Irrigação.net Notícia

Edição do dia 02/09/2015

Filtragem central autônoma em perímetros irrigados


Prática comumente usada e difundida em sistemas de irrigação de pequeno, médio e grande porte, a filtragem central proporciona melhor desempenho dos sistemas de irrigação e seus componentes, conferindo-lhes maior segurança, uniformidade de distribuição hídrica e vida útil aos equipamentos que os incorporam.

Tratamento semelhante pode ser agregado às comunidades de irrigantes, onde, as redes de distribuição hídrica se ramificam para abastecer uma diversidade de parcelas, cada uma com sua peculiaridade em termos de tamanho, tipo de cultivo e vazão. Nestes sistemas, é usual a simples instalação de unidades de filtragem na entrada das parcelas, com sistema de manutenção manual. Essa prática, quando não há a observância e monitoramento do momento certo para efetuar a manutenção (limpeza dos filtros), pode gerar variação significativa de vazão na rede de distribuição, e por sua vez, alterar o comportamento hidráulico da condução tanto dentro como fora da parcela. Agrega a isso, a necessidade de proteção contra o risco de obstrução direta dos elementos de proteção, controle e medição instalados na rede de distribuição à montante das parcelas.

Com tudo isso, apontar a solução para o disposto, requer conhecimento dos parâmetros envolvidos no processo e das limitações dos distintos sistemas de filtragem. Para tanto, há que ter em pauta, que a filtragem se propõe a remover partículas inorgânicas (areia, silte, argila), químicas (precipitados, fertilizantes) ou biológicas (resíduos vegetal e animal) que se encontram em suspensão no meio líquido, com tamanho capaz de provocar dano ao sistema instalado. É portanto um processo em linha, contínuo, e que tem como objeto tratar o total da vazão circulante, em um procedimento essencialmente mecânico. A compreensão deste processo, e dos mecanismos geradores substancia a definição sobre possíveis soluções, que se façam viáveis e economicamente assimiláveis.

CONDICIONANTES PARA A DEFINIÇÃO DO SISTEMA DE FILTRAÇÃO

Para o dimensionamento adequado do sistema de filtragem central autônoma, deve-se ter em conta os padrões relacionados com a manutenção da qualidade da água que ingressa ao sistema. O resultado final almejado irá definir um grau de filtragem preliminar (500 a 2000 microns), ou a definição por uma filtragem efetiva. Este último é um critério amplamente utilizado em países como a Espanha, onde determina que, já no cabeçal de controle aconteça o tratamento total da vazão circulante, retendo partículas que apresentem tamanho de 1/10 da seção mínima do emissor instalado, ou seja, 10 vezes menor que o diâmetro do orifício que se pretende proteger.

Em comunidade de irrigantes, a diversidade de culturas e o manejo dado por cada produtor no que concerne ao aporte de água aos cultivos, pode variar de forma significativa o número de usuários que se encontrem irrigando de forma simultânea. Essa prática provoca alteração na vazão de condução das redes hidráulicas e por conseguinte variação na velocidade de circulação da água no interior da tubulação. Quando não há circulação de água (repouso) ou quando esta circula a baixa velocidade no interior da tubulação (baixa demanda), aumenta a possibilidade de sedimentação de partículas com tamanho inferior ao grau de filtração, que tenham atravessado o sistema de filtragem central. Ao aumentar a demanda, a água passa a circular com maior velocidade pela rede e as partículas sedimentadas são arrastadas e conduzidas às entradas das parcelas de irrigação. Registra-se ainda que, as extensas redes dos perímetros irrigados obrigam a água a percorrer grandes distâncias, para atender à demanda de cada parcela, assim, em períodos de baixa demanda, o tempo de permanência da água no interior das tubulações aumenta, isso permite que, diante de condições favoráveis como pH alto, muito limo, carbonatos, ferro ou qualquer outro tipo de partícula com tamanho inferior ao grau de filtragem, possam agrupar e formar agregado com tamanho suficiente para gerar obstrução.

No dimensionamento da filtragem central, não há considerado portanto, a capacidade de formação de precipitados e/ou agregados de maior tamanho no interior da rede de distribuição sob determinadas condições de trabalho, desenho hidráulico e características da água circulante, dessa forma, a sua instalação não dispensa o uso de filtros de controle na entrada dos lotes para desempenhar uma função secundária e/ou preventiva e também servem como segurança quando da necessidade de manutenção das redes.

DEFINIÇÃO DO SISTEMA DE FILTRAGEM AUTÔNOMA

No momento de definir entre os diferentes tipos, deve deter atenção sobre as propriedades da água a filtrar, a necessidade de tratamento prévio para precipitar elementos químicos como o ferro, o grau de qualidade almejada, as características intrínsecas de funcionamento de cada tipo de filtro, a segurança na filtragem e a manutenção ao longo de sua vida útil, diante de condições variáveis de:

  • Natureza dos sólidos em suspensão.
  • Vazão circulante.
  • Pressão de trabalho.
  • Pressão diferencial existente.
  • Reduzida frequência de trabalho com manutenção.
  • Facilidade para realizar trabalhos de manutenção e limpeza.
  • Estabilidade de suas propriedades ao longo do
  • Eficácia do sistema de limpeza automática. Capacidade para recuperar o diferencial de pressão
  • Gerar o menor gasto de água possível com uma alta eficiência de filtração e limpeza.

 

Em função da importância de cada um destes parâmetros, se fará a opção por um ou outro método de filtragem.

A filtração em sistemas de irrigação, como já enfatizado, é um processo físico para remoção de sólidos em suspensão no meio líquido. Neste diapasão, os métodos propostos são a filtragem cinética, filtragem de contato e filtragem de superfície.

A filtragem cinética combina os efeitos da velocidade centrifuga e a ação da força de gravidade. Estes filtros não possuem elementos filtrantes e somente separam partículas com peso específico superior ao da água, seu uso é justificado com o status de pré-filtro, quando o sistema de bombeamento aporta elevado teor de material inorgânico, como areia, para o interior do sistema. Sua presença não dispensa o filtro de controle, e tem limitações quanto à automação. Estes equipamentos são conhecidos como hidrociclones ou separadores de areia.

Filtragem de contato, neste método, a água circula em várias direções e o meio tem profundidade, combina ação mecânica e forças absortivas na retenção de sólidos. Eficaz na remoção de partículas orgânicas e inorgânicas, neste particular, partículas inorgânicas com peso específico igual ou superior ao do meio filtrante, apresentam dificuldades para serem eliminadas restringindo seu uso, quando se tratar deste tipo de material particulado. Enquadram-se neste método os filtros de areia. Embora eficientes para partículas de 25 a 100 microns, para serem efetivos, a qualidade da filtragem esta diretamente relacionada com a velocidade de circulação da água no interior do filtro, requerendo velocidade de fluxo da ordem de 40-60 m³/h/m², altura mínima do leito de areia da ordem de 50 cm, a areia deve ter granulometria adequada, todo o leito filtrante (areia) deve ser trocado no mínimo a cada dois anos, demanda alta vazão no processo de limpeza automática (retrolavagem), sempre precisam de filtro de segurança ou controle para garantir o grau de filtração requerido pelo emissor, e, estes (filtros de controle) geralmente não têm limpeza automática, requerendo manutenção frequente com limpeza manual. Seguindo os parâmetros adequados de dimensionamento, ocupam espaço considerável no processo de instalação.

Controle de limpeza se faz por retrolavagem  e pode ser acionada de forma autônoma por tempo e/ou diferencial de pressão (pressostato de leitura direta) e manualmente. É possível regular o tempo de permanência da limpeza em cada unidade.

Filtragem de Superficie

Nos filtros autônomos de tela, o processo de limpeza automática pode ser acionado por tempo ou diferencial de pressão e realiza-se por sucção através de bicos succionadores posicionados em uma árvore de bocais, que escaneiam toda a superfície interna da tela.

O diâmetro dos bocais succionadores, limita o tamanho da partícula a ser expurgada no processo de limpeza, é necessário que os sólidos em suspensão ao ingressarem ao interior da tela, tenham tamanho igual ou inferior ao diâmetro dos bocais succionadores. Para prevenir isso, há instalado um pré-filtro na entrada da unidade. O pré-filtro esta integrado ao filtro e não se limpa automaticamente. Água com sólidos de tamanho significativo, maiores que o diâmetro da malha do pré-filtro, convertem estes equipamentos em filtros semiautomáticos, gerando a necessidade de manutenção periódica com limpeza manual do pré-filtro para eliminar os sólidos retidos. A manutenção é trabalhosa, mais frequente que outros sistemas e necessita de ferramentas para sua realização.

A vazão de limpeza aumenta de forma significativa conforme pressão de trabalho e a duração da limpeza não é ajustável.

Pré Filtro   Malha de Filtragem    Bocais succionadores

Os filtros automáticos de tela são mais eficientes para reter partículas inorgânicas, elementos filamentosos ou facilmente deformáveis como as partículas orgânicas, ao serem pressionados contra a tela, podem passar através da malha. Estas partículas são diretamente influenciadas pelo diferencial de pressão, o que equivale informar, que a qualidade de filtragem, diminui à medida que aumenta o diferencial de pressão.

Na linha dos filtros autônomos com limpeza automática, para utilizar em comunidades de irrigantes, destaca-se o sistema de filtragem por discos ranhurados.

Os filtros de discos podem incorporar, características dos métodos de filtragem cinética, de superfície e de contato em um único sistema de filtragem. Através do exclusivo EFEITO HELIX SYSTEM, haletas defletoras alojadas na base do elemento filtrante provocam um movimento hélico-centrífugo da água que entra no filtro. Este movimento projeta as partículas em suspensão contra a carcaça

do filtro, afastando da superfície dos discos uma alta percentagem de partículas em suspensão presentes na água. Em um segundo momento, por efeito de superfície, a partícula fica retida na parte externa do disco. A partícula não retida na superfície, pode ser detida ao entrar no canal do disco, pelo efeito de profundidade (contato) dependendo do seu tamanho,  forma e  natureza. Como características principais destes filtros, destacam-se as seguintes:

Retêm todo tipo de partículas, independente da natureza das mesmas (orgânicas e inorgânicas), de tamanho superior ao grau de filtragem.

Realizam uma filtração em profundidade. Não só as partículas de tamanho superior ao grau de filtragem são retidas pelo elemento filtrante. Existe uma alta percentagem de partículas de menor tamanho que podem ser retidas pelo elemento. Se uma partícula que não foi retida na superfície introduz-se no canal do disco, a possibilidade de ser retida em seu interior depende:

  • Tamanho e forma da partícula com respeito às dimensões do canal: área transversal (diretamente ligado ao grau de filtragem)
  • Natureza da partícula,
  • A existência de outras partículas já retidas no interior do canal que sirvam de obstáculo ao resto e facilite a sua retenção. Ou seja, produz um incremento da eficiência à medida que aumenta o número de partículas retidas, portanto pode-se assegurar que a medida que cresce o grau de colmatação, se produz aumento na qualidade da filtragem. Este aumento na capacidade de retenção diminui o risco de obstruções ocasionadas por partículas que atravessam o sistema de filtragem,

Imagem11 Imagem 22 imagem 33

  • Facilidade para se adaptar as condições de tr Diante de condições variáveis de qualidade de água ou uso distinto da água filtrada, o sistema de filtração por discos ranhurados permite com grande facilidade, rapidez e economia mudar o grau de filtragem,
  • Reduzida frequência e intensidade de inspeção e manutenção, não há necessidade de qualificação específica nem ferramentas especiais
  • Máxima segurança ao longo de toda a vida útil,
  • Menor consumo de água durante o processo de retrolavagem que outros sistema

Os filtros de discos com limpeza autônoma, tem desenho hidrodinâmico que permite otimizar o rendimento do sistema, e, possibilita graus de filtragem partindo de 5 microns, no entanto, em perímetros irrigados, o grau de filtragem mais usual para proteger os emissores é de 130 microns.

O controle de limpeza automática se faz por retrolavagem  e pode ser acionada de forma autônoma por tempo e/ou diferencial de pressão (pressostato de leitura direta), por sinal externo e manualmente. É possível regular o tempo de permanência da limpeza em cada unidade.

DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA

O número de filtros e o tamanho destes devem ser adequados para que, com o sistema de filtragem eleito e o grau de filtragem definido, seja possível atender às necessidades em períodos de máxima demanda. Estes períodos, geralmente coincidem com os níveis mais baixos de qualidade da água.

A instalação de um sistema de filtragem central, em perímetros irrigados, justifica-se por melhorar o comportamento hidráulico de condução da rede, proteger os equipamentos de medição e controle, diminuir a frequência e intensidade de manutenção dos equipamentos instalados na rede e dos filtros de segurança instalados nas entradas das parcelas, enquanto elimina partículas com capacidade de provocar obstruções nos sistemas de microirrigação (microaspersão e gotejamento).

REFERENCIAS; ALGUNS SISTEMAS INSTALADOS NA ESPANHA

A AZUD apresenta alguns trabalhos realizados na Espanha por sua equipe técnica, como soluções em sistemas de filtragem, adequadas às necessidades das comunidades de irrigantes locais:

Exemplo: País Perímetro / Local Equipamento Instalado Vazão Máxima (m³/h)
01 Espanha Pinar de Brai Tarragona AZUD HELIX AUTOMATIC 330 1.800
02 Espanha Peñarrubia Canena AZUD HELIX AUTOMATIC 312 360
03 Espanha El Provenir Sabiote – Jaén AZUD HELIX AUTOMATIC 3” 630
04 Espanha Pozo Bayarry – Valencia AZUD HELIX AUTOMATIC 324 LP 720
05 Espanha San Rafael – Valencia AZUD HELIX AUTOMATIC 3” (30) 900
06 Espanha Los Humosos Marinaleda – Sevilla AZUD HELIX AUTOMATIC 3” (84) 2.520
07 Espanha Regantes de Totona – Murcia AZUD HELIX AUTOMATIC 510 LP (14) 12.600
08 Espanha Margen Izquierdo Del Bembezar – Cordoba AZUD HELIX AUTOMATIC TOWER SYSTEM (67) 29.400
09 Esapnha Pliego – Murcia AZUD HELIX AUTOMATIC 412 (1) / 409 (2) 2.700
10 Espanha Santo Tomé – Jaém AZUD HELIX AUTOMATIC 406 (1) 540
11 Espanha Isla de La Matanza – Murcia AZUD HELIX AUTOMATIC TOWER SYSTEM (2) 720
12 Espanha Ricote – Murcia AZUD HELIX AUTOMATIC TOWER SYSTEM (2) 1.080

Nº de unidades instaladas

imagem 1

Espanha – Comunidade Regantes de Totona – Murcia FILTRO AZUD HELIX AUTOMATIC 510 LP (14) VAZÃO 12.600 M³/H

Imagem 2

Espanha – Cominidade Margen Izquierdo Del Bembezar – Cordoba FILTRO AZUD HELIX AUTOMATIC TOWER SYSTEM (67) VAZÃO 29.400 M³/H

Imagem 3

Espanha – Comunidade Pinar de Brai Tarragona FILTRO AZUD HELIX AUTOMATIC 330 VAZÃO 1.800 M³/H

Imagem 4

Espanha – Cominidade Los Humosos Marinaleda – Sevilla FILTRO AZUD HELIX AUTOMATIC 3” (84) VAZÃO 2.520 M³/H

 

Texto escrito por: Zenilton

Engenheiro Agrônomo 

Responsável técnico e Comercial AZUD Brasil

 




Comentários


5 respostas para “Filtragem central autônoma em perímetros irrigados”

  1. Vilson Dalposso disse:

    Qual seria o melhor sestema de Filtro pra uma irrigacao de presisao movel por gotejamento 25 heq
    Cada irrigacao sera de 5 heq

  2. Vilson, bom dia,
    Em sistemas móveis o que importa é harmonizar a facilidade de manejo a um desempenho funcional adequado do sistema. Nesta linha, sugere-se o uso de filtros de disco ou tela, contudo, é fundamental neste processo conhecer a qualidade da água a ser filtrada. Quantificar e qualificar os sólidos em suspensão no meio líquido é o parâmetro base para dimensionar e indicar o tipo de filtro mais adequado.
    Em linhas gerais, para água com matéria orgânica em suspensão capaz de criar problemas de entupimento aos emissores, recomendamos o uso de filtros de disco com aletas defletoras, por serem mais eficazes tanto para resíduos orgânicos como inorgânicos. Estes filtros, dadas as proporções, englobam em um só produto os métodos de filtragem por ação cinética (aletas defletoras com efeito helix), de contato (espessura do disco que confere ao elemento efeito profundidade, comum nos filtros de areia) e de superfície (barreira conferida pela superfície do elemento filtrante). Além do exposto, o manejo de limpeza é simples, fácil e rápido, sem a necessidade de ferramentas.
    Um maior conforto no trabalho de manutenção, é conferido com instalação de unidades de filtragem em paralelo, ou seja, instalar o mínimo de duas unidades pois, no ato de limpeza não se tem que parar a irrigação. Outra prática usual é ter sempre um cartucho (elemento filtrante) sobressalente, assim, no momento de efetuar a limpeza do filtro, permuta-se o cartucho sujo pelo limpo, mantém o funcionamento do sistema e procede-se a limpeza do cartucho retirado para a futura aplicação.
    Em suma, conhecer a qualidade da água, vazão e pressão de trabalho, são os passos necessários para definir sobre o sistema mais adequado a cada situação.

  3. Humberto Sander disse:

    Muito interessante e instrutiva as informações

  4. Vinicio disse:

    Gostaria de saber se colocando o filtro, ocorre diminuição na vazão e pressão da água, desde já obrigado!

    • Olá Vinícios,

      Sim, há perda de carga na passagem da água no filtro, e consequentemente redução da pressão, porém quando se é dimensionado o projeto, essa perda, deve ser somada no total do calcula, prevendo assim essa redução, e consequentemente, mantendo a pressão ideal calculada.

      Irrigação.Net

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