Filtragem profissional de piscinas: dimensionamento do filtro e da bomba

Fundamentos da filtração: teoria e aplicação

Introdução

A filtração profissional de piscinas não se resume apenas a escolher um filtro de acordo com o volume da piscina. Para garantir uma circulação adequada, é necessário calcular o caudal, definir a velocidade de filtração, verificar as perdas de carga e selecionar uma bomba capaz de funcionar no ponto hidráulico real da instalação.

O filtro, a bomba, as tubagens, as válvulas e os elementos do reservatório formam um único sistema. Um filtro corretamente dimensionado pode funcionar mal se a bomba fornecer um caudal excessivo, enquanto uma bomba potente não compensará uma rede hidráulica com diâmetros insuficientes ou elevadas perdas de carga.

Neste guia, explicamos o processo de cálculo passo a passo e os dados que devem ser verificados antes de selecionar os equipamentos de filtração profissionais para piscinas

Que elementos compõem o sistema de filtração?

Um sistema de filtração é composto por vários componentes que devem funcionar de forma coordenada:

• Sifões, skimmers ou canal de transbordamento.
• Tubagens de aspiração.
• Pré-filtro da bomba.
• Bomba de circulação.
• Filtro.
• Válvula seletora ou conjunto de válvulas.
• Equipamentos de tratamento e climatização.
• Tubagens de retorno.
• Bicos de impulsão.
• Quadro elétrico e sistemas de controlo.

Antes de selecionar o filtro, é necessário conhecer o percurso completo da água. Cada troço de tubagem, cotovelo, válvula e equipamento introduz uma resistência que afeta o caudal final.

A Trypool dispõe de uma categoria específica de filtragem para piscinas com filtros, válvulas, unidades compactas e cabines técnicas para diferentes tipos de instalação.

Passo 1: calcular o caudal de filtração

O caudal é o volume de água que deve circular pelo sistema numa hora.

A fórmula básica é:

Q = V / T

Onde:

• P: caudal necessário, expresso em m³/h.
• V: volume do recipiente, expresso em m³.
• T: tempo de recirculação previsto, expresso em horas.

Quando o projeto prevê várias renovações durante um período de funcionamento, também pode ser expresso da seguinte forma:

Q = V × N / H

Onde:

• N: número de recirculações previstas.
• H: horas de funcionamento disponíveis.

Exemplo de caudal

Tomamos o exemplo do artigo original:

• Capacidade do reservatório: 500 m³.
• Recirculações previstas: 4.
• Tempo disponível: 14 horas.

O cálculo seria o seguinte:

Q = 500 × 4 / 14 = 142,9 m³/h

O sistema deverá fornecer aproximadamente 143 m³/h no seu ponto de funcionamento real.

Este resultado ainda não determina qual a bomba que deve ser instalada. Primeiro, é necessário calcular o filtro e as perdas de carga.

Como escolher o tempo de recirculação

Não se deve utilizar um único tempo para todas as piscinas. É necessário ter em conta:

• Utilização residencial, comunitária, hoteleira, desportiva ou pública.
• Volume e geometria do vaso.
• Capacidade máxima de banhistas.
• Horário de funcionamento.
• Sistema de transbordamento ou skimmers.
• Condições do projeto.
• Normativa sanitária aplicável.

A legislação estatal exige que a água recirculada seja filtrada e desinfetada antes de regressar à piscina. Além disso, os tratamentos químicos devem ser realizados através do circuito de tratamento, salvo em situações justificadas e com a piscina fechada.

Passo 2: definir a velocidade de filtração

A velocidade de filtração indica quantos metros cúbicos atravessam cada metro quadrado de superfície filtrante durante uma hora.

É expresso da seguinte forma:

m³/h/m²

Para um mesmo caudal:

• Uma velocidade mais baixa requer uma maior superfície de filtração.
• Uma velocidade mais elevada permite utilizar um filtro mais pequeno.
• Uma velocidade excessiva pode reduzir o tempo de contacto com o meio.
• A velocidade deve ser compatível com o filtro, o meio e a aplicação.

Os fabricantes oferecem filtros configurados para diferentes velocidades. Na documentação oficial da Fluidra, aparecem opções de 20, 30, 40 e 50 m³/h/m², o que confirma que a velocidade deve ser escolhida como um critério de projeto e não como um valor universal.

Critério orientativo

Esta tabela não substitui a documentação de cada filtro. O caudal máximo indicado pelo fabricante deve ser respeitado em todas as circunstâncias.

Passo 3: calcular a área do filtro

A área necessária é calculada da seguinte forma:

A = Q / Vf

Onde:

• A: área de filtração em m².
• P: caudal necessário em m³/h.
• Vf: velocidade de filtração em m³/h/m².

Exemplo com uma velocidade de 30 m/h

Para um caudal de 143 m³/h:

A = 143 / 30 = 4,77 m²

Depois de calculada a área, é possível estimar o diâmetro teórico:

D = √(4 × A / π)

Para uma superfície de 4,77 m²:

D ≈ 2,46 m

Por conseguinte, seria necessário rever um filtro comercial próximo de 2 500 mm de diâmetro.

A documentação oficial dos filtros bobinados da Fluidra inclui filtros de Ø2 500 mm com uma superfície aproximada de 4,90 m² e configurações de caudal para diferentes velocidades.

Tabela orientativa de áreas

A tabela baseia-se na área geométrica. O caudal comercial definitivo pode variar consoante o fabricante, a altura do leito, os coletores e a configuração do filtro.

Para piscinas privadas, pode consultar os filtros domésticos, enquanto as instalações com maior caudal devem ser inspecionadas dentro do intervalo de filtros industriais para piscinas

Passo 4: calcular as perdas de carga

A bomba não deve ser escolhida apenas com base no caudal ou na potência do motor. Deve também ser capaz de superar a resistência hidráulica de toda a instalação.

A altura manométrica total pode ser expressa de forma simplificada como:

HMT = perdas nas tubagens + acessórios + filtro + equipamentos + altura estática líquida

É necessário ter em conta:

• Comprimento real da tubagem de aspiração e de retorno.
• Diâmetro interior dos tubos.
• Velocidade da água.
• Curvas, Tês e redutores.
• Válvulas.
• Filtro.
• Permutador de calor.
• Clorador, célula ou equipamento de tratamento.
• Medidores de caudal e válvulas anti-retorno.
• Diferença de nível, quando esta existir efetivamente entre superfícies livres.

Perdas nas tubagens

A fórmula de Hazen-Williams pode ser utilizada para estimar a perda por atrito em condutas de água:

hf = 10,67 × L × Q¹·⁸⁵² / C¹·⁸⁵² × D⁴·⁸⁷

Onde:

• hf: perda de carga em metros.
• L: comprimento da tubagem.
• P: caudal em m³/s.
• C: coeficiente do material.
• D: diâmetro interior em metros.

É importante utilizar o diâmetro interior real, e não apenas o diâmetro exterior nominal.

Perdas em acessórios

Os cotovelos, válvulas, Tês e redutores podem ser calculados através de:

• Comprimentos equivalentes.
• Coeficientes de perda K.
• Dados fornecidos pelo fabricante.

Erro comum relacionado com a altura geométrica

Não se deve somar automaticamente toda a distância vertical percorrida pelas tubagens.

Num circuito fechado, parte da coluna de água ascendente é compensada pela descida. Deve considerar-se apenas a altura estática líquida que afeta efetivamente o sistema, para além das perdas por atrito e pelos equipamentos.

Passo 5: selecionar a bomba de filtração

Uma vez conhecidos o caudal e a altura manométrica total, deve procurar-se uma bomba cuja curva hidráulica passe pelo ponto de funcionamento calculado.

O ponto de trabalho é composto por:

• Caudal necessário.
• Altura manométrica total.

Por exemplo:

143 m³/h a 17 mca

Não basta escolher uma bomba cuja ficha técnica indique 143 m³/h, uma vez que esse caudal pode ter sido medido com uma altura diferente.

Aspectos a verificar

• Curva de caudal e pressão.
• Rendimento no ponto de trabalho.
• NPSH necessário.
• Diâmetros de aspiração e de impulsão.
• Compatibilidade elétrica.
• Materiais.
• Capacidade do pré-filtro.
• Nível sonoro.
• Número de bombas necessárias.
• Possibilidade de reserva ou redundância.

Bombas de velocidade variável – filtração profissional de piscinas

O bombas de velocidade variável permitem adaptar o funcionamento a diferentes situações:

• Filtragem habitual.
• Períodos de baixa carga.
• Limpeza.
• Retrolavagem.
• Funcionamento noturno.
• Integração com sistemas automatizados.

A redução da velocidade pode diminuir o consumo, mas o caudal nunca deve ficar abaixo dos limites necessários para a circulação, o tratamento da água ou o correto funcionamento do filtro.

Mecanismos de retenção – filtração profissional de piscinas

1. Peneiramento mecânico: Partículas >40 μm
2. Sedimentação: Velocidade <20 m/h
3. Adsorção: Forças de Van der Waals
4. Ação biológica: Biofilme em grão

Escolha do meio filtrante – filtração profissional de piscinas

O meio filtrante influencia a retenção de partículas, a manutenção e o consumo de água.

Areia de sílica

É uma solução amplamente utilizada em filtros de piscina. É necessário respeitar o seguinte:

• Granulometria indicada.
• Quantidade total.
• Altura do leito.
• Distribuição das camadas.
• Velocidade de filtração e lavagem.

Vidro filtrante

Os meios de vidro podem utilizar diferentes granulometrias e configurações.

Não se deve aplicar uma redução automática da quantidade nem um prazo de validade fixo sem consultar a ficha técnica do fabricante.

Cartuchos

Os filtros de cartucho não realizam o mesmo processo de retrolavagem que um filtro de areia. A manutenção consiste em retirar e limpar os elementos filtrantes ou substituí-los quando necessário.

A Trypool dispõe de unidades compactas de filtração para instalações em que se pretende integrar a bomba e o filtro num conjunto compacto.

Outros meios de comunicação

A zeólita, as diatomáceas e outros meios requerem uma avaliação específica de acordo com:

• Equipamento utilizado.
• Qualidade de filtração pretendida.
• Procedimento de manutenção.
• Disponibilidade de peças de reposição.
• Requisitos sanitários e operacionais.

Como efetuar a retrolavagem do filtro – filtração profissional de piscinas

A retrolavagem inverte o fluxo de água para remover a sujidade acumulada no leito.

Deve ser realizado quando:

• A pressão diferencial aumenta.
• O caudal diminui.
• É o que indica o fabricante.
• É detetada sujidade após um episódio específico.
• Isso é determinado pelo programa de manutenção.

Não se deve utilizar apenas uma frequência fixa, uma vez que duas piscinas podem acumular sujidade a ritmos muito diferentes.

Sequência geral

1. Parar a bomba.
2. Coloque a válvula na posição de lavagem.
3. Ligar a bomba.
4. Mantenha a lavagem durante o tempo indicado.
5. Parar a bomba.
6. Coloque a válvula na posição de enxaguamento.
7. Enxaguar.
8. Parar a bomba.
9. Voltar à posição de filtragem.

Nunca se deve alterar a posição de uma válvula seletora manual enquanto a bomba estiver a funcionar.

Cálculo da água de lavagem

A fórmula correta é:

V = A × Vl × t / 60

Onde:

• V: volume de água utilizado em m³.
• A: área do filtro em m².
• Vl: velocidade de lavagem em m/h.
• t: tempo de lavagem em minutos.

Exemplo

Para um filtro com Ø 1 800 mm:

• Área: 2 545 m².
• Velocidade de lavagem: 55 m/h.
• Tempo: 4 minutos.

V = 2,545 × 55 × 4 / 60

V = 9,33 m³

A velocidade e o tempo são apenas um exemplo. Devem ser substituídos pelos valores indicados para o filtro e o meio instalados.

Automatização do sistema de filtração

A automatização pode melhorar o controlo de instalações comunitárias, hoteleiras, desportivas e industriais.

Variáveis que podem ser monitorizadas

• Pressão de entrada do filtro.
• Pressão de saída.
• Pressão diferencial.
• Caudal instantâneo.
• Nível do reservatório de compensação.
• Estado das bombas.
• Alarmes elétricos.
• Posição das válvulas.
• Horas de funcionamento.
• Consumo de energia.
• Turbulência, caso o projeto o preveja.

Automatização da lavagem

Um ciclo de lavagem automática pode ser ativado através de:

• Pressão diferencial.
• Redução do caudal.
• Programação temporária.
• Combinação de várias condições.

A lógica deve impedir que a retrolavagem seja iniciada sem um nível suficiente no reservatório de compensação ou com as válvulas numa posição incorreta.

Manutenção preventiva – filtragem profissional de piscinas

A frequência deve ser adaptada ao tipo de instalação e às instruções dos fabricantes.

Verificações frequentes

• Verificar os manómetros.
• Verificar o caudal.
• Inspeccionar visualmente el agua.
• Limpiar el prefiltro de la bomba.
• Revisar posibles entradas de aire.
• Comprobar fugas.

Comprobaciones periódicas

• Verificar la presión diferencial.
• Revisar válvulas y juntas.
• Limpiar o calibrar instrumentación.
• Comprobar el estado del medio.
• Revisar colectores y crepinas.
• Inspeccionar el interior del filtro cuando corresponda.

No debe establecerse un cambio del medio cada cinco años para todos los filtros. La sustitución debe decidirse según el estado del material, la pérdida de rendimiento, la formación de canales y las recomendaciones del fabricante.

Coste total del sistema de filtración piscinas profesional

La comparación económica no debe limitarse al precio del filtro.

Conviene analizar:

• Precio del filtro.
• Precio de la bomba.
• Medio filtrante.
• Consumo eléctrico.
• Agua utilizada en lavados.
• Mano de obra.
• Mantenimiento.
• Recambios.
• Vida útil de los componentes.
• Costes de parada.
• Automatización.

El coste total puede expresarse como:

TCO = inversión inicial + energía + agua + mantenimiento + recambios

Solo después de recopilar estos datos para una instalación real puede calcularse un retorno de inversión fiable.

Normativa y calidad del agua

En las piscinas incluidas dentro de su ámbito de aplicación, el Real Decreto 742/2013 establece que el agua de recirculación debe estar filtrada y desinfectada antes de volver al vaso.

También exige que los tratamientos utilizados permitan cumplir los criterios de calidad del agua y que los productos químicos no se apliquen directamente en el vaso, salvo situaciones justificadas, con ausencia de bañistas y respetando el periodo de seguridad.

Además del marco estatal, deben revisarse:

• Normativa autonómica.
• Ordenanzas locales.
• Proyecto técnico.
• Requisitos de la autoridad sanitaria.
• Instrucciones de los fabricantes.
• Normas aplicables al tipo de piscina.

Conclusión

El correcto dimensionado de un sistema de filtración sigue una secuencia clara:

1. Calcular el volumen del vaso.
2. Definir el tiempo de recirculación.
3. Obtener el caudal necesario.
4. Seleccionar la velocidad de filtración.
5. Calcular la superficie del filtro.
6. Evaluar las pérdidas de carga.
7. Seleccionar la bomba mediante su curva.
8. Comprobar el retrolavado.
9. Verificar tuberías, válvulas y equipos.
10. Ajustar el sistema durante la puesta en marcha.

Consulta la gama de filtros, válvulas y soluciones de filtración para piscinas o contacta con Trypool para estudiar los equipos necesarios para una instalación.