PRINCIPIOS DE FILTRACION

LA TECNOLOGÍA DEL AIRE LIMPIO

El Aire Acondicionado
Lo utilizamos para controlar en un local o proceso:

  • Temperatura
  • Humedad
  • Contaminación (int/ext)
  • Otros (velocidad, presión, flujo)

Definición De Filtración:
Separar de un flujo, mediante procesos físicos, partículas contaminantes sólidas o gaseosas.

Algunos De Los Beneficios De Filtrar El Aire:

  • Salud
  • Limpieza
  • Menor mantenimiento
  • Reducción de fallas en equipos y sistemas
  • Mejor presentación y calidad
  • Ahorro de energía

Tipos De Filtración
De acuerdo al contaminante se pueden clasificar como:
– Sólidos.
– Gases  (humos, olores, tóxicos, irritantes nocivos, etc.)

MÉTODOS DE FILTRACIÓN DE PARTÍCULAS

Colado de Partículas

Partículas muy grandes son capturadas entre dos fibras.

Impacto

Las partículas más grandes no se mueven alrededor de la fibra ya que la corriente de aire los impacta directamente sobra la fibra y no deja pasarla.

Intercepción

Las partículas de tamaño mediano se mueven siguiendo la ruta del flujo de aire y hacen contacto con la fibra cuando se encuentran demasiado cerca.

Difusión

Las partículas más pequeñas se mueven a través de la corriente de aire de manera aleatoria y hacen contacto con la fibra en cualquier punto.

Atracción Electrostática

Las partículas son atraídas a la fibra a través de la atracción electrostática (carga) que hay en la fibra. Esto porque la fibra tiene carga opuesta a la de la partícula. Esto es llamado el Momento Dipolar.

Tamaños en Micras de Ciertas Partículas pequeñas

Nivel de Filtración
El nivel de filtración está determinado por el tipo y grado de contaminación del aire utilizado para acondicionar proveniente del exterior, del interior del local o mezcla de ambos y por el grado de limpieza requerido en el local o proceso según lo especificado.

Alojamiento de las Partículas Inhaladas en el Sistema Respiratorio Humano.

Diámetro Aerodinámico
(m)

Región de Alojamiento

> 9.0

Filtrado en la Nariz

6.0 – 9.0

Alojado en la Garganta

4.6 – 6.0

Alojado en la Primera Braquea

3.3 – 4.6

Alojado en la Segunda Braquea

2.15 – 3.3

Alojado en la Braquea Terminal

0.41 – 2.15

Alojado en Pulmones

< 0.41

Podría ser Exhalado*

Eficiencia de un Filtro
Capacidad que tiene un filtro para retener partículas en relación a las existentes en el flujo de aire.

Métodos Básicos para la prueba de eficiencia.
Peso.
Área.
Conteo.

MÉTODOS PARA LAS PRUEBAS DE FILTRACIÓN DE AIRE
ASHRAE 52.1 – 1992
*Prueba de Calidad del Diseño del Filtro.
*Prueba destructiva para medir la eficiencia, caída de presión y capacidad de retención de polvo en el filtro.
*Prueba de aerosol con polvo estándar ASHRAE:

  • Clasificación de tamaño de partículas en polvo de Arizona.
  • Pelusas de Algodón
  • Polvo de Carbón
  • Resistencia Inicial
    • Presión requerida para mover el aire a través del filtro a un flujo establecido.
    • Medido y reportado en pulgada columna de agua, pascales o milímetros columna de agua.
  • Capacidad de Retención de Polvo
    • Cantidad de Polvo retenido en el filtro al final de la prueba.
    • Leído en Gramos.
  • Arrestancia – Usando Polvo de Prueba ASHRAE
    • Porcentaje de polvo por peso que el filtro captura
    • Si el filtro captura 60 gramos de 100 que se le alimenta, la arrestancia será de 60%

EJEMPLO
Si en un flujo de aire se tienen 100 partículas de 1  micra  de  diámetro
(1 micra = 0.000001 m) y 1 partícula de 10 micras de diámetro y queremos probar un filtro determinado que es capaz de retener sólo la partícula de 10 micras, su eficiencia estará dada por:

EF = (PARTÍCULAS RETENIDAS / PARTICULAS EXISTENTES) x 100

Por el método de peso:
El peso de las partículas es proporcional al cubo de su diámetro:
*peso total de las partículas = (100 X 1^3) + (1 X 10^3) = 1100
*peso de la partícula retenida = 1 x 10^3 = 1000

EF = (1000/1100)  X 100  = 90.9%

Por el método de área:
El área que proyecta una partícula es proporcional al cuadrado de su diámetro:
*Área total de las partículas = (100 x 1^2) + (1 x 10^2) = 200
*Área de la partícula retenida = 1 x 10^2 = 100

EF =  (100/200)  X  100 = 50%

Por el método de conteo:
Por éste método se cuentan únicamente las partículas de tal manera que:
* No. de partículas en el flujo = (100 + 1) = 101
* No. de partículas retenidas =  1

EF =  (1/101) X 100 =  0.99%

ASHRAE 52.2 – 1999
Túnel de Pruebas

Normas
La norma más reconocido internacionalmente para determinar el comportamiento de un filtro en sistemas de aire acondicionado es el ASHRAE 52.1-1992 (ANTES ASHRAE 52-1976) que implica dos mediciones básicas:

  • Arrestancia (peso).
  • Eficiencia:

        *conteo: con DOP en filtros de alta eficiencia   
            *área: en filtros de mediana eficiencia

Gases Contaminantes
Para la retención de contaminantes  gaseosos, la eficiencia se puede determinar pesando el filtro antes y después de la prueba y conociendo el peso del gas contaminante que pasa por el filtro.

La saturación de un filtro se puede determinar para filtros de sólidos, midiendo la presión diferencial que existe entre la del aire a la entrada  de filtro y la del aire a la salida y comparándola con la recomendable del fabricante, para filtros para gases se usan tarjetas indicadoras de color para cada sustancia a retener, las cuales cambian su color de acuerdo a la concentración del contaminante de tal manera que al tener el mismo color antes y después del filtro, significa que el filtro ya está saturado.

Material Filtrante para contaminantes sólidos
De acuerdo al tamaño de las partículas a retener, se usan los siguientes materiales:

  • fibra de vidrio.
  • mallas metálicas.
  • mallas de plástico.
  • fibras naturales (fibra de coco, etc.)
  • hule espuma
  • fibras sintéticas largas
  • fibras sintéticas cortas
  • papel filtro submicrónico
  • carbón activado
  • alúmina activada
  • permanganato de potasio
  • bromuro de litio
  • agua

Filtros

  • La eficiencia de un material filtrante depende de:

                  * Velocidad del flujo
* Número de fibras
* Tamaño de partículas

Fabricación

  • Desechables.
  • Lavables.

Para mantener la velocidad de paso del aire a través de un material filtrante, pueden ser: planos, plisados (zig-zag), bolsas, cúbicos, triangulares, etc.

De acuerdo a su alojamiento, se pueden instalar:

  • planos
  • zig-zag

Objetivos

  • Mayor eficiencia.
  • Mayor capacidad.
  • Baja caída de presión.
  • Ahorro de espacio.
  • Menor costo.

Sin embargo se deberán balancear, ya que a mayor eficiencia:

  • Mayor costo
  • Mayor caída de presión
  • Mayor espacio de montaje

También es recomendable utilizar un filtro de menor eficiencia como prefiltro de otro de mayor eficiencia.

Montaje de Filtros
Usar secciones o bancos de filtros que permitan:

  • Acoplamiento sencillo a las manejadoras.
  • Acceso rápido para limpieza.
  • Asegurar la eficiencia con un montaje correcto.

Localización de Filtros

  • Flujo arriba en manejadoras unizona (Draw Thru).
  • Flujo abajo en multizonas (Blow Thru).

 *Nota: Nunca inmediatamente después de serpentines con alta condensación.

Algunas Aplicaciones

  • Microelectrónicas y Farmacéuticas
  • Edificios comerciales y oficinas
  • Industria Automotriz
  • Residencial
  • Escuelas
  • Procesos Industriales
  • Hospitales y laboratorios