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Aplicação Técnica dos

Sistemas de Filtração para

Irrigação Localizada

Jose María Buitrago López

Director Técnico Sistema Azud

jm.buitrago@azud.com

Skype: josemazud

Filtração Obturações: Filtrar é suficiente?

Realidade da filtração a nível agrícola

Todos os

emissores se

comportam

iguais?

Todas as

instalações

são iguais?

Todas as

águas são

iguais?

Qual sistema

de filtração é

o mais

adequado?

Filtração em sistemas de irrigação

OBJETIVO: PROTEGER PARA MANTER A UNIFORMIDADE

TEMPORAL E PROLONGAR A VIDA ÚTIL DA INSTALAÇÃO.

Filtração em sistemas de irrigação

Filtração em sistemas de irrigação > Água e sua interação com o sistema

Irrigação localizada

Definições

Objetivos da filtração

Obturações em sistemas de irrigação

Irrigação Localizada.

Filtração em sistemas de irrigação > Água e sua interação com o sistema > Irrigação Localizada

Técnica de fornecimento de água e nutrientes ao solo de

forma localizada que utiliza uma rede de tubos para o

transporte e distribuição da água até os pontos de

emissão denominados emissores. Se caracteriza pela alta

frequência de aplicação e a localização.

Se caracteriza pela alta frequência de aplicação e a

localização.

A efeito de projeto considera-se que todas as plantas pertencentes a

um mesmo setor de irrigação tenham as mesmas necessidades:

• Igual potencial genético.

• Solo homogêneo de igual características.

• Expostas às mesmas condições climáticas.

Uma instalação de irrigação localizada consta dos seguintes conjuntos de

elementos:

CABEÇAL

Emissores

Rede de distribuição

Cabeçal de controle

Cabeçal de controle. Função (I).

O cabeçal de controle deve incorporar todos os elementos que permitam, de

forma manual o autônoma o:

Fornecimento dos requisitos hidráulicos (vazão e pressão)

demandados pela instalação de campo para garantir uma

eficiencia de aplicação igual ou superior a estimada em projeto.

Fornecimento dos requerimentos hídricos demandados pelo

cultivo: frequencia e duração de irrigação em cada período.

Requisitos nutricionais: fertirrigação.

Adequação qualidade de água: filtração.

Grau de autonomia e controle desejado: elementos de

automação.

Cabeçal de controle. Função (II).

O cabeçal de controle deve incorporar todos os elementos que permitam, de

forma manual ou autônoma o:

Rede de distribuição

CABEÇAL

TUB. PRINCIPAL

TUB. SECUNDARIA

TUB. TERCIARIA

TUB. PORTAEMISSORES

LINHA LATERAL

SETOR DE REGA

SUBUNIDADE DE REGA

Emissores

São encarregados de dissipar a energia de pressão da água e conduzí-la ao exterior através

da trajetória interior. A vazão emitida e variação da mesma frente a variações de pressão de

fornecimento é própria do modelo selecionado, condicionando em grande medida a

uniformidade de aplicação a nível de parcela.

Características desejáveis em um emissor / tubulação emissora:

Boa relação qualidade / preço

Vazão uniforme (pouco sensível às

variações de pressão)

Pouco sensível a obturações

Características de um bom

emissor/tubulação emissora

Alta uniformidade de fabricação

Resistente as condições de

trabalho

Fácil instalação

Definições.

Filtração em sistemas de irrigação > Água e sua interação com o sistema > Definições

Filtração Processo físico que consiste na retenção de sólidos

através de um meio filtrante.

Processo em linha.

Processo contínuo.

Tratamento da vazão

total circulante.

Sistemas de microirrigação

Garantir a uniformidade temporal

de aplicação de água a nível de parcela.

Filtración en sistemas de riego > Agua y su interacción con el sistema > Definiciones

Meio filtrante

Material ou conjunto destes que

mediante a adequada disposição

dos mesmos convertem este em um

meio poroso.

Estrutura suporte que contêm o meio filtrante e aporta a

este resistência estrutural e características morfológicas

que lhe permitem alojar-se no interior do filtro e garantir

que a única vía de passagem da água seja através do

meio filtrante.

Elemento filtrante

Dispositivo fabricado em material

plástico, PRFV ou metal com pelo

menos duas vias de conexão e um

alojamento específico em seu interior

que permite incorporar um meio filtrante.

Filtro

Conjunto de filtros instalados

em paralelo com coletores de

alimentação de água a filtrar e

coleta de água filtrada comum.

Equipamento de filtração

Conjunto de equipamentos de

filtração instalados em série ou

em paralelo com coletores de

alimentação e coleta da água

filtrada comum.

Sistema de filtração

Entende-se como tal o conjunto de filtros/elementos filtrantes pertencentes a um

equipamento ou sistema de filtração que realizam o processo de autolimpeza de forma

simultânea atendendo a uma das órdens de ativação procedentes de uma Unidade de

Controle.

Estação de filtração

Objetivos da filtração.

Filtração em sistemas de irrigação > Água e sua interação com o sistema > Objetivos da filtração

A instalação de um equipamento de filtração permite:

Contribuir a manter o comportamento hidráulico das

tubulações.

Prevenão contra obturações.

Diminuição dos serviços de manutenação.

Proteção direta de todos os elementos que

integram a instalação. Eliminação da totalidade de

partículas com capacidade de

obturação direta.

Eliminação de parte das

partículas de menor

tamanho.

Menor volume de sólidos que ingressa na

Manutenção da

uniformidade de

aplicação da

determinada

projeto.

Prevenção contra obturações.

• Ajuste, calibração e limpeza de: elementos de medida, controle, proteção e manobra.

• Limpeza final de linha.

Frequência e intensidade de:

Diminuição dos serviços de

manutenção.

Reduz o volume de sólidos que ingressa na rede.

[ ] de

sólidos.

Menor fixação

nas paredes

internas.

sedimentação

Contribuir a manter o comportamento

hidráulico das tubulações.

Ø interior efetivo

Rugosidade relativa

Contribui a manter a capacidade de

condução de água ao longo do tempo.

Obturações em sistemas de irrigação.

Tipo e classificação

Potencial de obturação

Filtração em sistemas de irrigação > Água e sua interação com o sistema > Obturações em sistemas de

irrigação

Tipo e classificação.

irrigação

Tamanho da partícula

Com capacidade de obturação direta

Sem capacidade de obturação direta

Orígem da partícula

Orígem física

Orígem química

Orígem biológica

Obturações internas

Obturações externas

Obturações diretas

Obturações indiretas

Sem capacidade de proliferação

Com capacidade de proliferação

As partículas transportadas pela água de irrigação classificam-se em função de sua capacidade de obturação

segundo:

irrigação

Tamanho da partícula

Com capacidade de obturação direta

Sem capacidade de obturação direta

segundo:

irrigação

Orígem física

Orígem química

Orígem biológica

segundo:

irrigação

Orígem física

Orígem química

Orígem biológica

segundo:

irrigação

As partículas transportadas pela água de irrigação clasificam-se em função de sua capacidade de obturação

segundo:

Orígem física

Orígem química

Orígem biológica

irrigação

Potencial de obturação.

irrigação

Fatores que condicionam o potencial de obturação de um emissor

pertencente a um sistema de irrigação:

A qualidade da água.

As características da instalação.

A pratica de irrigação.

Os serviços de manutenção.

As características do emissor selecionado.

irrigação

Fatores que condicionam o potencial de obturação de um emissor

pertencente a um sistema de irrigação:

A qualidade inicial e a evolução espacial e temporal da água que

acede a cada um dos emissores junto com o tipo de emissor

-Qualidade da fonte de água.

-Qualidade da água que ingressa ao sistema de irrigação.

-Qualidade da água depois do equipamento de filtração.

-Qualidade da água que ingressa no emissor.

-Tipo de emissor.

irrigação

Não características agronômicas. Interação com:

- Sistema de filtração.

- Rede de distribuição.

- Elementos auxiliares.

- Emissores.

O que entendemos por qualidade da água?.

irrigação

Qualidade da água: Definida

esta em função do maior ou

menor grau de interação com

os sistemas que integram a

instalação de irrigação.

Necessitamos conhecer as características físico-químicas da mesma.

-pH / Tª

-Solubilidade / concentração.

• Quantidade.

• Natureza.

• Distribuição por tamanho.

Partículas que a água porta

em suspensão (TSS).

• Quantidade total de partículas.

• Composição química.

• Concentração de cada composto.

Partículas de água

dissolvidas (TDS).

A qualidade da fonte da água.

irrigação

• Rio / canal.

• Poço.

• Reservatório.

Localização do ponto de

captação.

Tratamentos prévios.

A qualidade da água que ingressa no sistema de irrigação.

irrigação

A qualidade da água depois do equipamento de filtração.

• Tipo e características do filtro.

• As características da instalação.

irrigação

- Tempo de permanência da água no interior das tubulações.

- Variações na velocidade de circulação da água.

- Trabalhos de manutenção:

- Extração dos volumes de sólidos alojados no interior.

- Diminuição do risco de precipitações de carbonatos.

-Dissolver os precipitados já existentes.

-Diminuição da atividade biológica.

- Eliminação dos compostos formados pela atividade

biológica.

A qualidade da água que ingressa no emissor.

irrigação

Tipo de emissor.

• Geometria e

tamanho da seção

de passo.

• Trajetória.

• Tecnologia

antiobturação.

irrigação

Sistemas de filtração em irrigação agrícola

Filtração manual Vs automática

Dimensionamento de sistemas de filtração

Filtração em sistemas de irrigação > Como se resolve o problema?

Sistemas de filtração em irrigação

agrícola.

Classificação

Características

Filtração em sistemas de irrigação > Como se resolve o problema? > Sistemas de filtração em irrigação

agrícola

Classificação.

agrícola

-Tipo de meio filtrante.

-Tipo de filtração.

-Tipo de limpeza do meio filtrante.

Os sistemas de filtração podemos classificar em função do:

Classificação.

agrícola

-Areia.

-Tela.

-Discos

Classificação.

agrícola

-Em superfície.

-Em profundidade.

Classificação

agrícola

-Tipo de limpeza de meio filtrante:

-Manual.

-Autônoma.

-Tipo de filtração. Em superfície, em profundidade.

Classificação.

agrícola

Hidrociclone

Filtro de areia

Filtro de tela

Filtro de discos

Características.

agrícola

-Velocidade centrífuga.

-Ação da força da gravidade.

Sem elemento filtrante.

A eliminação de partículas se produz devido a união dos efeitos la:

Hidrociclone.

agrícola

- Natureza e tamanho das partículas.

- Perda de carga. Vazão circulante.

- Eficiência do modelo selecionado.

Qualidade da água tratada depende de:

Somente separa partículas de peso específico superior

ao da água.

Hidrociclone.

agrícola

Características de aplicação:

Deposito de acumulação de sólidos

Não avisa o estado do mesmo

-Perda de carga constante, em função da vazão, não depende do grau de colmatação.

-Faixa de vazão de trabalho limitado.

-Limitação de uso em sistemas de irrigação com vazões variáveis.

-Eficácia e eficiência em função do manejo do mesmo

-Necessitam de filtro de segurança posterior.

Hidrociclone.

agrícola

Características do elemento

filtrante

-Tipo de elemento filtrante.

-Altura do leito de filtração.

A filtração se produz através do leito de areia.

As partículas ficam retidas nos espaços livres do leito filtrante: a areia

Filtro de areia.

agrícola

Qualidade da água filtrada.

-Características elemento filtrante.

-Velocidade de filtração. Ligado ao tempo de permanência no interior.

-Natureza das partículas que a água porta en suspensão.

-Projeto do defletor.

-Projeto do processo de autolimpeza.

-Trabalhos de manutenção.

Filtro de areia.

agrícola

Fechado Aberto

Aberto Fechado

Fechado Aberto

Processo filtração Processo limpeza do meio filtrante

Filtro de areia.

agrícola

Alta Vazão durante o processo de autolimpeza. Velocidade de fluxo variável. Função da

natureza das partículas.

Duração do processo de autolimpeza: Diferencial de pressão, natureza e tamanho dos

contaminantes, tempo desde a última limpieza.

Frequência: Características do contaminante (natureza e tamanho).

Filtro de areia.

agrícola

É imprescindível que a jusante do sistema de filtração de areia se instale um filtro de tela

ou discos para garantir a qualidade da água demandada pelos emissores.

Filtro de areia.

agrícola

Perda de elemento filtrante.

-Manutenção da areia durante toda a safra. Repor as perdas de areia.

-Final de safra. Extrair para limpar/substituir a areia.

Alteração da qualidade de filtração.

Galerias preferenciais.

Filtro de areia.

agrícola

Depois

Filtro de areia.

Filtración en sistemas de riego > ¿Cómo se resuelve el problema? > Sistemas de filtración en riego agrícola

Depois

Filtro de areia.

agrícola

Antes Depois

Filtro de areia.

agrícola

Filtro de areia.

agrícola

Filtração em superfície: As partículas de tamanho superior ao das passagens da tela,

ficam retidas na superfície da tela inicialmente.

-Natureza e tamanho relativo das partículas.

-Diferencial de pressão existente.

-Resistência do elemento filtrante (ruptura).

-Estado do elemento filtrante (fadiga).

Qualidade da água filtrada é função de:

Filtro de tela.

agrícola

Necessita de mecanismos de segurança

frente ao colapso do filtro.

Desgaste por fadiga devido aos trabalhos

de manutenção do elemento filtrante.

Reduzida resistência a elevados

diferenciais de pressão.

Filtro de tela.

agrícola

Medio filtrante.

Anel plano, ranhurado em ambas faces e fabricado em

material plástico mediante o processo de injeção.

Morfología:

-Diâmetro exterior e interior.

-Espessura.

-Características dos canais ranhurados.

-Geometria da área transversal a direção de passagem.

-Dimensões da secção.

-Comprimento do canal.

Composto por uma pilha de discos ranhurados.

Disco.

Filtro de discos.

agrícola

Qualidade da água filtrada.

-Grau de filtração.

-Tipo de disco: ranhurado / outros.

-Características dos canais ranhurados.

Filtro de discos.

agrícola

Filtração em profundidade.

A partícula fica retida no perímetro

exterior da pilha de discos.

Uma partícula, não retida na superfície, se

introduz no canal do disco. Sua retenção

dependerá:

Filtração em superfície.

-Características dos canais (geometria,

tamanho e longitude).

-Tamanho e forma da partícula.

-Natureza da partícula.

-Existência de outras partículas.

Filtro de discos.

agrícola

Retêm todo tipo de partícula, independente da natureza da mesma (orgânica e

inorgânica), de tamanho superior ao grau de filtração.

Filtro de discos.

agrícola

Qualidade de filtração garantida. Ausência de variação dimensional das vias de

passagem por ação do diferencial de pressão, tempo de uso e ação dos trabalhos de

manutenção.

Filtro de discos.

agrícola

Qualidade de filtração garantida com independência da vazão circulante e as variações

pontuais e/ou temporais da vazão circulante.

Filtro de discos.

agrícola

Filtração manual Vs automática.

Características filtração manual e automática

Unidade de Control

Filtração em sistemas de irrigação > Como se resolve o problema? > Filtração manual Vs Filtração automática

Características filtração manual e automática.

-Pressão diferencial média/absoluta.

-Limpezas do elemento filtrante.

-Efetividade da limpeza.

-Uniformidade temporal de aplicação da água.

-Proteção contra obturações.

Filtração P

Filtração automática Valor dentro do intervalo previsto.

Filtração manual Crescente até: Qual valor?

Filtração Limpeza do elemento filtrante

Filtração automática Autônoma, ao alcançar o diferencial de pressão programado.

Baixa frequência e intensidade dos trabalhos de manutenção.

Filtração manual Manual, dependente del perssoal de operação: Quando?.

Alta frequência, dependente das condições de uso.

Filtração Efetividade da limpeza

Filtração automática Prevista em projeto. Atende os requerimentos hidráulicos.

Filtração manual Condicionada por: qualificação, disponibilidade de tempo e meios.

Filtração Uniformidade temporal de aplicação da água

Filtração automática Garantida. Condições previstas durante a fase de projeto.

Filtração manual Comprometida. Dependente da realização dos serviços de limpeza no

momento preciso.

Filtração Proteção contra obturações

Filtração automática Garantida.

Filtração manual Dependente de frequência de limpeza e eficácia da mesma.

Características filtração manual e automática. Filtros de tela

Processo de filtração. Processo de autolimpeza.

Características filtração manual e automática. Filtros de discos

Unidade de Controle.

Sistema compacto que integra os sistemas de detecção, controle e ativação do ciclo de

limpeza nos sistemas de filtração.

Totalmente montada com todos os componentes que convertem a Unid. de Contr. em um

sistema autônomo e automático.

Possibilidade de ativação do processo de autolimpeza mediante 4 ordens diferentes.

Processo totalmente autônomo.

Manual

Por ativação remota

Por diferencial de

pressão

Frequência de limpeza por saturação (DP):

08:00 12:00 10:00 16:00 14:00 18:00 20:00 22:00 00:00 02:00 04:00 06:00

Frequência de limpeza por tempo com respaldo do DP:

Time 08:00 12:00 10:00 16:00 14:00 18:00 20:00 22:00 00:00 02:00 04:00 06:00

Dimensionamento de sistemas de

filtração.

Generalidades

Critérios de dimensionamento

Filtração em sistemas de irrigação > Como se resolve o problema? > Dimensionamento de sist. filtração

Generalidades.

Designação numérica, que corresponde com o valor de vazão máxima recomendada

“convenientemente arredondado”, que garante um funcionamento continuo sem diminuição

da qualidade de filtração especificada nem deterioração de componentes do filtro.

Vazão designada a um filtro ou superfície

unitária de filtração (cm2 ou elemento

filtrante) em função da “qualidade da fonte

de água”, especificação do fabricante e as

características da aplicação onde se

integra.

Vazão nominal de um filtro

Vazão de projeto

Maior Menor

Maior Menor G

-Pressão diferencial média/absoluta.

-Frequência de limpezas do elemento filtrante.

-Volume de água utilizada no processo de autolimpeza.

-Interação hidráulica sistema de filtração / instalação de campo.

-Uniformidade temporal de aplicação de água.

Dimensionamento de sistemas de filtração:

adequado/inadequado.

Dimensionamento Pressão diferencial média / absoluta

Adequado Menores.

Inadequado Maiores.

Dimensionamento Frequencia de limpeza do elemento filtrante

Adequado Reduzida.

Inadequado Elevada.

Dimensionamento Volume de água utilizada no processo de autolimpeza

Adequado Reduzida porcentagem da vazão filtrada.

Inadequado Médio/elevado porcentagem da vazão filtrada.

Dimensionamento Interação hidráulica sistema de filtração / instalação de campo

Adequado Baixa intensidade e frequência.

Inadequado Elevada intensidade e frequência.

Dimensionamento Uniformidade temporal de aplicação de água

Adequado Garantida.

Inadequado Comprometida.

Criterios de dimensionamento.

A vazão designada por unidade de superfície de filtração condiciona diretamente o tempo de

colmatação do elemento filtrante.

-Vazão do maior setor.

-Soma das vazões dos setores que funcionam simultâneamente.

-Vazão da instalação com o equipamento de filtração em

processo de autolimpeza.

-Vazão da instalação em situações transitórias:

-Inicio da irrigação.

-Marcha/parada, setores rega sequencial.

É necessário conhecer a vazão instantânea e a variação temporal da misma ao longo de um

turno de rega:

Vazão.

-Representatividade da amostra e/ou análise disponível.

-Estacionalidade temporal da qualidade da água.

Qualidade da água.

-Fontes de água disponíveis (orígem, tratamentos prévios).

-Características da água que ingressa ao sistema:

-Natureza dos contaminantes.

-Distribuição por tamanhos das partículas.

-Quantidade total de partículas.

Qualidade da água.

A escolha de um maior ou menor grau de filtração determina uma maior ou menor

capacidade de retenção de partículas e uma determinada capacidade útil de filtração.

Grau de filtração.

Critérios de seleção do grau de filtração:

-Caracterização da fonte da água filtrada.

-Prova e posterior análise.

-Conhecimento da aplicação.

-Exigências da aplicação.

-Seleção em função das características de aplicação.

-Quantidade total de partículas.

Grau de filtração.

Grau de filtração

200 micron (75 mesh)

-Frequência desejada/permitida de limpezas.

-Interação hidráulica.

-Tipo de pratica de irrigação

- Tamanho, geometria e topografía da parcela

-Tipo de emissor

Características da instalação.

Meio filtrante.

Manual ou automático.

Tipo de filtro.

Intervalo de concentração de sólidos em suspensão

TSS para cada qualidade de água e grau de filtração.

Tipo de filtro.

Vazão máxima recomendada para cada elemento

filtrante em função da qualidade da água.

Tipo de filtro.

AZUD HELIX AUTOMATIC MG DISC

RECOMENDACIÓN DEL FABRICANTE

A efectos de diseño, se debe tener en cuenta el valor de diferencial de presión más desfavorable. Este valor diferencial es el existente al inicio del proceso de auto-limpieza, que se

corresponde con el valor fijado por el usuario en el presostato diferencial (habitualmente 0,5 bar).

1 2 3 4 5 6 8

Vazão / Flow (m3/h)

20 30 15

Head L

50 micron

100 micron

130 micron

200 micron

Tipo de filtro.

Filtração em sistemas de irrigação > Características de um filtro ideal

Características de um filtro ideal

Meio filtrante

-Facilmente auditável.

-Certificado pelo fabricante.

-Processo de fabricação replicável.

-Posibilidade de controle de qualidade contínuo.

Meio filtrante

-Baixo custo de aquisição e reposição.

-Ampla oferta em graus de filtração.

-Resistência estrutural e qualidade de filtração em função dos materiais e projeto.

-Elevada vida útil frente às condições de exposição.

Elemento filtrante

-Máxima resistência estrutural frente a

elevados diferenciais de pressão e

serviços de limpeza.

-Qualidade da água garantida frente as siguintes condições de exposição:

-Qualidade da água objeto de ser filtrada.

-Vazão circulante.

-Pressão de trabalho.

-Valor do diferencial de pressão existente em cada momento.

-Estado do meio filtrante. Grau de deterioração.

-Tipo, frequência e intensidade dos serviços de manutenção do sistema de filtração.

Qualidade da água

-Condições habituais de exposição:

-Ambientais: humidade relativa, chuva, temperatura e radiação solar.

-Qualidade da água: características físico-químicas da água objeto de ser tratada.

-Pressão: evolução temporal dos valores de pressão absoluta e diferencial.

Vida útil.

-Eficaz autolimpeza:

-Recuperar o ΔP devido a colmatação.

-Baixa vazão instantânea.

-Reduzida duração do processo.

-Baixa pressão requerida.

Processo de autolimpeza

Reduzida interação hidráulica.

Não deve alterar de forma significativa a uniformidade temporal de aplicação da água em campo.

-Integração de todos os elementos de detecção, controle e manobra.

-Pressostato elétrico de leitura direta.

-Totalmente configurável. Em função das condições de operação.

Funcionamento autônomo.

-Baixo custo de mão de obra associado a manutenção do sistema de filtração:

-Reduzida frequência e intensidade dos serviços de inspeção e manutençaão.

-Sem requisitos de qualificação específica de pessoal de operação.

-Sem necessidade de ferramentas específicas.

Manutenção.

Gracias por su atención

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