Diseño de un nuevo drenaje para producir menor pérdida de carga en filtros de arena para instalaciones de riego localizado

• Josep Bové ^[1] ; Gerard Arbat ^[1] ; Jaume Puig-Bargués ^[1] ; Miquel Duran-Ros ^[1] ; Toni Pujol ^[1] ; Joan Pujol ^[1] ; Francisco Ramírez de Cartagena ^[1]
  1. [1] Universitat de Girona

     Universitat de Girona

     Gerona, España

     
• Localización: IX Congresso Ibérico de Agroengenharia: Livro de Atas / coord. por José Carlos Barbosa, António Castro Ribeiro, 2018, ISBN 978-972-745-247-7, págs. 915-924
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Design of a new drainage for producing less pressure drop in microirrigation sand filters
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• Resumen
  • español

    Los filtros de arena son considerados los más efectivos para proteger los emisores de los sistemas de riego localizado, especialmente cuando se usan aguas de mayor potencial de obturación. Sin embargo, este tipo de filtros requiere presiones elevadas, sobre todo durante el contra lavado, por lo que contribuyen en gran medida al consumo energético de estas instalaciones. Estudios previos han mostrado que los componentes auxiliares de los filtros de arena causan una parte importante de la caída de presión, localizada principalmente en el elemento del drenaje. El principal objetivo de este trabajo fue diseñar un nuevo elemento de drenaje que permitiera reducir la caída de presión en un filtro de arena. El modelo propuesto presenta un paso más ancho a su salida y modifica la curvatura del flujo por encima del drenaje. Este diseño fue ensayado en condiciones de filtrado y contralavado, con y sin medio filtrante, utilizando un filtro de laboratorio que fue construido a escala de un filtro comercial. Los resultados mostraron que en condiciones de contralavado el nuevo drenaje redujo la caída de presión en un 50% respecto al filtro comercial escalado de referencia. Se empleó un modelo de dinámica de fluidos computacional (CFD) para estudiar con mayor detalle aquellas zonas donde el drenaje conseguía una mayor reducción de la caída de presión. El modelo permitió analizar como el nuevo drenaje modificaba el perfil de presión a lo largo del lecho filtrante, que se aproximó a la caída de presión mínima teórica calculada con la ecuación de Ergun.

  • English

    Sand filters are considered the most effective to protect emitters in microirrigation systems, especially when waters with high clogging risks are used. However, this type of filters requires high pressures, especially during backwashing, so they notably contribute to the energy consumption of the installation. Previous studies have shown that the auxiliary elements of the sand filters cause an important part of the total pressure drop, mainly located in the drainage element. The main objective of this work was to design a new drainage element that would reduce the pressure drop in a sand filter. The new proposed drainage presents a wider passage at its outlet and modifies the curvature of the flow above the drainage. This design was tested under filtration and backwashing conditions, with and without filter media using a laboratory filter that was scaled from a commercial filter. The results showed that under backwashing conditions the new drainage reduced the pressure drop by 50%with respect to the scaled commercial reference filter. A computational fluid dynamics (CFD) model was used to study in greater detail those areas where the drainage caused the major reduction of the pressure drop. The model allows analysing how the new drainage modified the pressure profile along the filter bed, which approached the minimal pressure drop computed with the Ergun equation.