Impianto di filtrazione: a cosa serve e come lo devo scegliere?

Per assicurare il corretto funzionamento di un impianto a goccia e la sua durata nel tempo, è fondamentale predisporre un sistema di filtrazione delle acque, in modo da impedire l’ingresso di particelle di sporco e proteggere le componenti più sensibili dell’impianto. In assenza di filtrazione potrebbero infatti verificarsi fenomeni di occlusione (ali gocciolanti e gocciolatori), usura (irrigatori) o malfunzionamento (valvole). La scelta della tipologia di filtri da utilizzare deve essere affrontata tenendo conto di due variabili fondamentali che verranno approfondite in questo articolo: la qualità dell’acqua e la tipologia di impianto.

Qualità dell’acqua e fonte di approvvigionamento

In agricoltura viene utilizzata a scopo irriguo acqua proveniente da svariate fonti, tra cui acque superficiali (canali, fiumi, laghi), acque di falda (pozzo) e acque di recupero (da trattamento dei reflui). A seconda della provenienza, l’acqua può contenere elevate concentrazioni di particelle e sostanze in sospensione, che se non filtrate vengono immesse negli impianti di irrigazione attraverso i sistemi di pompaggio. Le particelle in sospensione vengono indicate con il termine SST (Solidi Sospesi Totali) e sono categorizzate come sabbia, limo e argilla a seconda sella granulometria. I SST possono trovarsi in elevata concentrazione in acque superficiali in seguito a fenomeni piovosi intensi e in canali a flusso veloce con elevate turbolenze (limo e argilla), ma anche in acque da pozzo (sabbia). Oltre a particelle inorganiche, le acque possono contenere anche sostanza organica di origine vegetale (alghe o vegetazione ripariale) o animale (batteri, zooplancton). L’acqua può altresì contenere sostanze chimiche in soluzione che possono causare elevati problemi agli impianti a goccia, primi tra tutti il ferro e il manganese. Mentre le particelle inorganiche e organiche possono essere rimosse attraverso la filtrazione meccanica, le sostanze chimiche richiedono speciali trattamenti come l’ossidazione, la flocculazione e la sedimentazione. Per scegliere il filtro migliore per le singole esigenze è sempre consigliabile effettuare un’analisi dell’acqua, preferibilmente nel momento della stagione in cui è più contaminata, in modo da conoscere in modo approfondito le problematiche a cui si può andare incontro e come affrontarle.

Tipologia di impianto

La scelta dei filtri deve essere effettuata anche in base alla tipologia di impianto da proteggere, distinguendo tra aspersione e irrigazione a goccia. Rispetto ai gocciolatori, gli irrigatori utilizzati per l’aspersione hanno ugelli di dimensioni maggiori, e lavorano a pressioni più alte. Per questo motivo risultano in genere meno sensibili all’occlusione, richiedendo un grado di filtrazione inferiore. Tuttavia, sono molto più soggetti all’usura determinata dall’abrasione di particelle che passano ad alta velocità attraverso l’ugello. Per questo motivo è necessario prestare particolare attenzione alla filtrazione della sabbia, che potrebbe danneggiare molto rapidamente gli irrigatori. Le ali gocciolanti e i gocciolatori presentano invece passaggi dell’acqua meno ampi e risentono maggiormente del fenomeno dell’occlusione causata da accumulo e sedimentazione di particelle fini. Gli impianti a goccia richiedono pertanto una maggiore attenzione alla filtrazione di particelle fini e di sostanza organica.

Tecnologie di filtrazione

Sul mercato esistono diverse tipologie di filtri, che permettono di adattare il più possibile il sistema di filtrazione alla qualità dell’acqua e alle esigenze dell’impianto. Le tre categorie più diffuse sono le seguenti: filtri a rete, filtri a dischi e filtri a graniglia.

- Filtri a rete: questi filtri presentano come elemento filtrante una rete cilindrica di acciaio inossidabile, con fori di dimensioni più o meno grandi a seconda della dimensione delle particelle che è necessario trattenere. L’elemento filtrante è contenuto all’interno di un corpo in plastica o in metallo. I filtri a rete effettuano una filtrazione di superficie, bloccando le particelle solamente trasversalmente al passaggio dell’acqua. Data la semplicità di costruzione, sono in genere più economici e richiedono poca manutenzione. Sono molto efficaci nel trattenere particelle inorganiche e organiche grossolane, ma per le particelle fini risultano meno efficaci dei filtri a dischi.

- Filtri a dischi: l’elemento filtrante dei filtri a dischi è una serie di dischi in plastica impilati su un elemento di sostegno chiamato “spina”, tenuti in compressione da una molla in acciaio e contenuti in una calotta di plastica. I dischi presentano delle fini scanalature che permettono il passaggio dell’acqua trattenendo però le particelle solide. La sovrapposizione delle scanalature crea una struttura tridimensionale che ostacola il passaggio di particelle lungo tutta la larghezza del disco, effettuando una filtrazione di profondità. Per questo motivo risultano generalmente più efficaci dei filtri a rete, soprattutto nella rimozione di microparticelle. I filtri a dischi, realizzati principalmente in plastica, non sono soggetti a corrosione e gli interventi di pulizia e manutenzione dei dischi risultano molto semplici.  

- Filtri a graniglia: i filtri a graniglia cono costituiti da serbatoi in metallo contenenti sabbia o graniglia quarzifera con diametro delle particelle generalmente di 1-2 mm. Passando attraverso questo materiale, l’acqua perde velocità, e le particelle di sporco vengono trattenute all’interno della graniglia. Trattandosi di una filtrazione di profondità su volumi elevati, la filtrazione a graniglia è molto efficace per qualsiasi tipologia di acqua. La manutenzione di questi filtri è molto semplice, con la sostituzione della graniglia ogni circa due anni. Quando si utilizza questa tipologia di filtri, è sempre consigliabile predisporre un filtro a dischi o a rete manuale di sicurezza a valle, in modo da catturare eventuali particelle di graniglia rilasciate in caso di rotture interne al filtro.

- Idrocicloni: gli idrocicloni sono dei separatori di sabbia che è opportuno utilizzare in caso di concentrazioni di sabbia all’interno dell’acqua superiori alle 2 ppm. Data l’elevata dimensione e capacità abrasiva delle particelle di sabbia, infatti, queste potrebbero danneggiare i filtri convenzionali in breve tempo, oltre ad aumentarne notevolmente la frequenza di pulizia. All’interno degli idrocicloni il flusso d’acqua assume un moto centrifugo ad alta velocità. Questo vortice causa la precipitazione della sabbia sul fondo dell’idrociclone, mentre l’acqua fuoriesce dalla parte superiore. La sabbia viene raccolta in un serbatoio sottostante che deve essere svuotato ad intervalli regolari. Gli idrocicloni devono essere sempre installati a monte del sistema di filtrazione principale.

Caratteristiche dei filtri

Le caratteristiche tecniche distintive dei filtri sono il grado di filtrazione, il funzionamento automatico o manuale e la portata nominale.

- Grado di filtrazione: questa caratteristica può essere misurata in micron o mesh. Il micron corrisponde a un millesimo di mm e indica la dimensione dei passaggi dell’acqua attraverso l’unità di filtrazione del filtro. Tutte le particelle di diametro maggiore a quello indicato dal grado di filtrazione in micron verranno quindi fermate dall’elemento filtrante. Il mesh indica invece il numero di maglie (filtri a rete) o fori (filtri a dischi) presenti all’interno di un pollice quadrato dell’unità filtrante. Di conseguenza, a valori in micron minori e valori in mesh maggiori corrisponde una capacità di filtrazione più elevata. Il grado di filtrazione standard che si utilizza in impianti a goccia è 130 micron, corrispondente a circa 120 mesh. Per alcuni gocciolatori e irrigatori molto performanti o ad alta portata, con acque di buona qualità, è sufficiente una filtrazione da 200 micron/80 mesh, ma in caso di qualità dell’acqua scarsa ed elevata presenza di microparticelle è consigliabile comunque adottare gradi di filtrazione maggiori.

- Funzionamento manuale/automatico: i filtri possono avere due tipi di funzionamento: manuale e automatico. I filtri manuali necessitano di interventi regolari di controllo e pulizia dell’elemento filtrante, che devono essere effettuati smontando il corpo del filtro ad impianto spento. I filtri automatici presentano invece una centralina elettronica programmabile, che permette di eseguire in automatico il controlavaggio dei filtri. Il controlavaggio può essere programmato in periodi di tempo regolari o in base al differenziale di pressione. Nel secondo caso, dato che l’accumulo di sporco nell’elemento filtrante aumenta le perdite di carico, la pulizia avverrà in automatico quando il differenziale di pressione tra l’ingresso e l’uscita del filtro supererà una certa soglia.

- Portata nominale: tutti i filtri hanno una portata massima oltre la quale non possono funzionare correttamente. Tenuto conto che con il peggiorare della qualità dell’acqua e con l’accumulo di particelle trattenute nel filtro questa portata diminuisce notevolmente, è buona pratica dimensionare i filtri con una portata superiore a quella dell’impianto di almeno il 50%. Ciò non si applica però agli idrocicloni, che hanno un’efficienza maggiore con portate più vicine alla portata nominale.