Un filtro de aire de partículas es un dispositivo compuesto de materiales fibrosos o porosos que elimina partículas como humo , polvo , polen , moho , virus y bacterias del aire . Los filtros que contienen un adsorbente o catalizador como carbón (carbón) también pueden eliminar olores y contaminantes gaseosos como compuestos orgánicos volátiles u ozono . [1] Los filtros de aire se utilizan en aplicaciones donde la calidad del aire es importante, especialmente en sistemas de ventilación de edificios y en motores.
Algunos edificios, así como aeronaves y otros entornos creados por el hombre (por ejemplo, satélites y transbordadores espaciales ) utilizan elementos filtrantes de espuma, papel plisado o fibra de vidrio hilada. Otro método, los ionizadores de aire , utilizan fibras o elementos con una carga eléctrica estática , que atraen partículas de polvo. Las entradas de aire de los motores de combustión interna y los compresores de aire tienden a utilizar filtros de papel , espuma o algodón . Los filtros de baño de aceite han caído en desuso, salvo en usos específicos. La tecnología de los filtros de entrada de aire de las turbinas de gas ha mejorado significativamente en los últimos años, debido a las mejoras en la aerodinámica y la dinámica de fluidos de la parte del compresor de aire de las turbinas de gas.
El filtro de partículas de alta eficiencia (HEPA), [2] [3] originalmente llamado absorbedor de partículas de alta eficiencia, pero también llamado a veces absorbedor de partículas de alta eficiencia o absorbedor de partículas de alta eficiencia, es un tipo de filtro de aire. Los filtros que cumplen con el estándar HEPA tienen muchas aplicaciones, incluido el uso en salas blancas para la fabricación de circuitos integrados, instalaciones médicas, automóviles, aviones y hogares. El filtro debe cumplir con ciertos estándares de eficiencia, como los establecidos por el Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE).
Existen diferentes estándares que definen qué se considera un filtro HEPA. Los dos estándares más comunes exigen que un filtro de aire elimine (del aire que pasa a través de él) el 99,95 % (estándar europeo) [4] o el 99,97 % (estándar ASME) [5] de partículas que tengan un tamaño mayor o igual a 0,3 μm .
El filtro de aire del habitáculo, también conocido en el Reino Unido como filtro de polen, es un filtro de papel plisado que se coloca en la entrada de aire exterior del habitáculo del vehículo. Algunos de estos filtros son rectangulares y tienen una forma similar a la del filtro de aire del motor. Otros tienen una forma especial para adaptarse al espacio disponible en las entradas de aire exterior de determinados vehículos.
El primer fabricante de automóviles que incluyó un filtro desechable para mantener limpio el sistema de ventilación fue el " Weather Eye " de Nash Motors , presentado en 1940. [6]
A partir de 1959, los modelos Studebaker disponían de un filtro de núcleo de calefacción reutilizable como accesorio opcional , incluidos los automóviles Studebaker Lark (1959-1966), los automóviles Studebaker Gran Turismo Hawk (1962-1964) y los camiones Studebaker Champ (1960-1964). El filtro era un marco de aluminio que contenía una malla de aluminio y estaba ubicado directamente sobre el núcleo de calefacción. El filtro se quitaba y se instalaba desde el compartimiento del motor a través de una ranura en el cortafuegos. Un sello de goma largo y delgado taponaba la ranura cuando se instalaba el filtro. El filtro se podía aspirar y lavar antes de la instalación.
Los filtros de aire del habitáculo obstruidos o sucios pueden reducir significativamente el flujo de aire de las rejillas de ventilación del habitáculo, así como introducir alérgenos en la corriente de aire del habitáculo. Dado que la temperatura del aire del habitáculo depende del caudal de aire que pasa por el núcleo del calefactor , el evaporador o ambos, los filtros obstruidos pueden reducir en gran medida la eficacia y el rendimiento de los sistemas de aire acondicionado y calefacción del vehículo . [7]
Algunos filtros de aire de cabina funcionan mal y algunos fabricantes de filtros de aire de cabina no imprimen una clasificación de filtro con valor de informe de eficiencia mínima (MERV) en sus filtros de aire de cabina. [ cita requerida ]
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El filtro de aire de combustión evita que partículas abrasivas entren en los cilindros del motor, donde podrían causar desgaste mecánico y contaminación del aceite.
La mayoría de los vehículos con inyección de combustible utilizan un elemento de filtro de papel plisado en forma de panel plano. Este filtro suele colocarse dentro de una caja de plástico conectada al cuerpo del acelerador mediante conductos. Los vehículos más antiguos que utilizan carburadores o inyección de combustible en el cuerpo del acelerador suelen utilizar un filtro de aire cilíndrico, normalmente de entre 100 milímetros (4 pulgadas) y 400 milímetros (16 pulgadas) de diámetro. Este se coloca encima o al lado del carburador o del cuerpo del acelerador, normalmente en un recipiente de metal o plástico que puede incorporar conductos para proporcionar aire de entrada frío o caliente, y se asegura con una tapa de metal o plástico. La unidad general (filtro y carcasa juntos) se denomina purificador de aire .
Los elementos de filtro de papel plisado son la opción casi exclusiva para los purificadores de aire de los motores de los automóviles , porque son eficientes, fáciles de mantener y rentables. El término "papel" es algo engañoso, ya que los medios de filtrado son considerablemente diferentes de los papeles utilizados para escribir o empaquetar, etc. Existe una creencia persistente entre los sintonizadores , fomentada por la publicidad de filtros de repuesto que no son de papel, de que los filtros de papel fluyen mal y, por lo tanto, restringen el rendimiento del motor. De hecho, siempre que un filtro de papel plisado tenga el tamaño adecuado para los volúmenes de flujo de aire encontrados en una aplicación particular, dichos filtros presentan solo una restricción trivial al flujo hasta que el filtro se obstruye significativamente con suciedad. Los motores de equipos de construcción también lo utilizan. La razón es que el papel está doblado en forma de zigzag y el área total del papel es muy grande, en el rango de 50 veces la abertura de aire.
Los elementos de espuma de poliuretano humedecidos con aceite se utilizan en algunos filtros de aire de repuesto para automóviles. En el pasado, la espuma se usaba ampliamente en los filtros de aire de los motores pequeños de las cortadoras de césped y otros equipos eléctricos, pero los elementos de filtro de papel de tipo automotriz han reemplazado en gran medida a la espuma humedecida con aceite en estas aplicaciones. Los filtros de espuma todavía se usan comúnmente en los compresores de aire para herramientas neumáticas de hasta 5 caballos de fuerza (3,7 kW). Dependiendo del grado y el grosor de la espuma empleada, un elemento de filtro de espuma humedecido con aceite puede ofrecer una restricción mínima del flujo de aire o una capacidad de suciedad muy alta, esta última propiedad hace que los filtros de espuma sean una opción popular en los rallyes todoterreno y otras aplicaciones de deportes de motor donde se encontrarán altos niveles de polvo . Debido a la forma en que se captura el polvo en los filtros de espuma, se pueden atrapar grandes cantidades sin un cambio mensurable en la restricción del flujo de aire.
La gasa de algodón engrasada se utiliza en un número cada vez mayor de filtros de aire para automóviles del mercado de accesorios que se comercializan como artículos de alto rendimiento. En el pasado, la gasa de algodón se utilizaba de forma limitada en los filtros de aire para automóviles de equipamiento original. Sin embargo, desde la introducción de las versiones SS de Abarth , la filial de Fiat suministra filtros de aire de gasa de algodón como filtros de equipo original.
La malla de acero inoxidable es otro ejemplo de material que permite que pase más aire. La malla de acero inoxidable viene con diferentes densidades de malla, lo que ofrece diferentes estándares de filtración. En un motor modificado en extremo que carece de espacio para un filtro de aire cónico, algunos optarán por instalar una simple malla de acero inoxidable sobre el turbo para garantizar que no entren partículas en el motor a través del turbo.
Un purificador de aire con baño de aceite consta de un cárter que contiene un depósito de aceite y un inserto que se llena con fibra, malla, espuma u otro medio filtrante grueso. El limpiador elimina las partículas adhiriéndolas al medio filtrante empapado en aceite en lugar de la filtración tradicional; las aberturas en el medio filtrante son mucho más grandes que las partículas que se van a filtrar. Cuando se ensambla el limpiador, el cuerpo del inserto que contiene el medio se encuentra a una corta distancia por encima de la superficie del depósito de aceite. El borde del inserto se superpone al borde del cárter. Esta disposición forma un camino laberíntico a través del cual el aire debe viajar en una serie de vueltas en U: hacia arriba a través del espacio entre los bordes del inserto y el cárter, hacia abajo a través del espacio entre la pared exterior del inserto y la pared interior del cárter, y hacia arriba a través del medio filtrante en el cuerpo del inserto. Esta vuelta en U lleva el aire a alta velocidad a través de la superficie del depósito de aceite. Las partículas de polvo y suciedad más grandes y pesadas que se encuentran en el aire no pueden girar debido a su inercia , por lo que caen en el aceite y se depositan en el fondo del recipiente de la base. Las partículas más livianas y pequeñas se adhieren al medio filtrante en el inserto, que se humedece con las gotas de aceite aspiradas allí por el flujo de aire normal. La aspiración constante de aceite sobre el medio filtrante arrastra lentamente la mayoría de las partículas más finas atrapadas hacia abajo y el aceite gotea nuevamente hacia el depósito donde se acumulan las partículas.
Los filtros de aire con baño de aceite se utilizaron ampliamente en aplicaciones de automoción y de motores pequeños hasta la adopción generalizada en la industria del filtro de papel a principios de los años 60. Dichos filtros todavía se utilizan en equipos todoterreno donde se encuentran niveles muy altos de polvo, ya que los filtros de aire con baño de aceite pueden secuestrar una gran cantidad de suciedad en relación con su tamaño total sin pérdida de eficiencia de filtración o flujo de aire. Sin embargo, el aceite líquido hace que la limpieza y el mantenimiento de dichos filtros de aire sean complicados e incómodos, deben ser relativamente grandes para evitar una restricción excesiva a tasas altas de flujo de aire y tienden a aumentar las emisiones de escape de hidrocarburos no quemados debido a la aspiración de aceite cuando se utilizan en motores de encendido por chispa. [ cita requerida ]
A principios del siglo XX (entre 1900 y 1930 aproximadamente), se utilizaban purificadores de aire con baño de agua en algunas aplicaciones (automóviles, camiones, tractores y motores portátiles y estacionarios). Funcionaban aproximadamente con los mismos principios que los purificadores de aire con baño de aceite. Por ejemplo, el tractor Fordson original tenía un purificador de aire con baño de agua. En la década de 1940, los diseños con baño de aceite habían desplazado a los diseños con baño de agua debido a un mejor rendimiento de filtrado. [8]
La manipulación de sólidos a granel implica el transporte de sólidos (transporte mecánico, transporte neumático) que pueden estar en forma de polvo. Muchas industrias manipulan sólidos a granel (industrias mineras, industrias químicas, industrias alimentarias) lo que requiere el tratamiento de las corrientes de aire que escapan del proceso para que no se emitan partículas finas, por razones regulatorias o razones económicas (pérdida de materiales). Como consecuencia, los filtros de aire se colocan en muchos lugares del proceso, especialmente en la recepción de las líneas de transporte neumático [9] donde la cantidad de aire es importante y la carga de partículas finas bastante importante. Los filtros también se pueden colocar en cualquier punto de intercambio de aire en el proceso para evitar que entren contaminantes en el proceso, lo que es particularmente cierto en las industrias farmacéutica y alimentaria. Los fenómenos físicos involucrados en la captura de partículas con un filtro son principalmente inerciales y difusionales [10].
Según la norma europea de normalización EN 779 se reconocen las siguientes clases de filtros:
La norma europea EN 779, en la que se basa la tabla anterior, estuvo en vigor desde 2012 hasta mediados de 2018, cuando fue sustituida por la ISO 16890. [11]
