Justificaciones técnicas de instalación de sistemas de filtrado automáticos versus manuales

Diseño y planificación para un riego eficiente

Para realizar la instalación de un sistema de riego con criterio y garantías se requiere un diseño y planificación en el que se seleccionan, dimensionan y ubican todos los elementos que permitirán realizar la práctica de riego con los niveles de uniformidad de aplicación de agua y grado de autonomía requeridos.

Las características del área de riego (tamaño, geometría y topografía), las bondades del diseño y el nivel de inversión deseado condicionan la distribución espacial de los valores de presión de suministro en el área de riego que junto con el tipo de emisor seleccionado determinan la uniformidad de aplicación del agua en campo (distribución espacial de los valores de caudal en el área de riego).

A nivel agronómico se considera que todo el material vegetal perteneciente a un mismo sector de riego tiene igual potencial genético y está sometido a las mismas condiciones edafo-climáticas, por tanto, es necesario, para obtener una respuesta uniforme del cultivo, tener en cuenta los criterios de diseño hidráulico que permitan suministrar los mismos volúmenes de agua y nutrientes a la totalidad de plantas pertenecientes a cada uno de los sectores de riego.

Papel del cabezal de riego y la filtración

El cabezal de riego desempeña un papel fundamental en el suministro de los requerimientos hidráulicos necesarios para cada sector de riego. Para ello, es necesario contar con una fuente de suministro que proporcione los caudales y presiones requeridos, teniendo en cuenta los equipos de filtración y los demás componentes del cabezal de riego. La filtración desempeña un papel crucial al retener partículas presentes en el agua, evitando obstrucciones en las tuberías y garantizando un suministro adecuado.

Una de las funciones principales del cabezal de riego es el suministro de los requerimientos hidráulicos (caudal y presión) demandados por cada uno de los sectores de riego, para ello, la fuente de suministro (equipo de bombeo, red de distribución presurizada o tubería de conducción por gravedad) tiene que proporcionar los requerimientos hidráulicos demandados por la instalación de campo más los consumos previstos (caudal y presión en forma de diferencial) por el equipo de filtración y resto de componentes que integran el cabezal de riego.

El único incremento del diferencial de presión que se produce en un cabezal de riego y que no depende directamente de los cambios en la demanda hidráulica del sistema requerida por la instalación de campo es el debido a la colmatación del elemento filtrante. Este es debido a la retención de gran parte de las partículas que el agua porta en suspensión, evitando de esta forma su ingreso al interior de las tuberías de transporte y distribución del agua hasta los puntos de consumo, los emisores.

Durante la práctica de riego, la presión de trabajo en la red de campo tiene un valor resultante que es la diferencia del suministrado por el equipo de bombeo y las pérdidas que se producen el cabezal de riego; al ser este segundo parámetro variable,  puede ocurrir que existan situaciones durante la práctica de riego en las que se alcancen valores de operación fuera del intervalo establecido en la fase de diseño.

Unas condiciones de trabajo fuera de los valores proyectados ocasionan una pérdida de uniformidad y en consecuencia un desarrollo poco homogéneo del cultivo, que se traduce finalmente en una disminución de la producción y en un aumento del plazo de amortización del capital invertido en el sistema de riego.

Mantenimiento para un funcionamiento óptimo

Una instalación de riego localizado debe funcionar de acuerdo a los parámetros de diseño, no solo al inicio y puesta en marcha del sistema, sino también a lo largo de toda la vida útil del mismo; para ello es necesario realizar las labores de mantenimiento que garantizan el correcto funcionamiento. El mantenimiento de una instalación se hace necesario para que la duración de los componentes que forman parte de ella sea la máxima posible y para que la uniformidad de aplicación del agua y la eficacia del sistema no disminuya con el paso del tiempo.

Un buen mantenimiento implica la realización de las labores necesarias con la intensidad y frecuencia que se requiera para garantizar la puesta a punto de todos los componentes de la instalación antes y durante la temporada de riego.

Ventajas de los sistemas de filtración automáticos

Los sistemas de filtración automáticos tienen un comportamiento predecible con respecto al intervalo de diferencial de presión generado. El extremo inferior del intervalo queda establecido por la pérdida de carga generada en el equipo de filtrado por el caudal circulante demandado por la instalación de campo cuando los elementos filtrantes están totalmente limpios (este dato es aportado por los fabricantes) y el extremo superior del intervalo se corresponde con el valor de diferencial de presión seleccionado para la activación del ciclo de autolimpieza del equipo (usualmente se utiliza un valor de 0.5 bar o próximo a este). Toda situación predecible puede ser tenida en cuenta en la fase de diseño y, por tanto, la garantía de que la presión de suministro a la instalación de campo en ningún momento estará comprometida por el equipo de filtración autónomo.

Limitaciones de los sistemas de filtración manuales

Los sistemas de filtración manuales carecen de la total autonomía propia de los sistemas de filtración automáticos. Los valores del extremo inferior y superior del intervalo de los diferenciales de presión generados durante el proceso de filtración son dependientes de factores difícilmente controlables desde la fase de diseño.

• El valor de diferencial de presión del extremo inferior está condicionado por el sumatorio de la pérdida de carga generada en el equipo de filtrado por el caudal circulante cuando los elementos filtrantes están totalmente limpios más el generado debido a la falta de efectividad con la que se realiza la limpieza manual, condicionada por: cualificación, disponibilidad de tiempo y medios del personal de operación.
• El valor de diferencial de presión del extremo superior está condicionado, para cada tipo de medio filtrante, por: tiempo de operación transcurrido desde la última limpieza, efectividad del proceso de limpieza, calidad del agua disponible y el caudal de operación asignado por filtro o superficie filtrante unitaria (litros hora por cada cm²).

El valor de incremento del diferencial de presión debe ser visualizado, analizado y regularizado por la intervención del personal de operación para evitar superar el valor máximo de diferencial de presión previsto en la fase de diseño. Esto implica que ante situaciones en las que estas labores de inspección y mantenimiento no se realicen con la frecuencia requerida, se alcancen diferenciales de presión superiores a los esperados, ocasionando de esta forma situaciones que generan condiciones de trabajo y resultados distintos a los esperados.

Principales diferencias entre filtración automática y manual

Situación	Automáticos	Manuales
Limpieza del elemento filtrante Autonomía	Autónoma, activación del proceso de autolimpieza al alcanzar el intervalo de tiempo o valor de diferencial de presión programados. No dependiente de la disponibilidad de personal de operación.	Manual, sin control preciso de los intervalos de tiempo (frecuencia variable) ni de los valores de diferencial de presión a los que se realizan cada una de las limpiezas (valores de diferencial de presión variables en cada limpieza). ¿Cuándo? Dependiente de la disponibilidad del personal de operación.
Limpieza del elemento filtrante Efectividad	Requerimientos previstos en la fase de diseño. Garantía de suministro de los requerimientos hidráulicos (caudal y presión) necesarios para realizar una limpieza efectiva del medio filtrante.	La efectividad de la limpieza del medio filtrante está condicionada por: cualificación, disponibilidad de tiempo y medios del personal de operación.
Limpieza del elemento filtrante Frecuencia	Frecuencia de limpiezas condicionada por la calidad de agua disponible y los criterios de dimensionado utilizados en la fase de diseño.	Frecuencia de limpiezas condicionada por la calidad de agua disponible, los criterios de dimensionado utilizados en la fase de diseño y por la efectividad alcanzada en cada una de las limpiezas realizada por el personal de operación. Mayor frecuencia de limpiezas.
Presión diferencial Amplitud del intervalo	Valores dentro del intervalo previsto en la fase de diseño. El valor mínimo del intervalo queda determinado por el valor de diferencial para el caudal circulante con los filtros totalmente limpios y el umbral máximo por el valor fijado para la activación del proceso de autolimpieza (habitualmente 0,5 bar).	Creciente hasta ¿Qué valor?  El valor mínimo del intervalo está condicionado, entre otros factores, por la efectividad con la que se realiza la limpieza manual del elemento filtrante y el valor máximo que se puede alcanzar queda determinado por las características del equipo de bombeo y la frecuencia de inspección.
Interacción hidráulica Aguas arriba equipo de filtración	Reducida/nula interacción hidráulica entre la fuente de suministro de los requerimientos hidráulicos y el equipo de filtración debido a la reducida amplitud del intervalo de diferencial máximo que se puede alcanzar; siempre inferior a 0,5 bar.	Intensidad de la interacción hidráulica condicionada por las variaciones en los valores caudal- presión del equipo de bombeo ante el incremento de la presión diferencial generada en el equipo de filtración. Posibilidad de alcanzar valores de presión críticos que comprometan la resistencia y vida útil de algunos componentes.
Interacción hidráulica Aguas abajo equipo de filtración	Suministro de los requerimientos hidráulicos demandados por la instalación de campo no comprometidos por el equipo de filtración.  El valor de diferencial de presión máximo generado está previsto desde la fase de diseño y se corresponde con el fijado para la activación del proceso de autolimpieza.	Suministro de los requerimientos hidráulicos demandados por la instalación de campo condicionados por los valores de diferencial de presión existentes en cada momento. Elevados valores de diferencial de presión reducen de forma notable los valores de presión de suministro a la instalación de campo.
Interacción hidráulica Uniformidad temporal de aplicación de agua	La uniformidad temporal de aplicación del agua de riego no está condicionada por debido a la reducida amplitud del intervalo de diferencial máximo que se puede alcanzar; siempre inferior a 0,5 bar.	La uniformidad temporal de aplicación del agua de riego está comprometida y es dependiente de la realización de las labores de limpieza del medio filtrante en el momento preciso.
Filtración Consumo energético	-Bajo consumo energético asociado a unos valores reducidos de los diferenciales de presión medio y absoluto.	-Mayor consumo energético asociado a unos valores elevados de los diferenciales de presión medio y absoluto.
Elemento filtrante Vida útil	No dependiente. Nula probabilidad de rotura del medio filtrante debido a los valores de diferencial de presión generados y a las condiciones de exposición durante el proceso de limpieza autónomo.	Comprometida. Elevados diferenciales de presión pueden dañar determinados tipos de medios filtrantes. Las tareas de limpieza manual del medio filtrante por parte del personal de operación pueden dañar el mismo si no se realizan de forma adecuada.

En conclusión, la instalación de sistemas de filtración para riego agrícola es fundamental para garantizar un suministro de agua óptimo y uniforme. Los sistemas automáticos ofrecen ventajas significativas en términos de previsibilidad y garantía de presión de suministro, mientras que los sistemas manuales presentan limitaciones que pueden comprometer la eficiencia del riego.

En AZUD contamos con una amplia gama de sistemas de filtrado automáticos y manuales, entre los que destacan:

• Equipos de filtración con tecnología de discos y limpieza autommática como AZUD HELIX AUTOMATIC
• Equipos de filtración con tecnología de discos y limpieza manual como AZUD HELIX SYSTEM