Filtración en Detalle

La filtración es esencial para eliminar contaminantes del aire comprimido y proteger equipos y productos.

El Problema de la Contaminación

Contaminantes en el Aire Comprimido

1. Agua - Humedad condensada durante la compresión
2. Aceite - De compresores lubricados
3. Partículas - Polvo, óxido, escamas de tubería
4. Microorganismos - Bacterias, moho

El Compresor Multiplica los Contaminantes

Important

Los líquidos y sólidos no se pueden comprimir - se multiplican en concentración.

Ejemplo de Relación de Compresión:

$$CR = \frac{V_{suction}}{V_{tank}} = \frac{10 \text{ m}^3}{0.943 \text{ m}^3} = 10.6$$

¡Los contaminantes ahora están 10 veces más concentrados!

El Costo de la Caída de Presión

Cada PSI de caída de presión cuesta dinero:

Ejemplo: Compresor de 50 HP @ 250 CFM

$$\text{Costo anual} = \$28{,}725 \text{ USD @ 100 PSIG}$$ $$\text{Costo por PSI} = \frac{\$28{,}725}{100} = \$287.25/\text{año}$$

Componente	ΔP	Costo Anual
Filtro (5 PSI)	5 PSI	$1,435
Secador (15 PSI)	15 PSI	$4,312

Best Practice

Monitoree la presión diferencial a través de los filtros. Reemplace los elementos antes de que una caída de presión excesiva desperdicie energía.

Tipos de Filtros

1. Filtros de Partículas

• El aire fluye de afuera hacia adentro del elemento
• Remueven partículas sólidas
• Eficiencia: 3+ micrones
• Caída de presión: ~0.25 PSI (seco)
• Material: Celulosa plisada

Aplicaciones: Primera línea de defensa, remoción de partículas gruesas

2. Filtros Coalescentes

Los filtros coalescentes capturan aerosoles de aceite y partículas finas, drenando los líquidos recolectados.

• El aire fluye de adentro hacia afuera del elemento
• Remueven aerosoles de aceite y partículas finas
• Material: Fibra de microvidrio

Grados de Filtración Coalescente

Grado	Eficiencia	Contenido de Aceite	DP (seco)	DP (húmedo)
Grado 2	99.999%	0.001 ppm	1.5 PSI	4-6 PSI
Grado 4	99.995%	0.03 ppm	1.25 PSI	3-4 PSI
Grado 6	99.97%	0.08 ppm	1.0 PSI	2-3 PSI
Grado 8	98.5%	0.2 ppm	0.5 PSI	1-1.5 PSI
Grado 10	95%	0.83 ppm	0.5 PSI	0.5-1 PSI

3. Filtros de Carbón Activado

• El aire fluye de afuera hacia adentro
• Remueven olores, sabores y vapores de hidrocarburos
• Eficiencia: 99%
• Caída de presión: ~1 PSI
• Esencial para aire respirable y aplicaciones alimentarias

Separación de Condensado

Separadores Centrífugos

Un separador centrífugo de 5 pasos remueve el 99% de los líquidos y sólidos mayores a 10 micrones.

Principios de Separación:

1. Reducción de velocidad
2. Acción centrífuga
3. Impacto (colisión)
4. Cambio de dirección
5. Zona de calma (sedimentación)

Guía de Selección de Filtros

Por Aplicación

Aplicación	Filtración Recomendada
Herramientas neumáticas	Partículas + Coalescente (Grado 6-8)
Pintura con spray	Partículas + Coalescente (Grado 4) + Carbón
Procesamiento de alimentos	Partículas + Coalescente (Grado 2) + Carbón
Electrónica	Partículas + Coalescente (Grado 2)
Aire respirable	Tratamiento completo + Carbón + Monitoreo

Filtración Pre-Secador

Propósito: Proteger el secador del aceite y las partículas

Tipo de Secador	Requisito de Pre-Filtro
Refrigerado	Filtro de partículas (5μm)
Desecante	Coalescente (Grado 6) + partículas
Membrana	Coalescente (Grado 4) + partículas

Desiccant Dryer Protection

El aceite contamina el desecante permanentemente. Siempre instale un filtro coalescente aguas arriba de los secadores desecantes.

Filtración Post-Secador

Propósito: Remover cualquier polvo de desecante o partículas del secador

Aplicación	Filtro Posterior
Planta general	Partículas (3μm)
Instrumentos	Coalescente (Grado 4)
Proceso sensible	Coalescente (Grado 2)

Filtración en el Punto de Uso

Propósito: Protección final para aplicaciones específicas

Aplicación	Filtro en el Punto de Uso
Herramientas neumáticas	40μm + lubricador
Pintura con spray	5μm + carbón activado
Contacto con alimentos	0.01μm estéril + carbón
Electrónica	0.01μm + carbón
Aire respirable	Tratamiento completo + monitor de CO

Tipos de Medios Filtrantes

Filtración Profunda vs Superficial

Depth Filtration:              Surface Filtration:
(Particles trapped throughout)  (Particles on surface)

    ░░░●░░░░░░░░                ●●●●●●●●●●●●
    ░░░░░░●░░░░░                ────────────
    ░░●░░░░░░░░░                │          │
    ░░░░░░░░●░░░                │          │
                                │          │

Best for: Oil aerosols          Best for: Dry particles

Comparación de Medios

Tipo de Medio	Material	Aplicación	Eficiencia
Microvidrio	Fibras de borosilicato	Coalescente	99.9999% @ 0.01μm
Celulosa	Fibras de pulpa de madera	Pre-filtro de partículas	95% @ 3μm
Polipropileno	Fibras sintéticas	Resistente a químicos	99.9% @ 1μm
Malla de acero inoxidable	Metal tejido	Alta temperatura, reutilizable	90% @ 10μm
Carbón activado	Coconito/carbón	Adsorción de vapor	99% (hidrocarburo)
Membrana de PTFE	Teflón	Estéril/farmacéutico	99.99% @ 0.01μm

Estructura del Medio Coalescente

Three-layer construction:

Outer layer: Drainage
├── Coarse fibers
├── Allows liquid drainage
└── Protects inner layers

Middle layer: Coalescing
├── Fine microglass (2-5 μm)
├── Captures and combines droplets
└── Primary filtration zone

Inner layer: Pre-filtration
├── Medium fibers
├── Captures large particles
└── Protects coalescing layer

Relación Beta (Eficiencia de Filtración)

La relación Beta (β) cuantifica la eficiencia del filtro para un tamaño de partícula dado.

Definición

$$β_x = \frac{\text{Partículas aguas arriba ≥ x μm}}{\text{Partículas aguas abajo ≥ x μm}}$$

Conversión de Eficiencia

\text{Eficiencia (%)} = \frac{β - 1}{β} \times 100 = \left(1 - \frac{1}{β}\right) \times 100

Tabla de Conversión

Relación Beta	Eficiencia	Significado
β₂ = 2	50%	La mitad de las partículas de 2μm pasan
β₂ = 10	90%	1 de cada 10 pasa
β₂ = 100	99%	1 de cada 100 pasa
β₂ = 1000	99.9%	1 de cada 1,000 pasa
β₂ = 10,000	99.99%	1 de cada 10,000 pasa

Beta Ratio Requires Size

Una clasificación "β = 1000" no tiene sentido sin el tamaño de la partícula. Siempre especifique: β₃ = 1000 significa 99.9% de eficiencia a 3 micrones.

Estándares de Prueba

Estándar	Método	Notas
ISO 12500-1	Eficiencia de aerosoles de aceite	Estándar de la industria
ISO 12500-3	Eficiencia de partículas	Prueba de múltiples pasadas
DIN 24550	Estándar europeo antiguo	Se está eliminando gradualmente

Estrategia de Ubicación de Filtros

Diseño del Sistema

Optimal filter placement:

                   Point-of-Use
                   Filter
                      │
    Compressor → Wet Tank → Dryer → Dry Tank → Distribution → Application
         │           │        │        │              │
         │      Separator  Pre-filter  After-filter   Final filter
         │           │        │        │              │
         ▼           ▼        ▼        ▼              ▼
    Aftercooler   Bulk      Protect   Polish      Process
    + separator   liquid    dryer     air         specific
                  removal   media     quality     needs

Resumen de Ubicaciones

Ubicación	Propósito	Tipo de Filtro
Post-aftercooler	Separación de líquidos a granel	Separador centrífugo
Pre-secador	Proteger el medio del secador	Coalescente + partículas
Post-secador	Pulir la calidad del aire	Partículas finas
Punto de uso	Requisitos específicos del proceso	Según aplicación

Dimensionamiento de Filtros

Capacidad de Flujo

Dimensione los filtros para las condiciones de flujo reales:

$$Q_{actual} = Q_{rated} \times \frac{P_{rated} + 14.7}{P_{actual} + 14.7} \times \frac{T_{actual} + 460}{T_{rated} + 460}$$

Reglas de Dimensionamiento

Guía	Razón
Dimensione para el flujo pico, no el promedio	Previene ΔP excesivo en sobretensiones
Use el 70% de la capacidad nominal	Permite la carga del filtro
Considere la expansión futura	Los filtros son baratos, ΔP es caro

Ejemplo:

• La aplicación necesita 500 CFM pico
• Seleccione un filtro clasificado para 500 ÷ 0.7 = 715 CFM mínimo

Mantenimiento del Filtro

Cuándo Cambiar los Elementos

Indicador	Acción
ΔP > 10 PSI (coalescente)	Reemplazar
ΔP > 5 PSI (partículas)	Reemplazar
12 meses de operación	Evaluar la condición
Cambio de color	Inspeccionar el elemento
Arrastre de aceite	Verificar el drenaje y el elemento

Monitoreo de Presión Diferencial

 ΔP gauge installation:

    Upstream    Filter     Downstream
    pressure   housing    pressure
        │         │           │
        ▼         ▼           ▼
    ┌───●────┬────────┬───●───┐
    │        │░░░░░░░░│       │
    │        │░░░░░░░░│       │
    │        │░░░░░░░░│       │
    └────────┴────────┴───────┘
             │
        ┌────┴────┐
        │   ΔP    │
        │  Gauge  │
        └─────────┘

Estado del Elemento vs. ΔP

Estado del Elemento	ΔP Típico
Nuevo (seco)	0.5-1 PSI
Nuevo (húmedo/operando)	1-3 PSI
Reemplazar pronto	6-8 PSI
Reemplazar ahora	>10 PSI

Errores Comunes

1. Ignorar la caída de presión - Desperdicia energía
2. Olvidar drenar el condensado - Re-contamina el aire
3. Secuencia incorrecta - Filtros antes del secador
4. Subdimensionamiento - Causa una caída de presión excesiva
5. Usar el elemento incorrecto - Anula la garantía, bajo rendimiento
6. Limpiar y reutilizar - Daña la estructura del medio