Nella maggior parte delle piscine, sia private che pubbliche, il sistema di filtrazione più utilizzato è quello con filtro a sabbia.
Da secoli la filtrazione basata sul passaggio dell’acqua attraverso uno strato di sabbia è il metodo più efficace per la filtrazione.
Grandi vasche piene di sabbia garantiscono la filtrazione di acqua potabile in antichi acquedotti romani utilizzati ancora ai giorni nostri.
Nel tempo i sistemi si sono evoluti e soprattutto si sono comprese le leggi fisiche e chimiche che regolano una buona qualità di filtrazione.
In questo articolo vogliamo affrontare solo le nozioni generali dei filtri a a sabbia impiegati nelle piscine private e pubbliche, che ancora oggi rappresentano il sistema più diffuso in Europa.
Quali sono le caratteristiche del filtro a sabbia?
Il sistema è abbastanza semplice, l’acqua passa attraverso uno strato più o meno alto e più o meno composto con granulometrie diverse, si depura depositandole dalle particelle di sporco e viene rimandata in piscina.
Ma da questa prima definizione si può cominciare a capire che sono quindi importanti alcune caratteristiche:
- L’altezza del letto filtrante
- La granulometria del substrato
- La velocità del passaggio dell’acqua
- La portata del filtro
- La composizione del letto filtrante
I materiali con cui viene costruito un filtro sono tra i più vari, partendo dal poliestere per le serie più economiche, passando da materiali compositi fino ad arrivare ai sistemi bobinati in vetroresina. In alcune applicazioni particolari si usano anche filtri con scocca in acciaio e acciaio inox.
Funzionamento di un filtro a sabbia
Qualunque modello di filtro a sabbia è costituito internamente da un collettore di distribuzione in alto (A) e un collettore sul fondo (F+G), la posizione della valvola multivie (E) determina la direzione dei flussi dell’acqua e quindi la funzione che svolgerà il filtro.
- FILTRAZIONE Durante questa fase l’acqua entra nel filtro attraverso il collettore D, si distribuisce sul substrato filtrante al di sotto e lo attraversa (più o meno lentamente) depositando le impurità. Al termine del passaggio entra attraverso il collettore F attraverso le candelette (G) e quindi torna in piscina.
- CONTROLAVAGGIO Durante questa operazione il passaggio è inverso rispetto al precedente, serve esclusivamente a pulire il substrato filtrante. Quindi entrerà dal basso (F+G) , attraverserà lo strato di sabbia (o altro materiale che sia stato impiegato) smuovendolo per bene per rimuovere lo sporco depositato ed infine arriverà al collettore D che lo invierà alla valvola multivie (E) che provvederà ad inviare il tutto allo scarico.
Le altre funzioni (posizioni) della valvola multivie le spiegheremo in uno specifico articolo.
Per ultimare la descrizione del filtro, spighiamo il significato degli altri componenti:
- A e B – Manometro di controllo della pressione di esercizio e valvola di sfiato del filtro.
- C – Coperchio del filtro per l’ispezione delle condizioni della sabbia e manutenzione ordinaria.
- D – Diffusore dell’acqua, con il compito di distribuire uniformemente l’acqua di ingresso sulla superficie del filtro.
- E – Valvola multivie
- F – Collettore di fondo
- G – Candelette di barriera per la sabbia.
- H – Tappo di fondo per lo scarico dell’acqua contenuta filtro (operazione che si esegue a fine stagione).
- I – Supporto filtro
- J – Corpo filtro
- K – Valvola sfiato aria interna
Velocità, portata e altezza del letto filtrante di un filtro a sabbia
Qui arriviamo ad un argomento abbastanza complicato, sono però queste le due caratteristiche fondamentali che determinano il filtro stesso, soprattutto sono i due valori che dobbiamo conoscere per scegliere il filtro più adatto per la piscina.
Riprendiamo le definizioni, considerando per prima la velocità.
La velocità massima di passaggio dell’acqua all’interno di un filtro, è stata stabilita universalmente in 50 metri cubi/ora/metro quadro.
Perché?
Perché a seguito di prove effettuate (dagli enti preposti alla determinazione delle caratteristiche tecniche di un prodotto, in Italia l’ente UNI) è stato valutato che fino a questa velocità la qualità di filtrazione è buona, invece superandola comincia a peggiorare.
Questa è la velocità massima ammessa per i filtri ad uso in piscine domestiche ad uso privato, perchè se invece si parla di piscine ad uso pubblico le velocità scendono in modo importante, 40, 30, o anche 20 mc/h/mq.
E’ quindi evidente che in un filtro, cambiando la velocità di passaggio dell’acqua, cambierà la portata finale.
Ad esempio, prendiamo un filtro a sabbia con un diametro di 1050 mm, se lavoriamo ad una velocità di 50 mc/h/mq, avremo una portata massima di 43 mc/ora; con lo stesso filtro se scendiamo ad una velocità di 30 mc/h/mq, avremo una portata massima di 25 mc/ora.
L’ultimo aspetto che prendiamo in considerazione è l’altezza del letto filtrante.
La pulizia dell’acqua avviene passando attraverso uno strato di materiale, è quindi abbastanza evidente che più sarà alto (o spesso) questo materiale e più tempo avrà lo sporco per riuscire a depositarsi.
Per semplificare, se facciamo passare acqua sporca attraverso uno strato di sabbia alto 50 cm, avrò sicuramente una qualità di pulizia inferiore rispetto a far passare la stessa acqua attraverso uno strato alto 100 cm.
Ad esempio la normativa riferita alle piscine ad uso pubblico (condominiali, turistico ricettive, pubbliche) non ammette altezze del letto filtrante inferiori ad 1 metro lineare.
Concludendo: la qualità di filtrazione di un filtro, a parità di dimensione (diametro) è determinata dall’altezza del letto filtrante e dalla velocità di passaggio.
E’ quindi abbastanza evidente quanto sia importante la scelta di una pompa di potenza corretta da abbinare al filtro, se vogliamo avere una qualità di filtrazione adeguata e performante.
Superare la velocità di 50 mc/h/mq significa peggiorare notevolmente la qualità di filtrazione, così come avere uno strato filtrante di altezza modesta, non mi garantirà una corretta pulizia.
E i filtri a sabbia per le piscine fuoriterra?
La maggior parte dei filtri dedicati alle piscine fuoriterra, sono anche chiamati monoblocchi filtranti, si tratta cioè di gruppi composti dal contenitore della sabbia abbinato ad una pompa di potenza e portata proporzionati al filtro.
Perché c’è una differenza di prezzo così importante fra diversi modelli di gruppi filtranti monoblocco?
Per le ragioni descritte prima: velocità di filtrazione e altezza del letto filtrante.
Certamente anche la qualità dei materiali è molto diversa, ma la vera discriminante sta proprio nelle due caratteristiche scritte prima.
Facciamo un esempio pratico.
Una nota marca cinese di monoblocchi filtranti dichiara che un il suo gruppo da 8 mc/ora di portata, ha bisogno di un quantitativo di sabbia per il filtro pari a Kg 35.
Un monoblocco europeo di altra nota marca, per un gruppo di filtrazione da 8 mc/ora dichiara che nel suo filtro occorrono Kg 100 di sabbia.
E’ abbastanza ovvio che il volume occupato da 35 kg di sabbia è decisamente inferiore a quello occupato da 100 kg!
E’ altrettanto evidente che la superficie filtrante e l’altezza del substrato saranno decisamente inferiori nel primo caso rispetto al secondo.
Quale filtrerà correttamente secondo voi?
Manutenzione di un filtro a sabbia
La manutenzione più frequente da fare è il controlavaggio, cioè l’inversione del flusso dell’acqua che provoca il “ribollire” della sabbia e quindi permette allo sporco accumulato di scorrere via con l’acqua dallo scarico.
Di questo spieghiamo meglio in questo articolo.
Ogni anno, quando ci si appresta ad affrontare l’inverno oppure quando si decide di mettere a riposo la piscina, è fondamentale effettuare una verifica delle condizioni del letto filtrante.
Si dovrà aprire il coperchio superiore e quindi aprire lo scarico di fondo del filtro per lo svuotamento completo dell’acqua. L’operazione serve a controllare che il substrato (sabbia, granuli di vetro o altro) abbia una consistenza corretta, non siano presenti agglomerati causati dal calcio, oppure detriti di grosse dimensioni.
Eseguire con regolarità questa manutenzione preserva da brutte sorprese nel tempo, soprattutto evita che l’eventuale calcificazione della sabbia (molto comune con le acque mediterranee), peggiori drasticamente la qualità della filtrazione.
Un’altra operazione molto consigliata è la sanificazione.
Il filtro è un ambiente chiuso caldo e umido, la condizione ideale per la formazione e lo sviluppo di colonie batteriche, di virus e altri microrganismi. Inoltre vi sono parti del filtro che vengono poco “toccate” dal passaggio dell’acqua (per esempio al di sotto delle candelette sul fondo). Esistono batteri che sono molto resistenti anche al cloro, come ad esempio lo Pseudomonas Aeruginosa, principale causa delle otiti e delle congiuntiviti.
Per queste ragioni è buona norma procedere annualmente ad una disinfezione profonda, magari preceduta da una decalcificazione.
In questo articolo spieghiamo i dettagli.
Dimensionamento del filtro a sabbia
Come scegliere la dimensione del filtro a sabbia adatto alla nostra piscina?
Si parte anzitutto dalla volume della piscina e poi si calcola il tempo di ricircolo. Il volume è dato dalla dimensione delle vasca principale e al quale andrà sommato (quando presente) anche il volume della vasca di compenso.
Il tempo di ricircolo è quell’intervallo nel quale vogliamo far ricircolare completamente l’intero volume della vasca. Per esempio, se ho un volume di acqua complessivo di 50 mc e voglio farlo ricircolare in 3 ore, avrò bisogno di una portata di 16,66 mc/ora (50:3=16,66).
Ma come si stabilisce il tempo di ricircolo?
Esistono normative che indicano tempi massimi per vari tipi di vasche ed in funzione dell’utilizzo, ma ci sono anche altri parametri dei quali possiamo tenere conto nella valutazione.
Il dato di partenza è che una piscina privata il tempo massimo di ricircolo è stabilito in 6 ore secondo la norma UNI attuale.
Questo è il tempo massimo, ma ci sono altri parametri con i quali fare una corretta valutazione, come ad esempio il numero di persone che utilizzerà la piscina, se saranno bambini, se ci sono fonti esterne di inquinamento (alberi, vegetazione o venti costanti), se la piscina è in pieno sole tutto il giorno, e altri ancora.
Per cui il valore di 6 ore può scendere molto, fino anche a 3 o 2 ore.
Questo permetterà di filtrare in modo corretto ed efficiente, ma non inciderà sul numero di ore complessive di filtrazione, perché dipendono dalla temperatura dell’acqua.
Perché occorre far circolare il volume della piscina più volte in un giorno?
Perché un buon filtro a sabbia è in grado di trattenere il 50% di impurità ad ogni passaggio.
Per cui, al primo passaggio tratteniamo il 50%, nel secondo tratteniamo un ulteriore 25% (il 50% del 50%) e così via. Ma nel frattempo continuano ad arrivare in piscina altri inquinanti, insetti, persone, polvere, ecc. Ecco spiegato semplicemente perché occorrono più passaggi giornalieri.
Quindi, proseguendo nella valutazione del dimensionamento del gruppo di filtrazione, possiamo dire che non solo le regole generali incidono nella scelta (Norme UNI) ma anche valutazioni di utilizzo e di condizioni particolari della piscina stessa.
Continuando nell’esempio di una piscina di 50 mc di capacità, possiamo sviluppare il seguente ragionamento:
A – Tempo massimo di 6 ore = portata minima filtro di 8,33 mc/ora
B – Tempo massimo di 4 ore = portata minima filtro di 12,50 mc/ora
C – Tempo massimo di 2 ore = portata minima filtro di 25 mc/ora
Quindi:
Caso A = filtro di diametro mm 500 (cm 50)
Caso B = filtro di diametro mm 600 (cm 60)
Caso C = filtro di diametro mm 800 (cm 80)
Ovviamente, a seconda della soluzione attuata, l’impianto e il numero dei componenti idraulici può variare sensibilmente, e questo spiegherà (almeno in parte) perché ci sono differenze fra un costruttore ed un altro.
Ma quanto tempo devo filtrare?
(pompa accesa)
La qualità del filtro, o meglio, la qualità della filtrazione, non determina il tempo complessivo di filtrazione.
Il parametro che si deve utilizzare per regolare i tempi di filtrazione è la temperatura dell’acqua, tenendo poi conto anche del numero dei bagnanti e dell’ambiente (soprattutto vegetazione) che abbiamo intorno alla piscina. Va comunque sempre ricordato che la maggior quantità dello sporco in una piscina si deposita sulla superficie, se non viene rapidamente raccolto e inviato alla filtrazione (attraverso skimmer o bordi sfioratori) si appesantirà e tenderà a depositarsi sul fondo.
La regola da sempre adottata e riconosciuta da tutti gli organismi internazionali è la seguente:
Temperatura dell’acqua fino a 20°C: almeno 8 ore al giorno
Temperatura dell’acqua da 20 a 25°C: almeno 10 ore al giorno
Temperatura dell’acqua da 26 a 28°C: almeno 12 ore al giorno
Temperature oltre i 28°C: aggiungere un’ora per ogni grado in più.
La regola vale per filtri a sabbia ma anche per filtri a cartuccia e di qualunque altro tipo, ed è una base per impianti che sono stati dimensionati correttamente secondo i parametri che abbiamo indicato in questo articolo. E’ evidente che in piscine con impianti poco performanti oppure con elevata frequenza devono essere adeguatamente aumentati.
Spiegazione termini tecnici (glossario)
Letto filtrante
Si intende con questo termine il materiale che si mette nel filtro e che sarà attraversato dall’acqua. Può anche essere definito “substrato”.
Il più comune è la sabba silicea, ma in questi ultimi anni si sta affermando la sabbia di vetro, cioè materiale vetroso macinato. Quest’ultimo è molto meno sensibile alle incrostazioni calcaree, ed ha anche alcune proprietà fisiche che migliorano la qualità di filtrazione finale.
Un altro materiale interessante è la zeolite, un minerale che si ricava dalla macinatura di pietre vulcaniche particolari, ma viene oggi anche prodotta artificialmente. Il vantaggio di questo materiale è di avere ottime capacità fisiche di trattenimento a causa della superficie altamente porosa, ma anche buone proprietà chimiche, essendo capace di fermare anche le clorammine ed altri composti dannosi che si formano in piscina. Queste ultime proprietà non sono però ad oggi confermate da studi scientifici specifici.
Granulometria
Questo termine indica la dimensione delle particelle che compongono il substrato filtrante. Nei filtri classici per le piscine private si impiega normalmente una unica granulometria, generalmente compresa fra 0,4 e 0,8 mm. In filtri più grandi (oltre il metro di diametro) possono essere impiegate granulometrie differenziate, si tratta di filtri multistrato. Questo ha lo scopo di migliorare la penetrazione dell’acqua attraverso il letto filtrante e di far depositare le particelle di sporco in modo graduale.
Velocità di passaggio
Per velocità di passaggio di un filtro si intende la quantità di acqua che possiamo far passare attraverso una determinata superficie in un tempo determinato.
Nei filtro per piscine private, la velocità massima consentita è 50 metri cubi ad ora per metro quadrato.
Per altre piscine, con frequenze di utenti maggiori, si può anche scendere a velocità di 20 metri cubi ad ora per metro quadrato.
Cambiando la velocità (quantità) di acqua che si fa passare, cambia quindi la portata del filtro. Di seguito elenchiamo le portate massime a velocità 50, di alcuni tra i filtri più comuni utilizzati:
- Filtro Ø 400 mm – portata massima 6.000 litri/ora
- Filtro Ø 500 mm – portata massima 9.000 litri/ora
- Filtro Ø 600 mm – portata massima 14.000 litri/ora
- Filtro Ø 750 mm – portata massima 21.000 litri/ora
- Filtro Ø 900 mm – portata massima 30.000 litri/ora
Portata del filtro
La portata di un filtro viene stabilita in base alla sua superficie e alla velocità di passaggio dell’acqua. Per cui un filtro di un diametro noto avrà portate differenti a seconda della velocità alla quale si fa passare l’acqua (e questo si ottiene con potenze differenti di elettropompa).
Come già detto, la velocità massima indicata per filtri ad uso domestico, la massima velocità di passaggio è 50, per cui è a questa velocità che il filtro avrà la sua massima portata possibile.
Se si aumenta ulteriormente la velocità di passaggio (installando una pompa con portata superiore a quanto indicato per quello specifico modello di filtro) si peggiora notevolmente la qualità della filtrazione, si aumenta la pressione di esercizio, e si verifica normalmente il fenomeno chiamato “effetto proiettile”. Cioè lo sporco, invece di rimanere nel filtro, viene “sparato” nuovamente in piscina.
Composizione del letto filtrante
I materiali più comuni con cui si riempie un filtro a sabbia sono la sabbia silicea e il granulo vetroso o sabbia di vetro.
Non sono gli unici, come già accennato esiste e viene usata la zeolite, e anche l’antracite (granuli a base di carbone), entrambe oltre a proprietà fisiche hanno anche alcune proprietà chimiche interessanti.
Premetto che i filtri di piccole dimensioni, soprattutto i monoblocchi filtranti con capacità fino a 10 mc, anche cambiando letto filtrante non varieranno sensibilmente le loro proprietà.
Sono infatti limitati dalla modesta altezza del letto filtrante, per cui non si ottengono benefici apprezzabili.
In questi ultimi anni sono apparsi sul mercato del “fai da te” prodotti con cui riempire i filtri economici. Parliamo delle “sfere” o “palline di cotone” oppure ancora materiali “fibrosi” con nomi fantasiosi.
In effetti hanno un discreto effetto “barriera” che viene però annullato dal grave problema che manifestano: non si riescono a pulire efficacemente con un controlavaggio, per cui il risultato finale è un accumulo di materia organica all’interno del filtro con relativo aumento dei consumi di cloro e rischi sanitari importanti.
Nei filtri di dimensioni più grandi, oppure filtri destinati a piscine ad uso pubblico, il letto filtrante può essere composto a strati, a volte dello stesso materiale ma con granulometrie differenti, altre volte con composizioni di materiali diversi. Il fino è quello di rendere uniforme il deposito dello sporco, bloccando nei primi strati il materiale più grossolano e poi gradualmente quello più fino.
Questa scelta ha senso quando si tratta di altezze del letto filtrante superiori almeno ai 100 cm, e magari quando si possono impostare portate di flusso maggiori per i controlavaggi.
Marco Rossetto
Fondatore nel 2009 del forum LaTuaPiscina, dal 1986 opero nel settore delle piscine e del trattamento acqua.
Ho fondato nel 2000 l'azienda AcquaPro srl che si occupa di costruzione e manutenzione piscine.
Sono stato membro delle commissione Regione Liguria per la redazione delle normative regionali.
