Aplicação técnica dos sistemas de filtragens para irrigação

Transcrição

Aplicação Técnica dos
Sistemas de Filtração para
Irrigação Localizada
Jose María Buitrago López
Director Técnico Sistema Azud
[email protected]
Skype: josemazud
Filtração em sistemas de irrigação
Realidade da filtração a nível agrícola
Filtração
Obturações: Filtrar é suficiente?
Todas as
Todas as
águas são
instalações
iguais?
são iguais?
Todos os
Qual sistema
emissores se
de filtração é
comportam
o mais
iguais?
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 > Água e sua interação com o sistema
Irrigação localizada
Definições
Objetivos da filtração
Obturações em sistemas de irrigação
Filtração em sistemas de irrigação > Água e sua interação com o sistema > Irrigação Localizada
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.
I
A efeito
de projeto considera-se que todas as plantas pertencentes a
um mesmo setor de irrigação tenham as mesmas necessidades:
I
• Igual potencial genético.
• Solo homogêneo de igual características.
II
• Expostas às mesmas condições climáticas.
III
Uma instalação de irrigação localizada consta dos seguintes conjuntos de
elementos:
Cabeçal de
controle
CABEÇAL
Rede de
distribuição
Emissores
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.
Cabeçal de controle. Função (II).
O cabeçal de controle deve incorporar todos os elementos que permitam, de
forma manual ou autônoma o:
Requisitos nutricionais: fertirrigação.
Adequação qualidade de água: filtração.
Grau de autonomia e controle desejado: elementos de
automação.
Rede de distribuição
CABEÇAL
TUB. PRINCIPAL
TUB. SECUNDARIA
SUBUNIDADE DE REGA
TUB. PORTAEMISSORES
LINHA LATERAL
TUB. TERCIARIA
SETOR 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
Alta uniformidade
de fabricação
Características de
um bom
emissor/tubulaçã
o emissora
Resistente as
condições de
trabalho
Fácil instalação
Filtração em sistemas de irrigação > Água e sua interação com o sistema > Definições
Definições.
Filtración en sistemas de riego > Agua y su interacción con el sistema > Definiciones
Filtração
Processo
em linha.
Sistemas de
microirrigação
Processo físico que consiste na retenção de sólidos
através de um meio filtrante.
Processo
contínuo.
Tratamento
da vazão
total
circulante.
Garantir a uniformidade temporal
de aplicação de água a nível de parcela.
Meio filtrante
Material ou conjunto destes que
mediante a adequada disposição
dos mesmos convertem este em um
meio poroso.
Elemento filtrante
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.
Filtro
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.
Equipamento de filtração
Conjunto de filtros instalados
em paralelo com coletores de
alimentação de água a filtrar e
coleta de água filtrada comum.
Sistema de filtração
Conjunto de equipamentos de
filtração instalados em série ou
em paralelo com coletores de
alimentação e coleta da água
filtrada comum.
Estação 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.
E1
E2
E3
P1
T
P2
Filtração em sistemas de irrigação > Água e sua interação com o sistema > Objetivos da filtração
Objetivos da filtração.
A instalação de um equipamento de filtração permite:
Prevenão contra
obturações.
Diminuição dos serviços
de manutenação.
Contribuir a manter o
comportamento hidráulico das
tubulações.
 Prevenção contra obturações.
Proteção direta de todos os elementos que
Eliminação da
totalidade de
partículas com
capacidade de
obturação
direta.
integram a instalação.
Menor
volume de
sólidos que
ingressa na
rede.
Eliminação de
parte das
partículas de
menor
tamanho.
Manutenção da
uniformidade de
aplicação da
água
determinada
projeto.
 Diminuição dos serviços de
manutenção.
 Frequência e intensidade
de:
• Ajuste, calibração e limpeza de:
elementos de medida, controle,
proteção e manobra.
• Limpeza final de linha.
 Contribuir a manter o comportamento
hidráulico das tubulações.
Reduz o volume de sólidos que ingressa na rede.
 [ ] de
sólidos.
Menor fixação
nas paredes
internas.
Menor
sedimentação
Ø interior efetivo
Contribui a manter a capacidade de
Rugosidade relativa
condução de água ao longo do tempo.
Filtração em sistemas de irrigação > Água e sua interação com o sistema > Obturações em sistemas de
irrigação
Obturações em sistemas de irrigação.
Tipo e classificação
Potencial de obturação
irrigação
Tipo e classificação.
irrigação
As partículas transportadas pela água de irrigação classificam-se em função de sua capacidade de obturação
segundo:
Com capacidade de obturação direta
Tamanho da partícula
Sem capacidade de obturação direta
Obturações internas
Orígem física
Obturações externas
Obturações diretas
Orígem da partícula
Orígem química
Obturações indiretas
Sem capacidade de proliferação
Orígem biológica
Com capacidade de proliferação
irrigação
segundo:
Com capacidade de obturação direta
Tamanho da partícula
Sem capacidade de obturação direta
irrigação
segundo:
Orígem física
Orígem química
Orígem biológica
irrigação
segundo:
Orígem física
Orígem química
Orígem biológica
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
O que entendemos por qualidade da água?.
Não características agronômicas. Interação com:
- Sistema de filtração.
- Rede de distribuição.
- Elementos auxiliares.
- Emissores.
irrigação
A qualidade da fonte da água.
Necessitamos conhecer as características físico-químicas da mesma.
Partículas que
a água porta
em suspensão
(TSS).
Partículas de
água
dissolvidas
(TDS).
• Quantidade.
-pH / Tª
• Natureza.
-Solubilidade / concentração.
• Distribuição por tamanho.
Qualidade da água: Definida
• Quantidade total de partículas.
esta em função do maior ou
• Composição química.
menor grau de interação com
• Concentração de cada composto.
os sistemas que integram a
instalação de irrigação.
irrigação
A qualidade da água que ingressa no sistema de
irrigação.
Localização
do ponto de
captação.
Tratamentos
prévios.
• Rio / canal.
• Poço.
• Reservatório.
irrigação
A qualidade da água depois do equipamento de
filtração.
• Tipo e características do filtro.
• As características da instalação.
irrigação
A qualidade da água que ingressa no emissor.
- 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.
irrigação
Tipo de emissor.
• Geometria e
tamanho da seção
de passo.
• Trajetória.
• Tecnologia
antiobturação.
Filtração em sistemas de irrigação > Como se resolve o problema?
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
Sistemas de filtração em irrigação
agrícola.
Classificação
Características
agrícola
Classificação.
agrícola
 Classificação.
Os sistemas de filtração podemos classificar em função do:
-Tipo de meio filtrante.
-Tipo de filtração.
-Tipo de limpeza do meio filtrante.
agrícola
-Areia.
-Tela.
-Discos
agrícola
 Classificação
-Em superfície.
-Em profundidade.
agrícola
-Tipo de filtração. Em superfície, em profundidade.
-Tipo de limpeza de meio filtrante:
-Manual.
-Autônoma.
agrícola
 Características.
Hidrociclone
Filtro de areia
Filtro de tela
Filtro de discos
agrícola
 Hidrociclone.
A eliminação de partículas se produz devido a união dos efeitos la:
-Velocidade centrífuga.
-Ação da força da gravidade.
Sem elemento filtrante.
agrícola
 Hidrociclone.
Qualidade da água tratada depende de:
- Natureza e tamanho das partículas.
- Perda de carga. Vazão circulante.
- Eficiência do modelo selecionado.
Somente separa partículas de peso específico superior
ao da água.
agrícola
 Hidrociclone.
Características de aplicação:
-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.
Deposito de acumulação de sólidos
Não avisa o estado do mesmo
agrícola
 Filtro de areia.
A filtração se produz através do leito de areia.
As partículas ficam retidas nos espaços livres do leito filtrante: a areia
-Tipo de elemento filtrante.
Características
filtrante
do
elemento
-Altura do leito de filtração.
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.
agrícola
Processo filtração
Aberto
Fechado
Processo limpeza do meio filtrante
Fechado
Aberto
Fechado
Aberto
Aberto
Fechado
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).
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.
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.
Filtración en sistemas de riego > ¿Cómo se resuelve el problema? > Sistemas de filtración en riego agrícola
Antes
Depois
agrícola
Antes
Depois
agrícola
Antes
Depois
agrícola
agrícola
 Filtro de tela.
Filtração em superfície: As partículas de tamanho superior ao das passagens da tela,
ficam retidas na superfície da tela inicialmente.
Qualidade da água filtrada é função de:
-Natureza e tamanho relativo das partículas.
-Diferencial de pressão existente.
-Resistência do elemento filtrante (ruptura).
-Estado do elemento filtrante (fadiga).
agrícola
 Filtro de tela.
Desgaste por fadiga devido aos trabalhos
de manutenção do elemento filtrante.
Reduzida
resistência
a
elevados
diferenciais de pressão.
Necessita de mecanismos de segurança
frente ao colapso do filtro.
agrícola
 Filtro de discos.
Medio filtrante.
Composto por uma pilha de discos ranhurados.
Disco.
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.
agrícola
Qualidade da água filtrada.
-Grau de filtração.
-Tipo de disco: ranhurado / outros.
-Características dos canais ranhurados.
agrícola
Filtração em superfície.
Filtração em profundidade.
Uma partícula, não retida na superfície, se
introduz no canal do disco. Sua retenção
dependerá:
-Características dos canais (geometria,
tamanho e longitude).
A partícula fica retida no perímetro
-Tamanho e forma da partícula.
exterior da pilha de discos.
-Natureza da partícula.
-Existência de outras partículas.
agrícola
Retêm todo tipo de partícula, independente da natureza da mesma (orgânica e
inorgânica), de tamanho superior ao grau de filtração.
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.
agrícola
Qualidade de filtração garantida com independência da vazão circulante e as variações
pontuais e/ou temporais da vazão circulante.
Filtração em sistemas de irrigação > Como se resolve o problema? > Filtração manual Vs Filtração automática
Filtração manual Vs automática.
Características filtração manual e automática
Unidade de Control
 Características filtração manual e automática.
-Limpezas do elemento filtrante.
Automático
-Efetividade da limpeza.
-Uniformidade temporal de aplicação da água.
-Proteção contra obturações.
Manual
-Pressão diferencial média/absoluta.
Filtração
Filtração automática
Filtração manual
P
Valor dentro do intervalo previsto.
Crescente até: Qual valor?
Filtração
Limpeza do elemento filtrante
Autônoma, ao alcançar o diferencial de pressão programado.
Baixa frequência e intensidade dos trabalhos de manutenção.
Manual, dependente del perssoal de operação: Quando?.
Filtração manual
Alta frequência, dependente das condições de uso.
Filtração
Filtração manual
Efetividade da limpeza
Prevista em projeto. Atende os requerimentos hidráulicos.
Condicionada por: qualificação, disponibilidade de tempo e meios.
Filtração
Filtração manual
Uniformidade temporal de aplicação da água
Garantida. Condições previstas durante a fase de projeto.
Comprometida. Dependente da realização dos serviços de limpeza no
momento preciso.
Filtração
Filtração manual
Proteção contra obturações
Garantida.
Dependente de frequência de limpeza e eficácia da mesma.
 Características filtração manual e automática. Filtros de tela
 Características filtração manual e automática. Filtros de discos
Processo de filtração.
Processo de autolimpeza.
Unidade de Controle.
 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
tempo
Por ativação remota
Por
diferencial
pressão
de
Frequência de limpeza por saturação (DP):
bar
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
Time
1
2
3
4
bar
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 00:00 02:00 04:00 06:00
Time
Frequência de limpeza por tempo com respaldo do DP:
bar
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
Time
1
2
3
4
bar
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 00:00 02:00 04:00 06:00
Time
Filtração em sistemas de irrigação > Como se resolve o problema? > Dimensionamento de sist. filtração
Dimensionamento de sistemas de
filtração.
Generalidades
Critérios de dimensionamento
Generalidades.
Vazão nominal de um filtro
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 de projeto
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
integra.
da
aplicação
onde
se
 Dimensionamento de sistemas de filtração:
adequado/inadequado.
Maior
Maior
Grau de interação
Dimensionamento
Menor
-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.
Menor
Dimensionamento
Pressão diferencial média / absoluta
Adequado
Menores.
Inadequado
Maiores.
Dimensionamento
Adequado
Inadequado
Frequencia de limpeza do elemento filtrante
Reduzida.
Elevada.
Dimensionamento
Adequado
Inadequado
Volume de água utilizada no processo de autolimpeza
Reduzida porcentagem da vazão filtrada.
Médio/elevado porcentagem da vazão filtrada.
Dimensionamento
Adequado
Inadequado
Interação hidráulica sistema de filtração / instalação de campo
Baixa intensidade e frequência.
Elevada intensidade e frequência.
Dimensionamento
Adequado
Inadequado
Uniformidade temporal de aplicação de água
Garantida.
Comprometida.
Criterios de dimensionamento.
 Vazão.
A vazão designada por unidade de superfície de filtração condiciona diretamente o tempo de
colmatação do elemento filtrante.
É necessário conhecer a vazão instantânea e a variação temporal da misma ao longo de um
turno de rega:
-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.
 Qualidade da água.
-Representatividade da amostra e/ou análise disponível.
-Estacionalidade temporal da 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.
 Grau de filtração.
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:
Grau de filtração
200 micron (75 mesh)
-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.
 Características da instalação.
-Frequência desejada/permitida de limpezas.
-Interação hidráulica.
-Tipo de pratica de irrigação
- Tamanho, geometria e topografía da parcela
-Tipo de emissor
 Tipo de filtro.
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
Perda de Carga / Head Loss
(bar)
0,40
0.35
0.30
0,30
0.25
0,20
0.15
0,10
50 micron
100 micron
130 micron
200 micron
1
2
15
3
204
5
25
6
30
8
Vazão / Flow (m3/h)
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).
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.
Elemento filtrante
-Resistência estrutural e qualidade de filtração em função dos materiais e projeto.
-Elevada vida útil frente às condições de exposição.
-Máxima resistência estrutural frente a
elevados diferenciais de pressão e
serviços de limpeza.
Qualidade da água
-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.
Vida útil.
-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.
Δ
Processo de autolimpeza
-Eficaz autolimpeza:
-Recuperar o ΔP devido a colmatação.
-Baixa vazão instantânea.
-Reduzida duração do processo.
Reduzida interação hidráulica.
-Baixa pressão requerida.
QL
QF
QF
Não deve alterar de forma significativa a uniformidade temporal de aplicação da água em campo.
Funcionamento autônomo.
-Integração de todos os elementos de detecção, controle e manobra.
-Pressostato elétrico de leitura direta.
-Totalmente configurável. Em função das condições de operação.
Manutenção.
-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.
Gracias por su atención

Aplicação técnica dos sistemas de filtragens para irrigação

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