Funcionamiento de filtros

Los filtros de agua funcionan como una barrera física que puede bloquear o atrapar desechos (por ejemplo, arena) y, a veces, bacterias y virus para que no pasen y así obtener agua de mejor calidad. Desde producir agua potable de mejor sabor hasta aplicaciones más especializadas, como preparar café y hacer hielo cristalino.

Independientemente del tipo de filtro de agua, todos tienen una función básica. Se utiliza una manguera de entrada para extraer agua hacia el filtro. Una vez dentro de esta, el agua se presiona a través del filtro. El filtro atrapa cualquier desecho o microorganismo que pueda estar en el agua y, una vez que los desechos se capturan en el filtro pasa agua limpia y está lista para beber. El área por donde sale el agua limpia del filtro se llama salida del filtro.

Aún así, cada tipo de sistema de filtración o purificación tiene su propio mecanismo que lo diferencia a los demás; a continuación encontrarás la descripción de cada uno de ellos.


Sistema de ósmosis inversa

La ósmosis inversa (OI) es un proceso de tratamiento de agua que elimina los contaminantes del agua mediante el uso de presión para forzar las moléculas de agua a través de una membrana semipermeable. Durante este proceso, los contaminantes se filtran y se eliminan, dejando agua potable limpia. La OI es capaz de eliminar hasta el 99 por ciento de 65 contaminantes diferentes como plomo, fluoruro, cloro, sales disueltas y más.

Para entender la OI, debes conocer la definición de ósmosis. La ósmosis es el proceso en el que el agua u otros disolventes pasan a través de una membrana semipermeable en la que la membrana retiene las partículas. La ósmosis normal, naturalmente, siempre viaja desde la mayor concentración de agua a la menor concentración. Un ejemplo de ósmosis son las raíces de una planta que extraen agua y nutrientes del suelo: este proceso en el que las raíces extraen los nutrientes y agua a través del suelo es la ósmosis.

En su nivel básico, el proceso de OI es similar a la ósmosis, involucrando moléculas que se mueven a través de una membrana semipermeable para filtrar los contaminantes del agua. Sin embargo, la principal diferencia es que la OI requiere una presión externa para forzar el agua a través de la membrana porque está haciendo lo contrario de lo que se encuentra en la naturaleza. El agua sin filtrar tiene una menor concentración de H2O pura frente a la mayor concentración en el lado opuesto de la membrana de filtración. Entonces, para que el agua fluya a través del sistema, debe ser empujada por fuerzas externas. La membrana bloquea contaminantes grandes y pequeños, produciendo agua fresca y sin contaminar en un lado de la membrana y dejando los contaminantes en el otro lado.

Generalmente hay cuatro etapas en el proceso de ósmosis inversa:

1) Filtro de sedimentos:

Esta etapa de prefiltro está diseñada para filtrar los sedimentos, el limo y la suciedad y es especialmente importante ya que el filtro de sedimentos evita que la suciedad llegue a las delicadas membranas de OI que pueden dañarse con los sedimentos.

2) Filtro de carbón activado:

El filtro de carbón está diseñado para eliminar el cloro y otros contaminantes que afectan el rendimiento y la vida útil de la membrana de OI, además de mejorar el sabor y el olor del agua.

3) Membrana de OI:

La membrana de ósmosis inversa semipermeable está diseñada para permitir el paso del agua, pero filtrar casi todos los contaminantes adicionales.

4) Filtro de pulido:

En un sistema de ósmosis inversa de cuatro etapas, un postfiltro final (de carbón) "pulirá" el agua para eliminar cualquier resto de sabor y olor en el agua. Este filtro final asegura que tendrá agua potable excelente.

Los 6 pasos del proceso de filtración de agua por ósmosis inversa son los siguientes:

El agua del centro municipal de tu ciudad, o de tu pozo particular, entra a tu casa;

Luego ingresa al prefiltro de carbón activado del sistema OI para reducir el sabor y el olor a cloro y las partículas que pueden dañar la membrana;

El agua prefiltrada pasa a la membrana de ósmosis inversa, donde se drenan los sólidos y otros contaminantes;

Luego, se traslada al tanque de almacenamiento.

Una vez que se activa el grifo dedicado, el agua del tanque de almacenamiento fluye a través de un filtro posterior de carbón activado final donde se reducen los sabores y olores indeseables restantes;

El agua filtrada por ósmosis inversa fluye desde el grifo dedicado.


Filtros de plata coloidal

Los filtros cerámicos consisten en un conjunto de dos recipientes. La unidad superior contiene la unidad de cerámica, que filtra el agua y la unidad inferior recoge agua filtrada y segura. Un dispositivo de pestaña permite a los usuarios retirar el agua para el consumo evitando la recontaminación por contacto con las manos u otros objetos que puedan tener bacterias. Los dispositivos de cerámica porosa pueden ser una o dos velas, un disco o una olla. Durante el uso, diminutas partículas de plata (plata coloidal) quedan suspendidas en el líquido y actúan como desinfectante, evitando el crecimiento bacteriano en el filtro cerámico y mejorando la inactivación de las bacterias. La plata coloidal se agrega a la mezcla de arcilla antes de la cocción o se impregna en la vasija de cerámica cocida.

Los patógenos y el material en suspensión se eliminan del agua a través de procesos físicos como la adsorción y la captura mecánica. La plata coloidal descompone las paredes celulares de los patógenos provocando su muerte.

El funcionamiento del filtro es sencillo. Primero, el filtro debe limpiarse con agua limpia y dejarse secar de forma natural. Luego, las unidades de filtro deben ensamblarse y la unidad superior debe llenarse con agua. Luego, hay que esperar hasta que el agua haya pasado el filtro por primera vez. Por seguridad, el agua filtrada por primera vez no debe ser utilizada para consumo. Luego, el filtro se puede volver a llenar y el agua ahora filtrada y recolectada en la lata de la unidad de almacenamiento inferior está lista para beber. Para evitar obstrucciones, el agua con una turbidez alta primero debe filtrarse (a través de un paño) o sedimentarse antes de usar el filtro.


Ultrafiltración

La ultrafiltración (UF) es un tipo de filtración por membrana en la que la presión hidrostática fuerza a un líquido contra una membrana semipermeable. Los sólidos en suspensión y los solutos de alto peso molecular se retienen, mientras que el agua y los solutos de bajo peso atraviesan la membrana. La UF no es fundamentalmente diferente de la ósmosis inversa, la microfiltración o la nanofiltración, excepto en términos del tamaño de las moléculas que retiene. Un sistema de UF puede filtrar las partículas más sólidas, pero no puede filtrar las partículas disueltas como un sistema de ósmosis inversa. Sin embargo, puede filtrar partículas más pequeñas que una microfiltración o un filtro de carbón estándar.

Para cumplir con los criterios, los sistemas de UF eliminan la necesidad de clarificadores y filtración de agua multimedia. Los sistemas de ultrafiltración eficaces utilizan membranas que se pueden sumergir, retrolavar y limpiar con aire. Las membranas UF/MF enrolladas en espiral ofrecen un rendimiento excelente para la clarificación de agua de proceso y aguas residuales.

Un sistema de ultrafiltración eliminará cualquier partícula suspendida de más de 0,025 micras. Eso significa que puede filtrar sólidos inorgánicos, virus y bacterias debido a su tamaño. Lo que no puede hacer es sacar los minerales disueltos como lo hace un sistema de ósmosis inversa. Por lo tanto, es realmente bueno para filtrar cualquier cosa que sea sólida, pero no tan bueno para eliminar los sólidos disueltos.

Este filtro de membrana se puede implementar de varias maneras. Estas son las diferentes configuraciones potenciales para los sistemas de ultrafiltración.

Configuraciones de flujo:

La forma en que fluye el agua sin tratar en relación con la orientación de la membrana puede afectar el funcionamiento de este proceso del sistema. Cada configuración tiene ciertas ventajas y desventajas que deben tenerse en cuenta al diseñar el sistema de tratamiento de ultrafiltración.

De afuera hacia adentro

Para una membrana cilíndrica, el agua sin tratar fluye desde la parte exterior hacia el eje central. Este patrón de flujo funciona bien en situaciones de sólidos suspendidos totales (SST) más altos, a diferencia del flujo de adentro hacia afuera.

De adentro hacia afuera

El agua contaminada entrante fluye hacia el espacio central de un tubo de membrana y luego radialmente hacia afuera. Cuando se necesita una hidrodinámica uniforme, este patrón de flujo es mejor, pero no funciona bien en aplicaciones de SST más altas.

Flujo cruzado

El agua fluye paralelo a la longitud de la membrana, pero el gradiente de presión atrae el agua hacia el otro lado y los sólidos se acumulan en la membrana en una capa delgada. Se requiere más energía para generar el flujo cruzado, pero la capa de sólidos se puede mantener en una capa más delgada por más tiempo.

Flujo sin salida

El flujo es perpendicular a la superficie de la membrana. El agua filtrada pasa a través de la membrana mientras que los sólidos permanecen en el lado opuesto, adheridos a la superficie de la membrana en una capa gruesa. Producir un flujo sin salida no requiere mucha energía, pero la capa sólida se acumula mucho más rápido, lo que hace que esta configuración sea útil para concentraciones de contaminantes más bajas.


Filtros de carbón activado

El carbón activado está hecho de material orgánico como el coco, el carbón o la madera. El carbón se forma cuando una fuente orgánica se quema en un ambiente sin oxígeno. Este proceso deja intacto solo alrededor del 30% de la masa orgánica, lo que elimina las moléculas orgánicas pesadas. Antes de ser utilizada para el tratamiento del agua, la masa orgánica debe ser “activada”. El proceso de activación abre la gran cantidad de poros del carbón y elimina aún más las moléculas no deseadas. Los poros abiertos son los que permiten que el carbón capture los contaminantes, lo que se conoce como “adsorción”.

Hay dos métodos principales de activación:

Activación con vapor: se realiza utilizando vapor a temperaturas de entre 800 °C y 1000 °C. A estas temperaturas se produce una reacción instantánea Agua-Gas, gasificando el material carbonizado. Luego se introduce aire para quemar los gases, sin quemar el carbón. Este proceso produce una forma de CA clasificado, tamizado y desempolvado. El carbón activado por vapor generalmente tiene una estructura de poros finos, ideal para adsorber compuestos tanto en fase líquida como en fase de vapor.

Activación química: con la activación química, el carbón se llena primero con un poderoso agente deshidratante, generalmente una forma de pasta de ácido fosfórico o cloruro de zinc. La pasta se calienta a temperaturas entre 500°C y 800°C para activar el carbón. La activación química produce CA con una estructura de poros muy abiertos, lo que lo hace más adecuado para adsorber moléculas grandes.

La adsorción física es la principal forma en que el CA filtra una sustancia determinada. A medida que el líquido o el aire entran en contacto con el CA, las fuerzas intermoleculares atraen moléculas hacia los millones de poros y bolsillos en la superficie del CA.

Más allá de la adsorción física, el CA también facilita las reacciones químicas. Un ejemplo común son las moléculas de cloro; cuando el cloro entra en contacto con el carbón activado, ambas moléculas reaccionan para formar iones de cloruro, eliminando efectivamente el cloro del agua.

Cuando el agua fluye a través del filtro, los productos químicos se adhieren al carbón, lo que da como resultado una producción de agua más pura. La eficacia depende del caudal y la temperatura del agua. Por lo tanto, la mayoría de los filtros de CA más pequeños deben usarse con baja presión y agua fría.


Filtros de agua alcalina

El nivel de pH del agua mide qué tan ácida o básica es. La escala de pH va de 0 a 14, siendo 7 el neutro, 0 el más ácido y 14 el más básico. El agua alcalina tiene un pH entre 7,5 y 8,5.

El agua de manantial natural es ligeramente alcalina debido a los efectos alcalinizantes de minerales como el calcio, el magnesio y el potasio. La mayoría de los filtros domésticos se alcalinizan con minerales naturales.

Es fundamental recordar que el agua potable puede ser natural o artificialmente alcalina. El agua alcalina producida por ósmosis inversa contiene naturalmente los minerales alcalinos que el cuerpo requiere para combatir la acidez.

El agua alcalina producida artificialmente se neutraliza por completo en el estómago y no contiene minerales alcalinos adicionales para ayudar al cuerpo a combatir la acidez. Solo el agua alcalina natural contiene los minerales requeridos por el cuerpo para combatir la acidez y construir reservas amortiguadoras de ácido.

Los filtros de agua alcalina producen pequeños grupos de agua y son absorbidos más fácilmente por el cuerpo humano. Este tipo de filtración de agua también se conoce como filtro de agua ionizada, que ayuda a producir cambios químicos en el agua. Este filtro presenta la capacidad de separar o crear dos tipos de agua, a saber, agua alcalina y agua ácida. Convierten el agua del grifo en agua antioxidante, mineralizada, alcalina y en toda su vida, dependiendo del tamaño, dan agua alcalina entre 2000 y 11000 litros. Convierten el agua en alcalina haciendo un cambio químico en el agua. Estos filtros están compuestos por biocerámica o carbón activado:

Biocerámica:

Son cerámicas en forma de bola, hechas de varios minerales naturales. También se les llama bolas minerales. Estas bolas se hacen horneando minerales naturales a alta temperatura y luego enfriándolos. Esto generalmente se hace varias veces continuamente. Después de un proceso largo, quedan listos para usar. Cumplen diferentes funciones y todo depende de los minerales que se les agreguen. Las principales funciones de las biocerámicas incluyen agregar minerales al agua, aumentar su pH para alcalinizarla, infundir hidrógeno disuelto para hacer que el agua sea antioxidante, dar un mejor sabor al agua, etc. Aumentan el pH en al menos 2 niveles.

Carbón activado:

En los filtros de agua alcalina se utilizan muchos tipos diferentes de carbón activado (CA). Todos son de muy alta tecnología y altamente eficientes. El rendimiento de estos filtros depende en gran medida de los estratos a partir de los cuales están hechos. Un estrato es una capa de rocas debajo del suelo. Los ejemplos de estos estratos son el carbón de antracita, el carbón de hueso, la cáscara de coco, etc. Su proceso de fabricación también influye en su funcionalidad y rendimiento. De todos estos estratos, las cáscaras de coco muestran uno de los mejores resultados cuando se trata de dar agua alcalina altamente beneficiosa. El CA es conocido por su mayor calidad y rendimiento. Ayudan a una mayor purificación del agua, eliminan restos de partículas sólidas, bacterias, etc.


Purificadores UV

Los sistemas de purificación de agua UV purifican el agua mediante el uso de rayos ultravioleta para matar los microorganismos presentes en el agua. Los rayos UV matan por completo los microorganismos transmitidos por el agua y evitan su reproducción al alterar su ADN; además, no provocan cambios químicos en el agua. Como tal, el agua purificada de los rayos UV no contiene microorganismos dañinos y conserva su sabor original.

Los purificadores de agua modernos utilizan lámparas de vapor de mercurio de baja presión que producen radiación ultravioleta a un nivel específico. Las lámparas de vapor de mercurio se instalan de forma que no entren en contacto con el agua.

Un sistema UV normalmente consta de una lámpara UV especial que puede emitir alrededor de 254 nanómetros de radiación UV. En este umbral, el sistema produce una intensidad significativamente mayor que la radiación producida por la luz solar.

La lámpara UV está montada frente a una cámara de flujo a través de la cual pasa el agua. A medida que el agua se mueve a través de la cámara, se expone a la lámpara ultravioleta. Cualquier microbio y bacteria dañina que esté presente en el agua se vuelve estéril e incapaz de funcionar, eliminando así el riesgo de infección. Una vez que el agua pasa por la cámara, se purifica y está lista para el consumo.

Sin embargo, la calidad del agua dependerá en gran medida de la velocidad a la que pasa el agua a través del sistema (la velocidad de flujo). Una tasa de flujo alta puede reducir la eficiencia del sistema, mientras que una tasa de flujo baja puede hacer que el sistema se caliente demasiado.

Hay una variedad de marcas y modelos de sistemas de purificación UV, pero la mayoría de ellos tienen los mismos componentes básicos. Aquí hay una lista de los nueve componentes más comunes en los sistemas de desinfección UV:

Unidad de control o balasto UV: este es el "cerebro" del sistema UV. Algunos sistemas tienen un controlador muy simple y otros tienen un sistema más complicado que incluye alarmas, temporizadores de cambio de lámpara, luces indicadoras de problemas y más. Aunque las unidades UV varían en complejidad y tamaño, todos los controladores hacen básicamente lo mismo: controlar la salida eléctrica de la lámpara y encender la luz UV-C necesaria para la purificación del agua.

Entrada para agua sin tratar.

Cámara UV: esta parte del sistema aloja la lámpara y el manguito UV, y también controla el flujo de agua a través del sistema.

Salida para agua tratada (limpia).

Lámpara UV (o bombilla): la lámpara de un sistema UV produce UV-C, que es luz UV considerada germicida. Sin embargo, diferentes lámparas realizan diferentes funciones, por lo que el tipo de lámpara utilizada dependerá de los requisitos de aplicación y desinfección.

Manguito de cuarzo UV: el manguito de cuarzo de un sistema UV es un tubo largo con forma de cilindro. El tubo está hecho de vidrio de cuarzo y está ahí para proteger la lámpara UV que funciona con electricidad del flujo de agua. La lámpara UV transmite luz a través del tubo al agua. Es importante limpiar la funda (generalmente cuando se cambia la lámpara) ya que los minerales y contaminantes en el agua pueden enturbiar el tubo de vidrio.

Sensor UV - Opción disponible en la mayoría de los sistemas UV, el sensor UV monitorea e indica la intensidad de la luz UV. Si la intensidad es demasiado baja, aunque la lámpara esté encendida, se activa una alarma.

Válvula solenoide - Opción disponible en la mayoría de los sistemas UV, la válvula solenoide cierra automáticamente el paso del agua si el sistema no funciona correctamente, evitando la posibilidad de que fluya agua contaminada a través del sistema que no se trata adecuadamente.

Medidor de flujo - Estándar en algunos sistemas UV, el medidor de flujo calcula la dosis UV real en tiempo real administrada para una tasa de flujo particular, lo que garantiza que el agua se trate correctamente.