Diseño de una nueva crepina para reducir la caida de presión en filtros de arena

Abstract

La filtración es necesaria para evitar la obturación de los emisores, que es el principal problema del riego por goteo. Sin embargo, los filtros necesitan presiones elevadas que están relacionadas con un mayor consumo energético. Estudios anteriores han mostrado que la caída de presión en los filtros de arena, considerados como los estándares en riego por goteo, se localiza principalmente en el drenaje. El principal objetivo del trabajo fue diseñar un nuevo modelo de crepina que redujera la caída de presión en el filtro. Esta nueva crepina tiene mayores pasajes a la salida del drenaje, está rodeada con un medio granular de mayor conductividad hidráulica y modifica la curvatura del flujo por encima de la crepina. La nueva crepina fue construida y ensayada en condiciones de filtrado y contralavado, con y sin medio filtrante, en un filtro de laboratorio escalado a partir de un filtro comercial. Esta nueva crepina redujo considerablemente la caída de presión con respecto el diseño comercial. Se desarrolló también un modelo CFD para analizar con detalle las zonas donde se consigue la reducción observada.

Filtration is mandatory for preventing emitter clogging, which is the main drawback of microirrigation. However, microirrigation filters have high pressure requirements, which in turn are related to higher energy consumption. Previous studies have shown that pressure loss in sand media filters, which are usually considered the standard for microirrigation, are mainly located in the filter underdrain. The main objective was to design a new underdrain that could reduce sand media filter pressure drop. The new underdrain has wider passages to the underdrain outlet, is surrounded with a granular medium with higher hydraulic conductivity and it modifies the flow curvature above the underdrain. The new underdrain was built and tested under filtration and backwashing conditions and with and without filter bed using a laboratory filter which was scaled from a commercial filter. The new underdrain considerably reduced pressure loss compared with a commercial filter. A CFD model was developed for further study those filter areas where the underdrain achieved a higher reduction of pressure drop.