Cómo funcionan los filtros de aire

Por: Adrian G. Cuellar / Gerente zona Noreste

Partículas y filtros de partículas

La atmósfera contiene una mezcla compleja de contaminantes del aire, que van desde sustancias sólidas, gases y humos, hasta sustancias en forma líquida, y radiación. En función de lo que se desee proteger, se necesita una filtración para eliminar algunos de los contaminantes antes de que se pueda utilizar el aire.

La composición y el tamaño de las partículas atmosféricas varían en gran medida. El tamaño oscila entre unos pocos nanómetros (nm) a cientos de micrómetros (um), por lo que la filtración constituye todo un reto, debido a la amplia variedad de tamaños de partículas que hay que tratar. Por ejemplo, las partículas de carbón, son mucho más pequeñas que las de polen.

Tipos de particulas

Para comprender mejor los distintos tamaños, imaginemos que tomamos una de las partículas más pequeñas como la del carbón, y la ampliamos hasta los 10 milímetros. En el mundo de las partículas, las de mayor tamaño, como las del polen, tendrían un diámetro de unos 100 metros y serían tan grandes como el World Trade Center, si se compara con las del carbón. O bien imaginemos que ponemos la bola de una ruleta junto a un estadio de futbol. Visualmente, esto ilustra la amplia variedad de tamaños de partículas que debe capturar un filtro de partículas. También hay que tener en cuenta que las partículas presentan distintas formas y poseen diferentes propiedades.

La capacidad de detener partículas de un filtro depende de distintos fenómenos físicos, tanto mecánicos como eléctricos.

 

Mecanismos y principios de los filtros

Los distintos tipos de filtros emplean una variedad de mecanismos para atrapar las partículas. Un tipo normal de filtro emplea un material de filtro compuesto de fibra. Los más habituales utilizan fibra de vidrio o de polímeros.

Existen bastantes estudios teóricos y experimentales sobre la filtración del aire con materia fibrosa. Un filtro compuesto de fibras utiliza barios mecanismos para detener las partículas que se describen anteriormente.

Las partículas grandes claramente tienden a caer: cuanto mayor sea la partícula, mas rápido cae. En el contexto de la filtración, esto significa que las partículas grandes se precipitan hacia el suelo y a las superficies horizontales. La mayoría de las partículas atrapadas mediante asentamiento gravitacional se capturan antes del filtro. El asentamiento gravitacional funciona en todos los filtros y elimina las partículas más gruesas.

 

Eficacia de las partículas total

La eficiencia de las partículas es el resultado total de los distintos mecanismos de filtración. El asentamiento gravitacional, la intercepción, la retención y el impacto por inercia tendrán un efecto superior en las partículas grandes, mientras que el efecto de difusión aumenta con las partículas más pequeñas. Como consecuencia, lo más difícil es filtrar el tamaño de partícula. En función de la velocidad del aire y del material de la fibra, una partícula con un tamaño entre 0.1 y 0.3 um son las más difíciles de captar en un filtro, este es el tamaño de partícula más penetrante.

 

Gases y filtros moleculares

Nuestra especialidad son las partículas transportadas por el aire y básicamente podemos eliminar todas las partículas atmosféricas, independientemente de su cantidad, tamaño, forma y propiedades. Pero los gases y las moléculas pasan sin problemas por los mejores filtros de aire, las moléculas son de 1,000 a 10,000 veces más pequeñas que las partículas y normalmente existen en concentraciones mucho mayores.

Para eliminarlas simplemente tenemos que emplear las leyes que rigen el comportamiento de las moléculas de gas. Por ejemplo, las moléculas de gas no toleran estar en distintas concentraciones en el mismo espacio, sino que intentan unificar la concentración.

Cuando las moléculas de gas chocan con un adsorbente como el carbón activado, que presenta una superficie muy grande, las moléculas de gas se dispersan buscando el carbón y pegándose a su superficie.

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