La prefiltración en cabinas de acero elimina del aire de entrada el polen, las fibras, los insectos y el polvo antes de que lleguen al interior de la cabina, protegiendo los filtros de techo y ayudando a mantener una distribución uniforme del aire. De la eficiencia de esta operación depende la vida útil de los filtros de techo.
Las cabinas de pintura, chorreado, granallado, ferralla y aplicaciones en superficie en general necesitan el aporte de grandes cantidades de aire. Para evitar que estos procesos se vean afectados negativamente por partículas de polvo, polen y fibras en suspensión del aire aportado, provocando graves defectos en los acabados, es necesario que las cabinas vayan dotadas de sistemas de filtración efectivos.
Qué es la prefiltración en una cabina de acero
Los filtros de cabina se emplean para conseguir la limpieza de impurezas del aire externo (ambiente) para conseguir un aire que cumpla con las exigencias del recinto o proceso marcado. El pre-filtro se encuentra ubicado en la entrada del ventilador, y se encarga de realizar un filtrado previo del aire fresco que entra a la cabina.
La cabina de pintura aspira aire nuevo cargado de polen, fibras, insectos y polvo que deben ser descontaminados por una prefiltración efectiva. La prefiltración reduce la cantidad de contaminantes que alcanzan las etapas posteriores y contribuye a preservar el rendimiento del sistema de impulsión.
Por qué es importante en cabinas de acero
Los filtros de techo permiten una distribución de aire más uniforme por toda la cabina, en caso de que lleguen a saturarse se produce una sobrepresión en la zona superior, originando que el flujo de aire no sea uniforme. Por ello, una prefiltración eficaz ayuda a prolongar el funcionamiento correcto del filtro de techo y a reducir la acumulación prematura de polvo.
La calidad de la filtración influye en la salud de los operarios, lijadoras y pintores, y ayuda a garantizar un buen acabado sin grano de polvo. La renovación del aire también contribuye a la protección contra el riesgo de inhalación e intoxicación por la entrada de la sustancia en el cuerpo a través de las vías respiratorias.
La protección de las instalaciones incluye la gestión de la protección de los conductos de ventilación, la gestión de filtros secos llenos de residuos y extractos secos. En la extracción, los filtros recogen el exceso de pulverización y limpian el aire de los residuos de lijado, pegamento, pintura, barniz, tinta y resina.
Etapas habituales de filtración
| Etapa | Ubicación | Función principal |
|---|---|---|
| Prefiltro | Entrada del ventilador | Filtrar previamente el aire fresco que entra a la cabina |
| Filtro de techo | Parte superior de la cabina | Retener las partículas de polvo y distribuir el aire de forma uniforme |
| Filtro de suelo | Parte baja, bajo las rejillas metálicas | Retener la pintura húmeda y el exceso de pulverización |
| Filtro de extracción | Zona de salida del aire | Eliminar las partículas que no fueron retenidas en el filtro de suelo |
Tipos de prefiltros para el aire de entrada
En prefiltración, filtro de techo, filtro de conductos y equipos de entrada de aire se emplean varias soluciones, seleccionadas según el tamaño de las partículas, el caudal y las características de la instalación.
- Filtro metálico en la entrada de aire para capturar hojas y fibras gruesas.
- Filtro plano o plisado de poliéster G3 a G4 para filtración de polvo grueso.
- Manta filtrante M5 con o sin tratamiento de cera según la calidad deseada para retener las partículas finas.
- Filtros de bolsa G4, M5 a M6.
Las mantas filtrantes que se utilizan para filtración en cabinas, se hacen generalmente de fibra de vidrio. Los materiales sintéticos se utilizan para los filtros de techo o filtros de entrada o impulsión de las cabinas de pintura.
Filtros metálicos
El filtro metálico en la entrada de aire se utiliza para capturar hojas y fibras gruesas. Esta etapa resulta apropiada cuando el aire exterior puede transportar contaminantes de gran tamaño capaces de dañar o cargar rápidamente los filtros posteriores.
Filtros planos y plisados
El filtro plano o plisado de poliéster G3 a G4 se utiliza para la filtración de polvo grueso. Su estructura proporciona una primera barrera frente a las partículas suspendidas antes del paso del aire hacia el filtro de techo.
Mantas filtrantes M5
La manta filtrante M5 puede incorporar o no tratamiento de cera según la calidad deseada. Se utiliza para retener partículas finas y complementar la acción de las etapas destinadas a las partículas más gruesas.
Filtros de bolsa
Los filtros de bolsas se utilizan como pre-filtración o como filtros de extracción de sistemas de ventilación centrales y filtración en cabinas. En prefiltración, se utilizan como filtración del aire de entrada o de impulsión en el interior de la cabina, en la etapa previa al paso del aire o impulsión en el interior de la cabina a través de la manta filtrante existente en el techo.
Los filtros de bolsa pueden corresponder a las clases G4, M5 y M6 en las etapas de entrada, mientras que los filtros de bolsa F7 se emplean habitualmente como postfiltración o acabado en determinados sistemas.
Materiales empleados en las cabinas
| Material | Aplicación indicada |
|---|---|
| Materiales sintéticos | Filtros de techo y filtros de entrada o impulsión |
| Fibra de vidrio | Filtros de salida o extracción, filtro de suelo y filtro grueso en presencia de altas temperaturas |
| Cartón plisado | Filtro de salida o extracción |
| Poliéster | Prefiltración, filtración de polvo y cartuchos filtrantes |
Los materiales de fibra de vídrio se utilizan para los filtros de salida o de extracción, como filtro de suelo de las cabinas de pintura o filtro grueso en presencia de altas temperaturas (Paint-Stop). La manta de cartón plisado se utiliza con mayor frecuencia como filtro de salida o de extracción de las cabinas de pintura.
Relación entre el prefiltro y el filtro de techo
El filtro de techo o plénum está situado en la parte superior de la cabina. Su función es retener las partículas de polvo proveniente del intercambiador de calor.
La eficiencia de la prefiltración influye directamente en la vida útil del filtro de techo. Cuando el filtro de techo se satura, se produce una sobrepresión en la zona superior y el flujo de aire deja de ser uniforme, lo que puede afectar a la calidad de los trabajos realizados dentro de la cabina.
Los filtros de cassette están diseñados principalmente como filtros clase M5 - F9, están fabricados por el proceso de minipliegue en material sintético de gran calidad, fibra de vídrio o incluso mediante combinación de diferentes materiales sintéticos, son eficientes con grandes caudales y bajas caídas de presión, y se aseguran una larga vida con la pre-filtración adecuada.
Filtros de cassette en sistemas de cabina
Los filtros de cassette se emplean como filtros finales o de extracción en los sistemas de ventilación de cabinas. Su utilización puede ser adecuada cuando se requiere una etapa de filtración con grandes caudales y bajas caídas de presión.
- Los filtros de cassette de material filtrante de una sola capa se utilizan para sistemas simples de filtros de una etapa como cajas eléctricas, agregados y otros tipos de maquinaria.
- Los filtros de cassette de material filtrante arrugado incorporado y refuerzo de malla se utilizan para los sistemas de ventilación convencionales y cabinas de pintura.
- Los filtros de cassette de material filtrante arrugado, llamado tecnología minipleat, se utilizan para los sistemas de ventilación complejos para reducir los costos de energía y extender la vida útil del filtro.
Los marcos se fabrican a partir de cartón o lámina de metal en los filtros de una sola capa. En los filtros de material arrugado con refuerzo de malla, los marcos se fabrican de lámina de metal. En la tecnología minipleat, el marco del filtro está hecho de plástico.
Prefiltración, caudal y pérdida de rendimiento
Comprobar la velocidad real del aire es una excelente manera de elegir su filtro de escape. Cualquiera que sea su instalación, es necesario controlar la velocidad del aire contra cualquier pérdida de rendimiento debida a la obstrucción de los filtros.
También es necesario comprobar la estanqueidad de los filtros que son fuente de contaminación difusa y establecer un intervalo de cambio de filtro. Para el polvo, el intervalo puede relacionarse con el número de horas de uso de las instalaciones; para las materias en suspensión y el exceso de pulverización, depende de la cantidad de residuos y del porcentaje de extractos secos.
Los filtros deben mantenerse correctamente asentados y estancos para evitar que el aire circule por caminos alternativos. La obstrucción progresiva puede modificar el caudal, aumentar la pérdida de carga y alterar la uniformidad del flujo en la zona de trabajo.
Cuándo cambiar el prefiltro
El cambio debe establecerse según el estado real del filtro y las condiciones de uso. El intervalo depende de la carga de polvo, la cantidad de partículas presentes en el aire de entrada, el número de horas de funcionamiento y la evolución de la velocidad del aire.
- Controlar visualmente el grado de carga del medio filtrante.
- Comprobar la velocidad real del aire.
- Revisar la estanqueidad del filtro.
- Observar si aparecen sobrepresiones o una distribución irregular del aire.
- Establecer un intervalo de cambio basado en las horas de funcionamiento y en la cantidad de residuos.
Los filtros de suelo deben estar lo menos saturados posible, ya que de lo contrario se produce una sobrepresión en la cabina, ocasionando turbulencias que impidan realizar trabajos de calidad. Aunque esta observación corresponde a la extracción, muestra la importancia de controlar todas las etapas del sistema y no únicamente el prefiltro.
Filtración posterior en cabinas de pintura
Los filtros de piso o suelo se encuentran localizados en la parte baja de la cabina, por debajo de las rejillas metálicas. Estos filtros son los que requieren reemplazo más a menudo debido a que están más expuestos a las partículas generadas durante el procesado.
Retienen la pintura húmeda, no la seca. Pueden ser de manta de fibra de vídrio o bien de manta de cartón plisado.
Después de que el aire ha pasado por el filtro de suelo antes de incorporarse nuevamente al ambiente se requiere eliminar al máximo las partículas de pintura que no se retuvieron en el filtro de suelo. Este tipo de filtros generalmente son de bolsas y pueden ir en conjunto con filtros de fibra de vidrio, se encuentran localizados en la zona de extracción de aire con el objetivo de expulsar un aire lo más limpio posible al ambiente.
Cabinas de lijado y barnizado
En una cabina de lijado, usted encontrará esencialmente filtros de poliéster de calidad G4 con filtros de bolsa F7 en el acabado. En una cabina de barnizado o de pintura líquida, usted encontrará filtro de cartón plisado o acordeón y filtro de papel multicapa en rollo o bolsas.
Estos filtros deben recoger y retener los sólidos suspendidos. Así, sus conductos de ventilación no se obstruyen, evitando la laboriosa limpieza del extractor o incluso la costosa sustitución de los conductos metálicos.
El filtro de fibra de vidrio se utiliza en la extracción, aunque se recomienda ser reemplazado por un filtro de papel multicapa. El filtro de papel multicapa en rollo o bolsas constituye una alternativa para la retención de partículas y exceso de pulverización.
Prefiltración en cabinas de pintura en polvo
En una cabina de polvo se pueden encontrar bolsas filtrantes de tela, así como cartuchos filtrantes con medios de celulosa, poliéster o poliéster antiestático.
| Medio filtrante | Características |
|---|---|
| Celulosa | Es el tipo de media más utilizado y tiene la ventaja de ser económico, pero sigue siendo frágil. |
| Poliéster | Tiene una vida útil más larga y puede ser desatascado. |
| Poliéster antiestático | Contiene partículas de aluminio que hacen que la manta sea conductora. |
El poliéster antiestático, además de las ventajas del poliéster, contiene partículas de aluminio que hacen que la manta sea conductor. Este cartucho con esta manta filtrante se recomienda para el recubrimiento en polvo y evitar cualquier riesgo de explosión.
Cartuchos filtrantes y limpieza automática
Una cabina de filtración puede aspirar el aire cargado del polvo procedente del desbarbado o lijado de piezas o moldes. Los ventiladores de extracción aspiran este aire cargado de polvo.
El aire pasa a través de los cartuchos filtrantes situados en el frontal de la cabina; el polvo queda retenido en los filtros de cartucho, con lo cual aseguramos que el polvo ambiental en la zona de aspiración sea mínimo. Además, el aire aspirado es filtrado, recirculado y renovado para volver a inyectarlo a la zona de trabajo.
Los cartuchos filtrantes cargados de polvo, se desempolvan mediante la inyección de aire comprimido por parte de un calderín que lo impulsa hacia el centro de cada cartucho; por último, el polvo es recogido en cajones extraíbles para su gestión.
La cabina va provista en el frontal de aspiración, de un sistema de filtración absoluta a través de cartuchos filtrantes especiales antiestáticos de poliéster, con certificación de emisión permitida (<1 mg/m3) BIA-C.
Prefiltración en cabinas de acero para polvo y partículas
Las cabinas de filtración de polvo pueden construirse con techo y contorno lateral con paneles tipo sandwich prelacado y aislante con poliuretano expandido tipo PUR, que retarda la propagación del fuego. La cabina puede incorporar un sistema de recirculación interior de aire con plenum para retorno del aire aspirado y con regulación para renovación.
El sistema puede incluir un plenum de descarga de aire filtrado sobre techo de cabina y conductos de tubería de acero galvanizado para distribución de aire, con by-pass de regulación.
Este tipo de cabina se utiliza para la aspiración y filtrado de polvo de metales acabados y recubrimientos metálicos de superficies o piezas, piezas o superficies de material plástico y piezas o superficies de madera-mueble.
Cabinas de filtración construidas en acero
Las cabinas de gases están pensadas para la manipulación de productos de toxicidad moderada, y están construidas en plancha de acero recubierta con pintura epoxi y metilpropileno de alta resistencia, proporcionando una gran visibilidad desde todos los ángulos y un peso muy contenido.
Permiten eliminar contaminantes gaseosos y/o partículas sólidas o aerosoles sin necesidad de instalación de conductos de extracción hacia el exterior. Las moléculas gaseosas y/o partículas son retenidas en el seno de filtros moleculares de carbón activo y filtros absolutos tipo HEPA (clase H-14).
En estas cabinas, el motor y el sistema de filtración están situados en la parte superior de la cabina, de fácil acceso para sustitución de los mismos. Los equipos se suministran con un filtro estándar de carbón activo y pueden admitir hasta 2 filtros; 1 para productos químicos y otro para partículas.
Control de saturación y seguridad
El anemómetro de hilo caliente (térmico) permite controlar una velocidad de aspiración adecuada para garantizar los niveles de contención. También está diseñado para realizar la comprobación de la saturación del filtro.
El sistema de control puede incorporar autorregulación de la velocidad de aspiración a 0,5 m/s, alarma acústica y óptica por velocidad insuficiente, alarma acústica y óptica por fallo en el motor y alarma para indicación de cambio de filtros por horas de funcionamiento.
La comprobación del estado del filtro puede realizarse mediante tubos reactivos colorimétricos cada 60 horas de funcionamiento según la norma de referencia AFNOR NF X 15-211:2009.
Las cabinas también pueden incorporar alarma acústica y óptica por sobretemperatura en el interior de la zona de trabajo, alarma por apertura de la ventana frontal, indicación de temperatura interior, fecha y hora, interfaz de comunicación RS485 y registro interno de cambio de filtros.
Cabinas con carbón activo y filtros HEPA
Los filtros moleculares de carbón activo retienen moléculas gaseosas, mientras que los filtros absolutos tipo HEPA, clase H-14, retienen partículas. Estos filtros son adecuados para todos los tipos de gases producidos: orgánicos, ácidos inorgánicos, formaldehído, NH3 y aminas.
El sistema de filtración puede incluir un filtro con chip electrónico, anemómetro digital, aviso de puerta abierta, aviso de revisión del nivel de saturación del filtro cada 60 horas de trabajo y sistema de detección de saturación del medio filtrante.
El control del flujo de aire por microprocesador puede mostrar la velocidad de aspiración, el tipo de filtro instalado, la fecha, la hora, el cronómetro cuenta atrás, la fecha de próxima revisión y el contador de horas de trabajo acumuladas del filtro y la cabina.
Aplicaciones especiales de prefiltración
Las cabinas de pesada ofrecen el nivel más alto de protección al operador o al producto, en función del requerimiento del cliente, frente a las partículas en suspensión en el aire generadas durante las actividades de manipulación de polvo, tales como muestreo, carga y pesada, o las partículas contaminantes del ambiente externo.
El aire es aspirado a través de las rejillas de extracción situadas en la parte inferior del fondo de la cabina y pasa una etapa de prefiltración previa G-4 que retiene la mayor parte de partículas en suspensión. En una primera etapa de filtración, el aire es impulsado a través de los filtros F7.
Posteriormente el aire es impulsado nuevamente al plénum del techo pasando por una etapa de filtración terminal HEPA (H14), que retiene las partículas más pequeñas. Una pequeña cantidad de aire, entre un 10 y un 20% del aire recirculado, se extrae de la cabina por la salida superior frontal a través de dos filtros HEPA (H14) para poder mantener la zona de trabajo en depresión y evitar la fuga de partículas del producto al exterior.
| Etapa | Clase o elemento | Ubicación o función |
|---|---|---|
| Prefiltración | G-4 | Retener la mayor parte de partículas en suspensión |
| Filtración intermedia | F7 | Primera etapa posterior a la prefiltración |
| Filtración terminal | HEPA H14 | Retener las partículas más pequeñas |
Cabinas de acero para filtración molecular
Las cabinas de aislamiento de filtración molecular se fabrican a medida del cliente para aislar equipos de instrumentación o automatización que puedan generar vapores o polvos peligrosos.
- Prefiltración con 95% de eficiencia de 0,5 μ.
- Sistema de filtración de carbón activo altamente eficiente, certificado BS7989 y/o filtro HEPA H14.
- 15 tipos de carbón disponibles para diversas aplicaciones.
- Sistema de extracción y filtración con sello dinámico garantizando que todo el aire pasa a través del filtro.
- Velocidad de aire variable en el rango 0.30 - 0.60 m/s.
La construcción puede realizarse en Fe37 pintada en RAL 7035, con perfiles de aluminio extruidos pintados en RAL 7015, superficie de trabajo en acero inoxidable 304 AISI y panel frontal de metacrilato transparente.
Protección frente a polvo, incendio y explosión
La recogida de polvo permite controlar el acabado del recubrimiento y evitar retoques de pintura. La gestión de emisiones se realiza mediante la captura de contaminantes secos y gaseosos.
La filtración contribuye a la protección contra el riesgo de incendio debido principalmente a pinturas y diluyentes inflamables a base de disolventes. También interviene en la protección contra explosiones con vapores y partículas combustibles.
En procesos de desbarbado y lijado, las partículas de polvo pueden generar riesgos adicionales. Estas actividades pueden crear una gran cantidad de polvo nocivo para la salud y ensuciar el ambiente de trabajo, y pueden causar el riesgo de incendio resultante de polvos de grano pequeño de materiales tales como aluminio o titanio, potencialmente inflamables y explosivos.
Durante el soplado, con la fuerza del aire presurizado, las micropartículas de aceite y metal que se encuentran en la pieza de trabajo se hacen volátiles y, por lo tanto, peligrosamente inhalables. Los contaminantes se empañarían en la atmósfera, mientras que las partes más gruesas podrían terminar en los cajones de piezas ya limpias con el riesgo de oxidarlas.
Cómo mantener el sistema de prefiltración
El mantenimiento debe considerar el conjunto de la instalación: prefiltros, filtros de techo, filtros de suelo, filtros de extracción, conductos, ventiladores y sistemas de control.
- Comprobar periódicamente la velocidad real del aire.
- Inspeccionar la saturación del prefiltro y de las etapas posteriores.
- Verificar la estanqueidad de los filtros y de sus alojamientos.
- Controlar la aparición de sobrepresión, turbulencias o distribución irregular del aire.
- Registrar las horas de funcionamiento y los cambios de filtros.
- Definir el intervalo de sustitución según el polvo, las horas de uso, la cantidad de residuos y el porcentaje de extractos secos.
- Gestionar correctamente los filtros secos llenos de residuos y extractos secos.
El control periódico evita la pérdida de rendimiento debida a la obstrucción de los filtros. También permite detectar a tiempo una estanqueidad deficiente, que puede convertirse en una fuente de contaminación difusa.
Selección de la prefiltración
La selección depende del tipo de contaminante, del caudal de aire, de la velocidad de aspiración, de la temperatura, del proceso realizado y de la configuración de la cabina.
- Para hojas y fibras gruesas: filtro metálico.
- Para polvo grueso: filtro plano o plisado de poliéster G3 a G4.
- Para partículas finas: manta filtrante M5.
- Para una etapa de mayor superficie filtrante: filtros de bolsa G4, M5 o M6.
- Para grandes caudales y bajas caídas de presión: filtros de cassette M5-F9.
- Para contaminantes gaseosos: filtro de carbón activado.
- Para partículas muy pequeñas en etapas terminales: filtro HEPA H14.
- Para recubrimiento en polvo: cartuchos de poliéster antiestático.
Comprobar la velocidad real del aire es una excelente manera de elegir su filtro de escape. El control del caudal y de la pérdida de carga debe realizarse junto con la evaluación del estado físico del medio filtrante.
Una prefiltración correctamente dimensionada protege el filtro de techo, conserva la uniformidad del flujo de aire y reduce la entrada de contaminantes en la zona de trabajo. La elección final debe corresponder al proceso, a la carga contaminante y a las condiciones concretas de funcionamiento de la cabina de acero.
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