Este documento trata sobre los principios de filtración del aire y sus aplicaciones. Explica los diferentes mecanismos de filtración como impactación, intercepción y difusión, así como las normas para pruebas de filtros de aire. También describe aplicaciones de filtración del aire en farmacéuticas, hospitales y procesos industriales para remover partículas, olores y contaminantes.
2. Contenido
• Introducción.
•La Necesidad de filtrar el aire, Beneficios
de la filtración del aire
•Aplicaciones en Farmacéutica y
Biotecnología
• Aplicaciones en Clínicas y Hospitales
• Aplicaciones en procesos de pintura (
Cabinas )
• Aplicaciones para remoción de olores y
contaminantes en fase gaseosa
3. I n t r o d u c c i ó n :
Origen de las partíc ulas c ontaminantes en el aire
• Biológicos - Hongos, polen, esporas, etc.
- Bacterias, virus
- Cabellos, células de piel,
insectos, animales y otras partes de
animales y productos.
• Combustión - Humo de tabaco, escape de auto-
transportes, plantas industriales,
calefacciones, enfriamiento, etc.
• Minerales - Asbestos, carbón, partículas de
elementos y fibras sintéticas.
5. Necesidad de Filtrar el Aire
•Eliminar material particulado
(PM)para protección de
maquinaria, procesos y
ocupantes evitar manchas y
acumulación de polvo, bacterias
y virus (Síndrome del edificio
enfermo),control de partículas
en proceso.
•El ser humano pensando
estático genera 100,000
partículas /min (Contaminación
interna).
•Controlar contaminantes
generados por el ambiente
(Contaminación externa).
Better Air Is Our Business®
6. Beneficios de Filtrar el Aire
•Reducción de costos de mantenimiento
y operación en maquinaria y procesos,
eliminación de los riesgos a la salud de
los operadores y ocupantes del sitio.
•Conservación en edificios y áreas en
las que se requiere controlar las
partículas suspendidas en el aire por
así requerirlo el proceso (Cleanroom en
aplicaciones farmacéuticas y
hospitalarias)
•Eliminación de peligro en la salud en
instalaciones de cuidados a la salud
(Clínicas y Hospitales).
•Minimizar costos de mantenimiento en
los sistemas de manejo de aire.
•Cumplir con las recomendaciones y
legislaciones locales, regionales y
globales.
•Evitar las molestias y quejas de los
vecinos
7. Principios de Filtración de Aire
Mecanismos de Filtración
•Sedimentación
•Cribado
•Separación Inercial
•Impactación
•Intercepción
•Difusión
•Precipitación Electrostática
8. Principios de Filtración de Aire
Impactación
Las partículas
“grandes” (De 10 a 5
μm)
No se mueven
alrededor de las
fibras como lo hace
la corriente de aire y
se impactaran en la
fibra debido a su
momentum.
Fibra
Corriente de aire
Partícula
Flujo
Flujo
10. Impactación (Ejemplos de filtros)
Tipo Panel:
Arrestancia
ASHRAE 52.1 60% - 95%
ASHRAE 52.2 MERV 1-4
Tipo Plisado:
ASHRAE 52.1, 30% - 35%
ASHRAE 52.2 MERV 7-8
11. P r in c ip io s d e F ilt r a c ió n d e A ir e
Intercepción
Las partículas de tamaño
“medio” (De 5 a 1 μm de
tamaño) se mueven junto
a las líneas de flujo de
aire, y estas al hacer
contacto con la fibra
estas se quedan
adheridas a dicha fibra
por Adhesión (por las
fuerzas Van Der Waals
de la fibra, la cual
depende de la naturaleza
de la fibra y del tamaño
de esta y la partícula a
capturar)
Fibra
Corriente de aire
Partícula
Flujo
Flujo
13. Intercepción (Ejemplos de filtros de mediana y alta
eficiencia)
ASHRAE 52.1:
40%-95% Eficiencia
ASHRAE 52.2:
MERV 9-15
Filtros “Caja”
Filtros Bolsa
14. Principios de Filtración de Aire
Difusión
•La difusión se utiliza para
aquellas partículas que son
tan pequeñas (1 a 0.12 μm
o menores) que su
dirección y velocidad
aleatorios que están
influenciadas por choques
moleculares y se
comportan mas como un
gas que como una
partícula ( Movimiento
Browniano). Estas
partículas golpean las
fibras de una manera
aleatoria hasta que quedan
atrapadas en una de ellas.
•Este método de filtrar el
aire es el utilizado por los
filtros HEPA, ULPA, SULPA
etc
Fibra
Corriente de aire
Partícula
Flujo
Flujo
16. Filtración por difusión:
Ejemplos de Filtros HEPA y ULPA
Familias:
- Filtros HEPA /ULPA con media con
separadores de aluminio
- Filtros HEPA / ULPA con media
mini plisada
Eficiencias desde:
• 99.97% a 99.99% con partículas
de 0.3 micrómetros (HEPA)
• 99.999% a 99.9995% con
partículas de 0.12 micrómetros
(ULPA)
19. Estándares para Pruebas de Filtros de Aire
La normas ASHRAE.
• A) Arrestancia
• B) Dust spot
• C) MERV ASHRAE 52.2
Por la IEST de EEUU(Para filtros HEPA y
ULPA)
• IEST RP-CC-001
• La norma europea EN (EN779 y EN1822)
• ISO 29463 Para filtros de alta eficiencia
• ISO 16890
ASHRAE 52.1 (En desuso)
20. •Estándar ASHRAE 52.2-
2007: Método de prueba
para los elementos de
limpieza de aire para la
remoción de partículas por
tamaño de las mismas
•Estándar Europeo de
pruebas de filtros de aire EN
779:2012
•IEST-RP-CC001: Filtros
HEPA y ULPA
•Norma Europea EN
1822:2009 Filtros de aire de
alta eficiencia
•ISO 29463: Filtros de alta
eficiencia y media filtrante
para la remoción de
partículas del aire
Normas (estándares) para Pruebas de Filtros de Aire
21. ASH R AE 52.2
C L A S I F I C A C I O N E S D E F I LT R O S
Minimum
Efficiency
Reporting
Value
(MERV)
Eficiencia promedio de captura de partículas, %
en el rango de tamaños, µm
Rango 3
3.0 – 10.0
Rango 2
1.0 – 3.0
Rango 1
0.3 – 1.0
MERV 1 N/A N/A N/A
MERV 2 N/A N/A N/A
MERV 3 N/A N/A N/A
MERV 4 N/A N/A N/A
MERV 5 20% < E3 < 35% N/A N/A
MERV 6 35% < E3 < 50% N/A N/A
MERV 7 50% < E3 < 70% N/A N/A
MERV 8 E3 > 70% N/A N/A
MERV 9 E3 > 85% E2 < 50% N/A
MERV 10 E3 > 85% 50% < E2 < 65% N/A
MERV 11 E3 > 85% 65% < E2 < 80% N/A
MERV 12 E3 > 90% E2 > 80% N/A
MERV 13 E3 > 90% E2 > 90% E1 < 75%
MERV 14 E3 > 90% E2 > 90% 75% < E1 < 85%
MERV 15 E3 > 90% E2 > 90% 85% < E1 < 95%
MERV 16 E3 > 95% E2 > 95% E1 > 95%
EN - 779:2012
Clas
e
Caída de
presión
final en Pa
Arrestancia
promedio
con polvo
sintético %
Eficiencia
promedio
en
partículas
de 0.4 µm
%
Eficiencia
mínima
para
partículas
de 0.4 µm
%
G1 250
50 ≤ Am ≤
65
- -
G2 250
65 ≤ Am ˂
80
- -
G3 250
80 ≤ Am ˂
90
- -
G4 250 90 ≤ Am - -
M5 450 - 40 ≤ Em ˂ 60 -
M6 450 - 60 ≤ Em ˂ 80 -
F7 450 - 80 ≤ Em ˂ 90 35
F8 450 - 90 ≤ Em ˂ 95 55
F9 450 - 40 ≤ Em 70
Normas (estándares) para Pruebas y clasificación de Filtros de Aire
22. IEST-RP-CC001
EN-1822: 2009
Group
Filter
Class
Integral Value Local Value
Filtration
Efficiency
Penetrati
on
Filtration
Efficiency
Penetrati
on
EPA
E10 85% 15% - -
E11 95% 5% - -
E12 99.5% 0.5% - -
HEPA
H13 99.95% 0.05% 99.75% 0.25%
H14 99.995% 0.005% 99.975% 0.025%
ULPA
U15 99.9995% 0.0005% 99.9975% 0.0025%
U16 99.99995% 0.00005% 99.99975% 0.00025%
U17 99.999995% 0.000005% 99.9999% 0.0001%
Normas (estándares) para Pruebas y clasificación de Filtros de Aire
Filtros HEPA, EPA y ULPA
23. ISO 29463 Par a Filtr os de alta efic ienc ia ( H EPA)
24. ISO Coarse (Grueso) – Eficiencia inicial menor de 50% para particulas ePM10.
ISO ePM10 – Eficiencia Inicial - ePM10 ≥ 50% e < 50% ePM2.5
ISO ePM2.5 –Eficiencia Promedio(inicial y descargado) ePM2.5 ≥ 50% e < 50%
ePM1.0. La eficiencia minima debe de ser de mas de 50% para ePM2.5 (inicial o
descargado).
ISO ePM1.0 – Eficiencia promedio (Inicial y descargad) ePM1.0 ≥ 50%. La eficiencia
minima debe de ser de mas de 50% para ePM1.0 (inicial o descargado).
¿Como clasifica a un filtro?
Es tándar ISO 16890
25. Clase Eficiencia Clase Eficiencia Clase Eficiencia Clase Eficiencia
ISO Coarse
(Grueso)
Arrestancia
reportada del 5%
en 5%. Ensayo
con polvo ISO
fino.
ISO ePM10
50%
ISO ePM2.5
50%
ISO ePM1.0
50%
55% 55% 55%
60% 60% 60%
65% 65% 65%
70% 70% 70%
75% 75% 75%
80% 80% 80%
85% 85% 85%
90% 90% 90%
95% 95% 95%
Critérios
adicionales
Ninguno
Eficiencia inicial ePM10> 50%. No
es necesario realizar el
procedimiento de descarga
electrostática
Media de las eficiencias (inicial y
descargado) ePM2.5> 50% y
eficiencia descargada> 50%
Media de las eficiencias (inicial y
descargado) ePM1.0> 50% y
eficiencia descargada> 50%.
¿Como clasifica a un filtro?
Es tándar ISO 16890
26. FILTRACIONDELAIRE
Su Primera Línea de DEFENSA
La filtración del aire es la diferencia clave entre el
éxito y la fracaso en la protección de las personas
y procesos. Los avances tecnológicos en las
medias de los filtros ahora ofrecen
mayor duración dando como
resultado un riesgo mucho
menor de contaminación.
28. ISO7 (GradoC)
Área de proceso que rodea la
zona de ISO 5 entre las cuales
se encuentran, donde se
preparan los componentes no
estériles, productos formulados,
materiales en proceso, productos
ya envasado y empacados, que
se han llevado a cabo o están en
traslado.
1
ISO5(GradoA)
E l m a s c r i t i c o
Áreas asépticas de proceso donde el
producto esta expuesto a todo tipo de
contacto y manipulación, asi como
conexiones de materiales esterilizados
así como llenado acondicionamiento y
sellado.
2
ISO8(GradoD)
Parea de proceso para
actividades menos
criticas como áreas de
vestidores y limpieza de
equipos y herramientas.
3
La ilustración representa un proceso aséptico simple de manufactura con la finalidad de mostrar las soluciones de filtrado por parte de AAF.
Es un diseño preciso y con ello el sistema de filtración de aire siempre debe de ser de aplicación especifica.
APLIC AC ION ES EN PR OC ESOS D E FAR MAC EU TIC A
Consideraciones de diseño y soluciones de AAF Flanders
32. Filtros
HEPA de
diseño V”
• Recomendados para
condiciones de operación
exigentes en aplicaciones
criticas
• Larga vida útil , significan menos
cambios
• Bajo consumo de energía y
bajos costos de operación
• Operación de alta capacidad con
mínima resistencia al flujo de
aire; 2400 CFM a 1 in. w.g. para
la sección 24x24x11.5”.
1
1
33. T H E W O R L D L E A D E R I N C L E A N A I R S O L U T I O N S
FILTROS DE
ALTA
TEMPERATURA
34. APLICACIÓN de filtros de alta
temperatura
para túneles de esterilización
Filtro HEPA
de alta
temperatura
(350°C)
Filtro de alta
eficiencia de
alta
temperatura
“HT”
1 2 3
Filtro HEPA
de alta
temperatura
(282°C)
35. T H E W O R L D L E A D E R I N C L E A N A I R S O L U T I O N S
MODULOS
TERMINALES
36. Modulo Ter minal
“Des ec hable”
Disponible en packs de
media de 2 y 4″
Eficiencias de 99.99% a
99.9995%
Con conexión de diámetro
de 10″ y 12″ como estándar.
Se tienen otros tamaños
Plato difusor ajustable o
fijo en posición.
Se recomienda donde NO se
requiera el cambio
frecuente de filtro
37. Módulos Ter minales
par a filtr os H EPA /
U LPA r eemplaz ables
T H E W O R L D L E A D E R I N C L E A N A I R S O L U T I O N S
Con reemplazo de filtro
HEPA Terminal donde se
tiene un cambio frecuente
de filtro
38. Módulos tipo
“Fan-Filter”
Prefiltro MERV 8
de 1″ profundidad
Filtro HEPA
(Reemplazable)
Unidad
“Fan Filter”
T H E W O R L D L E A D E R I N C L E A N A I R S O L U T I O N S
43. Gabinete Bag In/Bag Out ( BIBO)
Sistema con acceso lateral para
colocación y retiro de filtros, seguro,
sencillo y confiable para el retiro del
filtros y/o adsorbedores de gases
que han sido empleado en la
purificación de aire de ambientes de
alto riesgo.
45. Impor tanc ia de la Filtr ac ión en H os pitales y C línic as
Protección a la
exposición a
contaminantes de riesgo
y contagios de
enfermedades
Empleados
Protección su tratamiento
y recuperación ,a
menudo
inmunocomprometidos
Pacientes
Confort y seguridad
durante sus visitas
Visitantes
46. R ec omendaciones y R equer imientos de Filtr ac ión
para el Área de Cuidados a la Salud
• Norma 170 y Manual de aplicaciones 2011 del
ASHRAE –
Aplicaciones HVAC para instalaciones de cuidados
a la salud
• Recomienda el numero de etapas de filtros y los
niveles de filtración para las diversas áreas de las
instalaciones de cuidados a la salud
• “The Joint Commission” (Anteriormente JCAHO
en EUA)
• Organización independiente sin fines de lucro que
acredita y certifica las instalaciones al cuidado de
la salud así como sus programas.
47. Ortopédicos, de trasplante de medula ósea
y de órganos
• Requiere Filtración HEPA ( con una o
dos etapas que le anteceda)
• Oportunidad de actualizar a filtros
HEPA de baja caída de presión (ePTFE)
Salas de propósito general, salas de parto,
Salas de tratamiento
• Como mínimo 2 etapas de filtración
MERV 7/14
• Muchas instalaciones están interesadas
en mejorar
• Oportunidad de actualizar a filtros
MERV16 o Filtros HEPA de nueva
generación (ePTFE)
• Puede requerirse para mejorar la
eficiencia el empleo de Contramarcos
y/o Gabinetes
Panor ama Gener al de las Ins talac iones
Quirófanos
48. Panor ama Gener al de las Ins talac iones
Áreas de propósito especifico
Salas de cuneros, Terapia Intensiva,
Cuidado de pacientes, Áreas de
Diagnósticos
• Como mínimo 2 etapas de filtros de
MERV 7/14
• Oportunidad para mejoras: Filtros
con recubrimiento antimicrobial
•Laboratorios, áreas de
almacenamiento estéril, salas de
cirugía menor (curaciones)
• Mínimo de eficiencia de MERV 13
Preparación de alimentos, Lavandería,
Administrativo, Almacenamiento general
• Mínimo de eficiencia de MERV 7
49. Filtros Primera Etapa
Gama de pre filtros de MERV8
Aplic ac ión de filtros
Filtros Segunda Etapa
Filtros Tipo Bolsa
• Elección económica para
áreas No-críticas.
• Por ningún motivo se
debe de recomendar para
aplicaciones críticas.
50. Filtros tipo Caja marco metálico
• Construcción rígida
• Media de fibra de vidrio de densidad dual
Filtros Caja con media miniplisada
• Mismo desempeño que los filtros de 12" de
espesor
• Un espesor de 6" nos da los costos mas bajos en
fletes y almacenajes
• Oportunidad para almacenes reducidos
y costos de desecho
Filtros Segunda Etapa
Aplic ac ión de Filtros
Filtros de diseño 4V
• La mas baja resistencia
• La mas larga vida útil.
• Media de fibra de vidrio de densidad dual
• Oportunidad para incrementar el flujo de aire o reducir
costos de consumo de energía
• Oportunidad de mejorar la eficiencia a MERV 15 sin
sacrificio de resistencia al paso del aire
51. Filtros de eficiencia MERV16
• MERV 16 – 95% en partículas de 0.3 μm
• Presentaciones de marcos metálicos a 12” de profundidad,
marcos de plástico de 6” de profundidad y de 12” diseño “V”
• Mejora en eficiencia sin cambio en la resistencia /consumo de
energía aplica para los filtros de diseño “V”.
Aplic ac ión de Filtros
Propuestas de filtros de mayor eficiencia y mejor
desempeño para Filtros Segunda Etapa
52. Filtros HEPA
Filtros HEPA con
profundidad de 11.5” y
5 7/8”
• Múltiples configuraciones y
eficiencias (99.97-99.99%)
Filtros HEPA “terminales”
con media mini plisada
• Múltiples configuraciones y
eficiencias
• Empleados en quirófanos.
Aplic ac ión de Filtros
Filtros Tercera Etapa
54. Tipos de cabinas de pintura
• Cross Draft (Flujo
Cruzado)
– El mas común
– Implementación muy
económica
– La mejor opción para
superficies verticales
• Down Draft ( Flujo
“hacia abajo”)
– Implementación mas
costosa por trabajos
debajo de la cabina($)
– La mejor opción para
superficies horizontales
– Tamaños específicos
– Mayormente empleada
en la industria automotriz
56. • Pre filtros – Filtros tipo Panel y
mantas: Filtros tipo “Ring”, “pads”
de mantas
• Filtros Finales (Cuando se empleen) –
Filtros bolsa o Filtros tipo caja
C abinas de pintado C r os s D r aft
57. Cabinas de pintado Cross Draft
•“Arrestors” (“colectores de
pintura”)- pads o rollos, Medias
de fibra de Vidrio o Poliéster o
de, Papel expandido
•Filtros secundarios(Cuando se
emplean) – Filtros tipo Cubo o
Filtros Bolsa
58. Ejemplo de C abina de pintado “ C r os s D r aft”
60. C abinas de pintado tipo D ow n D r aft
• Prefiltros – Filtros panel tipo “Ring” o
plisados
• Filtros Finales – Filtros Bolsa o tipo caja
• Media de Difusión a la descarga
61. C abinas de pintado tipo D ow n D r aft
• “Arrestors” (“colectores de
pintura”)- Pads o rollos largos en
el piso, usualmente de fibra de
vidrio
• Filtros secundarios – Filtros tipo
“Cubo” o Filtros Bolsa
63. Origen y progreso de la tecnología de filtración “Gas-Phase”
63
Mascaras contra
Gases:
Militar
Minería
Usos para
Seguridad
(Nuclear)
Usos de Protección:
Controles electrónicos
Artículos Históricos
Mejora de Procesos:
Control de olores
Fabricación de
microprocesadores
Fertilización “in-vitro”
Remoción de Ozono
Alimenticia y otros olores
Data Centers
Toma de aire de maquinaria
Edificios
VERDES
de alta
eficiencia
64. Principios de la filtración Gas-Phase
64
- Para una efectiva remoción de contaminantes en fase gaseosa, se requiere
una filtración con media “Gas-Phase” (Filtración química).
- En este caso la filtración de partículas (incluyendo HEPA y ULPA) no son
efectivas
65. Métodos de control.
65
Ventilación /
Extracción / Dilución Adsorción
Chemisorción
• No hay tratamiento para
los contaminantes.
• Paliativo para
concentraciones
aceptables por los
reglamentos locales
• Costo acondicionado aire
exterior
• Es un proceso de adhesión
de los contaminantes
en la superficie (enlace
físico);
• Se produce en tres etapas
(Superficial, Difusión por
macro poros y adsorción en
meso y micro poros).
• Excelente para las
moléculas de gran tamaño
orgánicas y algunos
inorgánicos.
• Hay un enlace y reacción
química fuerte entre la media
filtrante y gas a remover.
• Proceso irreversible.
• La cantidad de
impregnación del químico y
reactividad con gas
determinara la capacidad de
media química filtrante
• Ideal para moléculas
pequeñas que no son
capturadas por adsorción.
67. Variedades de contaminantes en fase Gaseosa
67
Ejemplos
Olores
Peligrosos /Tóxicos
- Comida
- Procesamiento
de alimentos
- Restaurantes
- Tratamientos
de efluentes
- Basura
- Petroquímica
- Refinerías
- Fertilizantes
- Pulpa y Papel
- Minería y
Fundición
- Automóviles
- Aeropuertos
- Helipuertos
- Motores Diésel
68. Unidades de Recirculación
/ Presurización
PORTA-Scrubber
Unidad “Scrubber”
De Lecho Profundo
Unidad de
Acceso Lateral
Unidades de filtración en fase gaseosa
71. La corrosión en terminales de plata
• Las terminales de plata en los
componentes de superficie se convierte en
sulfuro de plata (Ag2S)
• Formación de "Flores” de plata las cuales
ocasionan que se abran las conexiones en
los circuitos
FALLAS DEBIDAS
La corrosión en el cobre
• Las placas de cobre en los circuitos impresos se
convierte en sulfuro de cobre(Cu2S)
• El sulfuro de cobre “viaja” a través del circuito
impreso y ocasiona en la mayoría de los casos
cortos circuitos en los componentes electrónicos
Contaminantes en fase gaseosa
74. Aplicaciones en Planta de tratamiento de Efluentes
•Tratamiento de aguas
• Pozos húmedos y cuartos de bombas
• En los sistemas de ventilación y/o HVAC de cuartos de control y oficinas
•Industria Alimenticia
•Embotelladoras de Coca Cola, PepsiCo, locales, etc. - Fabricantes de
bebidas
•Kraft Foods, Unilever, Molendez, Nestlé – Alimentos Procesados
•Phillips Morris– Fabricantes de cigarrillos
•Restaurantes y Bares
•Ahorro de energía a nivel industrial
•Reciclado – Limpieza y Reúso del aire acondicionado
76. Tipos de Plantas de Celulosa & Papel
•Procesamiento de Celulosa
•Se convierte la madera y otros materiales
provenientes de plantas en fibras útiles
•Los procesos emplean operaciones mecánicas,
químicas y térmicas así sus combinaciones para
descomponer y suavizar la madera
•Ambiente muy corrosivo
•Fabrica de papel
•Se transforman las fibras en rollos de papel
•A las fibras se les escurre el agua y se secan en el
rollo
•Ambiente moderadamente corrosivo
•Productos terminados
•Fabricación de paneles corrugados y papeles con
recubrimiento
•Ambiente con baja corrosividad
78. Pr inc ipales empr es as del r amo petr oler o y
petr oquímic o en:
Latinoamérica
79. Contaminantes en fase gaseosa comunes en plantas de Refinación y
Petroquímica
Acido
Sulfhídrico
H2S
Óxidos de
Azufre
SOx
Óxidos de
Nitrógeno
NOx
Hidrocarburos
HC
Compuestos
Orgánicos
VOC’s
80. • Áreas de Destilación
• Áreas de rompimiento
catalítico
• Áreas de Desulfuración
• Planta de generación de
fuerza
• Tanques de
almacenamiento
• Plantas de coque
• Áreas de manejo y
trasvase de petróleo y
derivados
Ár eas de plantas de Petr oquímic a donde s e r equier e
air e limpio
(Cuartos de Control)
81. Sumario de Aplicaciones en Industria Filtración Gas-phase
•Control de la corrosión en la electrónica
“tradicional”
•Control de la corrosión en la electrónica
“RoHS”
•Control de la Corrosión en
maquinaria(Compresores)
•Control de olores of Plantas de tratamiento
de agua e Industria Alimenticia, y “Edificios
Verdes”
•Industria de la Pulpa y Papel
•Industria Petrolera y petroquímica
