David contra Goliat: filtro autolimpiante a contracorriente para el tratamiento de agua desionizada

Debido a su diseño especial, el filtro autolimpiante OptiFil de Lenzing Technik, empresa representada por Técnica de Fluidos, tiene la capacidad de trabajar como si se tratara de un filtro de precapa. Esta tecnología hace posible una filtración muy fina —por debajo de 1 µm simultaneada con altos contenidos de sólidos y elevados caudales. Por todas estas razones, el OptiFil es perfectamente capaz de substituir a los filtros de arena en el tratamiento del agua desionizada.

Como innovación de un filtro a contralavado, el OptiFil tiene como rasgo principal la capacidad de filtrar no únicamente a grados muy finos sino que además es capaz de tratar elevados contenidos en sólidos en elevados caudales. Desde su introducción en el mercado, el filtro ha abierto nuevos campos de aplicación y ha dado buenos resultados en distintos procesos como por ejemplo la filtración de agua desionizada.

El agua desionizada se extrae del rio mediante un proceso multietapa. Previamente, la tecnología filtrante usada entre la descarbonatación y el intercambio iónico era un típico filtro de arena.

Para un caudal de 108 m³/h, el filtro de arena requerido puede tener 3 m de ancho y algo más de 5 m de altura. El filtro de arena necesita operar con una velocidad de filtración muy baja para asegurar que no haya más de 1 ppm (1 mg/l) de sólidos presentes en el filtrado a la salida y además asegurar que no se incremente el intercambio iónico con la resina. El filtro de arena debe estar en modo no operativo durante el proceso de lavado contracorriente. Por tanto, en instalaciones simples debe haber al menos un filtro de arena de repuesto para garantizar que haya continuamente un filtro en operación. Adicionalmente se debe considerar un volumen de alrededor de 160 m³ de liquido para el contralavado. Finalmente, el contralavado requiere un periodo de 20 minutos. El líquido utilizado para el contralavado de los filtros de arena es posteriormente enviado a la planta de tratamiento de agua de la planta.

El filtro OptiFil patentado por Lenzing es un sistema completamente automático y continuo que trabaja según los principios filtrantes de profundidad, superficie o precapa. El medio filtrante sea un tejido, fibra sintética o tipo lana metálica retiene partículas de diferentes tamaños tanto en su interior como en su superficie. Después de llegar al punto de colmatación del filtro, el elemento filtrante se limpia mediante una pequeña cantidad de fluido ya filtrado en contracorriente. El contralavado de impurezas se hace gracias al dispositivo existente en el interior del filtro, necesitando únicamente para esta aplicación entre 20-30 litros. Durante el contralavado, la filtración se mantiene en el 95% de la superficie del filtro. Gracias a su especial geometría, podemos conseguir un grado de filtración muy fino al mismo tiempo que tenemos un alto grado de separación de impurezas.

La curva de la deposición de partículas muestra que ya en 5 - 6 micras hay tasas de retención absolutas. Incluso a 1 micra, hasta un 35% de las partículas se han separado —para caudales del filtro de 120 m³/h.

La concentración de impurezas a la salida del filtro Optifil presenta de forma permanente valores inferiores a 0,5 mg/l, teniendo una concentración a la entrada de entre 35 y 150 mg/l.

Los filtros pueden, dependiendo de su aplicación, montarse con telas muy finas o incluso con lana de fibra de metal, que hacen posible grados de filtración absolutos de hasta 3 metros.

Los mecanismos de retención de un filtro de arena y del filtro autolimpiante a contralavado OptiFil tienen diferencias significativas. En el filtro de arena las partículas se depositan en la superficie de los granos de arena. Las partículas que se depositan tienen unas características electroquímicas específicas ya que son atrapadas a menudo mediante dosificación de productos químicos. La retención ocurre en cierta medida por un efecto tamiz creado por los poros entre los granos de arena, ya que por definición tienen un tamaño que no permite que lo traspasen.

Para el tratamiento del agua desionizada se una un medio filtrante de malla de 10 µm en el OptiFil. Al inicio del ciclo de filtrado tenemos una filtración en superficie del tamiz. Después de unos pocos segundos, una capa filtrante se empieza a crear. Este efecto es únicamente posible por el diseño patentado del OptiFil. La filtración pasa a ser entonces mediante una fina torta filtrante. Y es gracias a esta torta filtrante que se consigue esta elevada retención de partículas.

Los usuarios de agua desionizada pueden esperar una reducción del 50% en la inversión si se decantan por un OptiFil. Además, el OptiFil es significativamente mucho más sencillo comparado con la complejidad de un filtro de arena. Esto se refleja en menores costes de adquisición en los filtros, y gastos muy marginales en tuberías, conexionado, controles y sobretodo en espacio. La superficie requerida para un filtro de arena para unos 110 m³/h es aproximadamente de unos 7 m². Por el contrario, la superficie requerida para un OptiFil para unos 130 m³/h es únicamente de 1,3 m².

Impresiona todavía más la diferencia de peso entre ambos sistemas. Mientras el filtro de arena descrito arriba tiene un peso de unas 47 toneladas. En comparación, el Filtro OptiFil demuestra ser un autentico peso mosca con sus 350 kilos. En total las necesidades de espacio, considerando peso y tamaño pueden llegar a ser de hasta un 95% de ahorro.

Más del 30% de la reducción de costes proviene de la significativa reducción de caudal de agua de contralavado. El OptiFil usa aproximadamente un 1% en comparación al 8% usado por el filtro de arena. Las desventajas del filtro de arena son el consumo de aire y las horas de mano de obra intensa que necesita para su mantenimiento (cambio de arena) lo que provoca paradas prolongadas del filtro. En comparación, al cambio de material filtrante requerido una o dos veces al año en el OptiFil, que además se realiza como mucho en un par de horas.

Fue crucial para la implementación de un filtro autolimpiante la posibilidad de cumplir los parámetros de calidad requeridos, así como el nivel de sólidos no disueltos < 1 mg/l. Desde el analysis de los datos es obvio que la calidad de filtración del agua con cada sistema de filtración comentado es prácticamente la misma. Sería posible incluso mejorar la calidad de filtración reprocesando el primer fluido filtrado justo después del contralavado, aunque en este caso no fuera necesario con el tratamiento descrito con anterioridad para agua desionizada.

La instalación de un filtro automático OptiFil es una solución comercialmente atractiva para invertir en nuevas instalaciones, en expansiones o para remplazar un filtro de arena. La simplicidad del equipo OptiFil y la gran reducción de espacio y de obra civil requeridas son razones convincentes para adquirir un equipo. La principal razón para instalar el filtro justo antes del intercambio iónico es la de proteger este equipo de impurezas y de ensuciamiento. Por esta razón, se requiere una retención de partículas muy efectiva. Como se puede observar en el gráfico, el filtro OptiFil cumple con estos requisitos. Incluso se podría optimizar más si fuera necesario, refiltrando el liquido filtrado en el inicio del ciclo.

El filtro autolimpiante OptiFil de Lenzing Technik será una de las novedades que expone Técnica de Fluidos en Smagua 2014.