Un metro cúbico de aire comprimido contiene más de cien millones de partículas de suciedad, cantidades considerables de agua y aceite, virus y bacterias, e incluso partículas de metales pesados como el plomo, el cadmio y el mercurio. Si el aire comprimido no se filtra, no se puede garantizar a medio o largo plazo el funcionamiento sin problemas de los componentes del sistema, como válvulas o cilindros. Por ejemplo, un aire comprimido mal tratado puede contaminar las válvulas de control y hacer que las juntas se hinchen y se desgasten prematuramente.
Los filtros desempeñan un papel importante en el proceso de tratamiento del aire comprimido. Dependiendo de la aplicación, los estrictos estándares de pureza requieren la eliminación de una amplia variedad de contaminantes, incluidos los aerosoles y vapores de hidrocarburos.
Las impurezas que se encuentran en el aire comprimido pueden provenir de diferentes fuentes. Con el aire aspirado puede penetrar el polvo o el polen existente en el aire ambiente, mientras que un depósito o las tuberías de la red general corroídos con el tiempo pueden aportar partículas dañinas y contaminantes al aire ya comprimido. Los aerosoles y los vapores de aceite son debidos en la mayoría de las instalaciones al uso de compresores lubricados y deben filtrarse antes del uso final. En el aire ambiente urbano y en zonas industriales también existe una concentración media de hidrocarburos entre 0,03 y 0,10 mg/m3, considerándose un valor medio de 0,05 mg/m3, por lo que habrá existencia de hidrocarburos en el aire aspirado por los compresores y por tanto también se encontrará en el aire comprimido, aunque los compresores sean exentos de aceite.
Dependiendo de las aplicaciones del aire comprimido existen diferentes requisitos de pureza del mismo. La presencia de contaminantes debe ser limitada, no pudiendo exceder unos niveles aceptables, según la aplicación, para evitar daños en equipos o en los procesos de producción.
En los sistemas de filtración de aire comprimido hemos comprobado en numerosas ocasiones errores de instalación, como filtros montados incorrectamente, filtros mal dimensionados, o filtros instalados en el lugar equivocado. El usuario de una instalación de aire comprimido debe entender la importancia de la colocación de los filtros adecuados en su instalación. Un sistema de filtración mal diseñado o mal instalado puede ocasionar costes y problemas técnicos, como caídas de presión excesivas o saturación rápida de los elementos filtrantes.
Tipos de Filtro en Sistemas de Aire Comprimido
Existen distintos tipos de filtros en función de la clase de filtración, dependiendo de los materiales y la estructura de los elementos filtrantes. Dentro de las distintas categorías de filtros para aire comprimido se encuentran las siguientes: filtros cerámicos, filtros separadores de agua, filtros coalescentes de distintos grados de filtración, filtros y torres de carbón activo, y filtros estériles y de vapor.
1. Filtros Cerámicos: los filtros cerámicos se utilizan con compresores alternativos de pistón, donde hay una mala calidad del aire comprimido. Los elementos filtrantes son bujías cerámicas y su capacidad de filtrado es superior a 5 micras. Desde la implantación hace años de los compresores rotativos de tornillo sustituyendo a los compresores alternativos de pistón, este tipo de filtros ha ido desapareciendo de las salas de compresores.
2. Filtros Separadores de Agua: Los filtros separadores de agua se utilizan para eliminar grandes cantidades de condensado, como por ejemplo la que se genera en los refrigeradores posteriores de los compresores provocada por el enfriamiento del aire comprimido. Estos filtros en la mayoría de los casos no llevan elementos filtrantes, produciéndose mecánicamente la separación del condensado al circular el aire comprimido por un difusor centrífugo que provoca su precipitación en la base del filtro para ser eliminada posteriormente.
3. Filtros Coalescentes: los filtros de coalescencia se utilizan principalmente para eliminar partículas e hidrocarburos conforme a su grado de filtración, aunque también eliminan parte de la humedad del aire comprimido. Su capacidad de filtrado de partículas comprende desde 5 micras hasta 0,01 micras, y en hidrocarburos desde 3 mg/m3 hasta 0,005 mg/m3. Los elementos filtrantes están fabricados con materiales de microfibra de borosilicatos y de poliéster. En los filtros coalescentes las partículas, el agua y los hidrocarburos quedan adheridos por coalescencia a la fibra del elemento filtrante, formando gotas cada vez mayores que caen hacia la base del filtro, siendo eliminadas posteriormente. Cuando el elemento filtrante se satura debe ser sustituido para evitar pérdidas de presión que provoquen un mayor consumo energético.
4. Filtros y Torres de Carbón Activo: los filtros y las torres de carbón activo se utilizan para la eliminación de vapores y olores de hidrocarburos. Su capacidad de filtración es para un contenido residual de aceite de hasta 0,003 mg/m3. Los filtros y las torres de carbón activo deben ir precedidos por filtros coalescentes para evitar que se saturen rápidamente. Los elementos de los filtros tienen carbón activo en su superficie para la retención y la eliminación de los hidrocarburos del aire comprimido, mientras que las torres disponen en su interior de carbón activo como material adsorbente. En estas últimas hay que instalar siempre un filtro posterior de partículas para la retención del posible polvo de carbón activo que pudiera salir con el aire comprimido.
5 .Filtros Estériles y de Vapor: los filtros estériles se utilizan para la retención de bacterias, virus y otros microorganismos. Las carcasas de los filtros estériles deben ser de acero inoxidable. Para asegurar la esterilidad de los elementos filtrantes es necesario esterilizarlos con regularidad con vapor saturado a alta temperatura, para lo que se utilizan los filtros de vapor con el fin de garantizar la máxima seguridad del proceso. También se puede realizar la esterilización mediante un autoclave.
Si conoce los requerimientos de la calidad del aire comprimido de su instalación, puede seleccionar el sistema de filtración adecuado. Independientemente de si se requiere el aire para un alto nivel de filtración o de que no haya contaminantes básicos, la purificación y el tratamiento del aire comprimido son fundamentales para los procesos de fabricación. Consulte los filtros de Serviaire o contacte con nosotros para más información.
Normativa en Filtros de Sistemas de Aire Comprimido
Los filtros son de una gran importancia en las instalaciones de aire comprimido o gases. Con ellos adaptamos la calidad del aire a las necesidades de cada instalación. La forma de medir el nivel de calidad del aire comprimido se realiza siguiendo los parámetros de la norma ISO 8573-1:2010.
La norma internacional ISO 8573-1 se estableció en 1991 para afirmar la importancia que tiene la calidad del aire comprimido, siendo su última actualización en 2010. La calidad del aire se define con la clasificación de la calidad para tres tipos de contaminantes: partículas sólidas, contenido de humedad y contenido residual de aceite. Las clases van de 1 a 9, y X, representando los números más bajos una mayor pureza del aire. La norma ISO 8573-1 especifica los niveles máximos permisibles de contaminación y de partículas, según tamaños, para las respectivas clases de calidad. La clase de calidad del aire le ayudará a identificar qué tipo de productos para el tratamiento del aire comprimido son necesarios.
Partes de las que se compone un filtro
Las dos partes principales que componen un filtro son la carcasa, o cuerpo del filtro, y el elemento filtrante. Otras partes que lo componen son el sistema de purga, y el manómetro o indicador de presión diferencial.
La carcasa de un filtro puede estar fabricada en distintos materiales. En los filtros coalescentes y de carbón activo con conexión roscada es de aluminio, mientras que en los modelos para grandes caudales con conexión embridada son de acero al carbono galvanizado. En los filtros de vapor y estériles las carcasas son de acero inoxidable.
El diseño de la parte superior de la carcasa es básico para optimizar el rendimiento del filtro, reducir al máximo la pérdida de presión y facilitar el cambio de los elementos de filtro de manera sencilla.
El elemento filtrante es la parte fundamental del filtro. Su diseño y materiales son fundamentales para que tengan una amplia superficie que reduzca la resistencia al flujo y de esta forma conseguir que la pérdida de presión sea mínima. La conexión a la carcasa debe estar también optimizada y la sustitución del elemento debe ser sencilla y rápida.
Los elementos de filtro son un consumible que se adquiere de forma independiente, debiéndose comprobar al sustituirlos que las características de eficiencia y grados de filtración coinciden con las de los elementos a sustituir.
El manómetro de presión diferencial o un indicador óptico nos indican el grado de saturación del elemento filtrante y cuando se debe realizar la sustitución del mismo. Cuando el manómetro diferencial se encuentra en la parte superior de la carcasa del filtro no es muy fiable, siendo aconsejable seguir las instrucciones del fabricante del filtro respecto a la duración del elemento filtrante para su sustitución. El manómetro diferencial es fiable si sus puntos de conexión están a la entrada y a la salida del filtro, sin conexiones internas que puedan obstruirse.
Clases de purga para filtros
- Manual: los condensados se drenan manualmente abriendo la llave de purga que se encuentra en la base de la carcasa. Este tipo de purga se suele montar en filtros situados en puntos donde por el tratamiento previo no debe llegar humedad, como filtros de carbón activo o postfiltros de partículas, por lo que requieren que se revise regularmente la existencia de condensados.
- Semiautomática: este tipo de drenaje está normalmente cerrado cuando el filtro se encuentra con presión. Al reducir la presión en el filtro hasta la presión ambiente el filtro abre purgando los condensados. Este tipo de purgas se suele instalar en filtros situados en las tomas de la instalación o en las bajantes de purga de la red general.
- Boya o flotador: esta clase de purgador es de tipo automático y actúa de forma mecánica. Al existir condensados en la base del filtro se produce una elevación de la boya o flotador que permite la salida de los condensados, realizando el asiento posterior para efectuar el cierre. El inconveniente de este tipo de filtros es que si existen partículas o suciedad en la base de la carcasa no se producirá correctamente el cierre, provocando fugas de aire comprimido con sus consecuentes pérdidas.
- Temporizada: esta clase de purgador es de tipo automático, precisa de alimentación eléctrica y actúa de forma temporizada. La temporización se realiza regulando el tiempo de apertura del purgador y el intervalo de tiempo que transcurre entre purgas. El problema de esta clase de purgas es que es difícil que coincida la purga con el momento real en que debería producirse, por lo que habitualmente o no se purgan todos los condensados, o lo que tendremos serán pérdidas por fugas de aire comprimido si queremos asegurar un purgado completo.
- Capacitiva: esta clase de purgador es de tipo automático, con un sistema de purgado mediante una regulación electrónica de nivel, precisando de alimentación eléctrica. Este sistema de purga es el más efectivo al evitar las pérdidas de aire comprimido. Estos purgadores disponen de un sensor de nivel capacitivo dentro de un contenedor donde se depositan los condensados. Cuando se llena el contenedor, el sensor de nivel emite una señal al controlador electrónico para abrir la conducción de salida y evacuar los condensados. Algunos modelos de purgas capacitivas incorporan un sistema de gestión que supervisa la vida útil del elemento filtrante.
Gastos a considerar en los Filtros de Aire Comprimido
Cuando se instala un sistema de filtración para aire comprimido hay que tener en cuenta que la calidad de los filtros es muy importante.
Los filtros de aire comprimido de calidad producen siempre un aire más limpio, lo que se traduce en menos problemas en la instalación y en los equipos alimentados con aire comprimido.
Los filtros de aire comprimido de calidad tienen una caída de presión mucho más baja que los de baja calidad. Esto significa ahorrar energía y dinero. El aumento de la caída de presión en el sistema de tratamiento del aire comprimido requiere que el compresor se ajuste en un punto de presión más elevado para poder mantener la presión necesaria en los puntos de consumo, lo que implica un consumo eléctrico adicional innecesario.
Con el tiempo, las partículas y el polvo se acumulan en los elementos filtrantes resultando un obstáculo para el paso del aire comprimido y originando un aumento de la pérdida de presión. Los filtros de aire de baja calidad se obstruyen más rápido que los filtros de aire de alta calidad. Esto significa que se tendrán que sustituir los elementos filtrantes más a menudo. Pero también significa que la caída de presión del filtro a lo largo del tiempo será más alta y más rápida con filtros de aire de baja calidad, por lo que al final resultan siempre más costosos.
Fuente Imágenes: Beko
