Duración de los filtros de aire
Los filtros de aire son elementos consumibles cuya duración se ve afectada por diversos factores. La estimación de su vida útil en términos de tiempo es una tarea compleja, como explicaremos en los párrafos siguientes. Sin embargo, es posible establecer su durabilidad en función de parámetros fácilmente medibles.
La pérdida de carga de un filtro se define como la diferencia de presión del aire antes y después de pasar a través del mismo. La pérdida de carga de un filtro limpio es conocida y se puede encontrar en la documentación técnica proporcionada. A medida que se utiliza, el filtro va acumulando partículas que obstaculizan el flujo de aire, lo cual se manifiesta en un aumento de la pérdida de carga.
Los factores que influyen en esta retención de partículas dependen tanto de la cantidad de aire que atraviesa el filtro como de la concentración de partículas en el entorno. Por ejemplo, en un ambiente con baja concentración de partículas y un caudal de aire reducido, un filtro puede tener una duración mucho mayor que otro con el mismo caudal pero ubicado en una zona con alto nivel de polvo.
Dado que un filtro tiene mayor capacidad de filtración a medida que retiene más partículas, si representamos gráficamente la pérdida de carga en función de la cantidad de polvo retenido, observaremos que la vida útil del filtro es lineal hasta que alcanza un punto en el que la pérdida de carga es tan alta que el filtro deja de ser operativo y la pérdida de carga aumenta asintóticamente.
En el diseño de un filtro, es necesario tener en cuenta no solo la pérdida de carga inicial, sino también la pérdida de carga final recomendada, en la cual se debe reemplazar el filtro por uno limpio. Si la pérdida de carga es excesiva para alcanzar la eficiencia requerida, se pueden aumentar la superficie de filtración o utilizar un mayor número de módulos filtrantes.
La durabilidad de un filtro se establece mediante una pérdida de carga que indica cuándo es aconsejable reemplazarlo. Esta durabilidad se determina en función de varios criterios, no solo evitando que la diferencia de presión supere el coeficiente de integridad estructural del filtro (un valor que, si se excede, podría provocar la rotura del medio filtrante y permitir el paso de aire sin filtrar), sino también considerando diversas consideraciones energéticas.
Los sistemas de climatización se diseñan con el objetivo de mantener un flujo de aire constante. A medida que aumenta la pérdida de carga en el sistema, los ventiladores y los impulsores deben realizar un mayor trabajo para mantener el caudal de aire, lo que conlleva un aumento del consumo energético, el desgaste de la maquinaria y un mayor riesgo de averías, y, en consecuencia, un incremento de los costes de mantenimiento.
En el diseño y la prueba de los filtros, se tienen en cuenta todos estos factores, y se analiza detenidamente el punto óptimo en el cual se debe cambiar el filtro para evitar gastos mayores que el precio del propio filtro. Esto se logra estudiando las curvas de pérdida de carga, teniendo en cuenta los factores mencionados anteriormente. En las fichas técnicas se especifican las pérdidas de carga finales en las cuales se recomienda el cambio del filtro.
A partir de todo lo expuesto, podemos deducir varias conclusiones. En primer lugar, es sumamente difícil, si no imposible, predecir la durabilidad en el tiempo de los filtros de aire, debido a factores desconocidos en su uso, como la concentración de partículas, las horas de funcionamiento, las variaciones en el caudal de aire según la demanda, la época del año, entre otros. La durabilidad de un filtro se establece en función de la pérdida de carga, analizando la gráfica de dicha pérdida en relación con la colmatación de partículas y determinando el punto óptimo de reemplazo.
Sería más adecuado hablar de minimizar los gastos de mantenimiento (filtros, consumo energético, reparaciones, etc.) en lugar de centrarnos en la durabilidad de los elementos filtrantes.
Para maximizar la eficiencia en los gastos de mantenimiento, debemos ajustarnos a los valores de pérdida de carga recomendados obtenidos mediante el estudio y el diseño de los elementos filtrantes.
No existe una forma directa de prolongar la vida útil de un filtro de aire. Lo único que podríamos hacer es aumentar la superficie de filtración (lo cual incrementaría el costo del filtro pero reduciría la pérdida de carga) para extender su durabilidad. No obstante, es necesario realizar un estudio detallado para determinar si este cambio resulta eficiente.