filtro electrostático crystall para unidades de ... · las placas de alta tensión y empujadas...

Filtro Electrostático Crystall

Aire Acondicionado

Filtro Electrostático Crystallpara unidades de tratamiento de aire,

conductos y unidades terminales.


(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


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


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


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


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 300

Dimensiones nominales = 600 x 300 x 104

Peso = 10 kg


Secciones filtrantes = 2

Pascal Pa

Diámetro de las partículas (DEHS)

Tasa

de

flujo

m3 /

hEfi

cien

cia

Vertical (estandard) Horizontal

1250 m3/hora




Peso = 20 kg Secciones filtrantes = 4

Pascal Pa


Tasa

de

flujo

m3 /

hEfi

cien

cia

Vertical (estandard)

2500 m3/hora



Dimensiones nominales = 900 x 300 x104

Peso = 30 kg

600 x 900 x 104


Pascal Pa


Tasa

de

flujo

m3 /

h

Efici

enci

a


3750 m3/hora




Peso = 40 kg



Pascal Pa


Tasa

de

flujo

m3 /

hEfi

cien

cia


5000 m3/hora


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


- El filtro F9 alcanza un rendimiento medio del 97% a


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


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)


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)


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,


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.


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


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


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


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.


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


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


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

filtro electrostático crystall para unidades de ... · las placas de alta tensión y empujadas...

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