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Claves técnicas para la selección del medio filtrante en sistemas de filtración de lecho

02/07/2025

Claves técnicas para la selección del medio filtrante en sistemas de filtración de lecho



Autor: LAMA

Blog: lama.es

 
El rendimiento de un sistema de filtración de filtros de lecho está directamente condicionado por las propiedades técnicas del medio filtrante utilizado.
 
Aunque el cuerpo del filtro, el diseño hidráulico y las condiciones de operación son aspectos fundamentales, es la carga filtrante la que determina, en última instancia, el nivel de retención de sólidos en suspensión y la calidad final del agua tratada.
 
Por este motivo, la elección adecuada del medio filtrante debe basarse en un análisis técnico detallado de las características del agua de entrada y de los requerimientos del proceso aguas abajo.
 
Esta selección del medio filtrante no debe considerarse un aspecto secundario, sino un componente esencial del diseño y operación del sistema de tratamiento. Adaptar la carga filtrante al tipo de agua, a la concentración y naturaleza de los sólidos en suspensión, y a los objetivos del proceso, permite maximizar la eficiencia del sistema, reducir los costes operativos y garantizar una calidad de agua adecuada para cada aplicación, ya sea en riego agrícola, tratamiento de aguas potables o procesos industriales.
 


Funcionamiento de los filtros de lecho

 
Los filtros de lecho operan mediante el principio de filtración profunda. El agua fluye a través de un medio granular, donde las partículas en suspensión quedan retenidas por diversos mecanismos: interceptación directa, sedimentación, difusión y retención mecánico.
 
Estos procesos ocurren a lo largo de toda la profundidad del medio, lo que permite una mayor capacidad de retención y tiempos de operación prolongados entre retrolavados.
 
La eficiencia de este proceso está directamente relacionada con la naturaleza del medio filtrante: tamaño de partícula (granulometría), densidad, porosidad, forma, dureza y composición química.
 


Los medios filtrantes y su aplicación

 
En aplicaciones de riego agrícola, los filtros de arena son la solución más habitual para la eliminación de sólidos inorgánicos, como arcillas, limos y arenas. Se utilizan principalmente dos tipos de materiales:
 
  • Arena silícea con granulometría de 1–2 mm.
     
  • Arena volcánica con granulometría de 1–3 mm.

La arena silícea, por su dureza y estabilidad química, ofrece una larga vida útil, mientras que la arena volcánica, más ligera y porosa, favorece una mayor superficie de contacto y capacidad de retención, aunque con una densidad aparente inferior.
 
En el tratamiento de agua potable o aguas residuales, donde la diversidad de contaminantes es mayor, se amplía la gama de materiales filtrantes, ya que además de los mencionados, se puede elegir entre:
 
  • Carbón activado: ideal para la adsorción de compuestos orgánicos, cloro libre y microcontaminantes.
     
  • Antracita: de granulometría más gruesa y baja densidad, se utiliza frecuentemente en filtros bicapa para mejorar la estratificación del lecho.
     
  • Vidrio: presenta una estructura irregular que incrementa la eficiencia de retención y reduce la formación de biopelículas.
 
En filtros de lecho monocapa, como los de arena, la granulometría estándar de 1–3 mm es adecuada para concentraciones moderadas de sólidos (hasta 50–100 ppm), mientras que para aguas más cargadas puede ser necesario optar por granulometrías mayores o por medios filtrantes multicapa.
 
 
 
 
En filtros bicapa o tricapa, la combinación de antracita y arena permite retener partículas de diferentes tamaños en distintas profundidades del lecho, mejorando tanto la calidad del efluente como la vida útil del filtro.
 
Un aspecto estrechamente relacionado con el rendimiento del medio filtrante es el sistema de distribución y recogida del agua dentro del filtro mediante el uso de brazos colectores para filtros de arena para riego agrícola y crepinas, siendo ambos repuestos de filtros de arena.
 
La configuración hidráulica del fondo del filtro tiene una influencia directa en la uniformidad del flujo y, por tanto, en el aprovechamiento del medio filtrante. En este sentido, los sistemas de brazos colectores y los sistemas de crepinas de los filtros de arena ofrecen configuraciones distintas, cada una con ventajas operativas diferenciadas.
 
Los filtros con brazos colectores, gracias a su disposición radial y simétrica, permiten un reparto del agua más homogéneo en el proceso de filtración y durante el retrolavado. Esto favorece un aprovechamiento uniforme del lecho filtrante y una limpieza más eficaz, minimizando zonas muertas o con lavado insuficiente.
 
Por otro lado, los sistemas con crepinas, ampliamente utilizados por su fiabilidad y simplicidad, presentan una mayor resistencia mecánica y resultan adecuados en aplicaciones donde se trabaja con lechos filtrantes más densos o en condiciones hidráulicas más exigentes.
 
Para una correcta elección del medio filtrante, es esencial realizar un análisis fisicoquímico del agua bruta. Los parámetros clave a considerar son:
 
  • Concentración de sólidos en suspensión (ppm): determina la carga de retención requerida y la frecuencia de retrolavado.
     
  • Distribución del tamaño de partícula: que influye directamente en la selección de la granulometría del medio.
     
  • Turbidez: parámetro indicador del nivel de partículas coloidales y finas.
     
  • Características del caudal: velocidad de filtración y volumen total diario impactan en el dimensionamiento del filtro.

Desde Lama, recomendamos que para optimizar el rendimiento del elemento lecho filtrante debe existir unas mínimas operaciones de mantenimiento adecuadas:
 
  • Retrolavados periódicos: imprescindibles para eliminar los sólidos acumulados y evitar la colmatación del lecho.
     
  • Control de velocidad de filtración: velocidades demasiado altas reducen la eficiencia de retención, mientras que velocidades muy bajas afectan la capacidad hidráulica.
     
  • Reemplazo o regeneración del medio: según las especificaciones del fabricante y las condiciones del agua tratada.

Es importante también considerar la compatibilidad del medio filtrante con el sistema de filtración existente, incluyendo aspectos como la compatibilidad química, la resistencia mecánica y la facilidad de carga y descarga del medio.


 

 


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