Diversos segmentos e processos utilizam os filtros de areia. Hoje automatizados, digitais e conectados a sistemas supervisórios, a segurança e a eficiência de sua filtração foram aperfeiçoadas. Comparados às camadas subcutâneas da esfera terrestre, a performance desses chamados filtros tipo multimídia para remover sólidos suspensos da água é abrangente, entre eles, poeiras, fragmentos de tubulações de aço antigas, limo, barro, cabelos e flocos oriundos da coagulação. 
Usados para tratar água potável, águas subterrâneas, na indústria de bebida e alimentar etc., por seu desempenho e resultados, atuam em várias etapas: no pré-tratamento, filtração de fluxo lateral e filtro de polimento. Sua eficiência é de 96% na redução de SDI (Silt Density Index), teste de índice de densidade que mede o potencial de incrustação de sólidos em suspensão em sistemas de purificação de água. A eficácia na filtração depende da pressão, vazão, quantidade de sólidos em suspensão, turbidez e tamanho das partículas. 
Seu leito filtrante atua como uma barreira na remoção de partículas suspensas, coloidais ou microrganismos presentes na água bruta. “Um dos principais parâmetros de controle da eficiência de filtragem é a taxa de filtração. Por meio dela, determina-se o limite da vazão de alimentação no filtro diante da área disponível para filtração. A eficácia na filtragem dependerá ainda da qualidade da água de entrada, da granulometria e da uniformidade do material filtrante” – explica Flávio Alcântara, diretor do departamento técnico da Hidro Solo.

Conforme Nilson R. Queiroz, diretor da Tecitec, os filtros de areia atendem altas vazões com baixas concentrações de sedimentos e partículas e dependendo da configuração da carga (mídia filtrante), podem remover cor, odor e partículas de 10 a 60 micra. “A eficácia na filtração em filtros de areia e também de carvão ou zeólita depende das características da carga filtrante, granulometria, quantidade e espessura das camadas e do tamanho das partículas a serem removidas. Quanto maior a partícula, maior a eficiência na filtração, em média, partículas entre 30 micra e 40 micra. Enquanto a média de eficácia dos filtros de areia é de 95%, nos filtros de carvão ou zeólita chega a 98%” – compara.

Diversos tipos
Os filtros de areia são fabricados em diferentes formas e tamanhos (vide fotos). O tipo de material utilizado na confecção do filtro é muito importante porque garante a vida útil do equipamento. Os materiais com os quais são construídos: alvenaria, aço carbono revestido em pintura interna em epóxi e ebonite, aço inoxidável e Fiber Glass / PRFV (Plástico/Polímero/Polipropilieno/Polietileno Reforçado com Fibra de Vidro) com alta resistência mecânica e química comparados a materiais metálicos. Os diversos tipos, camadas de areia e variadas granulometrias tornam sua taxa de filtração mais eficiente. 
São vasos de pressão dotados, em suas partes superior e inferior internas, de dispositivos chamados crepinas, que deixam passar a água, mas não a mídia filtrante, mantendo o leito da mídia dentro do filtro. “Outros acessórios são o conjunto de tubulação e válvulas de manobra, o manômetro que monitora a pressão, os bocais de inspeção e a válvula de segurança” – aponta Queiroz, da Tecitec.  
Segundo Douglas Vieira, proprietário da Lara Equipamentos Industriais, estes equipamentos são construídos para:
• Suportar determinada pressão com cálculos baseados na ASME VIII, norma que define os requisitos de projeto para vasos de pressão;  
• Atender à NR13, do Ministério do Trabalho e Secretaria de Segurança e Saúde do Trabalho, norma regulatória para empresas de caldeiras e vasos de pressão;
• Ter entrada e saída dimensionadas pela vazão; 
• Poder ter retrolavagem central; 
• Ter crepinas que seguram o leito filtrante fixadas em difusor ou fundo falso, evitando sua perda por arraste.

Para filtros de areia em alvenaria de estações de tratamento de água, Alcântara cita que a Hidro Solo dispõe de diversos tipos de tecnologias para o fundo do filtro. Pode ser utilizado ar como auxiliar da retrolavagem em qualquer uma delas: os Blocos Pluvitec com bocais difusores à prova de colapso e de alta resistência mecânica; o Fundo Falso Metálico completo com estes mesmos tipos de difusores; ou as Crepinas Pluvitec.
Para filtros pressurizados, ele recomenda buscar um filtro com altura filtrante e diâmetro adequados para obter taxa de filtração satisfatória. A empresa fabrica filtros em aço carbono com tecnologias de decapagem, fosfatização e aplicação de resina epóxi e resina poliéster em pó eletrostaticamente com 90 mil volts e curadas em estufa a 230°C. “O que protege tanto a água e eventuais contaminantes quanto a ultravioleta, podendo ser instalados no campo, a céu aberto, com anos de vida útil” – afirma Flávio Alcântara.

Aplicações variadas
As aplicações dos filtros de areia são variadas. Para cada aplicação, há um tipo de filtro de areia de acordo com a qualidade da água requerida. Eles são utilizados em diversos segmentos: para tornar a água de abastecimento potável, água de poço, irrigação, remoção de ferro e manganês em baixos teores, água de chuva, água de reúso, para fins industriais, estações de tratamento de efluentes etc. Entre tantas opções, decidir qual tipo de filtro aplicar vai depender da qualidade da água bruta e da destinação que se deseja para a água tratada. 
Vieira, da Lara, especifica as aplicações dos filtros de areia nas áreas Industriais, onde tratam o fluido do processo; no Saneamento, no tratamento do esgoto para devolver à natureza ou reutilizar a água; residenciais, para tratar água de piscinas e água de reúso.
“Na Permution, utilizamos somente um tipo de areia, que é com granulometria de 0,3 a 1,2 mm de diâmetro de partícula. O material que trabalhamos é lavado e calcinado e tem alto teor de sílica, próximo a 90%. Este tipo de areia atende a um grande range de aplicações, desde clínicas de hemodiálise até reúso de água de chuva para sanitários” – ressalta Angelo Krieger, diretor técnico da empresa. 

Queiroz, da Tecitec, descreve que começa pelo sentido de fluxo da água, ascendente ou descendente; o tipo de areia, que pode ser agulhada ou seixo rolado; o carvão vegetal ou mineral; zeólita com diversas características minerais em diferentes quantidades e espessuras de camadas; e a taxa de filtração, que varia entre 10 e 30 m3/h.m2 de área filtrante. “O que todos têm em comum é o volume do leito filtrante, que deve ocupar cerca de 2/3 da altura cilíndrica do vaso de pressão para que o leito possa se expandir nas operações de limpeza” – salienta.

Atuação conjunta 
Os filtros de areia atuam junto com outros tipos de meios filtrantes para melhor performance. Além do tratamento de água para consumo humano, os filtros de areia, carvão e zeólita são aplicados tanto para pré-filtragem em diversos processos quanto para polimento final de efluentes tratados para descarte ou reúso industrial e água de chuva.
Os materiais filtrantes podem ser aplicados junto com zeólitas para remover íons específicos, resinas e carvão de diversos tipos e aplicações. “Com o conhecimento da água a ser tratada, será especificado um tipo-granolumetria para melhores taxas de filtração” – diz Fernando Amaral, diretor geral da Fathor pH Tratamento de Água.    

Os filtros de areia são barreiras físicas para partículas sólidas. “Muitas vezes, estes sólidos estão solubilizados no fluido e as partículas são muito pequenas, menores que 20 micra, sendo necessário o uso de outras formas químicas de tratamento para ter flotação, decantação e mudança de pH” – esclarece Vieira, da Lara. 
A mudança de temperatura pode influenciar na saturação do fluido e cristalização dos sólidos. “Quando baixamos a temperatura e temos alteração de pH, os sólidos solubilizados tendem a se juntar, formando cristais maiores que podem ser retidos no filtro” – explica. 
Hoje, em algumas aplicações, a Lara usa a zeólita Clinoptilolita – uma das espécies de zeólitas naturais –, de base vulcânica, que, além de barreira mecânica, tem poder de adsorção de compostos dissolvidos no fluido, tais como: metais pesados e matérias orgânicas (amônia). 

Em algumas aplicações específicas, a Permution utiliza uma mistura de areia com carvão ativado. “Quando o processo pede água potável filtrada e com teor de cloro livre residual próximo a 0,3 ppm para manter segurança microbiológica na água” – relata Krieger. 

Principalmente para polimento de efluentes tratados, a Tecitec usa em conjunto com a areia: zeólitos, carvões ativos vegetal e mineral reaglomerado e carvão antracito. Cada meio filtrante é responsável por remover contaminantes em pequenas concentrações: solventes, DQO (Demanda Química de Oxigênio), DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio), metais, amônia, entre outros.
É normal seu uso junto com carvão antracito, material de forma geométrica muito irregular e baixo peso específico. “Com isso, o efeito de compactação se torna praticamente inexistente, resultando em aumento do desempenho de filtração” – salienta Alcântara. Já utilizado junto com o carvão ativado, é próprio para remover cloro, odor e outros contaminantes específicos da água. 
Os zeólitos, que são aluminosilicatos de estrutura porosa, removem contaminantes que vão além de apenas sólidos suspensos. “Essa ação se deve aos três mecanismos utilizados na filtração com este meio filtrante: troca catiônica, barreira física e adsorção, o que remove desde cátions bivalentes, Ferro e Manganês até metais pesados” – conta o diretor técnico da Hidro Solo.

Aperfeiçoados
Os filtros de areia hoje estão automatizados, digitais e conectados a sistemas supervisórios. “O que incrementa ainda mais a segurança e eficiência da filtração” – afirma Alcântara. 
Entre os itens que a automatização dos filtros de areia abrange, estão o processo de filtragem, a retrolavagem e o enxague. “Além disso, incorpora transmissores de pressão, leitores de turbidez e cor, por exemplo, que indicam a variação da qualidade de água após um tempo de campanha” – ressalta Wagner Santos, diretor técnico da Acquacontroll.   

“Hoje, a Permution oferece 99% dos filtros de areia automatizados com cabeçotes digitais inteligentes que fazem as retrolavagens e pré-lavagens sem interferência de um operador” – assegura Angelo Krieger.
Os filtros da Fathor pH são automáticos, manuais ou monitorados e conectados a sistemas supervisórios. “As tecnologias aplicadas pela Fathor pH têm várias camadas, misturadas entre si, para melhores resultados e performances, como misturas com resinas de troca iônica” – destaca Amaral.

De acordo com Vieira, da Lara, os filtros de areia funcionam automatizados por meio de:
• Válvulas: elétricas, hidráulicas e pneumáticas;
• Sensores para: pressão, vazão, temperatura, turbidez, pH, condutividade e ORP, que mede a capacidade de redução e oxidação do material;
• CLP: Controlador Lógico Programável, tipo especial de computador muito utilizado na indústria e em controles de máquinas e processos.
Queiroz, da Tecitec, diz que se pode conectar os filtros de areia para controlar os parâmetros de operação e manutenção, assim, o sistema de filtração fica totalmente conectado:
• Transmissores de pressão determinam o momento certo de iniciar a retrolavagem; 
• Turbidímetros monitoram a qualidade do filtrado; 
• Válvulas em conjunto com softwares de automação executam a contralavagem automaticamente; 
• Medidores de vazão ajustam as vazões de operação e contralavagem.
Problemas de retrolavagens desnecessárias ou em demasia passam a ser inexistentes. “Se a automação for baseada na diferença de pressão na entrada e saída de filtro, após um valor preestabelecido ser atingido, é enviado um sinal indicando que deverá ser iniciada a retrolavagem dos filtros” – explica Alcântara. Segundo ele, o sistema de automação da retrolavagem da Hidro Solo, por exemplo, atua em filtros pressurizados, com quadro de comando Pluvitron, que automatiza desde um único filtro até uma série de filtros utilizando o mesmo controlador. 
 

Contato das empresas
Acquacontroll: www.acquacontroll.com.br
Fathor pH: www.fathorph.com.br
Hidro Solo: www.hidrosolo.com.br
Lara Equip. Industriais: www.laramaq.com.br
Permution: www.permution.com.br
Tecitec: www.tecitec.com.br