La filtración de aire industrial se encarga de recopilar las partículas contaminantes del aire, proporcionando un ambiente más seguro y saludable. La calidad del aire en los entornos industriales es fundamental para la salud de los trabajadores y el buen funcionamiento de la maquinaria, ya que la presencia de partículas contaminantes puede causar enfermedades respiratorias y alergias, así como deterioro en equipos y productos.
Los filtros de aire industriales en sistemas de ventilación tienen como misión principal limpiar el aire del ambiente disminuyendo la cantidad de partículas que se encuentran en suspensión. Con la utilización de estos dispositivos se garantiza una calidad del aire interior de mayor salubridad en lugares de trabajo o zonas industriales, especialmente en aquellos en los que, por desarrollarse una actividad especialmente contaminante, se hace necesario incrementar las medidas de seguridad laboral.
Por qué es necesaria la filtración de aire industrial
La acumulación de gases, los contaminantes químicos procedentes de combustiones como el monóxido de carbono, el polvo, el humo o los disolventes pueden afectar seriamente a la salud de los trabajadores y elevar los niveles de estrés dado que, diversos estudios demuestran que la exposición al aire contaminado incrementa significativamente los niveles de hormonas asociadas al estrés, como el cortisol.
Una ventilación y un mantenimiento adecuados de los edificios pueden prevenir y solucionar problemas de calidad del aire interior (CAI). Si bien la OSHA no cuenta con normas de CAI, sí cuenta con normas sobre ventilación y sobre algunos contaminantes del aire que pueden estar involucrados en estos problemas.
La filtración industrial mejora la calidad del aire y protege la salud de los trabajadores al eliminar contaminantes del aire, como polvo y gases tóxicos. También permite proteger los procesos productivos, los productos terminados, los equipos y la maquinaria frente a la acumulación de partículas.
Depuración del aire en procesos industriales
En procesos industriales el aire que respiramos puede incrementar notablemente las partículas en suspensión especialmente en áreas en las que se realizan procesos de triturado, pulido, taladrado, etc. Disminuir el contenido de polvo y partículas en suspensión presentes en el aire es la acción que denominaremos depuración del aire.
Los principales parámetros que definen este proceso son:
- Tamaño de las partículas en suspensión.
- Concentración de polvo en el aire.
Existen distintos tipos de polvo y el tamaño de sus partículas que pueden encontrarse en suspensión en el aire se expresa habitualmente en: µm (micras) = 1 mm /1.000.
Concentración de polvo según el ambiente
| Ambiente | Concentración polvo mg/m³ |
|---|---|
| Rural | 0,04 a 0,045 |
| Barrio Periférico | 0,05 a 1 |
| Ciudad, general | 0,5 a 2 |
| Zona industrial | 0,5 a 5 |
| Calle, ciudad | 1 a 3 |
| Fábricas | 0,5 a 9 |
| Fabril o de minas con mucho polvo | 9 a 900 |
A partir de estos datos, para la depuración del aire se podrá utilizar una serie de dispositivos divididos en dos grandes grupos:
- Filtros de aire.
- Separadores de polvo.
Proceso de filtración en sistemas de aspiración
Captura de contaminantes en el aire industrial
El proceso de filtración industrial comienza con la captura de contaminantes en el aire mediante sistemas de aspiración. Estos sistemas de aspiración y filtrado del aire, equipados con campanas y conductos, recogen el aire cargado de partículas desde la fuente de emisión.
El aire contaminado se transporta a través de los conductos hacia los sistemas de filtrado, donde las partículas son separadas del flujo de aire. La elección del sistema depende del tipo de contaminante, del tamaño de las partículas, de su concentración y del caudal de aire que debe tratarse.
Tipos de filtros de aire industriales
La utilización de filtros o separadores de polvo depende siempre del tamaño de las partículas contenidas en el aire además del nivel de concentración de dichas partículas, teniendo en cuenta que, el límite superior de concentración de polvo en el aire para poder emplear filtros es de 35 mg/m³.
Existen diversos tipos de filtros utilizados en la industria, cada uno con características y aplicaciones específicas. Los filtros industriales incluyen opciones como filtros de mangas, de cartuchos, HEPA y de carbón activado, cada uno adecuado para diferentes tipos de contaminantes.
Filtros de mangas
Los filtros de mangas son utilizados para capturar partículas finas y polvo en grandes volúmenes de aire. Estos filtros de mangas consisten en una serie de mangas de tejido a través de las cuales el aire pasa, depositando las partículas en la superficie del tejido.
Son especialmente efectivos en la industria cerámica y minera. En la industria cerámica y minera, la filtración industrial es crucial para la eliminación de polvo y partículas generadas durante la manipulación de materiales y procesos de fabricación.
Los sistemas de filtrado de mangas son ampliamente utilizados para manejar grandes volúmenes de aire contaminado y garantizar un ambiente de trabajo seguro.
Filtros de cartucho
Los filtros de cartucho están compuestos por cartuchos de material filtrante plisado, y son ideales para capturar partículas más finas y ligeras. Son comunes en industrias donde se manejan polvos finos, como la farmacéutica y la electrónica.
El material plisado ofrece una superficie filtrante amplia dentro de un formato compacto. Su aplicación resulta adecuada cuando se necesita separar polvo fino y mantener una instalación de dimensiones controladas.
Filtros HEPA
Los filtros HEPA (High Efficiency Particulate Air) están diseñados para capturar partículas extremadamente pequeñas, incluidos virus y bacterias. Estos filtros son críticos en la industria médica y alimentaria, donde se requiere un alto nivel de limpieza del aire.
Los filtros HEPA pueden capturar hasta el 99.97% de partículas con un tamaño de 0.3 micrones o más, lo que los hace extremadamente efectivos para entornos que requieren aire ultralimpio.
En la industria farmacéutica, la calidad del aire es crítica para la producción de medicamentos seguros y efectivos. Los filtros HEPA se utilizan para eliminar contaminantes microscópicos, garantizando un entorno libre de partículas que puedan comprometer la calidad de los productos.
Filtros de carbón activado
Los filtros de carbón activado son utilizados para eliminar gases y vapores tóxicos del aire, y son esenciales en la industria química y en procesos donde se emiten compuestos orgánicos volátiles (COVs).
Para la separación de virus y partículas de tamaño molecular se utilizan filtros de carbón activo; son filtros desodorizantes para el tratamiento de contaminantes de fuerte concentración o tóxicos.
En la industria química, la filtración del aire es esencial para eliminar gases y vapores tóxicos, protegiendo la salud de los trabajadores y el medio ambiente. Los filtros de carbón activado son particularmente efectivos para este propósito, capturando compuestos orgánicos volátiles y otros contaminantes peligrosos.
Filtros electrostáticos
Para separar hollín y el humo de tabaco deben utilizarse filtros electrostáticos; atraen y retienen los contaminantes como imanes.
Estos filtros aprovechan la carga eléctrica para favorecer la captación de partículas presentes en la corriente de aire. Su aplicación está relacionada con contaminantes como el humo y el hollín.
Filtros húmedos y secos
Para separar polen y polvo deben utilizarse filtros húmedos o secos. En el caso de los filtros húmedos se denominan también viscosos por su entramado filtrante de material metálico o fibra impregnado de una materia viscosa como aceite o grasa.
Los filtros secos, sin embargo, están formados por un lecho de fibras finas a través del cual se hace pasar el aire. En el caso de los filtros secos, su rendimiento aumenta a medida que la porosidad del material es menor.
Los filtros secos permiten una velocidad de paso del aire más reducida que los filtros húmedos pero su duración es menor. La elección entre ambos sistemas depende de las características del contaminante, del caudal y de las condiciones de funcionamiento de la instalación.
Separadores de polvo
Cuando las partículas tienen un diámetro de grano superior a 1 µm pueden emplearse medios mecánicos para su separación. En este caso el proceso se denomina “separación de polvo”.
Estos separadores de polvo se clasifican de la siguiente manera:
Separadores por gravedad
Los separadores por gravedad se utilizan cuando las partículas son de gran tamaño. Los más típicos son las cámaras de sedimentación.
En estos equipos, la reducción de la velocidad del aire facilita que las partículas más pesadas se depositen por acción de la gravedad. Su utilización se vincula a partículas grandes y a condiciones en las que la separación mecánica básica resulta suficiente.
Separadores por fuerza de inercia
Los separadores por fuerza de inercia son un tipo de colector que utiliza el principio que la masa efectiva de las partículas puede incrementarse mediante la aplicación de la fuerza centrífuga. El tipo más característico es el ciclón.
El ciclón permite separar partículas mediante el movimiento giratorio del flujo de aire y la acción de la fuerza centrífuga. Este tipo de separación resulta especialmente apropiado para partículas cuyo tamaño permite aprovechar su mayor inercia.
Separadores húmedos
Los separadores húmedos, llamados en inglés «scrubbers», utilizan el agua para evitar que las partículas vuelvan a la corriente de aire.
En este tipo de separadores, el rendimiento, así como la capacidad de purificación depende de manera muy importante de la energía empleada para vehicular el gas. El contacto entre el gas y el líquido permite retener las partículas y reducir su reincorporación a la corriente de aire.
Para elegir el más adecuado habrá que tener en cuenta el tamaño de las partículas a separar y la pérdida de carga permitida del rendimiento deseado.
Cómo elegir el sistema de filtración
La eficacia de un sistema de filtrado industrial depende de varios factores, incluyendo el tipo de filtro utilizado, la naturaleza de las partículas a capturar y el diseño del sistema.
La elección del filtro debe relacionarse con el contaminante que se desea retener. Para separar gases y vapores tóxicos se emplean filtros de carbón activado; para el humo y el hollín, filtros electrostáticos; para polen y polvo, filtros húmedos o secos; y para partículas extremadamente pequeñas, filtros HEPA.
A la hora de emplear filtros, será importante tener en cuenta que la concentración de partículas en el aire no sea demasiado elevada ya que el filtro podría quedar colapsado e incidir directamente en el coste del mantenimiento de la instalación.
Factores de selección de un purificador industrial
Existen varios factores que influyen a la hora de elegir un purificador de aire, esto servirá de ayuda para conocer cual se adapta más a tus necesidades como consumidor.
- Capacidad de limpieza: es la superficie o volumen en donde se instalará para purificar el aire.
- Dimensión: cuanto más grande sea más será su capacidad de trabajo, característica a tener en cuenta para tener una idea de donde será ubicado.
- Potencia: mientras mayor sea la potencia del purificador la limpieza será más rápida.
- Velocidad: los purificadores cuentan con distintas velocidades de funcionamiento, suelen tener modo nocturno o silencioso, modo tubo y modos intermedios.
- Ruido: algunos son más silenciosos que otros, por lo general el nivel de ruido no suele bajar de los 30dB.
- Filtro: no hay mucha variedad en los filtros, los más recomendados son los filtros HEPA.
- Capa de carbón activo: la capa de carbón activo tiene con función eliminar las partículas de olor.
- Función ionizadora: algunos de gama baja no cuentan con esta función.
- Programación: es una característica que permite encenderlo o apagarlo en un momento específico.
- Autonomía: es una característica propia de purificadores de aire de gama alta.
Los purificadores de aire industriales son ideales para los problemas de calidad del aire dentro de instalaciones industriales. Utilizan HEPA certificado y filtración molecular, estos filtros de aire eliminan partículas de polvo, olores y gases.
Están diseñados para ser empleados en edificios comerciales, plantas de fabricación, hospitales, almacenes e instalaciones de producción de alimentos y bebidas. Equipados con filtros HEPA eficientes, estos purificadores actúan como complemento en un sistema de ventilación y proporcionan costes energéticos reducidos, una producción más eficiente y un entorno de trabajo más saludable con menos polvo y menos partículas dañinas.
Pérdida de carga y funcionamiento del sistema
Independientemente de todo lo anterior, habrá que tener en cuenta que un filtro opone una resistencia al paso del aire originado una pérdida de carga, expresada en Pascales o mm c.d.a., que deberá vencer la presión del ventilador que impulse aire a través del mismo.
Esta pérdida de carga es inicial, con el filtro limpio, o bien final recomendada, que es cuando el filtro debe limpiarse o reponerse por otro nuevo. La diferencia entre la pérdida de carga inicial y la final permite considerar el estado de saturación del filtro durante el funcionamiento.
Para mantener el caudal de aire uniforme debe preverse el aumento de pérdida de carga a medida que se colmata el filtro, a través de una regulación de la velocidad del ventilador o bien por compuertas graduables.
Un sistema u otro de filtraje supone una mayor o menor pérdida de carga y por ende un mayor o menor coste de mantenimiento. Los filtros de alta eficiencia lógicamente son los que mayor pérdida de carga provocan, por lo que debe escogerse en el proyecto la eficiencia justa y no más.
Mantenimiento y gestión del material recogido
El material recogido durante el proceso de filtrado debe ser manejado adecuadamente para prevenir la recontaminación del aire y garantizar la seguridad. Esto implica la recolección y eliminación segura de las partículas capturadas, siguiendo normativas específicas de residuos industriales.
En algunos casos, los materiales pueden ser reciclados o reutilizados en otros procesos industriales, contribuyendo a la sostenibilidad y eficiencia de la operación. El manejo adecuado evita que el polvo separado vuelva a incorporarse al ambiente de trabajo.
El mantenimiento debe considerar la colmatación del filtro, la pérdida de carga y la necesidad de limpiar o sustituir el elemento filtrante. La concentración de partículas, el tipo de contaminante y la intensidad de uso influyen directamente en la frecuencia de estas operaciones.
Aplicaciones por sectores industriales
Industria cerámica y minera
En la industria cerámica y minera, la filtración industrial es crucial para la eliminación de polvo y partículas generadas durante la manipulación de materiales y procesos de fabricación.
Los sistemas de filtrado de mangas son ampliamente utilizados para manejar grandes volúmenes de aire contaminado y garantizar un ambiente de trabajo seguro.
Industria farmacéutica
En la industria farmacéutica, la calidad del aire es crítica para la producción de medicamentos seguros y efectivos. Los filtros HEPA se utilizan para eliminar contaminantes microscópicos, garantizando un entorno libre de partículas que puedan comprometer la calidad de los productos.
Industria alimentaria
La filtración industrial en la industria alimentaria asegura que el aire utilizado en los procesos de producción y empaque esté libre de contaminantes que puedan afectar la calidad y seguridad de los alimentos.
Los filtros HEPA y de carbón activado son comunes en esta industria para mantener altos estándares de higiene.
Industria química
En la industria química, la filtración del aire es esencial para eliminar gases y vapores tóxicos, protegiendo la salud de los trabajadores y el medio ambiente.
Los filtros de carbón activado son particularmente efectivos para este propósito, capturando compuestos orgánicos volátiles y otros contaminantes peligrosos.
Filtración frente a virus y microorganismos
El aire que respiramos está cargado de polvo, polen, ácaros, bacterias, virus y otros microorganismos que son perjudiciales para la salud. El uso de purificadores es esencial para eliminar del aire que respiramos virus y bacterias.
Los filtros HEPA están diseñados para capturar partículas extremadamente pequeñas, incluidos virus y bacterias. Los mejores purificadores de aire retienen el 99% de partículas nocivas y evitan la aparición de hongos y ácaros.
La capacidad real de tratamiento depende del tipo de filtro, del diseño del equipo, del caudal de aire y de las condiciones de la instalación. Por ello, el sistema de filtración debe seleccionarse de acuerdo con el volumen que debe tratarse y con los contaminantes presentes.
Importancia del diseño integral
La filtración industrial es una tecnología esencial para mantener la calidad del aire en diversos sectores industriales, protegiendo la salud de los trabajadores y asegurando la eficiencia operativa.
La elección del tipo de filtro adecuado y la correcta gestión del material recogido son cruciales para maximizar la eficacia de estos sistemas. Al implementar sistemas de filtración avanzados, las industrias pueden cumplir con las normativas ambientales y mejorar la sostenibilidad de sus operaciones.
La ventilación, la aspiración localizada, los conductos, los filtros, los ventiladores y el mantenimiento deben funcionar como un conjunto. Un filtro eficiente no puede compensar por sí solo una captación deficiente en la fuente o una pérdida de carga que impida mantener el caudal necesario.
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