¿CÓMO CALCULAR LA CAPACIDAD DE RETENCIÓN DE POLVO DEL FILTRO?
INTRODUCCIÓN
Con el rápido desarrollo de la industrialización, el uso de filtros de aire se ha convertido en una necesidad y es un elemento clave en la eficiencia de costos de una empresa en especial de las manufactureras.
Ya sea en los campos industriales o civiles, los filtros de aire se han vuelto indispensables en la vida y el trabajo de las personas. En el proceso de uso, la capacidad de retención de polvo del filtro de aire determina la vida útil y la eficiencia de la calidad del aire del proceso
En los últimos años su uso creció mucho en especial en “cuartos limpios”, en los hospitales, en el procesamiento de componentes electrónicos y espacios comerciales y de servicio de alto flujo de personas.
¿Cómo se calcula y cómo se puede usar de manera efectiva para maximizar tu inversión?
¿QUÉ ES UN FILTRO DE AIRE?
Un filtro de aire es un dispositivo ubicado en las Unidades de Tratamiento de Aire (UTA) ó de Aire Primario que elimina partículas sólidas como por ejemplo polvo, polen y hasta el nivel de bacterias del aire.
Los filtros para el aire son utilizados para reducir concentraciones controladas de polvo en el rango de hasta 0.2 mg/m3. Para las concentraciones de polvo superiores se recurre a colectores de polvo a través de filtros de cartucho, filtro de mangas, inerciales etc.
Según su construcción, su grado de separación y su uso los filtros se distinguen así:
- Filtros desechables
- Filtros desbastadores
- Filtros de alta eficiencia y filtros absolutos
- Filtros de alta velocidad
TIPOS DE FILTROS
Filtros desechables
Esta clase de filtros se utilizan para purificar un ambiente de partículas de polvo, pelusas y restos de pinturas.
Son muy comunes en ambientes de hospitales, hoteles y oficinas, donde se necesita de un ambiente limpio y de calidad.
A pesar de ser desechables, son muy eficientes. Captura el polvo de forma uniforme y en gran cantidad.
Filtros desbastadores
Destinados a la filtración de los polvos más grandes. Se realizan en las más variadas formas y con diferentes materiales. Las medias filtrantes que más se utilizan son: fibras de vidrio o sintéticas con diámetro entre 30 y 50 micrómetros o micras con distancia entre las fibras de 100 a 300 micrómetros.
La retención o separación del polvo se puede realizar por efecto de tamiz, pero sobre todo por efecto de colisión.
El mejor rendimiento se obtiene con partículas superiores a 5 micras mientras que los resultados no son perceptibles con partículas de 2 a 3 micras. Para mejorar el rendimiento en caso de alta velocidad del aire se recurre a revestimientos con tack encima para incrementar su capacidad de retención.
Filtros de alta eficiencia y absolutos
Hechos con medias filtrantes de microfibras de vidrio estratificadas o sintéticas. El diámetro de las fibras está entre 1 y 10 micras con distancia entre las fibras de aproximadamente 10 micras.
Las partículas son retenidas por efecto de interceptación y difusión. Los filtros de alta eficiencia y absolutos se utilizan cuando se exigen los más altos niveles de filtración con partículas del orden de 0.3 micras. La velocidad de cruce del aire se mantiene mucho más baja que en los filtros desbastadores y generalmente es incluida entre 0.12 y 0.45 m/s
Filtros de alta velocidad
Son conocidos también como filtros AV. Su diseño se propone una fabricación con material filtrante metálico y marco galvanizado y cuentan con una malla metálica de protección o “fase guard” al cartucho que funciona como filtro. Este tipo de filtros trabaja a 625 PPM de caudal de aire.
Los filtros de alta velocidad, al estar fabricados en un metal galvanizado, son muy resistentes y pueden ser lavables.
CARACTERÍSTICAS DE UN FILTRO DE AIRE
EFICIENCIA
La eficacia del filtro se mide en el % mínimo de partículas retenidas o filtradas según el rango de tamaños para el cual ha sido diseñado.
La norma 16890 distingue cuatro clases de filtros ( iso epm1 – iso epm2.5- iso epm10 – iso grueso ) en función de la capacidad de filtración tendiendo al tamaño de las partículas objeto de ser filtradas.
La eficiencia es la relación de:
- QPT = cantidad de polvo retenido
- QPR = cantidad de polvo liberado
- CM = concentración de río arriba
- CV = concentración de aguas abajo
Cuando se indica la eficiencia de un filtro es fundamental indicar con que método de prueba se midió. Para los filtros de alta eficiencia y absolutos se utiliza también el término “permeabilidad” o “penetración”, que es el complemento a 100 de la eficiencia.
Una característica de los filtros es el coeficiente de purificación o de decontaminación que es la relación entra la concentración de río arriba y la concentración de aguas abajo.
Esta es la relación entre los tres tamaños que se refieren a tres filtros hipotéticos.
Eficiencia % |
Permeabilidad |
Coef. Depuración |
|
Filtro 1 |
95 |
5 |
20 |
Filtro 2 |
99.99 |
0.01 |
10.00 |
Filtro 3 |
99.999 |
0.001 |
10.000 |
CAIDA DE PRESION
Es la pérdida de carga que deriva del paso del aire a través de la media filtrante. Generalmente se exprime en mm H2O o Pa (1 Pa =10 mm H2O)
CAPACIDAD DE RETENCIÓN DE POLVOS O COLMATACIÓN
También conocida como la capacidad de polvos de la prueba. Es la masa de polvos sintéticos de prueba retenidos por el filtro hasta lograr el aumento en la caída final de presión especificada.
Durante su funcionamiento, un filtro retiene las partículas dispersas en el aire depositándolas en el medio filtrante en capas sucesivas según su tamaño: las más pequeñas internamente, las más grandes externamente. Este depósito de partículas reduce el paso del aire, lo hace más tortuoso y aumenta el espesor de la media, produciendo así un aumento de la pérdida de carga del filtro.
La capacidad de retención de polvos se determinó como una propiedad de prueba que sirve como indicador de una vida útil del filtro de aire. Si se determina en dos filtros diferentes, según el mismo procedimiento de prueba, el filtro con la mayor capacidad de retención de polvos deberá tener una mayor vida de servicio
PRUEBAS DE RETENCIÓN DE POLVO DE UN FILTRO DE AIRE EN LABORATORIO
- Para que una prueba sea válida en diferentes filtros es necesario obtener los datos de capacidad de retención de polvos solo si los resultados de la prueba se obtuvieron usando las mismas condiciones de:
- Procedimiento de prueba,
- Polvo de prueba,
- Caudal de flujo y
- Caída final de presión.
Bajo la norma ISO 5957 norma de prueba que especifica los polvos de prueba usados para evaluar el equipo de limpieza de aire. ISO 15957: 2015 define 4 polvos diferentes: L1, L2, L3 y L4
- Polvo L1 o Polvo de prueba ASHRAE, especificado en ISO 15957: 2015, es conocido para expertos en la industria de la norma de prueba ASHRAE 52.2. DIN EN 779:2012, que fue remplazada por ISO 16890.
- Polvo L2 o Polvo de Prueba Fino A2 o “Fino ISO en ISO 12103-1 este polvo está también especificado en otras normas, incluyendo ISO 29461-1:2021 e ISO 16890:2016.
En los procedimientos de prueba bajo dos normas diferentes, se descubre que EN 779 e ISO 16890 son diferentes, no solo en términos de polvo de prueba usado, sino también en la caída de presión al que cada uno se realiza.
Cuando evalúes dos tipos de filtro diferentes con mediciones diferentes es importante considerar el método y la norma utilizadas para comparaciones correctas y válidas.
|
Norma de prueba |
EN 779 |
ISO 16890 |
|
Polvo de Prueba |
L1 (ASHRAE) |
L2 (ISO Fine) |
|
Caída final de presión |
250 Pa para filtros de polvo grueso |
200 Pa para filtros gruesos ISO |
|
450 Pa para filtros de polvos medianos y finos |
300 Pa for ISO ePM10, ePM2,5 und ePM1 |
VIDA UTIL DE UN FILTRO
La capacidad de retención de polvo del filtro se refiere a la cantidad máxima permitida de polvo del filtro. La vida útil de un filtro de aire es generalmente el tiempo que se tarda en alcanzar la capacidad de retención de polvo nominal, que equivale a la vida útil del filtro.
La vida útil del filtro de aire está relacionada con la cantidad de polvo generado por la fuente de contaminación interior, las partículas de polvo transportadas por el personal y la concentración de partículas de polvo atmosférico.
Cuando la cantidad de polvo excede este valor, la resistencia del filtro aumentará, la eficiencia de filtración disminuirá y GENERA REGULARMENTE UN INCREMENTO EN EL CONSUMO DE ENERGÍA ELECTRICA innecesario.
El aumento de la resistencia al polvo del filtro está relacionado con el tamaño de las partículas de polvo sólido.
La vida operativa en campo de un filtro depende de muchos factores, en especial del Indor Air Quality (AIQ) es decir:
- Tipo de media filtrante y tipo de filtro
- Cantidad de superficie filtrante (número de plisados)
- Naturaleza y concentración del polvo del aire
- Tamaño o granulometría del polvo
- Rendimiento de filtración
- Capacidad de colmatación
- Aumento de la caída de presión admitida
- Humedad relativa
- Velocidad del viento o caudal de aire
- Nivel de estática
La capacidad de retención de un filtro, y luego su vida operativa es directamente proporcional a la superficie que filtra e inversamente proporcional al flujo de aire.
Después de depositar el polvo en el filtro, su efecto en la eficiencia es muy complicado es por ello que se realizan pruebas en laboratorio para unificar las condiciones y medios de prueba para que sean comparables.
FACTORES QUE DETERMINAN LA CALIDAD DE AIRE INTERIOR
TIEMPO TEÓRICO DE VIDA DE UN FILTRO DE AIRE
EN TEORIA después de algunas pruebas se estableció que para las concentraciones de polvos no superiores a 0.1 mg/ m3 aproximadamente la vida media de un filtro puede ser:
- Filtros de fibras sintéticas: 1 / 3 meses
- Filtros de alta eficiencia: 6 / 12 meses
- Filtros absolutos: 12 / 24 meses
Estos factores son muy complicados evaluarlos sin conocimiento de las condiciones propias de cada sistema de filtración.
La mayor vida operativa de los filtros absolutos respecto a la de los filtros de alta eficiencia y a la de los filtros desbastadores depende del hecho de que la media filtrante y de la cantidad de plisados, ya que área filtrante es diferente y será diferente la capacidad de retención de polvos.
Por regla general podemos afirmar que el sólo elemento que modifica la carga de un circuito de ventilación es el filtro contra partículas. El aumento en la caída de presión del sistema de filtración se puede relacionar con:
- Obstrucción del filtro o saturación de polvos
- Disminución del flujo de aire
- Aumenta el consumo de energía
- Mala instalación de filtros
- Filtro inadecuado
Entonces, ¿cómo se determina cuándo el filtro llega al fin de su vida útil?
La única manera práctica es medir el nivel de restricción con un indicador o medidor de operación normal. Todos los sistemas de filtración están diseñados para funcionar con holguras y es INDISPENSABLE CONOCERLAS Y MEDIRLAS, cada fabricante especifica el nivel máximo aceptable. Ese es el punto en el que debe cambiar el filtro. La condición del filtro de aire no se puede determinar por su apariencia sino por la eficiencia del sistema de filtración.
Para determinar cuál es la vida útil de un filtro y el ciclo de remplazo dependerá de un ANÁLISIS COMPLETO E INTEGRAL de su sistema de filtración, valorar y cuantificar los niveles de partículas contaminantes en su ambiente y el mantenimiento de las unidades de medición de aire (UMA).
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