Factores a tener en Cuenta al Seleccionar un Filtro Industrial de Aire y Gas

Instalación Interior o Exterior

La ubicación del equipo de proceso (bomba de vacío, soplante o compresor) y el propio filtro determinarán los materiales de construcción y la longevidad. Por ejemplo, si un filtro se monta a la intemperie en un entorno marino severo, la construcción en acero inoxidable  316L es ideal.

Además, si el filtro está expuesto a condiciones meteorológicas como lluvia o nieve, es necesaria una protección adecuada para evitar la entrada en el filtro y un posible desvío al equipo.

El medio ambiente desempeña un papel importante en la construcción recomendada de sus filtros..

La calidad del aire ambiente también es un factor importante, ya que un reto difícil conllevará una mayor frecuencia de servicio. Los equipos y filtros instalados en entornos ambientales adversos, como la fabricación de cemento y la minería, requieren una protección adicional frente a las condiciones.

Caudal de Gas/Aire

El caudal de la corriente de gas o aire influye directamente en el tamaño y el rendimiento de un filtro. El tamaño de conexión de una carcasa de filtro y la superficie del elemento filtrante interno están directamente determinados por el caudal del proceso. Además, el caudal influye en la capacidad de retención de polvo y en la eficacia del filtro.

Los estudios han determinado que cuando el caudal es excesivo, la capacidad de retención de polvo y la eficiencia se verán afectadas, por lo que este es un dato crítico para dimensionar un filtro de aire o gas industrial.

Tipo y Características del Contaminante

Los diseños de los filtros de aire y gas varían en función del tipo de contaminación (partículas, líquido, vapor). Es importante analizar el proceso en sí y las condiciones de funcionamiento (presión/vacío, temperatura, etc.). Juntos, determinarán los medios de filtración industrial, las etapas de separación, el flujo y el diseño de la carcasa del filtro. Por ejemplo, una simple contaminación por polvo puede requerir sólo un elemento filtrante de poliéster, mientras que un desafío líquido pesado puede requerir múltiples etapas de separación (deflector, demister pad y elemento filtrante final). Cualquier información disponible sobre el tamaño de las partículas (micras), las propiedades físicas y la concentración son factores a tener en cuenta.

Ideal para aplicaciones de retención por vacío en la industria del fresado de madera, un combinado ST SpinMeister utiliza un prefiltro para eliminar las partículas gruesas de polvo de madera (85% a 15 micras), lo que prolonga enormemente la vida útil del filtro primario ST en línea. Los resultados son tiempos de funcionamiento más largos y menos interrupciones por mantenimiento.

Por ejemplo, un elemento filtrante diseñado para capturar polvo grueso de madera procedente de una mesa de fresado CNC será diferente de un filtro diseñado para capturar polvo fino de silicio procedente de un proceso PCVD de semiconductores.

Los líquidos tienen otras características específicas, como la corrosividad, la viscosidad y el desafío volumétrico. Los rasgos de un vapor variarán en función de la fuente (producto químico, agua, resina, etc.) y del punto de ebullición de cada uno en condiciones de presión o vacío.

Servicio Continuo o Temporal

Las operaciones continuas son cada vez más la norma para los equipos de procesos industriales, lo que contribuye a aumentar la tensión en un filtro. Este flujo constante es predecible, pero también supone un desafío constante de contaminación (partículas, líquidos). Las condiciones ambientales o de proceso más duras requerirán un filtro de mayor capacidad para alcanzar el intervalo de servicio y la caída de presión deseados. Alternativamente, si las operaciones se realizan por lotes, el filtro no está sujeto a un servicio constante. Sin embargo, el dimensionamiento es fundamental para garantizar que el filtro funcione bien durante el tiempo que esté en servicio.

Temperatura

La temperatura del proceso influirá en el estado físico de la contaminación. Por ejemplo, los líquidos se evaporan en forma de vapores y eluden determinados filtros.
Las temperaturas extremas también influirán en los materiales de construcción de un filtro, que se tratarán más adelante con más detalle.

Esto es especialmente importante para los componentes de los elementos filtrantes: medios, adhesivos y elastómeros. Si las condiciones de funcionamiento superan el intervalo de temperatura previsto, el resultado puede ser una reducción de la vida útil y la eficacia del filtro.

Funcionamiento de Presión/Vacío

Los filtros industriales de aire y gas se instalan en una amplia gama de aplicaciones, desde vacío hasta alta presión. La presión de funcionamiento determina los materiales de construcción y los parámetros de diseño de un filtro, como el grosor del material, las normas de soldadura y la estanqueidad.

La presión de funcionamiento junto con la temperatura afectará al estado de los contaminantes en el aire o gas (presión de vapor). Una vez comprendidas las condiciones y los requisitos específicos del proceso, se puede ultimar el diseño del filtro.

Especificaciones y Códigos de Diseño para los Filtros

Las especificaciones de diseño y los códigos variarán en función de las condiciones del proceso y del país/región de instalación. La presión es un factor común de diseño y, dependiendo de la ubicación de la instalación, algunos filtros requerirán una construcción basada en las normas ASME VIII o PED (Directiva de equipos a presión) y pruebas no destructivas (END) para garantizar la integridad frente a fugas. También existen otros códigos de recipientes a presión específicos de cada país (Ej.
China y Australia). Todas estas directivas dictan la soldadura/fabricación, los espesores de los materiales y los END.

Los filtros con clasificación ATEX ayudan a minimizar el potencial de explosión en entornos de trabajo peligrosos.

Otros códigos de diseño aplicables dependen de la contaminación del proceso, el entorno circundante y la ubicación de la instalación. Esto incluye también requisitos gubernamentales y medioambientales, como:

• ATEX para polvos y gases potencialmente combustibles.
• Requisitos antideflagrantes para componentes eléctricos (motores, manómetros) instalados en zonas clasificadas.
• Las especificaciones del sector como NFPA 99:2018 Health Care Facilities Code e ISO 7396-1:2016 Medical Gas Pipeline Systems rigen los sistemas de vacío médicos.
• Marcado CE para indicar la conformidad con las normas de la UE.
• Declaraciones REACH y RoHS para confirmar que los materiales peligrosos están excluidos del proceso de fabricación.

Materiales de Construcción de la Carcasa de Filtro

La mayoría de los filtros industriales de aire y gas se construyen en acero; sin embargo, la calidad del acero y el acabado final están sujetos a condiciones de proceso específicas.
Para aplicaciones de aire estándar, normalmente se acepta la construcción en acero al carbono pintado. Sin embargo, cuando hay presencia de productos químicos corrosivos o gases de proceso, o el entorno ambiental es duro (entorno marino o químico), puede ser necesario un grado superior de acero inoxidable (316L).

Pueden ser necesarios revestimientos alternativos específicos en función del proceso y de los entornos ambientales.

Las conexiones y racores de un filtro también son componentes críticos. Algunos filtros pueden requerir conexiones embridadas (ANSI, DN, ISO-K) para adaptarse al equipo o a las tuberías existentes. En aplicaciones de alta presión y vacío medio/alto, algunas bridas requerirán un acabado especial para garantizar una superficie de sellado ideal. Las conexiones roscadas también son habituales y pueden ser métricas (BSPP o BSPT) o según la norma estadounidense (MPT o FPT) en función de las normas del país y del equipo de proceso.

Los materiales de construcción son el principal factor de coste, por lo que es importante saber qué se necesita para soportar el proceso y las condiciones ambientales antes de finalizar el presupuesto del proyecto.

Tasa de Fugas de los Filtros de Vacío

Los filtros Solberg de la Serie WL para servicio de vacío que reciben una prueba final de certificación del índice de fugas de helio.

Aunque un filtro es fundamental para proteger una bomba de vacío de la contaminación del proceso, también debe ser estanco para garantizar que el operario pueda alcanzar el nivel de vacío de proceso requerido. Al seleccionar un filtro de vacío, solicite una tasa de fuga publicada (mbar L/seg) de una máquina de prueba de fugas de helio calibrada para asegurarse de que mantendrá el vacío durante el servicio.

Tipo de Medio Filtrante y Eficiencia

Los elementos filtrantes se construyen a partir de una de las muchas opciones de medios en función de la contaminación ambiental o del proceso y de las condiciones de funcionamiento. Existe una gran variedad de micrajes y eficiencias en función del tamaño y la naturaleza de las partículas contaminantes. El poliéster, el filtro de papel, el PTFE, la fibra de vidrio y la malla de acero inoxidable son todas selecciones comunes, y los tamaños en micras varían desde submicras a gruesas.

La eficiencia global es una combinación del medio filtrante y la velocidad, y la capacidad de retención depende del diseño del elemento (superficie, profundidad, envuelto o plisado).
Además de las partículas sólidas, algunos medios están diseñados para la adsorción de vapor, lo que requiere estilos de medios granulados e impregnados.

Construcción y Sellado del Elemento Filtrante

Las condiciones del proceso determinan si son necesarios componentes especiales. Por ejemplo, la presencia de productos químicos y las altas temperaturas pueden requerir compuestos de encapsulado especiales para garantizar la integridad estructural.
Los entornos corrosivos pueden requerir componentes de soporte de elementos de acero inoxidable 304 o 316, como las tapas de los extremos.Además, un filtro es tan bueno como su estanqueidad, por lo que el material de la junta también debe ser compatible con las condiciones del proceso y la contaminación. Viton, PTFE y BUNA son tres tipos de juntas comunes que se utilizan en diferentes condiciones.

Seguridad

Los contaminantes del proceso pueden ser corrosivos, pirofóricos o explosivos por naturaleza, por lo que la manipulación y el servicio por parte del Operador deben considerarse de antemano. Los diseños resistentes a las explosiones, como los ATEX, son una opción.

Algunos polvos son pirofóricos y se incendian cuando se exponen repentinamente al oxígeno, por lo que se integran características adicionales, como puertos oxidantes, para garantizar que el material capturado sea seguro para que los operarios lo manipulen durante el mantenimiento.

Requisitos de Instalación

Una vez determinados el tamaño y la capacidad del filtro, es fundamental tener en cuenta el espacio disponible para la instalación y el acceso para el mantenimiento. Tanto si se trata de una instalación nueva como de una actualización, puede haber limitaciones debidas a las tuberías, el espacio libre, el peso y el acceso físico.
Los filtros industriales pueden diseñarse y fabricarse para adaptarse al espacio disponible y a las limitaciones de un nuevo sistema (bomba de vacío, soplante o paquete compresor) o de una planta existente.
El peso va de la mano con el tamaño, así que confirme que la tubería o la ubicación de montaje pueden soportar el filtro tanto en estado limpio como sucio. Antes de proceder a la instalación, debe tenerse en cuenta la distancia de servicio necesaria para extraer un elemento filtrante de la carcasa, así como el peso de la tapa del filtro y del elemento filtrante.Características especiales como brazos de elevación o puertas de acceso lateral son buenas opciones para simplificar el proceso de servicio y hacerlo más seguro para el operario.

Presión Diferencial

La restricción a través de un elemento filtrante se define como presión diferencial, también denominada pérdida de carga. El aumento de la caída de presión es un factor primordial en el intervalo de mantenimiento. Este intervalo varía en función del caudal real y del problema de contaminación. Los diseños de filtración deben tener en cuenta la clasificación en micras del elemento, la eficiencia y el área de superficie para minimizar la presión diferencial, lo que permite un rendimiento más eficaz del sistema. Si la presión diferencial es excesiva, el equipo protegido tendrá dificultades para funcionar eficazmente y alcanzar el vacío o la presión necesarios para el proceso.

La diferencial de presión puede medirse y controlarse mediante manómetros analógicos o digitales, que pueden integrarse en el filtro o en grifos incluidos en las tuberías de proceso aguas arriba y aguas abajo. Esta función permite al operador supervisar el estado del filtro y, en última instancia, saber cuándo debe revisarse o sustituirse el elemento.

Accesorios de Servicio/Mantenimiento

Los filtros industriales pueden diseñarse con características integradas para un servicio y mantenimiento prácticos: limpieza por pulsos inversos, recipientes de recogida extraíbles y sistemas de autodrenaje son algunos de los elementos comunes solicitados por los operarios y el personal de mantenimiento. En los casos en que el contaminante capturado es inofensivo, la limpieza de un elemento filtrante puede ser tan sencilla como utilizar un cepillo o aire comprimido para eliminar las partículas.
Algunos medios filtrantes son lavables, lo que también puede alargar su vida útil.
Las funciones automatizadas y de autolimpieza son buenas opciones si el contaminante es peligroso o si se requiere un funcionamiento continuo. En aplicaciones de filtrado y separación de líquidos, un sistema de drenaje automatizado puede permitir la recogida y manipulación continua de líquidos sin interrumpir el proceso de vacío o presión.