El Blog de Filtración

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Filtración Grado Nominal y Absoluto

En la filtración de líquidos existen dos criterios que se utilizan para definir la eficiencia con la que un determinado filtro de bolsa o cartucho pueden atrapar partículas a un determinado micraje. Estos criterios se llaman Filtración Nominal (FN) y Filtración Absoluta (FA). Para poder entender mejor éstas diferencias es necesario que definamos primero la eficiencia de filtración como el porcentaje de sólidos contaminantes que son atrapados del total que están presentes en el fluído.

Diferencias Entre Filtración Nominal y Absoluta

Como ya hemos explicado, cada filtro está diseñado para atrapar partículas de una determinado micraje. Hay situaciones en que se requiere que absolutamente todas las partículas mayores a cierto micraje sean retenidas por éste filtro, ya que si no fueran atrapadas, las consecuencias serían graves. Y hay situaciones en que no es tan necesario que sean atrapadas absolutamente todas éstas partículas y si no son retenidas las consecuencias no serán graves.

Para poder diferenciar la eficiencia con la que trabaja cada tipo de filtro se han creado dos clasificaciones. Los filtros Grado Nominal y los filtros Grado Absoluto.

Filtración Grado Nominal

Los filtros que caen dentro de la clasificación de Filtración Nominal (FN) atrapan un gran porcentaje de las partículas de un determinado tamaño pero nunca el 100%. No existe un consenso claro entre todos los fabricantes de filtros respecto a la eficiencia de la FN pero la experiencia nos indica que ésta siempre oscilará entre un 50% y un 95%. Así por ejemplo si tenemos una aplicación en la que instalamos un filtro de 5 micras grado Nominal, dependiendo del fabricante, cuando mucho atraparemos el 95% de las partículas iguales o mayores a 5 micras y un 5% de las partículas de 5 micras no serán atrapadas y seguirán presente en el fluído. La eficiencia de filtración será mayor con las partículas mas grandes que se encuentren presentes en éste fluído. Así por ejemplo éste mismo filtro atrapará el 97% de las partículas de 10 micras y el 100% de las de 50 micras.

Cuando Instalar un Filtro Grado Nominal

Pareciera ser que un filtro grado nominal es un filtro imperfecto, pero dadas las ventajas de economía que ofrecen éstos filtros hay muchas situaciones que justifican ampliamente instalarlos. Los filtros grado nominal se instalan en aplicaciones donde el factor económico es importante y donde las consecuencias de que no se atrapen todas las partículas no son graves ni provocarán grandes daños posteriores.

Filtros Grado Absoluto

Los filtros que entran dentro de la clasificación de Grado Absoluto son mucho mas costosos que los filtros Grado Nominal pero ofrecen la mas alta eficiencia de filtración al atrapar la mayor parte de las partículas para las que están diseñados. Así por ejemplo un filtro grado absoluto para 5 micras atrapará por lo menos el 99% de todas las partículas de 5 micras o mayores.

Cuando Instalar un Filtro Grado Absoluto

Los filtros GA se utilizan cuando es extremadamente importante atrapar todas las partículas de un determinado tamaño ya que si alguna de ellas no fuera atrapada pudiera haber consecuencias graves. Un mercado típico que utiliza los filtros GA es la industria farmacéutica, ya que muchas de las soluciones son para consumo humano. Por otro lado hay aplicaciones en donde las consecuencias de no atrapar todas las partículas de un determinado tamaño no son de vida o muerte pero muchas veces resulta mas económico utilizar filtros GA para proteger equipos que son mucho mas costosos que los filtros GA.

Hasta la próxima.


Caída de Presión en Filtración de Líquidos

En un sistema cerrado de tubería por donde está fluyendo algún líquido éste último está siendo impulsado por una bomba y estará sujeto a una cierta presión, la cual como ya lo hemos explicado en otro artículo se expresa en lbs/plg2 o Kg/cm2.

 

Resistencia al Paso del Fluído

Cuando se requiere eliminar algún contaminante se instala un portafiltro con los respectivos filtros que lleva, bolsas o cartuchos. El sistema de filtración instalado va oponer una cierta resistencia al paso del fluido. Esta resistencia va a significar una caída o una pérdida de presión. Así por ejemplo si la presión de operación es de 40 lbs/plg2 ésta será la presión que se tenga a la entrada del portafiltro. El sistema de filtración representará una pérdida de presión de 5 lbs/pg2. Esto significa que la presión a la salida del portafiltro será de 35 lbs/plg2 (40-5=35). Un término muy común con el también se conoce ésta caída de presión es Delta P.
A medida que el sistema de filtración atrape partículas contaminantes éste irá oponiendo cada vez mayor resistencia y la caída de presión se irá incrementando con el tiempo.

 

Cuando Cambiar el Filtro

La mejor manera de saber cuando cambiar un filtro (bolsa o cartucho) es cuando la caída de presión llega hasta cierto límite. En el caso de los cartuchos será de 28 y en el caso de las bolsas es de 35 lbs/pl2. de ésta manera nos aseguraremos que logramos utilizar el filtro casi al 100%.

 

Considerar la Caída de Presión

También es importante considerar la caída de presión que tendremos al instalar un filtro para analizar si afectará de alguna manera el sistema de bombeo, ya que de ser muy grande ésta caída el fluido no estará llegando a su destino o cumpliendo su propósito y habrá que ver la posibilidad de cambiar la bomba por una mas potente y quizás mas costosa.


Media Filtrante en Fluídos (MF)

Hoy vamos a hablar de la Media Filtrante (MF). Este término es usado para identificar el material con que está fabricado el elemento filtrante (cartucho o bolsa filtrante) que es el que atrapará las partículas que deseamos que no estén presentes en el fluído.

Tipos de Media Filtrante

Existen diferentes tipos de MF. Algunas de las más comunes son :

 

·       Polipropileno

·       Algodón

·       Nylon

·       Rayón

·       Etc.

Factores que influyen

Cada uno de éstos materiales tiene diferentes características que dependiendo de la aplicación es la selección que se hace de éstas. Factores como la compatibilidad química y la temperatura juegan un papel importante al momento de seleccionar el MF con el que estará fabricado el filtro.

Compatibilidad Química

Cada material tiene características propias que le hacen más o menos compatible con cierto fluídos. Este factor siempre se tiene que tomar en cuenta porque la incompatibilidad puede provocar un daño grave al fluído ya que la MF del filtro puede resultar dañada y ser destruida pasando a ser parte como un contaminante del fluído al que se le pretendía eliminar ciertos contaminantes. Así por ejemplo el polipropileno no es compatible con el benceno o el algodón no es compatible con el cloro.
El material que es empleado mas comúnmente como MF es el  polipropileno porque es el que es compatible con una mayor variedad de de tipos de fluído y su precio es más o menos razonable pero tiene la limitación de que solo opera con temperaturas no mayores a 70°c de tal manera que cuando tenemos alguna aplicación que se encuentra a una temperatura mayor de ésta el polipropileno no funcionará correctamente y tendremos que seleccionar otro material como el algodón que tolera temperaturas hasta de 180°c.

Temperatura Máxima que Tolera la MF

Es muy común que un fluído sea compatible con cierta MF pero solo hasta una determinada temperatura. Así por ejemplo la MF de polipropileno es compatible con  el ácido fosfórico pero solamente cuando la temperatura éste fluído no sea mayor a 21°c y que tenga una concentración no mayor al 10%. La temperatura es un factor que se debe de tomar en cuenta.

Tablas de Compatibilidad

Existe una variedad muy amplia de tablas de compatibilidad que normalmente los fabricantes de filtros o de media filtrante las proporcionan y aunque cada una de ellas está enfocada a los materiales que cada proveedor tiene, todas son más o menos parecidas. Yo sugiero que para mayor seguridad, cuando se tenga una seria duda consultar al menos 2 tablas de compatibilidad de diferentes proveedores.
La compatibilidad química del fluído con la MF y la temperatura máxima que ésta soporta son factores que se deben de tomar en cuenta para seleccionar la MF más adecuada y evitar problemas futuros al momento de llevar a cabo el filtrado.


Hasta la próxima.


La Capacidad de Carga de un Elemento Filtrante

Otro parámetro importante a considerar para seleccionar el elemento más adecuado para una aplicación dada es la Capacidad de Carga (CC). Es muy común que nuestros clientes y prospectos nos pregunten Cuando tiempo va a durar el filtro? La respuesta correcta está en relación directa con la CC que tiene el elemento filtrante, ya sea bolsa o cartucho. Este parámetro es la cantidad de gramos que puede almacenar el filtro antes de saturarse.

 

Unidad de Medida de la CC

Normalmente la unidad de medida de la CC son gramos o miligramos. Por ejemplo, existen cartuchos de 2.5” de diámetro x 10” de alto fabricados a base de celulosa que pueden retener hasta 125 gramos de sólidos antes de saturarse. Cuando el filtro llega a saturarse  el flujo se reduce considerablemente. Así por ejemplo sabemos -por artículos anteriores- que un cartucho de 10” a 5 micras puede filtrar hasta 6 galones por minuto de agua cuando recién se haya instalado es decir estando nuevo. Pero conforme pasa el tiempo y empieza a atrapar contaminantes, éste flujo se empieza a reducir a medida que se acerca a su nivel máximo el cual es de 125 gramos. Una vez que se ha llegado a estos 125 gramos probablemente el flujo se reducirá a 3 o 4 gpm.

 

La vida de un elemento filtrante es indirectamente proporcional a la concentración de sólidos que tenga el fluído. Es decir mientras más contaminante tenga un fluído menor será la vida del filtro y viceversa.

 

Dado que en muchos casos no se conoce con exactitud la cantidad de sólidos que tiene el fluído es muy difícil determinar la vida del elemento filtrante. Lo mas común es que nos podemos dar una idea de lo que va a durar en base a las dos o tres primeras veces que cambiemos el filtro.

 

La mejor manera que existe de saber cuándo un elemento filtrante ha llegado a su vida máxima es mediante la caída de presión, la cual se conoce instalando un manómetro a la entrada del portafiltro y otro a la salida de éste. En otro artículo abundaremos más sobre éste tema.

 


Parámetros Importantes Adicionales de un Filtro

Además de la presión, el flujo, la temperatura y la viscosidad, existen otros parámetros que también deben de ser considerados al momento de seleccionar el elemento filtrante, ya que éstos también están directamente relacionados con los resultados que se tengan. La capacidad de flujo, la capacidad de carga, la máxima caída de presión que soportan y el tipo de media filtrante son los datos que se requiere saber para seleccionar el elemento mas apropiado a las condiciones de la aplicación que tengamos.

 

La Capacidad de Flujo del Elemento

Sabemos que el flujo se mide en galones por minuto (GPM) o litros por segundo (LPS). Cada elemento está diseñado para operar con una flujo máximo y está en función del tamaño, micraje,  tipo, material filtrante y configuración.

 

Por ser el elemento mas abundante y mas común se utiliza el agua como referencia para saber cuantos GPM o LPS pueden ser filtrados por elemento. Así por ejemplo un cartucho de 10”, de filtración nominal a 5 micras, de profundidad, fabricado en polipropileno puede ofrecer una flujo de 6 GPM, pero otro cartucho igual pero a 50 micras puede filtrar 8 gpm y un cartucho de filtración absoluta a 1 micra puede fitrar 4 gpm. En otro artículo explicaremos la diferencia entre filtración nominal y filtración absoluta. Igualmente en la bolsas filtrantes la mas común es la de 7” de diámetro por 32” de profundidad y a 5 micras de filtración puede proporcionar  90 gpm de agua.

 

En el caso de los cartuchos la capacidad de flujo es directamente proporcional al tamaño del elemento filtrante. Así por ejemplo un cartucho de 20” da el doble de flujo que un cartucho de 10” y asi sucesivamente.

 

Este parámetro es importante para calcular el número de elementos filtrantes que se requieren para filtrar un determinado flujo. Por ejemplo supongamos que queremos filtrar 100 gpm de agua. Basándonos en el hecho de que un cartucho de 10” a 5 micras nominales puede operar 6 gpm, hay que dividir los 100 entre 6 y esto nos dará 16.67 cartuchos, el cual podemos redondear a 17 cartuchos de 10” o 9 de 20” o 6 cartuchos de 30”. En el caso de las bolsas ya que cada bolsa nos puede dar 90 gpm tendríamos que tomar la desición de instalar una sola bolsa o dos. En el primer caso quedaría un poco debajo de lo requerido y en el caso de instalar dos bolsas quedaría muy sobrado.

 

En próximos artículos hablaremos de los otros parámetros.


Parámetros importantes en Filtración de Fluídos

Cuando calculamos un sistema de filtración debemos tomar en cuenta variables como la presión, flujo, temperatura y viscosidad que están directamente relacionadas con el fluído que se desea filtrar y que influyen en la selección del sistema de filtrado.

Como lo hemos mencionado anteriormente, todos los conceptos que aqui describimos están enfocados a la filtración de líquidos.

 

Presión

La presión es una medida que está expresada en lbs/pl2  o en Kg/cm2 y es un parámetro que nos indica la “fuerza” con la que esta siendo impulsado el fluído mediante una bomba. Es importante saber éste dato porque tanto los cartuchos como los portafiltros estan diseñados para una presión máxima y si ésta no se respeta se corre el riezgo de dañar alguno de los componentes del sistema de filtración. Normalmente un cartucho de polipropileno soporta una presión máxima de 40 lbs/ pl2.

 

Flujo

El Flujo es la cantidad de fluído, expresada en litros o galones, que se transporta por unidad de tiempo segundos o minutos. La unidades de medida del flujo mas comunes son litros por segundo (LPS) o galones por minuto (GPM). 1 galón es equivalente a 3.78 litros. Cada cartucho o bolsa está diseñados para un flujo máximo. Por ejemplo un cartucho de 10” a 5 micras puede filtrar aproximadamente 5 galones por minuto o 0.315 litros por segundo de agua y una bolsa filtrante #2 de 7”x32”  de 5 micras puede operar con un flujo máximo de 90 gpm.

 

Temperatura

La temperatura del fluído (Centígrados °C o Farenheit °F)  al momento de ser llevado a cabo el filtrado y la temperatura máxima que pueden soportar tanto el medio filtrante -como también se le conoce a los cartuchos o a las bolsas- como el portafiltro es un dato que debemos tomar en cuenta ya que de no verificarlo no solamente pueden resultar dañados alguno de los componentes, sino que el flúido se contaminaría  con las partes del cartucho, bolsa o portafiltro dañado. Por ejemplo un cartucho de polipropileno soporta una temperatura máxima de 80°C; Es decir que si tratamos de filtrar agua que tenga una temperatur de 100°C con un cartucho de polipropileno éste resultará dañado.

 

Viscosidad

La Viscosidad del fluído se expresa en centipoises (cps) y es un parámetro a considerar  porque dependiendo de éste dato será el flujo que nos dará un cartucho o una bolsa. Por ejemplo el agua a temperatura ambiente (23°C) tiene una viscosidad de 1 cps y con un cartucho de polipropileno de 10” a 5 micras podremos filtrar 5 gpm, pero si queremos filtrar con el mismo cartucho una pintura que tenga una viscosidad de 100 cps a temperatura ambiente (23°C) solo podremos filtrar un máximo de 2 gpm.

La temperatura  afecta la viscosidad de un fluído. Por ejemplo si subimos considerablemente la temperatura de una pintura que tenga una viscosidad de 100 cps, veremos que su viscosidad baja posiblemente a 60 cps y entonces podremos filtrar mas con el mismo cartucho.

 

En la mayor parte de los casos se tiene que jugar con la combinación de éstos parámetros, ya que si alguno de éstos cambia de alguna u otra manera afectará el diseño del sistema. 

 


Cartuchos Filtrantes y Definición de Micraje

Hoy vamos a hablar sobre temas relacionados con la Filtración de Líquidos cuyo objetivo principal es eliminar contaminantes sólidos o semisólidos de un fluído. Para esto es común que se utilicen cartuchos o  bolsas en conjunto con portafiltros.

 

Grados de Filtración - Micraje

Antes de hablar de los elementos filtrantes es necesario conocer lo relacionado al tamaño de las partículas que un cartucho o una bolsa puede atrapar. La medida que se utiliza es la micra. Una micra es una milésima de milímetro.  Para darnos una idea de lo que éstas medidas representan podemos mencionar los siguientes tamaños :

  • El diámetro de un cabello humano – Aprox. 100 micras
  • Punta de alfiler – 80 micras
  • Pigmento de pintura – 20 micras
  • Glóbulo rojo – 7 micras
  • Bacteria – 1 micra

Como podemos observar mientras menos sean las micras menor es el tamaño del objetivo a atrapar.

Así por ejemplo una partícula de 25 micras es mas grande que una partìcula de 5 micras y ésta a la vez es mas grande que una de 1 micra. Por eso es importante que mientras mas pequeña sea la partícula que deseamos atrapar mas cerrado es el filtro que debemos de instalar ya sea de bolsa o de cartucho.

 

Cartuchos Filtrantes

La mayor parte de los fabricantes de cartuchos -o elementos filtrantes como también se le conoce- utilizan el sistema de unidades y medidas inglés. El diámetro exterior estándar de los cartuchos es de 2.5 pulgadas aunque existen algunas marcas y modelos que tienen un diámetro ligeramente mayor, el diámetro interior es de 1”. En cuanto a la altura ésta puede ser de 9 ¾”, 10”,19 ½”, 20”,29 ¼”, 30”, 39 y 40”.  Los cartuchos se instalan en los portafiltros que son los que sujetan al o los elementos filtrantes para que se pueda llevar a cabo la filtración.

Como podemos ver en la fotografía, un cartucho tiene la forma de un cilindro. La filtración del fluído se lleva a cabo de afuera hacia dentro de tal manera que el fluído primero hace contacto con la parte externa del cartucho, enseguida pasa por las paredes del elemento, que es donde se lleva a cabo la retención de los contaminantes y posteriormente el fluído sale,ya filtrado, por la parte central del cartucho.


Definición de Filtración

Pudiéramos definir lo que es la filtración como la remoción de partículas que se encuentran suspendidas en un fluido o en el aire y que al pasarlo por un medio poroso o semipermeable éstas partículas quedan atrapadas en dicho medio. La filtración puede aplicarse tanto a los fluidos como al aire. En cualquiera de los casos la intención de filtrar es reducir o eliminar “el contaminante” al producto. Este contaminante pueden ser partículas sólidas o líquidas que se encuentren suspendidas en el fluído o en el aire que deseamos tratar.

Existen múltiples razones para desear llevar a cabo una filtración. Entre otras éstas pueden ser estéticas, para proteger algún equipo que se encuentre después del filtro,  o bien porque si no eliminamos éstos contaminantes éstos pudieran causar algún problema a las personas que los ingieran o que lo respiren o al mismo producto en el que se encuentran presentes.

 

Tipos de Contaminante

En el caso de partículas contaminantes sólidas un ejemplo claro serían las arenillas que se encuentran presentes en el agua que tomamos o bien las partículas de humo que se encuentran en una corriente de aire que esté circulando en un edificio.

También podemos identificar a un contaminante líquido dentro de otro líquido. Un contaminante  líquido sería el agua que estuviera mezclada con gasolina o con aceite ya que esto afectaría el rendimiento de nuestro automóvil o bien al revés, si el agua que tomamos tuviera aceite o gasolina en éste caso el contaminante serían éstos dos últimos.

Todo depende de las necesidades, de lo que se requiera eliminar y de lo que identifiquemos como contaminante.

 

Tipos de Contaminantes sólidos.

Existen diferentes tipos de contaminantes, sólidos y gelatinosos. Los rígidos o duros que no se deforman bajo ninguna naturaleza y  los gelatinosos que se deforman bajo condiciones de presión. Estos últimos son más difíciles de eliminar.

 

Formas para atrapar Contaminantes sólidos.

Existen diferentes formas para atrapar contaminantes sólidos. Estas pueden ser por entrampamiento físico o bien por un fenómeno relacionado con el diferencial de cargas eléctricas entre los contaminantes y el medio filtrante. En cualquiera de los casos las partículas quedan atrapadas o adheridas a las fibras que integran los laberintos interiores de los filtros al tratar de pasar junto con los fluídos o el aire en el que se encuentran suspendidas.

Para resumir la filtración de líquidos y aire involucra otros muchos factores como la compatibilidad química, la temperatura, el flujo de aire, la presión, la viscosidad del fluído o el tamaño de partícula que se desea atrapar para determinar que filtro es el más adecuado para eliminar los contaminantes que están causando algún problema.

En las siguientes publicaciones de éste blog continuaremos tocando algunos temas técnicos que nos ayuden a entender mejor la Filtración de Líquidos y de Aire.


Inicio de Blog

Tengo el gusto de informarles que después de mucho tiempo de planeación y esfuerzo finalmente hemos podido arrancar éste sitio en internet al que hemos llamado El Blog de Filtración. Entre los objetivos que perseguimos, para todos los que estamos involucrados de una u otra manera en mejorar la calidad de los fluídos y del aire que manejamos en nuestros trabajos, es que éste espacio sea una fuente de aprendizaje en donde además podamos compartir con Ustedes las experiencias y los conocimientos que día a día obtenemos al estar en contacto con nuestros clientes y proveedores quienes nos dan la oportunidad de apoyarlos para resolver sus necesidades de Filtración.

 

El tema de la Filtración de Fluidos y Aire es sumamente extenso. Existen numerosos libros y publicaciones en donde se tratan una infinidad de tópicos. Todos nosotros tenemos una carga de trabajo pesada  que hace casi imposible  tener el tiempo para buscar los temas que más nos interesan. Basado en ésto, es nuestra idea publicar artículos cortos que sean fáciles y rápidos de leer, entender y aplicar.

 

Les pedimos paciencia y comprensión porque aunque conocemos el tema de la Filtración de Fluídos y Aire no somos expertos en redacción y que no obstante tenemos la mejor de las intenciones de hacer y redactar lo mejor posible, existe la posibilidad de que no estructuremos  de la manera más adecuada un artículo. Sin embargo hacemos el compromiso de ir mejorando cada vez nuestra habilidad de redacción.

 

Por otro lado poco a poco iremos integrando a éste blog herramientas y opciones que además de hacerlo más versátil y entretenido nos permitan tener una mejor interacción con ustedes. Para esto es muy importante la retroalimentación que nos puedan proporcionar y que nos ayude a mejorar cada vez este sitio.

 

Gracias por su tiempo.

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