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Filtro Electrostático Crystall
Aire Acondicionado
Filtro Electrostático Crystallpara unidades de tratamiento de aire,
conductos y unidades terminales.
Filtro Electrostático Crystall
(Por ejemplo Ionizadores y su efecto de purificación del aire)
Hay productos disponibles en el mercado del aire acondicionado que se atribuyen la capacidad de
“purificar” el aire en unidades de tratamiento del aire. Estos productos, a pesar de sus nombres
atractivos, pueden definirse como “ionizadores”.
La tecnologíasubyacenteenvuelve uno o más
electrodos polarizantes (empujes o malla metálica etc.) alimentados por alto voltaje DC (positivo y/o negativo), o AC en algunas aplicaciones especiales.
El campo eléctrico generado produce iones
positivos o negativos en las moléculas en el
aire que, uniéndosealas moléculas de suciedad
(partículasdiseminadas en el aire), hacen que éstas se
agrupen y,alcanzenuna masa suficiente, precipitando al suelo por gravedad o se acumulen en superficies adyacentes con carga opuesta.
Por consiguiente, no es un sistema de recogida de
polvo y estas soluciones no pueden actuar como filtros de aire.
La recogida y eliminación de contaminantes es
esencial para garantizar un aire puro y evitar que
tales partículas se acumulen en las superficies de los sistemas de tratamiento del aire. La acumulación
de polvo en las superficies internas puede causar la proliferación de sustancias microbiológicas
que, seguidamente, pueden ser transportadas a
habitaciones con aire acondicionado y crear un riesgo
para la salud de los ocupantes.
Además, el agrupamiento es un proceso lento que
requiere un contacto y una exposición prolongada a las
cargas eléctricas antes de alcanzar una masa suficiente y permitir que las moléculas ionizadas tengan el efecto
biocida declarado.
Según lo que han declarado los fabricantes de estos
sistemas ionizantes (valores medios reproducidos en
la siguiente tabla), son necesarias varias horas de
exposición para que el proceso biocida sea eficaz
Tiempo de exposición en horas
Cepa microbiana expuesta 3h 8h 24h
Saccaromicescerevisiae 97% 98% 99%
Staphilococcusaureus 71% 97% 99%
Escherichiacoli 84% 90% 99%
y es evidente que esto sería inútil si se instalara
en un sistema dinámico como una unidad de aire
acondicionado, donde la velocidad del aire es de
varios metros por segundo y, por consiguiente,
el aire permanece sólo muy brevemente en los
compartimientos equipados con sistemas de ionización.
Un aspecto muy importante es entonces la definición utilizada a menudo en los documentos técnicos deestos
productos, es decir, el término “purificación”.
Hay que subrayar que la “purificación” tiene una definición precisa en la legislación italiana, concretamente en las “Directrices para la definición de protocolos técnicos de mantenimiento preventivo
en los sistemas de aire acondicionado” (publicado en el Diario Oficial n. 256 of 3/11/2006, Anexo A). En este documento, el término “purificación” se define como un proceso destinado a hacer que un entorno y un
equipo sean seguros desde el punto de vista higiénico,
con etapas distintas, pero no independientes,
tales como limpieza, desinfección, esterilización y
desinfestación.
Este proceso, por lo tanto, requiere cuatro acciones
diferentes y afirmar que ionizando el aire se pueden lograr los mismos resultados es engañoso y falso,
además de muy peligroso para quién pone su confianza en esta afirmación.
A nivel internacional no existe ningún método válido
que prueba los ionizadores y ninguna legislación
nacional o internacional que define o requiere una forma específica de certificación / validación, como en cambio ocurre en los filtros de aire (UNI, EN o ISO).
El rendimiento de los ionizadores en términos de
eliminación de microorganismos es declarado por
institutos o laboratorios privados y las pruebas
asignadas describen los experimentos realizadas con
aire estático y sobre superficies estáticas durante tiempos de exposición prolongados que, como yase ha
mencionado, nunca son comparables a las condiciones
reales de trabajo.
TENGA CUIDADO CON LOS PRODUCTOS NO FILTRANTES
Filtro Electrostático Crystall
La filtración electrostática es actualmente
considerada como uno de los sistemas más avanzados
para capturar partículas en una corriente de aire,
capaz de garantizar una alta y duradera eficiencia y con importantes beneficios en términos de calidad-precio, considerando su vida más larga que cualquier
otro tipo de filtro.
En el análisis del costo también se debe tener en
cuenta la tasa muy baja de caída de presión y el costo reducido de funcionamiento, gracias al lavado simple
de los filtros con agua y detergente.
Su alta eficiencia de filtración se combina con una desinfección bacteriana y una inactivación viral considerable, llevando el aire tratado a los niveles de calidad más altos definidos por los estándares pertinentes.
Principio operativoEl principio operativo de estos filtros se basa en la aplicación de una alta diferencia de potencial entre
los electrodos de descarga y colectores, para crear
un campo eléctrico fuerte que alcanza la intensidad
máxima cerca de los electrodos de descarga.
El aire alrededor de la superficie de los electrodos de descarga, que contiene las partículas de
contaminación, es así ionizado.
El efecto resultante se llama descarga de corona,
ya que los iones tienden a moverse desde la corona o
anillo alrededor de los electrodos de descarga hacia los
electrodos colectores.
Durante este movimiento, los iones generados chocan
con las partículas de contaminación suspendidas
en el aire, las cuales se cargan positivamente
(cada partícula puede ser cargada por muchos
iones diferentes, alcanzando cargas eléctricas muy
elevadas).
Las partículas cargadas positivamente (+) son entonces
empujadas hacia los electrodos colectores (-), donde son capturadas.
Criterios operativosAntes de entrar en un filtro electrostático, el aire
soplado por los ventiladores en las unidades de
tratamiento de aire debe cumplir los siguientes
criterios:
- temperatura no superior a +70°C
- humedad relativa entre 15% y 98% (véase nota
abajo)
- materia particular (contaminantes) entre 0.01 y 50 micrón en volumen
Estos criterios definen un campo muy amplio de condiciones de funcionamiento que los sistemas de aire
acondicionado utilizados para aplicaciones de confort
interior pueden satisfacer normalmente.
Nota:
Los filtros electrostáticos nunca deben
instalarse cerca de sistemas de humidificación y deshumidificacióny el aire entrante nunca debe estar saturado.
Diferentes tipos de filtros electrostáticosExisten diferentes tipos de filtros electrostáticos, como se resume a continuación:
“Filtros electrostáticos pasivos”
Estos filtros están hechos de fibra de vidrio o tela sintética con alta resistividad, con un tejido perpendicular para acentuar la separación y la
distancia entre cargas.
La carga electrostática se genera durante la
producción de las fibras, sometiéndolas a un campo eléctrico intenso para polarizarlas, antes de ser tejidas en estratos de diferentes grosores y peso.
Para evitar el “deshilado” debido a la corriente de aire que pasa, estos estratos están normalmente contenidos
en una carcasa de poliéster con un tejido fino y denso.
La carga eléctrica en las fibras ayuda a atrapar las micropartículas que pasan; sin embargo, como éstas
son progresivamente atrapadas, el rendimiento
disminuye drásticamente, ya que las partículas
atrapadas inhiben las cargas electrostáticas sobre las
fibras circundantes.
Otro factor que vale la pena considerar en cuanto al
rendimiento de estos tipos de filtros es la humedad del aire que, aunque sólo se condense parcialmente en la
superficie de las fibras, neutraliza muy rápidamente todas las cargas eléctricas, transformando este medio
filtrante especial en un filtro mecánico ordinario.
“Filtros electrostáticos de materiales polarizados”
En estos filtros, las superficies colectoras conservan su carga electrostática, ya que están polarizadas
Introducción
Filtro Electrostático Crystall
constantemente durante el funcionamiento por un
campo eléctrico circundante.
La figura siguiente ilustra este tipo de filtro, donde un electrodo polarizador (1), generalmente hecho de
malla metálica, se mantiene a alta tensión, mientras
que dos pantallas laterales (2) están conectadas a
tierra (puesta a tierra).
El espacio entre estas pantallas y el electrodo en
el centro (dentro del campo eléctrico) se llena con
materiales filtrantes (3), lo que garantiza la separación y el aislamiento deseados.
Estando dentro de un campo eléctrico intenso, las
superficies de los materiales filtrantes tienen un elevado número de cargas para atraer y atrapar
partículas.
Introducción
Materiales filtrantes
1=pantalla polarizante(+) 2=pantallas conectadas a tierra
(-)3=materiales filtrantes
Principio operativo del filtro electrostático de materiales polarizados
“Filtros electrostáticos / Filtro de plancha electrónica ativa”Estos filtros difieren del tipo anterior porque las cargas electrostáticas se generan tanto en
las partículas como en las superficies colectoras al mismo tiempo cuando el filtro está en funcionamiento.
Como las superficies están constantemente cargadas electrostáticamente (polarizadas), se
requiere alimentación eléctrica y control eléctrico
y están especialmente diseñadas y fabricadas para
este fin.
Este tipo de equipo debe garantizar el voltaje (Volt) y la corriente consiguiente (mA = miliamperios)
para ionizar
adecuadamente las partículas y crear un campo
eléctrico suficientemente intenso sobre las superficies colectoras del filtro, esencial para atrapar y separar las partículas que pasan.
Principio operativo del filtro electrostático / Filtro de placa electrónica ativaCon referencia al diagrama mostrado anteriormente, el
aire entra en la primera sección del filtro, denominada sección “ionizante”, formada por alambres de tungsteno conectados a alta tensión (DC), que pasan
entre electrodos conectados a tierra, creando un
campo eléctrico intenso que “arranca” uno o más electrones de las moléculas de aire, generando por
consiguiente partículas cargadas eléctricamente
(iones).
Entonces el aire entra en una segunda “sección de recogida”, formada por placas de aluminio, otra vez con potencial de corriente continua (pero
aproximadamente la mitad de la tensión de la sección
anterior), alternando con otras placas colectoras
conectadas a tierra; las partículas son repelidas por
las placas de alta tensión y empujadas hacia las placas colectoras, donde quedan atrapadas de manera segura.
Estos tipos de filtros también tienen algunas desventajas, haciéndolos más costosos y complejos que otros sistemas de filtración.
De hecho, estos filtros electrónicos de aire, a la vez que garantizan alta eficiencia y baja caída de presión, debido a su tecnología, son caros de fabricar, y no muy
versátiles en cuanto a dimensiones, ocupando más
espacio que otros sistemas con rendimiento de filtrado similar.
Además, requieren una manipulación regular para
el mantenimiento y, deben ser fabricados con
materiales especiales y delicados tales como alambres
de tungsteno, aisladores etc., los cuales están
frecuentemente sujetos a rotura, requiriendo un uso muy cuidadoso.
Pre-filtro mecánico
Sección ionizante Sección de recogida
Air
e c
ontam
inado
Aire
pur
ifica
do
Filtro Electrostático Crystall
Introducción
En resumen, los principales aspectos negativos de
estos filtros son que:
- no son muy versátiles en términos de dimensiones
- tienen mayor costo de compra e instalación
- requieren más espacio para el mismo rendimiento de
filtrado
- requieren una fuente de alimentación electrónica.
Principio operativo del filtro electrostático con filtro de placa electrónica ativaCon referencia al diagrama mostrado anteriormente, el
aire entra en la primera sección del filtro, denominada sección “ionizante”, formada por alambres de tungsteno conectados a alta tensión (DC), que pasan
entre electrodos conectados a tierra, creando un
campo eléctrico intenso que “arranca” uno o más electrones de las moléculas de aire, generando por
consiguiente partículas cargadas eléctricamente
(iones).
Entonces el aire entra en una segunda “sección de recogida”, formada por placas de aluminio, otra vez con potencial de corriente continua (pero
aproximadamente la mitad de la tensión de la sección
anterior), alternando con otras placas colectoras
conectadas a tierra; las partículas son repelidas por
las placas de alta tensión y empujadas hacia las placas colectoras, donde quedan atrapadas de manera segura.
Estos tipos de filtros también tienen algunas desventajas, haciéndolos más costosos y complejos que otros sistemas de filtración.
De hecho, estos filtros electrónicos de aire, a la vez que garantizan alta eficiencia y baja caída de presión, debido a su tecnología, son caros de fabricar, y no muy
versátiles en cuanto a dimensiones, ocupando más
espacio que otros sistemas con rendimiento de filtrado similar.
Además, requieren una manipulación regular para
el mantenimiento y, deben ser fabricados con
materiales especiales y delicados tales como alambres
de tungsteno, aisladores etc., los cuales están
frecuentemente sujetos a rotura, requiriendo un uso muy cuidadoso.
En resumen, los principales aspectos negativos de
estos filtros son que:
- no son muy versátiles en términos de dimensiones
- tienen mayor costo de compra e instalación
- requieren más espacio para el mismo rendimiento de
filtrado
- requieren una fuente de alimentación electrónica.
Filtros electrostáticosCrystall FEMEC SABIANA (patentado)Al proyectar y desarrollar el filtro electrostático modular CrystallSABIANA (“FEMEC”), se han
conservado todas las características positivas de los
precipitadores electrostáticos de placas clásicas,
reduciendo drásticamente los aspectos negativos
enumerados anteriormente.
Esta nueva solución cuenta con dos secciones
separadas y distintas, cada una con tecnología de
construcción diferente y con su propio propósito
específico.
La primera sección se compone de electrodos y partes
aislantes, llamada “sección de elemento activo”, mientras que la segunda, sujeta a “carga” y por consiguiente a frecuente tratamiento de limpieza, se
llama “sección de elemento pasivo”.
Los componentes activos en la primera sección están
asegurados a la estructura de soporte, conteniendo el
filtro concreto que, sin necesidad de mantenimiento regular y por lo tanto de manipulación, puede ser
construido para garantizar la fiabilidad y seguridad a bajo costo, ya que no contiene materiales especiales, delicados y caros (aisladores, etc.).
Salida de agua limpia
ENTRADA DE AIRE CONTAMINADO
Colector de
partículas
ionizadas en
campo eléctrico
inducido
Polarización
positiva de
partículas
Superficie de recolección
Ánado inducido
Electrodo de
polarizador
Campo
ionizante
Pre-filtromecánico
Principio operativo del filtro electrostático Crystall FEMEC SABIANA
Filtro Electrostático Crystall
La segunda sección con elementos pasivos (colector)
está hecha de placas de aluminio y está planificada para ser construida en varias dimensiones diferentes,
para satisfacer una amplia variedad de necesidades en
términos de construcción y dimensiones totales.
Esta segunda sección se divide a su vez en dos partes,
una parte pasiva conectada a tierra proyectada para
capturar la suciedad, y otra parte activa, sujeta al voltaje inducido por el electrodo polarizador.
Este sistema (patentado) permite que se creen campos eléctricos en las superficies opuestas sin necesidad de fuentes de alimentación adicionales, y también hace que cada parte del colector sea independiente de las otras, lo que significa que los cortocircuitos accidentales en una sección no afectan el funcionamiento del filtro.
Introducción
Los cortocircuitos momentáneos debidos a la
obstrucción local del filtro o a la presencia de partículas gruesas, de hecho, causan una pérdida
temporal de eficiencia general en los filtros electrónicos tradicionales, ya que la parte activa del
colector está completamente conectada a una segunda
fuente de alimentación.
Todos los filtros electrostáticos y filtros de placa electrónica activa tienen la ventaja de producir una cantidad limitada de ozono.
Dimensión modular
El filtro electrostático Crystall SABIANA presenta la misma modularidad en términos de dimensiones que
los filtros mecánicos y, en consecuencia, estos últimos pueden utilizarse como pre-filtros (G1-4) y como post-filtros (absoluto H10-14).
Diagrama del filtro electrostático con extracción lateral, colocado arriba y abajo del ventilador
Diagrama del filtro electrostático con extracción frontal, colocado arriba y abajo del ventilador
Filtro electrostático y post-filtrao absoluto desmontable desde el frente, a través de la puerta de inspección
Espacio ocupado por el filtro electrostático con pre-filtro mecánico y extracción lateralPuerta de inspección
Pre-filtros mecánico Cable AWG Conducto de cable dealimentación
Filtro Electrostático Crystall
Filtro electrostático 300
Dimensiones nominales = 600 x 300 x 104
Peso = 10 kg
Dimensiones nominales = 300 x 600 x 104
Secciones filtrantes = 2
Pascal Pa
Diámetro de las partículas (DEHS)
Tasa
de
flujo
m3 /
hEfi
cien
cia
Vertical (estandard) Horizontal
1250 m3/hora
Filtro Electrostático Crystall
Filtro electrostático 600
Dimensiones nominales = 600 x 600 x 104
Peso = 20 kg Secciones filtrantes = 4
Pascal Pa
Diámetro de las partículas (DEHS)
Tasa
de
flujo
m3 /
hEfi
cien
cia
Vertical (estandard)
2500 m3/hora
Filtro Electrostático Crystall
Filtro electrostático 900
Dimensiones nominales = 900 x 300 x104
Peso = 30 kg
600 x 900 x 104
Secciones filtrantes = 6
Pascal Pa
Diámetro de las partículas (DEHS)
Tasa
de
flujo
m3 /
h
Efici
enci
a
Vertical (estandard) Horizontal
3750 m3/hora
Filtro Electrostático Crystall
Filtro electrostático 1200
Dimensiones nominales = 1200 x 600 x 104
Peso = 40 kg
Dimensiones nominales = 600 x 1200 x 104
Secciones filtrantes = 8
Pascal Pa
Diámetro de las partículas (DEHS)
Tasa
de
flujo
m3 /
hEfi
cien
cia
Vertical (estandard) Horizontal
5000 m3/hora
Filtro Electrostático Crystall
Los filtros mecánicos normales, para polvo grueso (pre-filtro), medio y fino, se clasifican según EN 779 y como
filtros absolutos según EN 1822.
En estos filtros, independientemente de la dimensión de la partícula de polvo, la eficiencia de la filtración es inversamente proporcional a la velocidad del
aire, mientras que es directamente proporcional a la
pérdida de presión (caída de presión).
La clasificación de eficiencia se calcula con el peso
medio de polvo, lo que significa que la eficiencia es menor que cuando el filtro está perfectamente limpio y nuevo.
La tabla siguiente, que se refiere a la versión más reciente de EN 779, muestra filtros para polvo fino e incluye datos sobre la eficiencia mínima para filtros limpios.
Por lo tanto, puede observarse, por ejemplo, que el filtro F8 tiene una eficiencia inicial de sólo el 55% y
alcanza su rendimiento medio, en relación con la caída
de presión final, de entre 90 y 95% con carga de polvo media.
La eficiencia media especificada por el estándar se consigue cuando:
- El filtro F7 alcanza un rendimiento medio del 85% a
una caída de presión de 450 + 110 / 2 = 280 Pa
- El filtro F8 alcanza un rendimiento medio del 92.5% a
una caída de presión de 450 + 130 / 2 = 290 Pa
- El filtro F9 alcanza un rendimiento medio del 97% a
una caída de presión de 450 + 150 / 2 = 300 Pa
Donde 110, 130 y 150 Pa representan la caída de presión inicial con filtros limpios (por ejemplo, para filtros rígidos de bolsa al flujo de aire calificado declarado del fabricante).
Eficiencia de la filtración
Por lo tanto, cuando se comienza con filtros limpios y hasta alcanzar una carga media de polvo, los sistemas funcionarán con eficiencias de filtración más bajas que las especificadas.
Lo anterior se aplica a los filtros solos, mientras que para su instalación en unidades de tratamiento del
aire, el estándar de referencia es EN 13053, que especifica la caída de presión máxima a la que se debe sustituir el filtro, como se muestra en la siguiente
tabla.
EN 13053 también requiere que el flujo del aire de diseño planificado sea alcanzado cuando la caída de presión del filtro es igual a su caída de presión inicial + su caída de presión final / 2, por ejemplo, su caída de presión media; se especifica también que, a menos que se indique de otra manera, un aumento o una
disminución del 10% en el flujo de aire es aceptable debido a la carga del filtro.
CLASIFICACIÓN DE FILTROS MECÁNICOS- EN 779-2011
Grupo ClasePérdida de
presión finalRendimienti medio (AM)
con polvis sintéticos
Eficiencia media (Em) para partículas de0.4μm
Eficiencia media para partículas de 0.4μm
Grueso
G1 250 50 S Am< 65 - -
G2 250 65 S Am< 80 - -
G3 250 80 S Am< 90 - -
G4 250 90 S Am
- -
mediaM5 450 - 40 S E
m< 60 -
M6 450 - 60 S Em< 80 -
Fino
F7 450 - 80 S Em<90 35
F8 450 - 90 S Em<95 55
F9 450 - 95 S Em
70
CLASIFICACIÓN DE FILTROS MECÁNICOS- EN 779-2011
Grupo ClasePresión máxima
finalen Pa
Grueso
G1 150
G2 150
G3 150
G4 150
mediaM5 200
M6 200
Fino
F7 300
F8 300
F9 300
Filtro Electrostático Crystall
La aplicación de los límites máximos de presión final establecidos por este estándar a los valores finales de caída de presión definidos por EN 779 significa que:
- Un filtro F7 alcanza un rendimiento medio de
alrededor del 70% a una caída de presión de 300 + 110 / 2 = 205 Pa (por ejemplo, con una eficiencia del sistema real correspondiente a los filtros de clase M6)
- Un filtro F8 alcanza un rendimiento medio de
alrededor del 80% a una caída de presión de 300 + 130 / 2 = 215 Pa (por ejemplo,con una eficiencia del sistema real correspondiente a los filtros de clase M6/M7)
- Un filtro F9 alcanza un rendimiento medio de
alrededor del 85% a una caída de presión de 300 + 150 / 2 = 225 Pa (por ejemplo,con una eficiencia del sistema real correspondiente a los filtros de clase F7).
Módulo de filtro electrostático con 4 secciones
Las clases definidas en los estándares antes mencionados (779 y 1822) no pueden usarse para
determinar la eficiencia de filtración de filtros electrostáticos - electrónicos; de hecho, los métodos
de certificación adoptados, y sobre todo las sustancias utilizadas en la prueba, no son representativos de
todos los contaminantes que estos filtros son capaces de atrapar.
Además, y mucho más importante, la caída de presión
adicional cuando los filtros se cargan es mucho menor y no aumenta la eficiencia, como por otro lado ocurre con los filtros mecánicos.
La razón principal implica el sistema de filtración diferente o el principio utilizado por el filtro electrostático. La dimensión de la partícula es el
aspecto común y más importante en la determinación
de la clase de filtros según los estándares internacionales; la naturaleza física y eléctrica de las
sustancias dispersas en el aire es, por otra parte, un
factor determinante en la certificación de la eficiencia del filtro electrónico.
La dimensión de la partícula puede usarse como
clasificador de todos los contaminantes, incluso los muy diferentes, y, por lo tanto, en práctica, si un
filtro que se está probando es efectivo para atrapar partículas de cierto diámetro, en teoría será efectivo
también para atrapar otras sustancias cuyas partículas
tienen el mismo diámetro.
Esta relación, sin embargo, no es válida y no puede
utilizarse con filtros que explotan la captura y acumulación electrostática para separar las partículas
del aire; de hecho, este principio generalmente sólo
actúa sobre las propiedades eléctricas de las partículas
y no sobre su volumen.
Cuanto más pequeña sea la partícula y más
influenciada por la carga eléctrica aplicada por un filtro electrostático, más fácil será de capturar.
Para las partículas más grandes (> 50 microns de diámetro) y consecuentemente más pesadas (más
masa) y más voluminosas, las cargas eléctricas
generadas en su superficie pueden no ser suficientes para superar la inercia creada por la velocidad
del aire; además, la resistividad de las partículas
(específica para cada sustancia, en Ohms/metro) significa que cada sustancia reacciona de manera diferente, aunque está sujeta al mismo campo ionizante y/o eléctrico.
Por esta razón, siempre se recomiendan pre-filtros (G1
- G4 para polvo grueso) para el aire que entra en el filtro electrostático.
Los filtros electrostáticos - electrónicos están clasificados por UN 11254, que se basa en partículas de
0,4 microns (DEHS).
Basándose en su eficiencia específica, se establece un valor inicial mínimo del 80% para su clasificación,
Filtro Electrostático Crystall
lo que traducido para los filtros mecánicos sería la eficiencia alcanzada sólo después de varias horas de funcionamiento y consiguientemente cuando la caída
de presión y el consumo de energía aumentan.
Se han establecido cuatro clases de eficiencia:
- clase A para eficiencias superiores al 99%
- clase B para eficiencias comprendidas entre el 99% y el 95% = Rendimiento medio 97%
- clase C para eficiencias comprendidas entre el 95% y el 90% = Rendimiento medio 92.5%
- clase D para eficiencias comprendidas entre el 90% y el 80% = Rendimiento medio 85%
Estos filtros se clasifican también en base a la caída de presión inicial (se debe distinguir entre filtros electrostáticos “puros”, por ejemplo con placas colectoras opuestas, como nuestro filtro electrostático,
y filtros con materiales electrostáticos activos o de tipos mixtos), por esta razón se han establecido dos
criterios de clasificación basados en la caída de presión final:
- PE, con una caída de presión ≤ 30 Pa;
- EM, con una caída de presión ≥ 30 Pa.
El filtro electrostático Crystall SABIANA está clasificado como clase D-PE, certificado por el Departamento de Energía Politécnica de Turín, como se muestra a continuación.
La medida inicial de la caída de presión y la prueba de
eficiencia inicial deben realizarse con el flujo de aire clasificado declarado por el fabricante.
Objeto de la prueba: calcular el rendimiento de un
módulo de filtración electrostática según UNI 11254: 2007 “Filtros de aire electrostáticos con carga activa para la ventilación - Determinación del rendimiento de
filtración”.
Información proporcionada por el demandante:
sistema de filtración llamado CRYSTALL, que consiste en dos partes:
• elemento filtrante compuesto por tres paneles frontales que contienen dos secciones por la
dirección del flujo de aire:
1. la primera está hecha de electrodos aislantes que
constituyen un marco ionizante autoportante, no
sujeto a la acumulación de partículas, con siete secciones frontales;
2. la segunda está destinada a atrapar partículas
de contaminación y está constituida por perfiles especiales de aluminio laminado (56 placas), opuestos entre sí y adecuadamente espaciados,
formando el colector; la construcción del filtro es modular;
• Placa electrónica para controlar cada función del
filtro electrónico; ésta se alimenta a 230 V y puede suministrar 7800 V de potencia a los electrodos
(fuente de alimentación: corriente igual a 3,4 mA).
La eficiencia del espectro se mide con un flujo de aire de 1200 m3/h.
Configuración de laboratorio: marco de madera con las siguientes dimensiones totales: 705 mm x 705 mm x 280 mm.
El sistema está alimentado eléctricamente de
acuerdo con las instrucciones proporcionadas por el
demandante.
Esto se ha colocado en el circuito de prueba para
determinar la resistencia según el flujo de aire.
La eficiencia del espectro ha medido para partículas en el rango de 0.2-3.0 μm, primero en condiciones de sistema limpio.
Posteriormente se han inyectado 600 g de polvo sintético fino ISO en el conducto de la prueba, en cuatro incrementos iguales, calculando la eficiencia del espectro al final de cada incremento.
Filtro Electrostático Crystall
Ahorros de energía
El tratamiento del aire requiere siempre grandes
cantidades de energía, principalmente debido a la
caída de presión de los conductos de distribución y los
filtros.
Mientras que para los sistemas de conductos es
difícil imaginar donde se pueden realizar mejoras considerables a corto plazo, con respecto a los filtros, el consumo de energía puede reducirse de manera
bastante significativa.
Manteniéndose dentro del ámbito de este informe, que
se refiere sólo a la filtración, se observa cómo la caída de presión es directamente proporcional a la eficiencia de los filtros instalados, lo cual depende de la calidad deseada del aire interior y de la calidad del aire
exterior entrante, así como, obviamente, del grado de
colmatación de los filtros.
Se debe recordar que los estándares de la calidad
del aire interior se están volviendo cada vez más
estrictos, mientras que la calidad del aire exterior se
encuentra a niveles alarmantes en términos de polvo
y concentraciones de gases nocivos, especialmente en
zonas altamente urbanizadas e industriales.
En consecuencia, hay dos necesidades aparentemente
irreconciliables: la demanda de una mejor filtración combinada con la necesidad de minimizar el consumo
de energía del sistema.
Como visto anteriormente, los filtros electrostáticos representan una primera respuesta muy buena para
conciliar estas dos necesidades, ya que presentan una
alta eficiencia y una caída de presión muy baja, siendo esta última totalmente estable durante toda la vida
operativa del filtro.
Durante el funcionamiento, la mayor caída de presión
de los filtros mecánicos provoca un aumento en el consumo de energía de los motores de los ventiladores,
necesario para garantizar el flujo de aire del proyecto o, alternativamente, una reducción progresiva del flujo de aire cuando el sistema no presenta ninguna forma
de compensación automática.
En los filtros electrostáticos, las partículas en
suspensión son transportadas por el flujo de aire hasta que se une a las placas del colector en la misma
dirección del flujo de aire; de esta manera, asegurando una separación adecuada entre placas, incluso los
depósitos de partículas grandes proporcionan poca
resistencia al flujo de aire, lo que significa una caída de presión muy baja.
Gracias a esta propiedad, los filtros electrostáticos
presentan una caída de presión prácticamente
constante durante toda su vida operativa normal, que
finaliza cuando el espesor de los depósitos comienza a afectar el campo eléctrico, en lugar de impedir el flujo de aire como ocurre en los filtros mecánicos.
El consumo de energía se puede calcular utilizando la
siguiente expresión:
QxP
E= --------------
1000
Donde:
E = consumo de energía en kW por hora
Q = flujo de aire en m³/sP = caída de presión media en Pa
Para determinar la diferencia de consumo de energía
en términos porcentuales entre los filtros mecánicos y los filtros electrostáticos, se puede utilizar como
referencia un módulo formado por dos filtros rígidos de bolsa estándar, con dimensiones de proyecto de
600 x 1200 x 300 mm, en comparación con un filtro electrostático de celda de 600 x 1200 x 100 mm, con
flujo de aire a tres velocidades frontales de referencia, 2, 2,5 y 3 m/s, valores de caída de presión basados
en la diferencia entre la presión inicial, a los distintos
flujos de aire, y la presión final de 300 Pa definida por la legislación.
Para cada eficiencia diferente, el consumo de energía será el siguiente:
FILTROS MECÁNICOS
Velocidadfrontal
m/s
Flujo de airem2/s
Consumo de energía en watt/hpara la clase de filtro
F7 F8 F93 2,16 432 448 464
2,5 1,80 338 350 3642 1,44 258 266 274
Comparando los resultados anteriores, se puede
concluir que los "filtros electrostáticos" consumen mucha menos energía que los filtros mecánicos, como se muestra a continuación en términos porcentuales:
Velocidadfrontal m/s
comparado con la clase de filtro
F7 F8 F93 -70,6% -71,7% -72,7%
2,5 -73,4% -74,3% -75,3%2 -74,9% -75,6% -76,3%
Sabiana”CRYSTALL” filtros electrostáticos
Velocidadfrontal m/s
Flujo de airem2/s
Consumo de energíaen watt/h
3 2,16 90.8+36(*)=126.82,5 1,80 54.0+36(*)=90.02 1,44 28.8+36(*)=64.8
(*) = consumo de energía del dispositivo de control del filtro electrónico = 0.5 vatios x dm2 de superficie frontal
Filtro Electrostático Crystall
Conclusiones
COMPARACIÓN ENTRE SISTEMAS DE FIJACIÓN CORRIENTES
Tipo Filtro con medios mecánicos Filtro electrostático Aire exterior
Clase F7 F8 F9 Clase DIB limpioEstándar EN779 UNI11254 EN13779
Eficiencia media (%) 80/90 90/95 >95 80/90 -
Eficiencia inicial (%) >35 >55 >70 >80/90 -
Caída de presión final 450 Pa Max 30 Pa -
Caída de presión para el reemplazo 300 Pa Insignificante -
Regenerable No es posible Totalmente -
Disposición Residuos especiales No eliminación -
Costos de mantenimiento Reemplazo y eliminación Lavado Filtración adecuada
Riesgo de carga bacteriana total Alto Muy limitado (Acción biocida Conforme a la calidad
Los filtros electrostáticos ciertamente garantizan una
alta eficiencia del sistema real con un considerable ahorro de energía; además, como la diferencia de
caída de presión entre filtro limpio y filtro cargado es virtualmente insignificante, no se requieren dispositivos especiales para compensar la caída de
presión para mantener la variación del flujo de aire dentro de los límites permitidos, simplificando así la instalación y la gestión del sistema.
La comparación económica también debe tener en
cuenta esta característica y siempre habrá un menor
consumo de energía del ventilador en comparación
con los filtros mecánicos, ya que estos tienen que ser evaluados a la caída de presión máxima permitida,
que se simula, cuando los filtros están limpios, por el control automático de compensación.
La siguiente tabla resume los conceptos descritos
anteriormente, comparando cada aspecto para
diferentes sistemas de filtración y subrayando específicamente la diferencia en la eficiencia inicial para filtros limpios:
La tabla anterior pone de relieve las ventajas, desde el punto de vista del mantenimiento, de la utilización de
“filtros electrostáticos Crystall” en comparación con los filtros mecánicos normales, que se pueden resumir como sigue:
- Los filtros electrostáticos, fabricados con placas de
aluminio, no requieren sustitución, sino que pueden
ser simplemente lavados y reposicionados en el
compartimiento especial, operación que puede ser
realizada incluso por personal no especializado.
- Esto es una ventaja significativa, ya que los filtros mecánicos, al ser clasificados como residuos especiales, requieren procedimientos de eliminación
caros que deben ser realizados por personal
especializado, utilizando equipos especiales de
protección para protegerse y salvaguardar el entorno.
Con los filtros electrostáticos, el mantenimiento
es seguro ya que la carga bacteriana en el filtro es desactivada por el campo electrostático generado.
- Incluso los pre-filtros metálicos G2, proyectados para atrapar el polvo grueso, pueden regenerarse mediante
un simple lavado.
Como ejemplo, a continuación se muestra una tabla que compara el consumo de energía anual entre
diferentes tipos de filtros, basado en dos extremos hipotéticos de tiempo de operación:
- 12 horas diarias por 210 días (por ejemplo oficinas)
- 24 horas diarias por 365 días (por ejemplo hospitales)
CONSUMO DE ENERGÍARef.: módulo de filtro de bolsa rígida 600 x 1200 x 300 mm.módulo de filtro electrostático, dim. nom. 600 x 1200 x 100 mm
Velocidadfrontal
m/s
Flujo de airem2/s
clasificaciόn y tipo de filtro
2 horasoperación al
día, 210 días/año
24 horas operaciónal día, 365 días/año
3 2,16
mec. F7 kW/h1088.64 kW/h3784.32
mec. F8 kW/h1128.96 kW/h9244.48
mec. F9 kW/h1169.28 kW/h4064.64
eléct.8.PE kW/h319.54 kW/h1110.77
2.5 1,80
mec. F7 kW/h851.76 kW/h2960.88
mec. F8 kW/h882.00 kW/h3066.00
mec. F9 kW/h917.28 kW/h3188.64
eléct.8.PE kW/h226.80 kW/h788.40
2 1,44
mec. F7 kW/h650.16 kW/h2260.08
mec. F8 kW/h670.32 kW/h2330.16
mec. F9 kW/h690.48 kW/h2400.24
eléct.8.PE kW/h163.29 kW/h567.65
Filtro Electrostático Crystall
Ikea Salerno – El proyecto de eficiencia de energía
La Filtración Electrostáticaaplicada a UTA
La tienda Ikea centro de Salerno
Caso de Estudio
Ikea es un grupo multinacional de empresas que
proyecta y vende muebles preparados para montar
(como camas, sillas y escritorios), electrodomésticos y
accesorios para la casa, con una fuerte tendencia hacia
la sostenibilidad, ha decidido mejorar la eficiencia energética de su tienda de Salerno abierta en 2010
que cuenta con una superficie total de 30.000 metros cuadrados.
Ikea Salerno – La propuesta de Sabiana
El proyecto de eficiencia energética de esta tienda ha sido encargado a un conocido consultor con
sede en Bari que en colaboración con Sabiana ha
decidido incluir una propuesta para el reemplazo de
filtros mecánicos instalados en UTA con una solución electrostática.
Objectivos de solución:
• Reducción importante en el consumo de energía
• Aumento significativo en la eficiencia de filtración del aire
• Fácil mantenimiento,lo que incide en la reducción
del costo
• Solución tecnológicamente sostenible
Filtro Electrostático Crystall
Ikea Salerno – Especificación técnica UTA
El caudal de aire procesado es de 400.000 m3/h
dividido en 16 UTAs como sigue:
• Recuperación de entalpía de tipo rotativo
• Conexión del ventilador con inversor (alimentación y
retorno)
• Batería de enfriamiento con separador de gotas
Ikea Salerno –Sujeto renovación UTA
Referencia Modelo Designación Ventilador Caudal de aire(m3/h
Consumo Energía(kW/h)
AHU 2 RZ24/24 AUTOSERVICIO 2 Impulsión 50.000 30Retorno 48.000 2
AHU 3 RZ18/21 MERCADO 1 Impulsión 30.000 15Retorno 29.000 7,5
AHU 4A RZ24/24 MERCADO 2 Impulsión 50.000 30Retorno 48.000 12
AHU 4B RZ18/21 MERCADO 3 ILUMINACIÓN Impulsión 30.000 15Retorno 29.000 7,5
AHU 5 RZ24/24 SALA DE EXPOSICION 1 Impulsión 50.000 30Retorno 48.000 12
AHU 6 RZ24/24 SALA DE EXPOSICION 2 Impulsión 50.000 30Retorno 48.000 12
AHU 7 RZ15/15 INGRESO Impulsión 15.000 7,5Retorno 14.000 2,2
AHU 8 RZ21/24 ÁREA DE CAJA Impulsión 40.000 18,8
Retorno 38.000 11
AHU 9 RZ18/21 RESTAURANTE Impulsión 30.000 15Retorno 29.000 7,5
AHU 10 RMC15/15 COCINA Impulsión 18.000 7,5AHU 11 RMC12/15 OFICINAS Retorno 15.000 11
Impulsión 8.500 5,5AHU 12 RMC06/09 CARPINTERÍA Retorno 4.000 2,2
Impulsión 4.000 2,2
AHU 13 RMC06/09 PEQUEÑA Retorno 5.000 2,2
Impulsión 4.000 1,5AHU 15 RMC06/09 ZONA PARA FUMADORES 1 Retorno 2.500 1,1
Impulsión 3.000 0,75AHU 16 RMC06/09 ZONA PARA FUMADORES 2 Retorno 2.500 1,1
Impulsión 3.000 0,75AHU 17 RMC09/12 ÁREA DE LAVADO Retorno 7.000 3,1
• Pre-filtro de polvo grueso G3 y filtro final de polvo fino F8 montado en batería (~450 Pa)
La caída de presión de los filtros mecánicos es ciertamente una de las partidas de energía más
importantes en el sistema de ventilación (más del 30% del total), por lo tanto, la necesidad de presentar una
solución ha podido reducir el impacto energético sin
comprometer la calidad del aire interior.
Filtro Electrostático Crystall
Ikea Salerno – Consumo estimado de los filtros mecánicos
más de 164.000 kWh/año
... es el consumo de energía de ventilación
estimado necesario para superar la caída de
presión de los filtros mecánicos ...
Edificio de clase
Ikea Salerno – Beneficios de la solución electrostática “Crystall”
• Caída de presión insignificante incluso con filtro sucio, lo que se traduce en ahorro de energía
• Alta eficiencia de filtración incluso con nuevo filtro (sobre F9@779:2012) que resulta en la reducción del
polvo en interiores
• Reducción del ruido de los ventiladores de suministro
• Reducción de la carga bacteriana del aire de
suministro
• Reducción del costo de mantenimiento debido a falta
de sustitución de filtros
• Ausencia de eliminación de residuos especiales
• Reducción de las emisiones de CO2 a la atmósfera
Ikea Salerno – Sujeto renovación UTA
Referencia Designación Caudal de aire(m3/h
Filtros salientes(Nº de Celdas)
Total ΔP(Pa)
Consumo(W)
TablaConsumo
(W)
Tiempo ejecución(hora/año)
ConsumoEnergía(kW/h)
AHU 2 AUTOSERVICIO 2 50.000 12 x1/1 (592x592) 50 694,44 175,00 3300 2.413,194x1/2(287x592)
AHU 3 MERCADO 1 30.000 9 x 1/1 (592x592) 50 416,67 105,00 3300 1.418,75AHU 4A MERCADO 2 50.000 12x 1/1 (592x592) 50 694,44 175,00 3300 2.413,19
4x1/2(287x592)AHU 4B MERCADO 3 ILUMINACIÓN 30.000 9 x 1/1(592x592) 50 416,67 105,00 3300 1.418,75AHU 5 SALA DE EXPOSICION 1 50.000 12 x 1/1(592x592) 50 694,44 175,00 3300 2.413,19
4x1/2(287x592)AHU 6 SALA DE EXPOSICION 2 50.000 12 x 1/1(592x592) 50 694,44 175,00 3300 2.413,19
4x1/2(287x592)AHU 7 INGRESO 15.000 4 x 1/1(592x592) 50 208,33 52,50 3300 698,44
4x1/2(287x592)AHU 8 ÁREA DE CAJA 40.000 12 x 1/1 (592x592) 50 555,56 140,00 3300 1.911,11
4x1/2(287x592)AHU 9 RESTAURANTE 30.000 9 x 1/1(592x592) 50 416,67 105,00 3300 1.418,75
3x1/2(287x592)AHU 10 COCINA 18.000 4 x 1/1 (592x592) 50 250,00 63,00 3300 840,75
4x1/2(287x592)AHU 11 OFICINAS 15.000 4 x 1/1 (592x592) 50 208,33 52,50 3300 698,44
4x1/2(287x592)AHU 12 CARPINTERÍA 4.000 1 x 1/1 (592x592) 50 55,56 14,00 3300 184,11
1x1/2(287x592)AHU 13 PEQUEÑA 5.000 1 x 1/1 (592x592) 50 69,44 17,50 3300 230,38
2x1/2(287x592)AHU 14 ÁREA DE HUMO 1 2.500 1 x 1/1(592x592) 50 34,72 8,75 3300 114,89
1x1/2(287x592)AHU 15 ÁREA DE HUMO 2 2.500 1 x 1/1(592x592) 50 34,72 8,75 3300 114,89
1x1/2(287x592)AHU 16 ÁREA DE LAVADO 7.000 2x 1/1 (592x592) 50 97,22 24,50 3300 323,22
2x1/2(287x592)CANTIDAD TOTAL 399.000 19.025
Filtro Electrostático Crystall
Ikea Salerno – Operación técnica para el reemplazo de filtros
• Filtros electrostáticos montados sobre pre-filtros en aspiración
• Sustitución de pre-filtros mecánicos por otros de aluminio
• Apertura de un compartimiento de inspección y
mantenimiento de filtros electrostáticos
• Panel para alimentar la proximidad de las placas al
sistema de prueba de funcionamiento
Filtro Electrostático Crystall
Ikea Salerno – Prueba instrumental en UTA 5 y UTA 6
Ikea Salerno – Resultados finales de la prueba en ambas UTAs
Antes de realizar las medidas, se ha ajustado el variador de los ventiladores con el objetivo de igualar el caudal de aire en ambas UTAs.
• Se han realizado pruebasen UTA (UTA5 y UTA 6) con el fin de comprobar la eficiencia de la filtración y la reducción del consumo de energía
• Se ha calculado la cantidad total de partículas finas PM2,5y PM10
• Se han calculado la pérdida de presión para filtros electrostáticos y mecánicos
• Se ha calculado el consumo de energía de los
ventiladores de impulsión y retorno
• Como era de esperar, la eliminación de partículas
finas en un nuevo filtro electrostático “Crystall” es
comparable con un filtro mecánico completamente sucio
• La pérdida de presión calculada en el pre-filtro sintético G3 + filtro fino F8 se fija en 450 Pa sobre la base del caudal de aire del proyecto (UTA 6)
• La pérdida de presión calculada en el pre-filtro de aluminio G3 + se fija en 57 Pa sobre la base del caudal de aire del proyecto (UTA 5)
• Mediante la adopción del filtro electrostático se ha
sido capaz de eliminar los silenciadores previstos en
el proyecto original con un ahorro adicional en las
pérdidas totales de presión
• La solución electrostática también ha permitido
alcanzar la tasa nominal de caudal de aire
Velocidad de Flujo de Aire - mc/h
Consum
o d
e E
nergía
uta6-filtros mangasuta5-filtros electrónicos
Camparación Consumo de energia AHU5 y AHU6
Ikea Salerno – Conclusión
CantidadCondiciόn proyecto
originalDespués de la condición
de reemplazo
AHU 16
Caudal de aire cantidad total
400.000 m3/hRecuperación de entalpía de
tipo rotativo
Conexión Ventilador con
inversor
Prefiltro mecánico G3 - Filtro final mecánico F8
Caudal de aire cantidad total
400.000 m3/hRecuperación de entalpía de
tipo rotativo
Conexión Ventilador con
inversor
Prefiltro de aluminio G2 - Filtro electrostático B-PE
Coste de inversión Coste de inversión
NA 100.000 €
Coste mantenimiento año
(4 cambios)Coste mantenimiento año
(2 lavados)
22.000 € 1.000 €
Consumo total
(3300 h) (tarifa utilizada 0,15 € Kw)
24,7 k€ 164.588 kW 2,9 k € 19.025 kW
Coste después del primer
año46.700 € 103.900 €
Recuperaciόn 2 AÑOS Y 3 MESES
Eliminación especial de residuos: 2.400 kg/año• Reducción de emisiones de CO
2: 109.000 toneladas/año
La sección de filtrado después de un mes detrabajo