La construcción del filtro Minipleat
Por qué un filtro de panel con construcción MiniPleat es la mejor opción?
El desarrollo de construcciones de filtros de aire ha experimentado cambios significativos en las últimas décadas. En el mercado han aparecido nuevos materiales textiles y procesos de fabricación que han permitido lograr nuevas propiedades de filtrado, así como ahorros de energía. En los últimos años, toda la industria se ha centrado principalmente en nanomateriales, que están experimentando un auge especialmente fuerte en la filtración de aire. Por lo tanto, también podemos esperar en los próximos años el desarrollo de nuevos procesos de fabricación y aplicaciones que estos nuevos materiales pueden ofrecer. Si al mismo tiempo se logra reducir los costos de producción, no habrá obstáculos para su aplicación más amplia.
Sin embargo, cuando consideramos los filtros de aire que ya están disponibles en el mercado y que se utilizan comúnmente en sistemas de ventilación, podemos ver diferencias significativas. Estos filtros tienen diferentes formas, dimensiones variadas, se utilizan diferentes materiales textiles para ellos, difieren en sus costos de producción y, sobre todo, en su rendimiento de filtración.
Pérdida de presión y grado de separación
La pérdida de presión de un filtro es uno de los parámetros más importantes, junto con el grado de separación del filtro. Desafortunadamente, estas características de filtración están interconectadas y se influyen mutuamente. Por lo tanto, si necesitamos un filtro con un alto grado de separación, se debe utilizar un textil con una mayor densidad de fibra para su fabricación, lo que les permite capturar mejor los contaminantes del aire.
Por lo tanto, estos materiales tienen una mayor densidad de material, o un mayor peso superficial. Aunque este aumento del peso superficial mejora el grado de separación de la filtración, ya que atrapamos más partículas contaminantes, también aumenta la resistencia del material al aire que fluye a través de él, y el sistema de ventilación debe proporcionar una mayor potencia. En general, se puede decir que no es posible fabricar un filtro de aire que tenga una alta eficiencia de separación y, al mismo tiempo, una muy baja pérdida de presión.
posible que se pregunte ahora cómo podemos reducir significativamente la pérdida de presión del filtro si deseamos utilizar filtros de una clase de filtración más alta. La respuesta a esta pregunta es relativamente simple: hay que trabajar con la Área de filtración arbeiten. Exactamente este es el parámetro fundamental y decisivo de cada filtro con el que se debe trabajar.
Para una explicación más detallada, no podemos prescindir de la ecuación de Darcy y su simplificación intencionada, que describe la relación entre el área del filtro y la pérdida de presión:
Q = A • Δp • k
donde Q es el caudal de aire (m3/s), A la superficie del filtro (m2) y Δp es la pérdida de presión (Pa).
La constante k combina la fuerza de filtración (m), la viscosidad dinámica (Pa•s) del fluido y la permeabilidad del filtro (m2).
Esta ecuación se aplica prácticamente a cualquier material poroso, y su estructura está descrita por los parámetros contenidos en la constante k.
Por lo tanto, si descuidamos otras influencias, como la dinámica del fluido y las turbulencias que se generan por el flujo de aire a través del filtro, se deduce claramente de esta ecuación que la relación entre el área del filtro y la pérdida de presión es lineal.
Con un flujo constante igual, se cumple que: si, por ejemplo, aumentamos el área del filtro 10 veces, la pérdida de presión también se reduce en un factor de diez. Cómo conseguimos, sin embargo, un filtro 10 veces más grande en nuestro sistema de ventilación?
Aquí se desarrolló la construcción del filtro con el nombre MiniPleat
Esta construcción de filtro surgió como una alternativa a los filtros de bolsa, cuyo pérdida de presión es baja gracias a la gran superficie filtrante de las bolsas, lo que permite utilizar sin preocupaciones medios filtrantes de clases de filtración superiores. La desventaja de estos filtros de bolsa es el hecho de que, debido a las voluminosas bolsas, ocupan mucho espacio en los sistemas de ventilación, lo que los hace inadecuados para sistemas compacts, como los que se utilizan en apartamentos o casas unifamiliares. Por lo tanto, los filtros de bolsa se utilizan principalmente en sistemas con caudales de aire superiores a 500 m3/h. Con caudales más bajos, estos filtros solo se utilizan de manera esporádica.
La construcción MiniPleat - alto rendimiento en un área pequeña
La designación MiniPleat se puede traducir libremente del inglés como Mini-pliegue. Se trata de una construcción de filtro en la que el medio filtrante se pliega mecánicamente en pliegues densos con una altura uniforme predeterminada, y los pliegues se fijan posteriormente con un adhesivo caliente especial. La distancia entre los pliegues individuales se encuentra en el rango de algunos milímetros. Gracias a esta construcción con pliegues densos, se puede empaquetar más medio filtrante en unas dimensiones de filtro predeterminadas, lo que aumenta significativamente la superficie del filtro y reduce la pérdida de presión.
Un parámetro importante en esta construcción de filtro es el número de pliegues por 1 m de longitud. Este parámetro se denomina densidad de pliegues. El siguiente diagrama muestra la dependencia entre la superficie relativa del filtro y la densidad de pliegues.
Si fabricamos un medio filtrante, es decir, un filtro con una construcción MiniPleat y una altura de 40 mm, así como 100 pliegues por 1 metro de longitud, este filtro tiene una superficie filtrante ocho veces mayor en comparación con su tamaño real. La dependencia entre el número de pliegues y la superficie filtrante es casi lineal. Sin embargo, debe señalarse que con densidades de pliegue muy altas se bloquea el área que es atravesada por el aire suministrado, lo que reduce la superficie útil. Este valor se denomina densidad crítica de pliegues.
La Universidad Técnica de Liberec ha realizado una prueba en dos medios filtrantes diferentes para investigar la influencia de la densidad de pliegues en la pérdida de presión a una velocidad de flujo de aire de 5 m/min. El siguiente diagrama muestra la influencia de la densidad de pliegues en la pérdida de presión para dos medios filtrantes con diferente densidad superficial del material (100 g/m2 vs. 35 g/m2) y una superficie filtrante de 20 mm.
Del diagrama se puede ver claramente que el material con la menor densidad superficial experimenta una reducción de la pérdida de presión significativamente menor que el material con la mayor densidad superficial. La densidad crítica de pliegues se alcanza en el material con la mayor densidad superficial en un valor alrededor de 150 m-1. Después de superar este valor, la pérdida de presión comienza a aumentar ligeramente nuevamente.
Sin embargo, mediante el pliegue del medio filtrante, se puede lograr una reducción de hasta diez veces en la pérdida de presión con el material de 35 g/m² de densidad superficial y una reducción de hasta trece veces en la pérdida de presión con el material de 100 g/m² de densidad superficial.
Todos los hechos mencionados anteriormente indican claramente que la variación de la superficie del filtro es la única forma posible de lograr una reducción de la pérdida de presión de un filtro de aire. Sobre esta base se basa la construcción del filtro MiniPleat, que reduce la pérdida de presión en múltiples ocasiones al plegar el medio filtrante en pliegues densos. MiniPleat permite el uso de medios filtrantes de una alta clase de filtración en sistemas de climatización. Esta es una de las principales razones por las que la serie de filtros de aire SafeLuft utiliza el tipo de construcción MiniPleat: un alto rendimiento de filtración, una duración de uso significativamente más larga gracias a una mayor superficie de filtro y una menor pérdida de presión.
Literatura y fuentes utilizadas
RUKATECH, s.r.o : Documentos internos
TU Liberec, Ing. Jakub Hruza, Ph.D.: Mejora de las propiedades de filtración de materiales fibrosos