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Tratamiento de aires / Filtración de Aire

Los filtros de aire, que se entregan como parte del paquete de las unidades HVAC, frecuentemente vienen con varias opciones que debe seleccionar el comprador. Sin embargo, los sistemas y construcción de de las áreas limpias requieren un análisis completo de los componentes de filtración de aire y de como deben ser usados.

La suciedad atmosférica es una compleja mezcla de humos, nieblas, vapores, partículas secas granulares, y fibras. Cuando hay sólidos finos suspendidos en un gas, esta mezcla se llama generalmente aerosol. Una muestra de suciedad atmosférica, recolectada en un punto dado, contendrá generalmente materiales que son comunes a esa localidad, junto con otros componentes que se generan a distancia pero son transportados por corrientes de aire y difusión. Estos componentes varían con la geografía de la localidad, la estación del año, la dirección e intensidad del viento, y la proximidad a las fuentes de suciedad.

Clasificación de los filtros de Aire

Las tres características operacionales que distinguen los varios tipos de filtros son la eficiencia, resistencia al flujo de aire y vida útil o duración de la capacidad de limpieza. La eficiencia mide la habilidad del filtro de aire de remover las partículas de materia de la corriente de aire. El promedio de eficiencia durante la vida útil de los filtros es la característica más significativa para la mayoría de las aplicaciones. La resistencia al flujo de aire (o simplemente resistencia) es la caída de presión a través del filtro a un caudal dado. El término caída de presión se usa indistintamente como resistencia. La capacidad de limpieza define la cantidad, de un tipo partículas de suciedad, que un limpiador es capaz de retener, cuando opera con un caudal de aire específico hasta un valor máximo de resistencia o antes que su arrestancia sea seriamente reducida como resultado del ensuciamiento.

Eficiencia en la limpieza de aire
En general, se emplean tres tipos de tests juntos, con ciertas variaciones, para la determinación de la eficiencia de los filtros de aire:

a. Se alimenta el filtro de aire con suciedad sintética estandarizada consistente de varios tamaños de partículas y se determina un factor del peso de la suciedad removida. Bajo los estándares de los Test del ASHRAE 52.11-1992, este tipo de medición de eficiencias se denomina arrestancia en peso de suciedad sintética para distinguirla de los otros valores de eficiencia. El término se abrevia frecuentemente como arrestancia.
b. La suciedad atmosférica se pasa por el filtro de aire, y se compara el efecto de decoloración del aire limpio con el aire de entrada. Este tipo de medición se llama eficiencia de decoloración o spot.
c. Se alimentan los filtros de aire con partículas de tamaño uniforme y se determina el porcentaje removido por el mismo. Por ejemplo, se mide la distribución y concentración del tamaño de partículas aguas arriba y aguas abajo del filtro; esto esta referido a una eficiencia fraccional.

Resistencia del Flujo de Aire
La medición de la caída de presión es relativamente simple, pero la medición exacta de la capacidad de carga real de suciedad es complicada debido a la variabilidad de la suciedad atmosférica. Por consiguiente, normalmente se usa la suciedad sintética estandarizada.

Mantenimiento de la capacidad de limpieza
Ya que la suciedad sintética no es exactamente la misma que la atmosférica, el mantenimiento de la capacidad de limpieza cuando se mide con estos test acelerados puede ser diferente de la que se obtiene con suciedad atmosférica. Es imposible determinar la exacta vida útil que va a tener el filtro por medio de pruebas de laboratorio. Sin embargo los testeos de filtros bajo condiciones estándares nos sirven como guía del efecto relativo de la suciedad en la performance de varias unidades. Se han desarrollado varios tipos de tests de carga de suciedad para este propósito.

Paneles de Filtros

Filtros viscosos de choque
Estos son filtros planos hechos con paños de fibras de gran porosidad. El medio filtrante esta embebido con una sustancia viscosa, tricresilfosfato, que actúa como un adhesivo para las partículas que chocan con las fibras; de ahí el nombre viscoso de choque. La velocidad de diseño a través del medio filtrante esta normalmente en el rango de 200 a 800 pies por minuto (1.0 a 4.0 m/s). Estos filtros se caracterizan por una caída de presión baja. Bajo costo, y buena eficiencia para fibras pero baja eficiencia para la suciedad atmosférica normal. Este tipo de filtros se usa normalmente como prefiltro de filtros de mayor eficiencia.

Filtros de mediana eficiencia
En los filtros secos de mediana eficiencia, el área del medio filtrante es mucho mayor que la superficie de la cara del filtro; por eso, la velocidad a través del medio filtrante es sustancialmente menor que la velocidad de aproximación a la cara del filtro. El rango de velocidad media va de 6 a 90 pies por minuto (0.3 a 0.45 m/s), a pesar de que la velocidad de aproximación es de 750 pies por minuto (3.75 m/s). La profundidad en la dirección del flujo varia de 2 a 36 pulgadas (50 a 900 mm.).

Filtros de alta eficiencia
Los filtros de alta eficiencia se hacen en dos tipos: filtros High Efficiency Particulate Air (HEPA) y filtros Ultra Low Penetrating Air (ULPA).
Los filtros HEPA tienen una eficiencia nominal de 99.97 a 99.997 por ciento de remoción de partículas de tamaño de 0.3 µm, y los filtros ULPA tienen una eficiencia de 99. 997 por ciento para partículas de 0.12 µm. de tamaño.

Ambos filtros, el HEPA y el ULPA, usan como medio filtrante un papel de fibra de Mylar-vidro de alta temperatura. Ambos filtros el HEPA y el ULPA están construidos con separadores, normalmente en un molde profundo, con marco de aluminio, con varios pliegues, los filtros pueden variar de 2 a 12 pulgadas (50 300 mm.) en profundidad. Las medidas estándar son 24 x 48 pulgadas (600x1200 mm.) y 24 x24 pulgadas (600 x 600 mm.).

Estos filtros trabajan normalmente con una velocidad de 10 pies por minuto (0.5 m/s) en la cara del filtro, pero algunas veces las velocidades en la cara del filtro pueden exceder los 250 pies por minuto (1.25 m/s), con una resistencia creciente desde 0.50 a 1.00 pulgadas de columna agua (125 a 250 Pa) o mayores durante su vida útil. La velocidad del flujo a través del medio filtrante puede ser tan baja como 5 pies por minuto (0.025 m/s) debido a la profundidad de los pliegues con que se construyen.

ATENCION - El medio filtrante de los filtros HEPA es muy frágil, se debe tener extremo cuidado para evitar cualquier contacto que pueda dañar el mismo.

Instalación de Filtros
La eficiencia de un filtro en servicio, por supuesto, se reduce sensiblemente si hay fugas de aire alrededor del mismo o a través de fugas en dampers de by-pass o marcos diseñados pobremente. Cuanto mayor es la eficiencia del filtro, se debe poner mayor atención en la rigidez y efectividad de sellado de los marcos.

Adicionalmente, los filtros de alta eficiencia se deben manejar e instalar con extremo cuidado para evitar contactos y el subsecuente daño sobre el medio. La deformación del marco del filtro puede causar la ruptura del medio.

Cuando se emplean filtros de alta eficiencia (HEPA y ULPA) para proteger áreas limpias, es importante que los filtros estén instalados tan cerca del área como sea posible para evitar que se arrastren partículas entre el filtro y la salida. Los filtro HEPA y ULPA se instalan normalmente en un área limpia de flujo laminar, en una cabina de filtros en línea donde una pared se convierte en un banco de filtros terminales; o parte del cielorraso o el cielorraso entero donde forman una instalación de distribución de aire Terminal.

Los datos publicados de performance de todos los filtros de aire están basados en flujos de aire de sentido recto e irrestricto. Los filtros se deberían instalar de tal forma que la cara tenga un ángulo recto con respecto al flujo cuando sea posible. Se deberían evitar corrientes en sentido contrario o espacios muertos; el aire se debería distribuir uniformemente sobre toda la superficie del filtro, usando deflectores y difusores, si es necesario. Algunas veces, si se dirige el aire directamente sobre la cara de los filtros, a una velocidad mucho mayor que la normal, se pueden dañar los mismos.