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La Filtrazione

foto83Il cuore di un sistema fisso di irrigazione a goccia è il sistema di filtrazione delle acque. Dal filtro dipende l’efficienza attiva dell’impianto e la durata nel tempo delle ali gocciolanti. La qualità delle acque irrigue è il primo elemento da considerare nella scelta del sistema di filtrazione adatto ad un’irrigazione agricola efficiente. L’origine delle acque irrigue può essere:

  • Fiumi  – possono avere una qualità varia a seconda della stagione e delle condizioni meteo.
  • Laghi e invasi – possono essere soggetti a variazioni stagionali e durante la stagione estiva si riempiono di microrganismi.
  • Pozzi – hanno una presenza scarsa o nulla di sostanza organica; spesso presentano sabbie e ioni anomali (ferro, H2S, HCO3).

Per valutare il potenziale di otturazione delle acque irrigue si può far riferimento al seguente schema:

Pericolo di otturazione basato sulla concentrazione
Fattore Leggero Moderato Severo
Fisici
Solidi sospesi (filtrabili)a < 50 50 – 100 > 100
Chimici
pH < 7.0 7.0 ­ 7.5 > 7.5
Solidi discioltia < 500 500 – 2,000 > 2,000
Manganesea < 0.1 0.1 – 1.5 > 1.5
Ferroa < 0.1 0.1 – 1.5 > 1.5
Solfuria < 0.2 0.2 – 2.0 > 2.0
Durezzab < 150 150 – 300 > 300
Biologici
Popolazione battericac < 10,000 10,000 – 50,000 > 50,000
aconcentrazione massima misurata su un campione rappresentativo (ppm),
bdurezza espressa come ppm CaCO3,
ccolonie formate: unità per 100 ml

I filtri vanno posizionati dopo il sistema di pompaggio, e devono essere scelti in modo appropriato per garantire la pulizia delle acque irrigue. La sporcizia, infatti, può compromettere il buon funzionamento degli erogatori di un impianto di irrigazione. Per una filtrazione efficace è fondamentale una corretta scelta dei tipi e delle dimensioni dei filtri, riguardo alla qualità ed alla quantità d’acqua da trattare. È inoltre necessario mantenerne l’efficienza mediante opportune operazioni di controlavaggio e di pulizia, che, dovrebbero essere eseguite automaticamente durante il funzionamento dell’impianto.

Esistono varie tipologie filtri, ognuna delle quali presenta vantaggi e svantaggi e può essere consigliata per alcune applicazioni piuttosto che per altre.

Il Filtro a sabbia è indicato per rimuovere sia particelle inorganiche che organiche. Esso ha il vantaggio di essere un filtro a tre dimensioni con grande capacità. Il filtro a graniglia non è adatto a piccole portate; per funzionare bene richiede più di una testa; richiede un’elevata pressione di controlavaggio (almeno 3 bar) e tempi di lavaggio lunghi.

L’idrociclone si usa se un pozzo pompa sabbia o se il flusso dell’acqua è veloce. Esso ha il vantaggio di non avere nessuna parte in movimento. Rimuove, inoltre, dal 70 al 95% delle particelle più grandi della sabbia media. Esso, tuttavia, non rimuove la sabbia più fine e, per essere efficace, richiede molta perdita di carico.

Il Filtro a rete si usa se il rischio maggiore sono i solidi sospesi. Esso ha il pregio di essere molto economico ed è ottimo quando la fonte d’acqua sia un pozzo. Ha difficoltà, invece, con sostanze adesive (colloidi) e per essere realmente efficace deve essere automatico.

Il Filtro a dischi serve per rimuovere sia particelle inorganiche che organiche. Batterie di più filtri a dischi permettono di soddisfare alte portate. Richiede tempi lunghi di lavaggio; automazione del controlavaggio; non è adatto in presenza di sabbia.

Il principio di funzionamento del filtro a sabbia è complesso. L’acqua attraversa, dall’alto verso il basso, una massa di sabbia di quarzo calibrata.

Il grado di filtrazione dipende dalla effettiva dimensione delle particelle costituenti il letto di filtrazione e dalla velocità dell’acqua attraverso il filtro. La particella di graniglia dovrebbe avere un peso specifico di 2.65; il diametro per l’irrigazione consigliato varia tra  0.6 e 2 mm; il diametro per i trattamenti varia tra 0.5 e 1.3 mm.

Il meccanismo di filtrazione procede, quindi, per sedimentazione e per adsorbimento:

  1. Effetto setaccio -Le particelle si fermano negli spazi vuoti creati dalla graniglia
  2. Attrazione elettrochimica – Adsorbimento, coesione tra la graniglia e le particelle di “sporco”

Le particelle di “sporco” si sedimentano sulla parte alta della graniglia formando un letto che viene ripulito durante il controlavaggio.

Affinché la pulizia sia efficace, il filtro a graniglia ha bisogno di tempi lunghi di controlavaggio, basse velocità e alte pressioni. Di seguito uno schema del processo di lavaggio:

  • Inversione del flusso (60-120 secondi) – rimozione del cappello.
  • Agitazione della graniglia (120 secondi) – urti tra le particelle (rottura dei legami elettrochimici); rottura dei “canali”;eliminazione dello “sporco”.

Il compattamento della graniglia produce la formazione di canali preferenziali all’interno della sabbia. Tale fenomeno rende inefficace la filtrazione dell’acqua e il controlavaggio del filtro. Per prevenire i processi di canalizzazione dell’acqua è importantissimo assicurare le portate e le pressioni necessarie per il controlavaggio. Es.:

  • 20” = 16 m3/h
  • 36” = 56 m3/h
  • 48” = 100 m3/h

Il filtro a sabbia richiede, inoltre, una manutenzione costante e attenta; esso deve essere aperto spesso per verificare che, al suo interno, il livello della graniglia non sia diminuito e che essa conservi un colore chiaro. Quando, infatti, il colore della graniglia risulti scuro la filtrazione non è più efficace e il filtro deve essere lavato.

I filtri a graniglia vanno, infine, riempiti solo per i 2/3 della loro altezza in modo tale che, durante il controlavaggio,la sabbia in sospensione abbia lo spazio necessario per il lavaggio.

Il filtro idrociclone o filtro tangenziale o separatore centrifugo di sabbia è spesso considerato un prefiltro per la pulizia di liquidi o acque molto sabbiose o sature di particelle solide come ghiaia, o in genere da particelle più pesanti dell’acqua. Viene solitamente montato prima di una stazione di filtrazione vera e propria. Le acque in entrata, per effetto della forza centrifuga, depositano sulle pareti esterne del filtro le particelle più pesanti che si accumulano nella zona o nel serbatoio sottostante. L’acqua pulita viene sospinta verso l’alto e convogliata all’uscita. Maggiore  è la perdita di pressione, più efficace è la separazione Un filtro idrociclone non necessita di particolari interventi di manutenzione o pulizia. Se correttamente installato, assicura un funzionamento costante e continuo.

I Filtri automatici a rete con sistema di pulizia a scanner sono quelli a maggiore diffusione per il fatto che a parità di portata risulta una macchina meno costosa e meno ingombrante, possono funzionare con il semplice moto impresso dall’acqua e senza alimentazione elettrica.

Il meccanismo di funzionamento è basato sul rilevamento di un differenziale di pressione, al superamento del quale viene aperta una valvola di controlavaggio con un flusso verso lo scarico che determina il movimento rotativo degli organi di pulizia della rete interna al filtro stesso. Il controlavaggio dura pochi secondi e in funzione delle caratteristiche dell’acqua si effettua autonomamente secondo le frequenze necessarie. Il Filtomat, filtro automatico a rete distribuito dalla Gal Italia è un prodotto di tecnologia israeliana ad oggi leader nel mercato italiano. L’acqua in ingresso passa attraverso una griglia di prefiltrazione che trattiene il materiale grossolano, poi viene filtrata da una rete fine per raggiungere, quindi, l’uscita del filtro. Lo sporco che si accumula sulla superficie interna della rete causa una differenza di pressione tra ingresso e uscita del filtro; al raggiungimento di un valore di taratura prefissato il pressostato differenziale apre la valvola di lavaggio creando un forte flusso di contro lavaggio verso lo scarico. Per uscire attraverso lo scarico l’acqua deve seguire un percorso obbligato: deve entrare dagli ugelli, attraversare il collettore, e raggiungere la camera del rotore. La velocità del flusso d’acqua determina un effetto di suzione a livello dell’orificio degli ugelli che asporta lo sporco depositato sulla rete. Il passaggio dell’acqua attraverso il rotore ne determina la rotazione e fa in modo che l’ugello si sposti lungo la circonferenza interna della rete pulendone una sezione circolare. La combinazione fra la rotazione e il movimento a salire del collettore dello sporco determina un movimento elicoidale degli ugelli sulla superficie interna della rete tale da coprire l’intera superficie. Quando il pistone ha finito la corsa, un secondo ciclo di pulizia entra in funzione spingendo in basso il collettore dello sporco verso la posizione di riposo e determinando un secondo passaggio degli ugelli sulla rete. L’intero ciclo di contro lavaggio dura fra 6 e 20 secondi circa, a seconda dei modelli e della pressione di lavoro.

I Filtri automatici a dischi sono anch’essi abbastanza diffusi soprattutto perché, a parità di portata, sono di costo più contenuto, meno ingombranti e di più facile installazione rispetto ai filtri a graniglia. Si tratta di batterie di corpi filtranti costituite da due o più filtri a dischi, il cui numero varia in funzione dalla portata complessiva della stazione. In fase di lavoro tutta l’acqua passa attraverso la batteria di filtri mentre, in fase di controlavaggio, i singoli filtri, uno dopo l’altro, vengono lavati con una parte dell’acqua pulita prodotta dagli altri filtri. Si tratta di sistemi nati per un esclusivo utilizzo automatico del controlavaggio, che viene realizzato con la chiusura dell’alimentazione nella cartuccia da lavare e che avviene contemporaneamente alla liberazione della compressione dei dischi e all’immissione inversa di acqua pulita oltre all’apertura di uno scarico per l’eliminazione delle impurità. Il meccanismo è più semplice e veloce rispetto a un filtro a graniglia. La fase di lavaggio è più rapida e, soprattutto nelle batterie costituite da un elevato numero di filtri, non sottrae molta acqua al sistema irriguo che in genere può continuare regolarmente a irrigare. Si tratta di un sistema di filtrazione per acque non eccessivamente sporche e che, come per tutte le stazioni di filtrazione, deve essere dimensionato con oculatezza e competenza, considerando i volumi di acqua necessari per l’esecuzione del controlavaggio e la pressione indispensabile al buon esito dello stesso.

L’Helix Automatic dell’Azud, distribuito in Italia dalla Gal Italia, consente di ottimizzare la performance con una minima frequenza di operazioni di manutenzione; consente, inoltre, il massimo risparmio di acqua ed efficienza nel contro lavaggio con un’ampia superficie filtrante e il grado di filtrazione varia tra 5 e 500 micron. I filtri Azud Helix automatici lavano una testa alla volta mentre le altre garantiscono l’alimentazione all’impianto e l’acqua pulita per il controlavaggio. L’elica genera un flusso centrifugo elicoidale che muove le particelle sospese dalla superficie dei dischi permettendo la filtrazione di profondità (attraverso i dischi). Una valvola inverte la direzione del flusso dell’acqua in una delle teste: l’acqua già filtrata dalle altre teste decomprime l’effetto filtrante allargando il pacco dischi; il flusso inverso rimuove le particelle depositate sulla superficie dei dischi allontanandole attraverso un collettore di scarico. La chiusura della valvola determina il ricompattamento del pacco dischi e il riavvio dello stadio di filtrazione.

 

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