Un filtro de partículas de aire es un dispositivo compuesto de materiales fibrosos o porosos que elimina partículas sólidas como polvo , polen , moho y bacterias del aire . Los filtros que contienen un adsorbente o catalizador como carbón vegetal (carbono) 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 aviones 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 carga eléctrica estática , que atraen las partículas de polvo. Las tomas de aire de los motores de combustión interna y los compresores de aire suelen utilizar filtros de papel , espuma o algodón . Los filtros de baño de aceite han caído en desgracia aparte de sus 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 mejoras en la aerodinámica y la dinámica de fluidos de la parte del compresor de aire de las turbinas de gas.
El supresor de partículas de alta eficiencia (HEPA), [2] [3] originalmente llamado absorbente de partículas de alta eficiencia, pero a veces también llamado supresor de partículas de alta eficiencia o supresor 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 limpias para la fabricación de circuitos integrados, instalaciones médicas, automóviles, aviones y hogares. El filtro debe cumplir ciertos estándares de eficiencia como los establecidos por el Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE).
Diversos estándares definen lo que se considera un filtro HEPA. Las dos normas más comunes exigen que un filtro de aire elimine (del aire que lo atraviesa) el 99,95% (norma europea) [4] o el 99,97% (norma ASME) [5] de las partículas que tengan un tamaño mayor o igual a 0,3 µm .
El filtro de aire de la cabina suele ser un filtro de papel plisado que se coloca en la entrada de aire exterior del compartimiento de pasajeros del vehículo. Algunos de estos filtros son rectangulares y de forma similar al filtro de aire del motor. Otros tienen una forma única para adaptarse al espacio disponible de las tomas de aire exteriores 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 , introducido en 1940. [6]
Un filtro de núcleo de calentador reutilizable estaba disponible como accesorio opcional en los modelos Studebaker a partir de 1959, incluidos los automóviles Studebaker Lark (1959-1966), los automóviles Studebaker Gran Turismo Hawk (1962-1964) y las camionetas Studebaker Champ (1960-1964). El filtro era un marco de aluminio que contenía una malla de aluminio y estaba ubicado directamente encima del núcleo del calentador. El filtro se quitó e instaló desde el compartimiento del motor a través de una ranura en el cortafuegos. Un sello de goma largo y delgado tapó la ranura cuando se instaló el filtro. El filtro se puede aspirar y lavar antes de la instalación.
Los filtros de aire de la cabina obstruidos o sucios pueden reducir significativamente el flujo de aire de las rejillas de ventilación de la cabina, además de introducir alérgenos en la corriente de aire de la cabina. [ cita necesaria ] Dado que la temperatura del aire de la cabina depende del caudal de aire que pasa a través del núcleo del calentador , el evaporador o ambos, los filtros obstruidos pueden reducir en gran medida la efectividad y el rendimiento de los sistemas de aire acondicionado y calefacción del vehículo .
Algunos filtros de aire de cabina funcionan mal y algunos fabricantes de filtros de aire de cabina no imprimen una clasificación de filtro de valor mínimo de informe de eficiencia (MERV) en sus filtros de aire de cabina.
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El filtro de aire de combustión evita que partículas abrasivas entren en los cilindros del motor, donde provocarían desgaste mecánico y contaminación del aceite.
La mayoría de los vehículos con inyección de combustible utilizan un elemento filtrante de papel plisado en forma de panel plano. Este filtro generalmente se coloca dentro de una caja de plástico conectada al cuerpo del acelerador con 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, generalmente en un recipiente de metal o plástico que puede incorporar conductos para proporcionar entrada de aire frío y/o caliente, y se asegura con una tapa de metal o plástico. La unidad general (filtro y carcasa juntos) se llama filtro de aire .
Los elementos filtrantes de papel plisado son la opción casi exclusiva para los filtros de aire de motores de automóviles porque son eficientes, fáciles de mantener y rentables. El término "papel" es algo engañoso, ya que los medios filtrantes 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 así restringir 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 sólo una restricción trivial del flujo hasta que el filtro se ha obstruido significativamente con suciedad. Los motores de equipos de construcción también lo utilizan. La razón es que el papel está doblado en forma de zig-zag 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 filtros de aire en motores pequeños de cortadoras de césped y otros equipos eléctricos, pero los elementos filtrantes 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 utilizan comúnmente en compresores de aire para herramientas neumáticas de hasta 5 caballos de fuerza (3,7 kW). Dependiendo del grado y espesor de la espuma empleada, un elemento filtrante de espuma humedecido con aceite puede ofrecer una restricción mínima del flujo de aire o una capacidad muy alta de suciedad, esta última propiedad hace que los filtros de espuma sean una opción popular en rallyes todoterreno y otras aplicaciones de deportes de motor donde los altos niveles de se encontrará polvo . Debido a la forma en que se captura el polvo en los filtros de espuma, es posible que queden atrapadas grandes cantidades sin un cambio mensurable en la restricción del flujo de aire.
La gasa de algodón engrasada se emplea en un número cada vez mayor de filtros de aire para automóviles de posventa que se comercializan como artículos de alto rendimiento. En el pasado, la gasa de algodón tuvo un uso limitado en los filtros de aire originales de los automóviles. Sin embargo, desde la introducción de las versiones Abarth SS, la filial de Fiat suministra filtros de aire de gasa de algodón como filtros OE.
La malla de acero inoxidable es otro ejemplo de medio que permite el paso de más aire. La malla de acero inoxidable viene con diferentes recuentos de malla, lo que ofrece diferentes estándares de filtración. En un motor extremadamente modificado que carece de espacio para un filtro de aire de cono, algunos optarán por instalar una simple malla de acero inoxidable sobre el turbo para garantizar que no entren partículas al motor a través del turbo.
Un filtro de aire en baño de aceite consta de un sumidero que contiene un charco de aceite y un inserto lleno de 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 el limpiador está ensamblado, el cuerpo del inserto que contiene el medio se encuentra a una corta distancia por encima de la superficie del charco de aceite. El borde del inserto se superpone al borde del sumidero. 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 sumidero, hacia abajo a través del espacio entre la pared exterior del inserto y la pared interior del el sumidero y hacia arriba a través del medio filtrante en el cuerpo del inserto. Este giro en U lleva el aire a alta velocidad a través de la superficie del charco de petróleo. 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 base. Las partículas más ligeras y pequeñas se adhieren al medio filtrante del inserto, que se humedece mediante gotas de aceite aspiradas allí mediante un flujo de aire normal. La aspiración constante de aceite hacia el medio filtrante arrastra lentamente hacia abajo la mayoría de las partículas más finas atrapadas y el aceite gotea de regreso al depósito donde se acumulan las partículas.
Los limpiadores de aire en baño de aceite se utilizaron ampliamente en aplicaciones automotrices y de motores pequeños hasta la adopción generalizada del filtro de papel en la industria a principios de la década de 1960. Estos limpiadores todavía se utilizan en equipos todoterreno donde se encuentran niveles muy altos de polvo, ya que los limpiadores de aire en 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 limpiadores de aire sean confusos e incómodos; deben ser relativamente grandes para evitar una restricción excesiva a altos índices de flujo de aire y tienden a aumentar las emisiones de escape de hidrocarburos no quemados debido a la aspiración de aceite cuando se usan en sistemas de encendido por chispa. motores. [ cita necesaria ]
A principios del siglo XX (alrededor de 1900 a 1930), los purificadores de aire por baño de agua se utilizaban en algunas aplicaciones (automóviles, camiones, tractores y motores portátiles y estacionarios). Funcionaban aproximadamente con los mismos principios que los limpiadores de aire en baño de aceite. Por ejemplo, el tractor Fordson original tenía un filtro de aire por baño de agua. En la década de 1940, los diseños de baño de aceite habían desplazado a los diseños de baño de agua debido a un mejor rendimiento de filtrado.
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 económicas (pérdida de materiales). Como consecuencia, los filtros de aire se colocan en muchos lugares del proceso, especialmente en la recepción de líneas de transporte neumático [7] donde la cantidad de aire es importante y la carga de partículas finas bastante importante. También se pueden colocar filtros en cualquier punto de intercambio de aire en el proceso para evitar que entren contaminantes, lo cual es particularmente cierto en las industrias farmacéutica y alimentaria. Los fenómenos físicos implicados en la captura de partículas con un filtro son principalmente inerciales y difusionales [8]
Según las normas de normalización europea EN 779, se reconocieron las siguientes clases de filtros:
La norma europea EN 779, en la que se basa la tabla anterior, permaneció vigente desde 2012 hasta mediados de 2018, cuando fue reemplazada por ISO 16890. [9]
