Guía Completa sobre los Filtros de Agua: Tipos y Funcionamiento

La calidad del agua que consumimos y utilizamos diariamente es una preocupación fundamental. ¿Qué hacer cuando el agua potable deja residuos en nuestras cañerías y electrodomésticos? Muchas zonas se abastecen de agua potabilizada de origen subterráneo y/o superficial de gran calidad, sin embargo, esta agua posee una alta concentración de minerales. Esto se ve reflejado en ese polvo blanco que se forma en la llave, o incluso en el fondo del hervidor de tu hogar.

La Dureza del Agua: Un Problema Común

Uno de los inconvenientes que tiene el agua de ciudad es lo que se llama “dureza”. Este concepto hace referencia a la alta concentración de minerales que existe en una cierta cantidad de agua, especialmente de calcio y magnesio. Afecta en muchas cosas, pero principalmente en el rendimiento y estado de tus electrodomésticos que ocupan agua para funcionar, como por ejemplo, hervidores, lavadoras, lavavajillas y calefón, y que se ven expuestos al sarro. La dureza del agua puede solucionarse de manera relativamente sencilla: ocupando filtros de agua antisarro o utilizando un ablandador de este líquido.

Principios Básicos de la Filtración de Agua

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 de los demás.

Tipos de Sistemas de Filtración y su Funcionamiento

Filtros Suavizadores o Ablandadores de Agua

Si lo que se busca es eliminar el sarro, un ablandador de agua es una solución eficaz para el hogar. Este tipo de productos utiliza una resina y cloruro de sodio (sal) para poder operar de manera normal, reduciendo la concentración de minerales que causan la dureza.

Ósmosis Inversa (OI)

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.

Para entender la OI, es útil conocer la definición de 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.

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. 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.

Filtros Cerámicos

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. Después, 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.

Ultrafiltración (UF)

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.

Configuraciones de Flujo en Ultrafiltración

Este filtro de membrana se puede implementar de varias maneras, dependiendo de cómo fluye el agua sin tratar en relación con la orientación de la membrana. Estas son las diferentes configuraciones potenciales para los sistemas 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.

Carbón Activado (CA)

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.

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. 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. 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.

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. Sin embargo, 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, dependiendo del tamaño, pueden producir entre 2000 y 11000 litros de agua alcalina a lo largo de su vida útil. Convierten el agua en alcalina haciendo un cambio químico en el agua.

Componentes Principales de los Filtros Alcalinos

Estos filtros están compuestos principalmente por biocerámica o carbón activado:

Biocerámica

Son cerámicas en forma de bola, hechas de varios minerales naturales, también llamadas bolas minerales. Estas bolas se hacen horneando minerales naturales a alta temperatura y luego enfriándolos, generalmente 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 añadir minerales al agua, aumentar su pH para alcalinizarla, infundir hidrógeno disuelto para hacer que el agua sea antioxidante, y dar un mejor sabor al agua, entre otros. Aumentan el pH en al menos 2 niveles.

Carbón Activado en Filtros Alcalinos

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. 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.

Componentes Comunes de un Sistema UV

Hay una variedad de marcas y modelos de sistemas de purificación UV, pero la mayoría de ellos tienen los mismos componentes básicos:

• Unidad de control o balasto UV: Este es el «cerebro» del sistema UV. 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. 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, hecho de vidrio de cuarzo, que protege 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.

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