Los materiales para filtros de aire determinan la capacidad del sistema para retener polvo, polen, humo, microorganismos, aerosoles, olores y gases, además de influir directamente en la pérdida de carga, la vida útil y los costes de mantenimiento. La elección correcta depende del tamaño y la concentración de los contaminantes, del caudal de aire, del nivel de limpieza requerido y del tipo de instalación.
Los filtros de aire son componentes fundamentales en los sistemas de ventilación, calefacción, ventilación y aire acondicionado, purificación del aire, procesamiento industrial y automoción. Tanto si el objetivo es proteger la salud humana, salvaguardar los equipos o cumplir las normas de aire limpio, la selección del tipo de filtro y el medio filtrante correctos determina el rendimiento global del sistema.
Qué es un material filtrante
La filtración se refiere al proceso de purificación de eliminar partículas de polvo dispersas de un fluido con un medio poroso. Durante la filtración, debido a la colisión inercial, la interceptación, la difusión, el tamizado, así como la fuerza electrostática, la gravedad y otros efectos, las partículas de polvo suspendidas en el fluido se depositan en la superficie del medio poroso o se contienen dentro de él.
Como material poroso, su estructura puede ser fibrosa, porosa o una combinación de estas estructuras, denominadas colectivamente materiales de filtro. El medio filtrante es el material del núcleo dentro del filtro responsable de capturar los contaminantes.
Los materiales filtrantes se usan ampliamente en casi todas las situaciones donde el polvo es generado por actividades humanas, incluida la producción industrial, el transporte, las actividades comerciales y la vida cotidiana.
Qué contaminantes pueden retener los filtros de aire
Un filtro de aire es un dispositivo diseñado para eliminar partículas sólidas y contaminantes de la corriente de aire antes de que el aire llegue a una sala, máquina, motor o ambiente limpio. Los filtros de aire se utilizan para eliminar:
- Polvo y partículas en suspensión
- Polen y alérgenos
- Esporas de moho y bacterias
- Humo y partículas finas (PM2,5 / PM10)
- Olores y vapores químicos (con medios de carbono)
Los filtros de aire pueden eliminar partículas de polvo y arena, polen y alérgenos, esporas de moho, bacterias y aerosoles finos, partículas de humo (PM2,5), así como olores de cocina y COV (con carbón).
La filtración del aire difiere de la purificación del aire. La filtración atrapa físicamente las partículas a través de la estructura del medio, mientras que la purificación puede implicar UV, ionización o tratamiento químico.
Cómo funciona un material para filtro de aire
Los filtros de aire se basan en una combinación de principios de captación mecánicos y físicos:
- Colado o tamizado: las partículas grandes quedan bloqueadas por las aberturas del medio.
- Interceptación: las partículas que siguen las trayectorias del flujo de aire tocan las fibras y se adhieren.
- Impactación: las partículas más pesadas no pueden seguir el flujo de aire y chocan con las fibras.
- Difusión: las partículas muy finas se mueven aleatoriamente y son capturadas por las fibras.
- Atracción electrostática: las fibras cargadas atraen las partículas de polvo.
Cuanto menor es el tamaño de las partículas, más importantes son los efectos de difusión y electrostáticos; así es como los filtros de clase HEPA capturan las partículas ultrafinas.
Mecanismos de filtración de los materiales
El mecanismo de filtración de los materiales filtrantes se puede resumir en cinco tipos básicos: filtración gruesa de superficie, filtración gruesa de profundidad, filtración en profundidad, filtración de torta de filtro y filtración de purificación de gases tóxicos y dañinos.
Filtración gruesa superficial
La filtración gruesa superficial ocurre cuando las partículas son más grandes que los poros del filtro y no pueden pasar.
Filtración gruesa en profundidad
La filtración gruesa de profundidad se refiere a las partículas que ingresan a la parte más profunda del medio filtrante, donde quedan atrapadas porque el tamaño del canal de flujo profundo es más pequeño que el tamaño de partícula.
Filtración en profundidad
Incluye el mecanismo de eliminación de partículas de fluidos, incluso si las partículas pueden ser más pequeñas que el diámetro de algunos puntos en la estructura del filtro. La mayoría de las teorías relacionadas con los materiales de filtro no tejidos se basan en el efecto de filtración en profundidad.
Filtración mediante torta de polvo
La filtración de la torta de filtro de la capa de polvo se refiere al proceso donde las partículas se capturan y se acumulan en una capa de torta de filtro en o cerca de la superficie del material de filtro, participando en la filtración.
Purificación de gases tóxicos y nocivos
Los gases tóxicos y nocivos son partículas moleculares gaseosas que, como el aire, pueden penetrar en el material del filtro. Sin embargo, después de un tratamiento especial de la capa de fibra de material de filtro convencional, también pueden separarse, capturarse y purificarse.
Por ejemplo, utilizando nano TiO2 materiales fotocatalíticos.
Partes de un filtro de aire
Un filtro de aire típico consta de un marco, un medio filtrante, una malla de soporte o respaldo y una junta.
- Marco: estructura de cartón, metal o plástico que sujeta el soporte.
- Medio filtrante: material que captura las partículas.
- Malla de soporte o respaldo: evita la deformación del material bajo el flujo de aire.
- Junta: evita las fugas de aire.
Comprender estas partes es importante a la hora de seleccionar filtros para sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado, purificadores de aire o ventilación industrial.
Principales materiales para filtros de aire
Fibra de vidrio
La fibra de vidrio se utiliza para la captación básica de polvo de bajo coste y es habitual en hornos y sistemas HVAC básicos.
La variedad, las especificaciones y las funciones de los materiales de fibra sintética utilizados en los materiales de los filtros de escape se están expandiendo continuamente, y la tecnología de procesamiento se está volviendo más avanzada y razonable, lo que indica una tendencia a reemplazar gradualmente los materiales de fibra de vidrio.
Fibra sintética no tejida
La fibra sintética no tejida ofrece una mayor eficiencia y una mayor vida útil, por lo que se utiliza en sistemas HVAC y de ventilación.
El material de filtro no tejido es un tipo de material de filtro que forma una banda de fibra directamente sin los procesos generales de hilado y tejido. Para las fibras naturales, el calor, la humedad, la presión y el movimiento se pueden utilizar para unirlas en el fieltro.
También pueden darse los materiales de filtración completamente sintéticos -telas sin tejer- que debido a su estructura específica son capaces de atrapar los contaminantes varias veces más que el papel filtrante tradicional y mantener una alta eficiencia y una baja resistencia al flujo.
Papel filtrante
En general, el material de filtración utilizado para la fabricación de filtros de aire es el papel de fibras de celulosa impregnadas con resinas fenólicas, epoxi o acrílicas. La impregnación de estas fibras de celulosa las protege del agua, aceite y vapores de combustible.
Para los materiales modernos se utiliza con frecuencia la adición de fibras sintéticas que aumentan la eficiencia de filtración y la absorción de contaminantes.
Los materiales de filtro de papel fabricados con el método de fabricación de papel húmedo son convenientes para doblar en cartuchos de filtro plisados y filtros de alta eficiencia. Tienen las características de aumentar el área de filtración y reducir la huella y el espacio de los colectores de polvo.
Poliéster y algodón plisados
El plisado de poliéster y algodón proporciona una gran superficie y un buen flujo de aire, por lo que se emplea en sistemas HVAC domésticos y comerciales.
Los soportes plegados aumentan la superficie y la eficacia. En particular, se consiguen buenos resultados con la aplicación de dos o incluso tres capas de materiales, donde cada capa tiene una estructura y propiedad diferente de filtración.
El aire se filtra de manera selectiva de los contaminantes de diversos tamaños que fluyen a través de cada capa. Estas características proporcionan un aumento de la absorción y una alta eficiencia de filtración.
Carbón activado
El carbón activado permite la adsorción de olores y gases y se emplea en purificadores de aire y cocinas.
Los filtros de carbón eliminan olores, humos y gases. 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.
El carbón activado es un excelente adsorbente para vapores de aceite y un medio adecuado para la purificación del aire comprimido. El carbón activo tiene forma granulada fina para generar una superficie sobre la cual pueda ocurrir la adsorción.
Malla metálica
La malla metálica de aluminio o acero inoxidable se utiliza como prefiltro lavable y reutilizable en sistemas HVAC e industriales.
El medio filtrante de malla metálica se utiliza ampliamente como prefiltro lavable para capturar las partículas grandes antes de que el aire llegue a los filtros finos, lo que prolonga considerablemente la vida útil de los filtros HEPA/HVAC.
Los materiales del filtro de admisión incluyen malla metálica, telas no tejidas o papel de filtro especial, que no requieren limpieza y regeneración de polvo.
Microfibra de vidrio HEPA
La microfibra de vidrio HEPA permite la captura de partículas ultrafinas y se utiliza en salas blancas, entornos médicos y laboratorios.
Los filtros HEPA capturan el 99,97% de partículas ≥0,3 micras.
Espuma de poliuretano
La espuma filtrante de poliuretano está diseñada para sistemas de ventilación y filtración de aire.
La espuma filtrante de poliuretano puede recortarse y adoptar fácilmente la forma deseada para adaptarse al equipo. Está disponible en diferentes espesores, para diferentes filtraciones requeridas.
Materiales cerámicos porosos
El material de filtro cerámico poroso es un material de filtro fabricado por sinterización de materiales refractarios con aglutinantes a altas temperaturas. Su estructura interna contiene numerosos poros finos con tamaños de poro controlables que están interconectados.
Este tipo de estructura permite utilizar el material en aplicaciones que requieren una elevada estabilidad del medio y un control preciso del tamaño de los poros.
Materiales termoplásticos moldeados
El material del filtro está hecho de polímeros de prensado en caliente en elementos de filtro de un solo poro, y luego los recubre con materiales especiales.
Su material representativo del filtro es la placa sinterizada acanalada, ofreciendo alta eficacia del retiro de polvo, resistencia estable, y vida útil larga.
Materiales compuestos
Los materiales de filtro hechos por dos o más métodos o compuestos de dos o más materiales se denominan materiales de filtro compuestos.
El procesamiento de materiales de filtro compuestos implica principalmente métodos como la unión adhesiva y la unión por prensado en caliente.
Los materiales de filtro hechos de una mezcla de varios materiales se están desarrollando continuamente. La mezcla de diferentes fibras complementa las fortalezas y debilidades de cada uno, mejorando el rendimiento integral de los materiales de filtro.
Tabla comparativa de materiales filtrantes
| Medio filtrante | Características | Uso típico |
|---|---|---|
| Fibra de vidrio | Captación básica de polvo de bajo coste | Horno / HVAC básico |
| Fibra sintética no tejida | Mayor eficiencia, mayor vida útil | HVAC, ventilación |
| Poliéster/algodón plisado | Gran superficie, buen flujo de aire | HVAC doméstico y comercial |
| Carbón activado | Adsorción de olores y gases | Purificadores de aire, cocinas |
| Malla metálica de aluminio / acero inoxidable | Prefiltración lavable y reutilizable | Prefiltros HVAC, sistemas industriales |
| Microfibra de vidrio HEPA | Captura de partículas ultrafinas | Salas blancas, médicos, laboratorios |
| Espuma de poliuretano | Material recortable con diferentes espesores | Ventilación y filtración de aire |
| Cerámica porosa | Poros finos interconectados y controlables | Aplicaciones de filtración especializada |
Clasificación de los materiales según su uso
De acuerdo con los diferentes usos de los materiales de filtro, los clasificamos en tres categorías, centrándonos en los materiales del filtro de admisión y los materiales del filtro de escape.
Materiales de filtro de admisión
Los materiales de filtro de admisión se utilizan para filtrar partículas de polvo en el aire. Se dividen en materiales de filtro para crear aire limpio y aquellos para proteger la maquinaria.
La filtración de admisión se utiliza principalmente en sistemas de admisión limpios, de ventilación y de aire acondicionado, y rara vez se configura en sistemas de eliminación de polvo de escape de fábrica.
Materiales de filtro de escape
Los materiales de filtro de escape se utilizan para filtrar los gases cargados de polvo emitidos por empresas industriales y mineras, protegiendo la atmósfera de la contaminación.
La filtración de escape se aplica principalmente en el proceso de eliminación de polvo. Los materiales de filtro de escape requieren limpieza y regeneración de polvo durante el proceso de eliminación de polvo, con una vida útil de material de filtro de 3-5 años.
Materiales de filtro líquido
Los materiales de filtro líquido se utilizan para filtrar impurezas de líquidos como agua y aceite.
Diferencias entre filtración de admisión y filtración de escape
Tanto la filtración de admisión como la filtración de escape entran en la categoría de tecnología de purificación de filtración. Comparten muchos principios de trabajo similares, con sus diferencias que se describen a continuación.
| Parámetro | Filtración de admisión | Filtración de escape |
|---|---|---|
| Finalidad | Sistemas de admisión limpios, ventilación y aire acondicionado | Procesos industriales de eliminación de polvo |
| Estructura | Malla metálica, telas no tejidas o papel de filtro especial | Materiales que requieren limpieza y regeneración de polvo |
| Concentración de entrada | Generalmente inferior a 5 mg/m3 | Puede exceder los 100g/m3 |
| Velocidad de filtración | Generalmente 0.1-2.5 m/s | Típicamente 0.6-1.6 m/min |
| Concentración de descarga | A veces se mide por el número de partículas | Generalmente entre 10-30 mg/m3 |
La concentración de masa de entrada de los materiales de filtro para diferentes aplicaciones de admisión es generalmente inferior a 5 mg/m3, mientras que para aplicaciones de escape, puede exceder los 100g/m3.
La velocidad de filtración de los materiales del filtro de admisión es generalmente 0.1-2.5 m/s, mientras que para los materiales del filtro de escape, es típicamente 0.6-1.6 m/min, que difiere en 1-2 órdenes de magnitud.
La concentración de masa de emisión para la purificación de gases de escape está generalmente entre 10-30 mg/m3, con algunos sistemas alcanzando por debajo de 10 mg/m3, lo que se considera una emisión ultra baja.
Tipos de filtros que utilizan estos materiales
Filtros de panel
Los filtros de panel son filtros planos y sencillos para la eliminación básica del polvo.
Filtros plisados
Los filtros plisados utilizan soportes plegados que aumentan la superficie y la eficacia.
Filtros HEPA
Los filtros HEPA capturan el 99,97% de partículas ≥0,3 micras. Se utilizan en salas blancas, entornos médicos y farmacéuticos.
Filtros lavables y de malla metálica
Los filtros lavables o de malla metálica son filtros reutilizables utilizados como filtros primarios o prefiltros.
Filtros electrostáticos
Los filtros electrostáticos utilizan la carga estática para atraer partículas. Para separar hollín y el humo de tabaco deben utilizarse filtros electrostáticos; atraen y retienen los contaminantes como imanes.
Filtros de carbón
Los filtros de carbón eliminan olores, humos y gases. Se utilizan cuando el objetivo no es solamente retener partículas, sino también adsorber vapores y compuestos gaseosos.
Filtros secos y filtros húmedos
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.
Permiten una velocidad de paso del aire más reducida que los filtros húmedos pero su duración es menor.
Filtros para HVAC, ventilación y salas limpias
En los sistemas de ventilación, los filtros suelen clasificarse por MERV o HEPA normas:
- MERV 1-8: control básico del polvo residencial.
- MERV 9-13: edificios comerciales, mejor captación de partículas finas.
- MERV 14-16: hospitales y laboratorios.
- HEPA: salas blancas, entornos médicos y farmacéuticos.
Los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado suelen utilizar un prefiltro de malla metálica + filtro de pliegues + etapa HEPA opcional para una vida útil y un rendimiento óptimos.
Determinados sistemas de ventilación requieren una elevada calidad y esterilidad del aire y dicha necesidad determinará el filtro idóneo para el montaje, desde la G2 hasta la U17.
Las normativas empleadas en esta área de filtración son la EN 779:2012, que determina el grado de eficiencia mínima que deben tener los filtros, y la norma EN 1822 para filtros HEPA y ULPA, cubriendo ambas el abanico desde la prefiltración básica hasta filtraciones absolutas para entornos muy estériles.
Algunas de las principales industrias en las que se encuentran presentes los filtros de climatización son los quirófanos y unidades de cuidados intensivos de hospitales, salas blancas, procesos industriales en el sector de la electrónica y microelectrónica, cosmética o alimentación, manipulación de sustancias peligrosas o en la propia industria nuclear y sus instalaciones de investigación, zonas de flujo laminar para procesos farmacéuticos, cabinas de pintura, sistemas de aire acondicionado y edificios inteligentes.
Materiales para filtros de aire según la aplicación
| Aplicación | Tipo de filtro recomendado |
|---|---|
| Hogar HVAC / Horno | Plisado + carbono opcional |
| HVAC comercial | Prefiltro de malla metálica + plisado |
| Salas blancas / Hospitales | HEPA + prefiltración |
| Ventilación industrial | Malla metálica lavable + filtros de bolsillo |
| Motor de automoción | Soportes especializados para paneles de automoción |
| Purificadores de aire | HEPA + carbón |
Los filtros de aire se seleccionan en función del entorno. Para los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado y los sistemas industriales, el uso de un prefiltro de malla metálica lavable puede reducir los costes de explotación al proteger los costosos filtros secundarios.
Materiales para filtros de aire industrial
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.
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.
Depuración del aire industrial
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 el tamaño de las partículas en suspensión y la 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.
| 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 y separadores de polvo.
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.
Separadores de polvo y elección del medio filtrante
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”.
- Separadores por gravedad: se utilizan cuando las partículas son de gran tamaño. Los más típicos son las cámaras de sedimentación.
- Separadores por fuerza de inercia: 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.
- Separadores húmedos: llamados en inglés «scrubbers», en los que se utiliza 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.
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.
Pérdida de carga y resistencia al flujo
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.
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.
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.
Materiales para filtros de aire comprimido
Los filtros de aire comprimido se utilizan para eliminar los contaminantes presentes en el aire bajo presión. La calidad requerida del aire comprimido depende siempre de la aplicación.
De acuerdo con la norma ISO 8573-1, hay seis clases de calidad, y con cada nivel, el costo de producción de aire difiere. Para ser rentable, el sistema de aire comprimido debe cumplir, pero no exceder, el nivel requerido por su aplicación.
Por lo tanto, es muy importante especificar el nivel de purificación del elemento filtrante.
Contaminantes del aire comprimido
El sistema de aire comprimido obtiene contaminantes de diferentes fuentes:
- Desde el aire atmosférico, que contiene vapor de agua, polvo, vapores de aceite y microorganismos.
- Desde el compresor de aire: que genera contaminantes de aceite en fase líquida, de aerosol y vapor.
- Los tanques de aire (recipientes a presión) y los sistemas de distribución generan corrosión e impurezas.
Incluso el uso más simple y básico del aire comprimido requiere de un tratamiento mínimo, incluida la eliminación del agua, aceite y sólidos.
Para garantizar el máximo rendimiento y fiabilidad, el suministro de aire comprimido limpio, seco y confiable es esencial para mantener una producción eficiente y rentable.
Prefiltros de uso general
Los elementos de prefiltro están diseñados para la eliminación eficiente de partículas sólidas gruesas y líquidos presentes en el aire comprimido.
Este tipo de filtro se usa generalmente como un prefiltro para el filtro coalescente posterior. Son requeridos por compresores no lubricados y lubricados.
Filtros coalescentes para eliminación de aceite
Los elementos de filtro coalescentes se utilizan para una eliminación altamente eficiente de partículas sólidas, aerosoles de aceite y agua del aire comprimido.
Los filtros de aire comprimido para extracción del aceite generalmente están hechos de un material especial basado en fibras de vidrio. Estos materiales permiten la separación en forma de gotas de aceite, que son forzadas hacia el exterior del filtro por el flujo de aire.
Cuando las gotas alcanzan el exterior del material del filtro, se detienen en un material de espuma porosa, que cubre el elemento del filtro, y luego descienden hasta la parte inferior de la carcasa del filtro. El aceite se descarga por el purgador automático de condensado en la parte inferior.
Filtros de carbón activado para aire comprimido
Se requieren filtros de carbón activado en aplicaciones donde se requiere aire para respirar; o mezcla de aire con alimentos, o con productos farmacéuticos u otras aplicaciones similares.
Los elementos de filtro de carbón activado están diseñados para la eliminación altamente eficiente de aceite, hidrocarburos, vapores y olores del aire comprimido.
Es esencial de que un elemento filtrante coalescente se instale como un prefiltro antes de la instalación del elemento de carbón activado.
Filtros con catalizador
Se utilizan catalizadores o elementos filtrantes de dos etapas para una reducción altamente eficiente del monóxido de carbono, así como de algunas otras sustancias del aire respirable comprimido.
En la primera etapa, el catalizador de hopcalita reduce el nivel de estas sustancias del aire y en la segunda etapa, los medios filtrantes de fibra de profundidad interceptan todas las partículas de polvo remanente de hopcalita.
Es esencial que un elemento filtrante coalescente se instale anterior al catalizador y de que la humedad relativa sea suficientemente baja.
Filtros de tamiz molecular
Un tamiz molecular es un material con poros -agujeros muy pequeños- de tamaño uniforme. Estos poros coinciden con las dimensiones de las moléculas pequeñas, evitando así la adsorción de moléculas grandes y solo permitiendo el paso de moléculas más pequeñas.
Los elementos de filtro de tamiz molecular se utilizan para separar el vapor de agua de pequeños flujos de aire comprimido y, por lo tanto, para el secado al aire.
En la primera etapa, el desecante adsorbe el vapor de agua del aire y en la segunda etapa los medios filtrantes de fibra de profundidad interceptan todas las partículas de polvo arrastrado.
El filtro de tamiz molecular es adecuado para aplicaciones de punto de uso/usuario final. Es importante que el aire a la entrada esté libre de agua líquida y aerosoles de aceite.
Filtros estériles
Los filtros estériles de aire comprimido eliminan los microorganismos del aire comprimido y se utilizan en procesos y sistemas que requieren la más alta calidad de aire.
Los filtros estériles de aire comprimido están hechos de materiales que permiten la esterilización con vapor a alta temperatura.
Mangas filtrantes y materiales textiles industriales
Los recolectores de sacudidora son la versión más antigua de mangas y dependen del movimiento mecánico y la limpieza fuera de línea para eliminar el polvo acumulado de las bolsas.
El polvo se recoge en el interior de las bolsas y se elimina cuando se apaga el ventilador o se cierra el regulador del compartimiento y las bolsas se sacuden ya sea de lado a lado o de arriba abajo.
Las mangas sacudidoras solo se pueden limpiar fuera de línea. Las mangas sacudidoras utilizan bolsas de filtro de tejidos y algunos materiales de tejido liviano.
Filtros multicapa y materiales funcionales
En particular, se consiguen buenos resultados con la aplicación de dos o incluso tres capas de materiales, donde cada capa tiene una estructura y propiedad diferente de filtración.
El aire se filtra de manera selectiva de los contaminantes de diversos tamaños que fluyen a través de cada capa. Estas características proporcionan un aumento de la absorción y una alta eficiencia de filtración.
Los materiales de filtro de estructura de gradiente y los materiales de filtro recubiertos de membrana están emergiendo en una corriente sin fin.
El rendimiento de filtración de los materiales filtrantes ha evolucionado desde la filtración en profundidad hasta la filtración superficial, proporcionando soporte técnico para la purificación eficiente y el control de polvo respirable como PM10 incluso el PM2,5.
Materiales funcionales y nuevas tecnologías
El desarrollo y la madurez tecnológica de materiales de filtro funcionales con propiedades tales como resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión, antiestático, repelencia al aceite y al agua, resistencia a la hidrólisis y resistencia a la oxidación han ampliado sus campos de aplicación.
Con la aparición de nuevos materiales como recubrimientos catalíticos, nanomateriales y fotocatalizadores, así como el desarrollo de nuevas tecnologías como fotocatalizadores, los materiales de filtro ahora tienen funciones duales de eliminación de polvo y purificación de gases de escape, extendiendo su rango de aplicación al campo de la purificación de gases de escape tóxicos y nocivos.
Los materiales de filtro compuestos, las estructuras de gradiente, las membranas superficiales y las capas catalíticas permiten adaptar el filtro a contaminantes y condiciones de funcionamiento concretos.
Cómo elegir el material adecuado para un filtro de aire
Al seleccionar un filtro de aire, tenga en cuenta:
- Tamaño de las partículas a eliminar.
- Resistencia al flujo de aire o caída de presión.
- Tipo de sistema: HVAC, depuradora, industrial o automoción.
- Material del medio filtrante.
- Clasificación MERV o HEPA.
- Lavable frente a desechable.
- Ciclo de sustitución y coste de mantenimiento.
- Concentración de contaminantes en el aire de entrada.
- Temperatura, humedad y presencia de aceites o productos químicos.
- Necesidad de adsorber olores, vapores o gases.
El factor clave en la planificación de un sistema eficiente de aire comprimido es conocer todas las fuentes y tipos de contaminantes del aire y sus niveles máximos tolerados.
La selección debe comenzar por identificar si el objetivo principal es retener partículas, adsorber gases, separar aerosoles líquidos, proteger una máquina, crear aire limpio o tratar un flujo de escape industrial.
Para los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado y los sistemas industriales, el uso de un prefiltro de malla metálica lavable puede reducir los costes de explotación al proteger los costosos filtros secundarios.
La combinación de prefiltros de malla metálica con filtros secundarios de alta eficacia es una estrategia probada para mejorar el rendimiento y reducir los costes de mantenimiento.
Filtro de aire y purificador de aire
La filtración y la purificación no son conceptos idénticos. Un filtro de aire realiza principalmente una eliminación pasiva de partículas, mientras que un purificador puede incluir UV, ionización u otros tratamientos.
| Filtro de aire | Purificador de aire |
|---|---|
| Eliminación pasiva de partículas | Puede incluir UV / ionización |
| Instalado en HVAC / sistemas | Dispositivo autónomo |
| Centrado en la filtración del flujo de aire | Tratamiento del aire ambiente |
La mayoría de los purificadores de aire siguen dependiendo de filtros HEPA y de carbón, lo que significa que la filtración sigue siendo la tecnología principal.
Materiales para un purificador de aire casero
La función de estos purificadores de aire casero o de los purificadores de aire convencionales es recircular el aire de una habitación o ambiente a través de filtros que permitirán retener las partículas con virus o contaminantes y limpiar el aire de tu hogar.
Para realizar un purificador de aire casero necesitarás los siguientes materiales:
- Dos ventiladores de ordenador: deben contar con un buen funcionamiento y si consigues más de dos podrás mejorar la eficiencia del purificador de aire casero que diseñes, así como si consigues ventiladores de mayor potencia.
- Tubo de PVC: debe tener al menos 12 centímetros de diámetro para que puedan adaptarse los ventiladores a este.
- Fuente de alimentación: te podría venir muy bien utilizar una de ordenador que esté en condiciones óptimas para que puedas utilizarlo en tu proyecto de realizar un purificador de aire casero.
- Cuatro tapas: que puedan funcionar para tapar la tubería del tubo que hayas encontrado o vayas a utilizar.
- Silicona: utiliza silicona para fijar los ventiladores.
- Una malla o rejilla: para que funja de filtro dentro del purificador de aire casero.
- Carbón activo: que te permitirá purificar el agua de las impurezas presentes en ella.
Como habrás notado muchos de los materiales que necesitas para realizar tu purificador de aire casero los puedes conseguir en casa y aquellos que no puedas conseguir no significarán la inversión de una gran suma de dinero.
Construcción de un purificador de aire casero
Las instrucciones que debes seguir para fabricar tu propio purificador de aire casero son muy sencillas y fáciles de llevar a cabo.
- Corta trozos de tubo: mide segmentos de 25 centímetros entre ellos sobre la tubería de PVC para conseguir 3 trozos con la misma longitud y luego corta 2 trozos de aproximadamente 3 o 4 centímetros.
- Elimina el contorno de los ventiladores: con la ayuda de una lija elimina las esquinas de los ventiladores para que encajen en la tubería.
- Organiza los cables de alimentación: debes acomodar los cables de los ventiladores para que puedas preparar los extremos para su instalación.
- Realiza los agujeros en la tubería: debes realizar los agujeros respectivos en la tubería larga para que puedas insertar en ella los ventiladores en sus dos extremos y fijarlos a los mismos con ayuda de la silicona.
- Procede a cortar la malla: la malla debes cortarla de manera circular con el diámetro de la tubería para que puedas adherir a los extremos con silicona.
- Coloca los carbones dentro del tubo: inserta dentro de la tubería los carbones y procede a sellar con las tapas.
- Conecta la fuente de alimentación: el último paso es conectar los cables de los ventiladores a la fuente de alimentación para comenzar a utilizar el purificador de aire casero.
Mantenimiento y sustitución de los materiales filtrantes
La acumulación de partículas aumenta progresivamente la resistencia del medio y la pérdida de carga. Por ese motivo, la revisión preventiva es fundamental para evitar que la pérdida de carga en los filtros instalados incida directamente en los costes operativos.
Los materiales lavables, como la malla metálica, pueden utilizarse como prefiltros y limpiarse para prolongar su funcionamiento. Los materiales plisados, de papel, fibra sintética y microfibra HEPA suelen sustituirse cuando alcanzan la pérdida de carga final recomendada o cuando dejan de cumplir los requisitos de calidad del aire.
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.
En instalaciones críticas también pueden realizarse contajes de partículas en suspensión para la clasificación de salas de ambiente controlado, comprobación de la integridad de filtros HEPA/ULPA y control microbiológico ambiental o de superficie.
La visualización del flujo de aire, el ensayo de humo, el caudal, la velocidad y la uniformidad del aire permiten comprobar el comportamiento del sistema y detectar desviaciones.
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