Optimización del diseño de los filtros de arena utilizados en sistemas de riego por goteo

Abstract

To achieve a sand filter design that reduce its pressure loss, computational fluid dynamics (CFD) tecnique was used combined with laboratory tests in a scaled filter using different filter media. The CFD models allowed to identify those key points that allowed to reduce pressure drop. Thus, different underdrain designs were developed and computed. A prototype at the laboratory scale was manufactured from the digital filter model that offered a smaller pressure drop to verify its performance. The new design reduced the pressure drop across the whole of the filter by 30% at a surface filtration rate of 0.015 m/s and with a porous medium formed by silica sand with a size ranging from 0.63 to 0.75 mm. Lastly, a life cycle analysis (LCA) was performed to determine the environmental impact of the new design.

Per aconseguir un disseny de filtre de sorra que reduís la seva caiguda de pressió, es va utilitzar la tècnica de la dinàmica de fluids computacional (CFD) combinada amb assajos de laboratori en un filtre escalat utilizant diferents medis filtrants. Els models CFD van permetre identificar punts clau a nivell de caiguda de pressió i es van desenvolupar diferents dissenys nous drenatges que es van assajar computacionalment. Del model digital de filtre que oferia menor caiguda de pressió se’n va fabricar un prototip a escala de laboratori per tal de verificar-ne el funcionament. El nou disseny reduïa la caiguda de pressió en el conjunt del filtre en un 30% a una velocitat superficial de filtració de 0,015 m/s i amb un medi porós format per sorra silícica de 0,63 a 0,75 mm de granulometria. Finalment, es va realitzar una anàlisi de cicle de vida(LCA) per determinar l’impacte ambiental del nou disseny