Filtro de arena comercial — filtración con arena de cuarzo y multimedia

Un filtro de arena comercial es una carcasa de presión rellena de arena de cuarzo graduada, antracita o un lecho multimedia. El agua fluye descendiendo por el lecho y las partículas suspendidas quedan retenidas en las capas superiores mediante una combinación de colado y adhesión a la superficie de los granos. El filtro está clasificado en unos 100 µm, por lo que elimina arena, limo, flóculos de arcilla, partículas de óxido, algas y otras materias suspendidas. No elimina sales disueltas, dureza, nitrato ni materia orgánica disuelta.

La filtración de arena es la primera etapa en la mayoría de trenes de tratamiento de agua superficial y agua de pozo. Protege los lechos de carbón activado, los descalcificadores, los filtros de cartucho y las membranas de ósmosis inversa situados aguas abajo frente al ensuciamiento por partículas, y mantiene la turbiedad lo bastante baja para que funcione la desinfección. Un filtro de arena no es un esterilizador: las bacterias y los virus lo atraviesan salvo que estén adheridos a partículas, por lo que el agua potable sigue necesitando desinfección. En un tren típico, la filtración de arena va primero, seguida de carbón, descalcificador y ósmosis inversa, con UV o cloración en el punto de uso.

El filtro no sustituye la coagulación, la sedimentación ni la desinfección. Es una barrera física para las partículas y su rendimiento depende del agua de alimentación: una fuente estable y de baja turbiedad da ciclos largos y agua clara, mientras que una fuente variable exige tratamiento aguas arriba y retrolavados más frecuentes. Dimensione el lecho para el caudal punta y la peor turbiedad, no para la media anual.

La arena de cuarzo es la opción por defecto: de bajo costo, densa y eficaz con turbiedad inorgánica. La antracita es más ligera y tiene más superficie; permite una capa superior más gruesa, retiene más sólidos y necesita menos agua de retrolavado, lo que la hace adecuada para agua superficial con algas o materia orgánica ligera. El medio multimedia —antracita sobre arena sobre grava— combina una capa superior gruesa para capacidad con capas inferiores más finas para el pulido, y es la elección habitual cuando la turbiedad de entrada es variable o alta.

La selección del medio debe seguir el análisis del agua de alimentación y el requisito aguas abajo. Para el pretratamiento de ósmosis inversa, el objetivo suele ser SDI15 inferior a 5 y turbiedad inferior a 1 NTU, lo que a menudo exige multimedia seguido de un cartucho de 5 µm. Para agua potable, arena o multimedia más desinfección suele bastar. El carbón activado es una etapa aparte: elimina cloro, sabor y materia orgánica, no turbiedad.

La ficha del catálogo indica turbiedad de entrada de hasta 100 NTU con salida ≤5 NTU, pero se trata de un margen de operación, no de un objetivo. Por encima de unos 50 NTU, la frecuencia de funcionamiento y el consumo de agua de retrolavado aumentan rápidamente, y por encima de 100 NTU el lecho se ciega antes de terminar el ciclo. Para ríos de alta turbiedad o agua de crecida, añada coagulación y sedimentación —o un clarificador— antes del filtro y utilice el filtro de arena como etapa de pulido.

El hierro y el manganeso deben oxidarse antes de poder filtrarse. El hierro ferroso atraviesa un lecho de arena; tras la aireación, la cloración o la dosificación de ozono se convierte en hidróxido férrico, que sí es filtrable. Los aceites y grasas recubren los granos y son difíciles de eliminar con el retrolavado. Las algas necesitan precloración o una etapa previa más gruesa. Compruebe la turbiedad, el hierro, el manganeso y la demanda de oxidante antes de seleccionar el medio y el caudal de retrolavado.

La gama de filtros de arena cubre 0.5–50 m³/h con motores de 0.37 a 7.5 kW. La precisión de filtración es de 100 µm, la turbiedad de salida ≤5 NTU y la turbiedad de entrada de hasta 100 NTU. La gama se especifica por caudal, motor y calidad del agua; el diámetro de la carcasa se deriva después de la velocidad de servicio de 10–15 m/h. Indique el caudal punta, la turbiedad del agua bruta y la fuente de retrolavado, y el tamaño de la carcasa puede seleccionarse a partir de esas tres entradas.

Las carcasas suelen ser de acero al carbono recubierto de epoxi, acero inoxidable o FRP, seleccionadas según la salinidad del agua y el lugar de instalación. Los internos incluyen un distribuidor superior, una capa de soporte de grava graduada y un colector inferior. Los manómetros a ambos lados del lecho, un visor en la línea de retrolavado y grifos de muestreo permiten al operador confirmar que el lecho está limpio y que no se pierde medio.