Fattori da considerare nella scelta di un filtro industriale per aria e gas

Installazione interna o esterna

La posizione dell'apparecchiatura di processo (pompa del vuoto, soffiante o compressore) e il filtro stesso determineranno i materiali di costruzione e la durata. Ad esempio, se un filtro viene montato all'esterno in un ambiente marino difficile, la costruzione in acciaio inox 316L è l'ideale.

Inoltre, se il filtro è esposto agli agenti atmosferici, come pioggia o neve, è necessaria una protezione adeguata per evitare l'ingresso nel filtro e il potenziale bypass dell'apparecchiatura.

L'ambiente gioca un ruolo importante nella costruzione consigliata dei filtri.

Anche la qualità dell'aria ambiente è un fattore importante, in quanto un'applicazione complessa porterà a una maggiore frequenza di manutenzione.
Le apparecchiature e i filtri installati in ambienti difficili, come la produzione di cemento e l'industria mineraria, richiedono un'ulteriore protezione dalle condizioni ambientali.

Portata gas/aria

La portata del flusso di gas o aria influisce direttamente sulle dimensioni e sulle prestazioni del filtro. Le dimensioni di connessione di un alloggiamento del filtro e la superficie dell'elemento filtrante interno sono determinate direttamente dalla portata del processo.Inoltre, la portata influisce sulla capacità di trattenere la polvere e sull'efficienza del filtro.

Gli studi hanno determinato che quando la portata è eccessiva, la capacità di trattenere la polvere e l'efficienza ne risentono, quindi questa è un'informazione fondamentale per il dimensionamento di un filtro industriale per aria o gas.

Tipo e caratteristiche del contaminante

Air and gas filter designs vary depending on the contamination type (particles, liquid, vapor).È importante analizzare il processo stesso e le condizioni operative (pressione/vuoto, temperatura, ecc.). L'insieme di questi elementi determina il mezzo di filtrazione industriale, gli stadi di separazione, lo schema di flusso e il design dell'alloggiamento del filtro.

Ad esempio, una semplice contaminazione da polvere può richiedere solo un elemento filtrante in poliestere, mentre una forte contaminazione da liquidi può richiedere più stadi di separazione (deflettore, demister ed elemento filtrante finale).Tutte le informazioni disponibili sulla dimensione delle particelle (micron), sulle proprietà fisiche e sulla concentrazione sono fattori da considerare.

Ideale per le applicazioni di aspirazione nel settore della fresatura del legno, la combo ST SpinMeister utilizza un prefiltro per rimuovere il particolato grossolano della polvere di legno (85% a 15 micron), prolungando notevolmente la durata del filtro primario ST in linea. I risultati sono tempi di funzionamento più lunghi e minori interruzioni della manutenzione.

Ad esempio, un elemento filtrante progettato per catturare la polvere di legno grossolana proveniente da un tavolo di fresatura CNC sarà diverso da un filtro progettato per catturare la polvere di silicio fine proveniente da un processo PCVD di semiconduttori.

I liquidi hanno altre caratteristiche specifiche, come la corrosività, la viscosità e la sfida volumetrica. Le caratteristiche di un vapore variano in base alla fonte (sostanza chimica, acqua, resina, ecc.) e al punto di ebollizione di ciascuno in condizioni di pressione o di vuoto.

Servizio continuo o temporaneo

Questo flusso costante è prevedibile, ma comporta anche una sfida costante per la contaminazione (particelle, liquidi).

Condizioni ambientali o di processo più severe richiedono un filtro di maggiore capacità per ottenere l'intervallo di servizio e la caduta di pressione desiderati.

In alternativa, se le operazioni sono basate su batch, il filtro non è soggetto a un funzionamento costante.

Temperatura

Ad esempio, i liquidi evaporano e bypassano alcuni filtri. Le temperature estreme influenzano anche i materiali di costruzione di un filtro, che verranno trattati più avanti in dettaglio.

Ciò è particolarmente importante per i componenti degli elementi filtranti: media, adesivi ed elastomeri. Se le condizioni operative superano l'intervallo di temperatura previsto, il risultato può essere una riduzione della durata e dell'efficienza del filtro.

Pressione di esercizio/Vuoto

I filtri industriali per aria e gas sono installati in un'ampia gamma di applicazioni, dal vuoto all'alta pressione. La pressione di esercizio determina i materiali di costruzione e i parametri di progettazione di un filtro, come lo spessore del materiale, gli standard di saldatura e la tenuta stagna.

La pressione di esercizio, insieme alla temperatura, influisce sullo stato dei contaminanti presenti nell'aria o nel gas (pressione di vapore). Una volta comprese le condizioni e i requisiti specifici del processo, è possibile finalizzare la progettazione del filtro.

Specifiche e codici di progettazione dei filtri

Le specifiche e i codici di progettazione variano a seconda delle condizioni di processo e del paese/regione di installazione. La pressione è un fattore comune di progettazione e, a seconda del luogo di installazione, alcuni filtri richiedono una costruzione basata sugli standard ASME VIII o PED (Pressure Equipment Directive) e test non distruttivi (NDT) per garantire l'integrità dalle perdite. Esistono anche altri codici dei recipienti a pressione specifici per ogni paese (es.
Cina e Australia). Tutte queste direttive impongono la saldatura/fabbricazione, gli spessori dei materiali e i test non distruttivi.

I filtri classificati ATEX aiutano a ridurre al minimo il potenziale di esplosione in ambienti di lavoro pericolosi.

Altri codici di progettazione dipendono dalla contaminazione del processo, dall'ambiente circostante e dalla posizione dell'installazione. Ciò include anche i requisiti governativi e ambientali, quali:

• ATEX per polveri e gas potenzialmente combustibili.
• Requisiti antideflagranti per i componenti elettrici (motori, indicatori) installati in aree classificate.
• Le specifiche del settore, come NFPA 99:2018 Health Care Facilities Code e ISO 7396-1:2016 Medical Gas Pipeline Systems, regolano i sistemi di vuoto medicale.
• Marchio CE per indicare la conformità alle norme UE.
• Dichiarazioni REACH e RoHS per confermare che i materiali pericolosi sono esclusi dal processo di produzione.

Materiali di costruzione dell'alloggiamento del filtro

La maggior parte dei filtri industriali per aria e gas sono costruiti in acciaio; tuttavia, il tipo di acciaio e la finitura finale sono soggetti a condizioni di processo specifiche.

Tuttavia, in presenza di sostanze chimiche corrosive o di gas di processo, oppure in presenza di un ambiente ostile (ambiente marino o chimico), può essere necessario un acciaio inossidabile di grado elevato (316L).

In base al processo e all'ambiente possono essere necessari rivestimenti  alternalternativi  specific. Per gli ambienti difficili e corrosivi sono disponibili verniciature speciali (epossidiche, marine) o rivestimenti anticorrosione (nichelatura, rivestimento in PTFE).

Anche i collegamenti e i raccordi di un filtro sono componenti critici.Alcuni filtri possono richiedere connessioni flangiate (ANSI, DN, ISO-K) per adattarsi all'apparecchiatura o alla tubatura esistente.Nelle applicazioni ad alta pressione e a medio/alto vuoto, alcune flange richiedono una finitura speciale per garantire una superficie di tenuta ideale.
Anche le connessioni filettate sono comuni e possono essere metriche (BSPP o BSPT) o standard USA (MPT o FPT) a seconda degli standard del paese e dell'apparecchiatura di processo. I materiali di costruzione sono il principale fattore di costo, quindi è importante capire cosa è necessario per resistere al processo e alle condizioni ambientali prima di finalizzare il budget del progetto.

Tasso di perdita per gli alloggiamenti dei filtri a vuoto

Il filtro Solberg della serie WL per il servizio sotto vuoto è stato sottoposto a un test finale di certificazione della tenuta dell'elio.

Sebbene un filtro sia fondamentale per proteggere una pompa per dalla contaminazione del processo, deve anche essere a tenuta stagna per garantire che l'operatore possa raggiungere il livello di vuoto di processo richiesto. Quando si sceglie un filtro per vuoto, richiedere un tasso di perdita pubblicato (mbar L/sec) da una macchina calibrata per la prova di tenuta dell'elio per garantire che mantenga il vuoto durante il servizio.

Tipo di media filtrante ed efficienza

Gli elementi filtranti sono costruiti con uno dei tanti supporti disponibili, a seconda della contaminazione ambientale o di processo e delle condizioni operative. È disponibile una varietà di valori micron e di efficienze a seconda della natura e delle dimensioni della contaminazione particellare. Le maglie in poliestere, carta, PTFE, fibra di vetro e acciaio inossidabile sono tutte scelte comuni e le dimensioni dei micron variano da sub-micron a grossolane.

L'efficienza complessiva è una combinazione del mezzo filtrante e della velocità, mentre la capacità di tenuta è determinata dal design dell'elemento (superficie, profondità, avvolto o pieghettato).
Oltre alle particelle solide, alcuni supporti sono progettati per l'assorbimento del vapore, il che richiede tipi di supporti granulari e impregnati.

Costruzione e tenuta dell'elemento filtrante

Le condizioni di processo determinano la necessità di componenti speciali.
Ad esempio, la presenza di sostanze chimiche e di temperature elevate può richiedere l'uso di speciali composti per l'invasatura per garantire l'integrità strutturale. Gli ambienti corrosivi possono richiedere componenti di supporto degli elementi in acciaio inox 304 o 316, come i coperchi terminali.

Inoltre, un filtro è buono solo quanto la sua tenuta, quindi il materiale della guarnizione, risulti compatibile con le condizioni di processo e la contaminazione. Viton, PTFE e BUNA sono tre tipi di guarnizioni comuni utilizzate in condizioni diverse.

Sicurezza

I contaminanti del processo possono essere corrosivi, piroforici o esplosivi per natura, pertanto la manipolazione e l'assistenza da parte dell'operatore devono essere considerate in anticipo.
È possibile optare per design resistenti alle esplosioni, come ad esempio l'opzione ATEX.
Alcune polveri sono piroforiche e possono prendere fuoco se esposte improvvisamente all'ossigeno, quindi sono state integrate caratteristiche aggiuntive come le porte di ossidazione per garantire che il materiale catturato sia sicuro per gli operatori durante la manutenzione.

Requisiti per l'installazione

Una volta determinate le dimensioni e la capacità del filtro, è fondamentale considerare lo spazio disponibile per l'installazione e l'accesso per la manutenzione.
Sia che si tratti di un'installazione nuova o di un'installazione successiva, possono esserci limitazioni legate alle tubazioni, allo spazio in alto, al peso e all'accesso fisico.

Industrial filters can be designed and manufactured to fit within the available space and limitations of a new system (vacuum pump, blower, or compressor package) or an existing plant. Weight goes hand in hand with size, so confirm that the pipework or mounting location can support the filter in both a clean and dirty state.

Prima dell'installazione, è necessario conoscere il gioco necessario per rimuovere un elemento filtrante dall'alloggiamento e il peso del coperchio del filtro e dell'elemento. Caratteristiche speciali come bracci di sollevamento o porte di accesso laterali sono buone opzioni per semplificare il processo di manutenzione e renderlo più sicuro per l'operatore.

Pressione differenziale

La restrizione attraverso un elemento filtrante è definita come pressione differenziale, detta anche perdita di carico. L'aumento della caduta di pressione è un fattore primario dell'intervallo di manutenzione. Questo intervallo varia a seconda della portata effettiva e della sfida di contaminazione.

I progetti di filtrazione devono considerare il grado di micron dell'elemento, l'efficienza e l'area superficiale per ridurre al minimo la pressione differenziale, il che consente di ottenere prestazioni più efficienti del sistema. Se la pressione differenziale è eccessiva, l'apparecchiatura protetta fatica a funzionare in modo efficiente e a raggiungere il vuoto o la pressione richiesti dal processo.

Il differenziale di pressione può essere misurato e monitorato tramite manometri analogici o digitali, che possono essere integrati nel filtro o all'interno di rubinetti inclusi nelle tubazioni di processo a monte e a valle.Questa funzione consente all'operatore di monitorare le condizioni del filtro e di sapere quando l'elemento deve essere sottoposto a manutenzione o sostituito.

Accessori per l'assistenza/manutenzione

I filtri industriali possono essere progettati con funzioni integrate per agevolare l'assistenza e la manutenzione: la pulizia a impulsi, i contenitori di raccolta rimovibili e i sistemi di scarico automatico sono alcuni degli elementi più comuni richiesti dagli operatori/manutentori.

Nei casi in cui il contaminante catturato è innocuo, la pulizia di un elemento filtrante può essere semplice come l'uso di una spazzola o di aria compressa per rimuovere le particelle.Alcuni materiali filtranti sono lavabili, il che può prolungarne la durata.

Le funzioni automatizzate e autopulenti sono una buona opzione se il contaminante è pericoloso o se è richiesto un servizio continuo.

Nelle applicazioni di filtrazione e separazione dei liquidi, un sistema di drenaggio automatico può consentire la raccolta e la gestione continua dei liquidi senza interrompere il processo di vuoto o pressione.