidad. Un grano por galón equivale a 17.1 mg/L como CaCO₃, un grado alemán equivale a 17.8 mg/L y un grado francés equivale a 10 mg/L. Por tanto, un informe en gpg necesita conversión antes de compararse con una tabla de selección. La dureza no es un parámetro sanitario, pero sí un parámetro de coste: acorta la vida del intercambiador de calor y aumenta el consumo de detergente en las lavanderías.

La serie CK-SF cubre 0.5–15 m³/h en ocho tamaños de catálogo. Los tanques de resina van de 844 a 3672, las cargas de resina de 30 a 650 kg y los tanques de salmuera de 25 a 800 L. La dureza de salida se mantiene por debajo de unos 1 ppm como CaCO₃ hasta que la resina se acerca al agotamiento. Las válvulas automáticas dosifican por volumen tratado e inician la regeneración, que suele durar 60–90 minutos.

La sal es el principal consumible. Un ajuste práctico es de 80–160 g de sal por litro de resina en cada regeneración, con salmuera al 8–12%. El mínimo teórico es de unos 1.2 kg de cloruro de sodio por kilogramo de dureza eliminada; las plantas reales usan aproximadamente el doble porque la regeneración no es perfectamente eficiente. Las unidades de doble tanque alternan para que el agua descalcificada siga fluyendo mientras un tanque se regenera.

El carbón activado elimina cloro libre, cloramina, sabor, olor y compuestos orgánicos disueltos mediante adsorción. En un tren de pretratamiento su función más importante es la descloración: el cloro libre por encima de 0.1 ppm oxida las membranas de ósmosis inversa de poliamida y el daño es irreversible. También protege la resina catiónica, que el cloro degrada con el tiempo, y reduce la carga orgánica que de otro modo ensuciaría la membrana.

El diseño se define por el tiempo de contacto en lecho vacío, no solo por el volumen del tanque. La descloración suele requerir 10–15 minutos de EBCT; la cloramina, el sabor y el olor requieren 15–20 minutos. Los carbones para tratamiento de agua suelen tener un índice de yodo de 700–1100 mg/g y una superficie de 500–1500 m²/g, pero el índice de yodo describe el volumen de microporos y no garantiza la eliminación de un contaminante concreto.

El carbón es también la etapa que más a menudo se deja sin vigilancia. El paso de cloro puede alcanzar la membrana en cuestión de días tras el agotamiento de la resina, por lo que una toma de muestra y un analizador de cloro u ORP a la salida del carbón no son opcionales en un agua de alimentación de ósmosis inversa. Sustituya el carbón al detectar el paso, no solo en una fecha del calendario.

Especifique tomas de muestra antes y después de cada etapa, manómetros en cada lecho y un desagüe dimensionado para el retrolavado. Los filtros de arena y de carbón necesitan un caudal de retrolavado varias veces el caudal de servicio, por lo que la alimentación de agua bruta y el desagüe deben comprobarse frente a ese pico, no frente al caudal de producto. Un tren que no puede retrolavarse a sí mismo solo mantendrá la calidad del agua hasta el primer lecho sucio.

Empiece por el análisis de laboratorio y el caudal punta horario, no por el volumen diario. Dimensione el filtro de arena con una velocidad de lecho de 10–15 m/h, el filtro de carbón a 5–15 m/h con 10–15 minutos de EBCT, y el descalcificador según el caudal punta, la dureza de entrada y las horas disponibles entre regeneraciones. Después compruebe que el pico de retrolavado pueda suministrarse sin dejar sin agua al proceso. Un filtro de arena de 10 m³/h puede exigir 35–45 m³/h durante 5–10 minutos en el retrolavado.

Un tren dimensionado solo según el caudal medio cumplirá la calidad del agua sobre el papel y fallará en verano. La demanda punta, la demanda de retrolavado y el tiempo de parada por regeneración son las tres cifras que deciden si la planta sigue funcionando. Anótelas en la hoja de diseño junto con la turbiedad, la dureza y el cloro máximos de entrada, para que un cambio posterior de capacidad pueda contrastarse con las hipótesis originales.

Cada semana, registre la presión diferencial en los lechos de arena y carbón, la dureza de salida y el cloro a la salida del carbón. Cada mes, verifique el caudal y la duración del retrolavado y observe si hay medio en el visor. Cada año, inspeccione la profundidad del medio, limpie el tanque de salmuera y calibre los instrumentos. Sustituya la arena cada 3–5 años, el carbón cuando se detecte el paso y no solo por antigüedad, y la resina cuando la capacidad siga baja tras verificar los ajustes de regeneración y la dosis de sal.