Como dimensionar o filtro da piscina

O filtro é o equipamento que a vazão de filtragem atravessa para deixar a sujeira. Em piscinas residenciais e na maioria das coletivas é um filtro de areia pressurizado: um tanque com leito de areia por onde a água passa de cima para baixo. Dimensionar o filtro é garantir que ele filtra a vazão de projeto sem passar da taxa de filtração do meio filtrante; na prática, é escolher no catálogo o modelo cuja vazão nominal é igual ou maior que a vazão de filtragem.

O que a NBR 10339:2018 pede

• A vazão pelos filtros tem de assegurar o tempo de filtração da Tabela 4 operando à taxa de filtração (5.4.4.4.1 c; 5.4.4.4.2 c): veja Volume e tempo de filtragem.
• A taxa de filtração é a vazão dividida pela área do meio filtrante, em m³/h/m² (3.41). Para filtro de areia a norma manda operar entre 25 e 50 m³/h/m² (5.4.4.4.1 o), com areia sílica de 0,40 a 0,80 mm e coeficiente de uniformidade abaixo de 1,50 (m), leito de no mínimo 0,30 m (p) e, acima de 40 m³/h, grão de 1 mm ou mais na camada inferior (n). Taxas altas demais deixam passar sujeira e encurtam o ciclo entre lavagens.
• A perda de carga inicial do filtro limpo, medida entre entrada e saída sem a válvula seletora, tem de ficar abaixo de 3 mca (0,3 bar), e o fabricante deve informar as perdas com filtro limpo e sujo (5.4.4.4.2 d e notas). O filtro deve entregar água com turbidez abaixo de 0,5 NTU (a, b).
• A lavagem (retrolavagem, inversão do fluxo para lavar a areia) é feita com a própria bomba de recirculação (5.4.4.6.1 d) e com taxa de no mínimo 36,7 m³/h/m² de área filtrante, sem perda de areia (5.4.4.4.2 i). A água vai para o esgoto por uma tubulação com visor de lavagem (5.4.4.16) e separação atmosférica de duas vezes o diâmetro, nunca menor que 0,30 m (5.4.4.14 a).
• A etiqueta do filtro traz área efetiva de filtração, vazão máxima de filtração, vazão máxima de lavagem e pressão máxima de trabalho (5.4.4.4.1 r); todo fabricante de filtro deve dar em catálogo a vazão máxima e a perda de carga máxima do produto (5.4.4.16.2).

Passo 1: vazão de filtragem

$Q$ em m³/h, volume ÷ tempo máximo de filtragem: veja o artigo anterior.

Passo 2: taxa de filtração e área filtrante

$$A_f = \frac{Q}{T_f}$$

com $A_f$ a área filtrante em m² (a seção horizontal do tanque, $\pi D^2/4$) e $T_f$ a taxa de filtração em m³/h por m². A norma fixa a faixa para filtro de areia, 25 a 50 m³/h/m² (5.4.4.4.1 o); dentro dela, a taxa é do fabricante. Para os filtros de areia do catálogo do UnMEP Pool ela sai da própria tabela, vazão nominal ÷ área do tanque:

Ou seja: os filtros de areia de catálogo trabalham na metade de cima da faixa da norma, entre cerca de 38 e 50 m³/h por m² de área filtrante, e a vazão nominal do fabricante costuma ser a vazão no limite de 50 m³/h/m² (o 19 TP com a bomba maior chega a 52, um pouco acima do limite da norma). Com 50 m³/h·m², a área filtrante mínima é $Q/50$ e o diâmetro mínimo do tanque é $\sqrt{4\,Q/(50\,\pi)}$; com os 25 m³/h/m² do outro extremo da norma, a área dobra. Taxas menores (filtro maior) dão água mais limpa e mais tempo entre lavagens.

Passo 3: escolha pelo catálogo

Escolha a marca e o menor modelo cuja vazão nominal é igual ou maior que $Q$. Se nenhum modelo sozinho atende, use $n$ filtros iguais em paralelo, cada um com $Q/n$. A tabela que o UnMEP Pool usa, com a motobomba que o fabricante recomenda para cada filtro:

Jacuzzi

Dancor

Sodramar

A motobomba recomendada é a que o fabricante casa com o filtro para a vazão nominal, com uma rede curta típica. Ela é uma referência de ordem de grandeza: a bomba do projeto é verificada pela altura manométrica do circuito real.

Exemplo resolvido

Vazão de filtragem de 5,6 m³/h (piscina privativa de 8 × 4 × 1,40 m).

Passo 2: área filtrante

Área filtrante mínima:

$$\boldsymbol{A_f = \frac{Q}{T_f}}$$$$A_f = \frac{5{,}6}{50} = 0{,}112 \text{ m²}$$

Diâmetro mínimo do tanque:

$$\boldsymbol{D \geq \sqrt{\frac{4\,A_f}{\pi}}}$$$$D \geq \sqrt{\frac{4 \times 0{,}112}{\pi}} = 0{,}378 \text{ m}$$

Taxa real com um tanque de 400 mm (0,126 m²):

$$\boldsymbol{T_f = \frac{Q}{A_f}}$$$$T_f = \frac{5{,}6}{0{,}126} = 44 \text{ m³/h·m²}$$

O tanque de 400 mm atende, dentro dos 25 a 50 m³/h/m² da norma.

Passo 3: escolha pelo catálogo

O menor modelo com vazão nominal ≥ 5,6 m³/h em cada marca:

• Sodramar FM 40 (6,2 m³/h), motobomba recomendada BM-50 1/2 cv;
• Jacuzzi 19 TP (7,0 m³/h), motobomba 3A 1/3 cv;
• Dancor DFR-15-7 (7,0 m³/h), motobomba PF-17 1/2 cv.

O FM 36 (5,0 m³/h) e o 15 TP (5,5 m³/h) ficam abaixo de 5,6 m³/h: reprovados.

Como o UnMEP Pool calcula

Na aba Sistemas de Filtragem › Filtros e Bombas, bloco Dimensionamento do Filtro:

1. Vazão de Cálculo (só leitura) é a mesma da subaba Dispositivos.
2. Marca (Jacuzzi, Dancor ou Sodramar) e Modelo vêm da tabela acima; quando um modelo aparece com mais de uma bomba no catálogo, a lista mostra a primeira linha (a de menor vazão). Quantidade de 1 a 8 filtros iguais.
3. A barra Vazão FILTROS mostra vazão nominal × quantidade e fica verde quando é igual ou maior que a Vazão de Cálculo, vermelha quando não atende.
4. Motobomba Recomendada é a bomba da linha do catálogo da marca com a menor vazão nominal que ainda atende a vazão dos filtros; se não há, Análise a ser feita pelo Projetista.
5. O Pool não calcula área filtrante nem taxa de filtração: a escolha é pela vazão nominal do catálogo. O modelo do filtro vai para a tabela de filtragem do memorial descritivo (escolha-o antes de gerar o memorial).
6. No cálculo da motobomba, a perda de carga do filtro entra pelo parâmetro UnMEP: Perda de Carga Localizada(mca) da família do filtro no Revit, e o Pool grava nele UnMEP: Vazão (a vazão de cálculo dividida entre os filtros ligados à bomba).

Passo a passo no plugin: Como escolher o filtro? e Como gerar o memorial descritivo?.

Perguntas frequentes

Filtro maior é melhor? Até certo ponto, sim: taxa de filtração menor retém mais e lava menos. Os limites são os 25 m³/h/m² mínimos da norma, o custo e a taxa mínima de lavagem de 36,7 m³/h/m², que um filtro grande demais com bomba pequena não alcança.

Posso usar a bomba recomendada do filtro sem calcular? Ela foi casada pelo fabricante para uma rede curta e típica. Casa de máquinas longe, muitas curvas, cascata na mesma bomba ou filtro sujo mudam a altura manométrica; a verificação está em Motobomba.

Filtro de cartucho ou de diatomácea? A norma os trata em 5.4.4.5 (meios filtrantes diferentes de areia): valem as mesmas exigências de tempo de filtração e de turbidez, e a taxa de filtração, a vazão e a perda de carga máxima são as da etiqueta do fabricante. Não estão no catálogo do Pool: use a vazão nominal do fabricante e lance a perda de carga do filtro na família do Revit.

Fontes

• ABNT NBR 10339:2018 (versão corrigida 2019), Piscina: projeto, execução e manutenção: itens 3.41, 5.4.4.4 (filtros de areia), 5.4.4.5, 5.4.4.6.1, 5.4.4.14 e 5.4.4.16.
• Catálogos técnicos de filtros de areia Sodramar (FM e FVP), Jacuzzi (TP) e Dancor (DFR): vazões nominais e bombas recomendadas.
• Macintyre, A. J. Instalações Hidráulicas Prediais e Industriais. LTC, 4ª ed. (taxas de filtração).