Un filtro de línea es un equipo que se utiliza para el tratamiento del aire comprimido. Su principal misión es limpiar el aire comprimido de impurezas de todo tipo, incluso bacterianas.

Los filtros son los grandes aliados en las instalaciones de aire comprimido o gases. Con ellos adaptamos la calidad del aire/gas a los requisitos de cada planta. Habitualmente, la forma de estimar el nivel de calidad de aire se realiza siguiendo los parámetros de la norma ISO 8573-1.

Esta normativa regula el nivel máximo de contaminantes en el aire comprimido, en lo referido a la cantidad de humedad, partículas y residual de aceite.

En este artículo solo trataremos el nivel de partículas contaminantes, aceites, agua en fase líquida y bacterias.

El ambiente desde el que aspiran el aire los compresores es muy variable. Por muy limpia que parezca la atmosfera que rodea a un compresor, seguro que puede contener algún elemento en suspensión que contamine nuestro sistema de aire comprimido. Desde la instalación más simple a la más compleja, como puede ser el aire medicinal, debemos analizar los límites de contaminación máxima admisibles y seleccionar el sistema de filtrado adecuado a cada caso.

Por su aplicación, se podrían clasificar según la siguiente tabla:

- Pre-filtros. Son los primeros filtros que se instalan después de los compresores. Su principal misión es eliminar las partículas gruesas que podrían ser aspiradas por el compresor. Son, en sí mismos, los filtros protectores de la red de filtrado que se instale a continuación. La mayoría de los fabricantes ofrecen estos filtros con capacidad coalescente, es decir, que pueden eliminar una pequeña cantidad de agua y aceite al mismo tiempo que eliminan las partículas sólidas. Su capacidad de filtrado suele ser superior a 1 micra y 1 mg/m3 de aceite.

- Filtros intermedios. Se instalan a continuación de los pre-filtros y su misión es proteger los distintos accesorios y equipos que se instalan en la red de aire. Sus características se determinan en función de la calidad de aire requerida. Así tendremos:

• Filtros de partículas. Son como los pre-filtros pero de un mayor grado de filtrado. Para partículas hasta 0,1 micras y para aceite o agua hasta 0,1 m3/m3. En la salida de los secadores de adsorción se suelen colocar estos filtros con un grado de 1 micra.

• Filtros de carbón activo. Dedicados a la eliminación de vapores y olores de aceite. No los eliminan del todo, pero el residual que dejan es muy pequeño. Como media 0,003 mg/m3.

• Torres de carbón activo. Se emplean para reducir al máximo los residuales de vapor de aceite y olores, con la idea de ser usadas en sistemas de respiración humana.

• Filtros catalizadores. Utilizados en sistemas de respiración humana para la eliminación del Monóxido de Carbono (CO).

- Filtros finales. En este grupo incluimos todos los filtros específicos de protección del sistema antes de su uso final. Como ejemplo, podemos considerar:

• Filtros reguladores. Son pequeños filtros que se instalan sobre la máquina de accionamiento neumático. Están formados por un filtro de partículas y un regulador de presión. Para máquinas que necesitan lubricación, el propio equipo de filtrado monta un lubricador. Estos equipos son conocidos habitualmente como FRL.

• Filtros bactericidas. Muy utilizados en aplicaciones medicinales o en laboratorios. Se utilizan para la eliminación de determinadas bacterias en el aire comprimido. Su mantenimiento requiere de una esterilización periódica. Dependiendo de cada fabricante, ésta se puede realizar con vapor o por autoclave. Tienen una vida útil muy corta, determinada por el número máximo de esterilizaciones admitidas.

La estructura de los filtros es muy similar entre los distintos fabricantes. Cambia principalmente el diseño interno, para mejorar las pérdidas de carga, la calidad de los materiales de los elementos filtrantes, el grado de eficiencia y el diseño del propio elemento.

Sobre la sección de un conjunto de filtros del fabricante Kaeser, vamos a explicar las partes principales:

1. El cuerpo. Fabricado en distintos materiales, suele ser de fundición de aluminio. Está dividido en dos partes, la superior incluye las conexiones a la tubería y la inferior es desmontable para poder cambiar el elemento filtrante. Se pueden suministrar fabricados en acero y en ejecuciones especiales de acero inoxidable.

2. Elemento filtrante. Es la parte clave del filtro. Según su diseño podrá ser usado para diferentes trabajos. Es muy importante conocer su eficiencia, tamaño de partículas y su capacidad de coalescencia.

3. Sistema de purga del condensado. En la sección se puede observar una purga interna de boya, que actúa por flotación sobre el condensado acumulado en la parte inferior. Se pueden suministrar con otro tipo de purgas diferentes, como las electrónicas, capacitativas o manuales.

4. Manómetro de presión diferencial. Este accesorio nos indicará el nivel de suciedad que tiene el elemento filtrante. Existen muchos modelos diferentes, con contactos libres de tensión para alarmas o transmisión del valor de la presión diferencial mediante una señal de 4 a 20 mAmp.

5. Sistema de conexión modular. Es muy útil cuando en una misma instalación se pueden juntar los pre-filtros y post-filtros, porque facilita el montaje y reduce las pérdidas de carga.

6. Indicador de nivel de líquido. En las últimas generaciones de filtros no se suelen incluir, debido a la fragilidad del indicador y el riesgo de fugas, pero son de gran utilidad para ver si el sistema de purga está funcionando correctamente.

Una de las primeras cosas que tenemos que calcular al diseñar la instalación de aire comprimido es la presión requerida para el compresor. Esto implica hacer un estudio de la presión necesaria en la maquinaria a usar y sumarle a la misma la presión equivalente a las pérdidas de carga, que tanto la tubería de interconexión como los diferentes equipos instalados en ella van a crear.

Uno de los equipos que nos va a crear esa pérdida de carga son los filtros. Tenemos que considerar que estos accesorios tienen un valor de pérdida de carga cuando están nuevos y otro diferente cuando están usados. Nuestra instalación será más eficiente cuanto mejor determinemos el número de filtros necesarios y sus características. También deberemos fijarnos en el diseño de los mismos porque en el mercado podemos encontrar soluciones que mejoran el rendimiento del equipo de filtrado.

En la fotografía vemos un ejemplo con un filtro de Boge Compresores. Justamente en la entrada de aire tiene instalado un ingenioso sistema, que reduce la pérdida de presión que se produce cuando el aire comprimido entra en el filtro y realiza un cambio brusco de dirección para ir a encontrarse con el elemento filtrante.

El valor de caída de presión que producen los filtros puede parecer pequeño, pero recordemos que es constante, es decir, que una pérdida de presión de 200 gr., tendrá que ser compensada con un mayor consumo en el compresor para el resto de la vida de la instalación.

Para seleccionar el filtro adecuado a la instalación que estamos diseñando, debemos tener en cuenta varios aspectos:

• La calidad del aire comprimido que queremos conseguir. Éste es un aspecto vital de nuestra selección, porque determinará la elección del tipo de filtros, grado de filtración y número de filtros a instalar.

• El tamaño del filtro. Estará determinado por el caudal y la presión del sistema de aire comprimido.

• Tipo de filtro. Analizaremos si podemos usar filtros con carcasas de aluminio o acero, si es necesario un proceso de esterilización o el sistema de control de saturación y calidad del aire comprimido.

Recomendamos que la selección de los filtros la realicen los técnicos de los fabricantes, pero si se trata de una instalación sencilla y se dispone de documentación suficiente, se puede realizar teniendo en cuenta los datos de esa documentación.

Los fabricantes suelen incluir en sus catálogos unas tablas de corrección sobre el caudal indicado. Podemos ver como ejemplo, la que incluye Compair en sus catálogos.

Estas tablas nos muestran la eficiencia del filtro, en función de la presión de trabajo. La mayoría de los datos sobre el caudal indicado en los catálogos se refieren a una presión de 7 barg. Cuando haya que trabajar a una presión diferente, habrá que corregir el caudal en función de la citada presión. En la tabla anterior vemos que para presiones por debajo de 7 barg, la capacidad de filtrado se reduce y por el contrario a presiones superiores la capacidad de filtrado aumenta.

Ejemplo. Supongamos un filtro con una capacidad de filtrado a 7 barg de 1,2 m3/min. Éste es un caudal muy estándar en filtros de 3/8” ó œ”. Aplicando los factores de corrección de la tabla anterior obtendremos la capacidad de filtrado real. Supongamos el cálculo de dos presiones, 5 barg y 10 barg:

• Para 5 barg. 1,2 x 0,85 = 1,02 m3/min

• Para 10 barg. 1,2 x 1,19 = 1,42 m3/min

Este efecto se produce debido a la capacidad comprensible de los gases. Como el diseño del filtro está pensado a 7 barg, cuando disminuye la presión, aumenta el volumen y por lo tanto la pérdida de presión en el filtro. Lo que nos obligaría a reducir el caudal de filtrado o a elegir un filtro mayor.

Por la misma razón, al aumentar la presión el volumen disminuye haciendo a nuestro filtro capaz de filtrar un caudal mayor. En este caso podríamos seleccionar un tamaño de filtro inferior y ahorrar en el importe de compra.

Un último dato importante es que la información referida en las especificaciones de los filtros siempre está considerada a una temperatura de 21ºC, esto quiere decir que con un sistema de refrigeración por aire en el compresor, la temperatura ambiente debería ser de 10ºC para la mayoría de los fabricantes.

Cualquier temperatura superior va a perjudicar la eliminación del aceite por filtrado, debido a que este factor influye en la capacidad de separación. En condiciones normales de funcionamiento, una cadena de filtrado compuesta por pre-filtro, post-filtro y filtro de carbón activo, puede dejar un residual de aceite de 0,003 mg/m3 aproximadamente.

Si la aplicación para la que necesitamos el aire comprimido es muy sensible a la contaminación por aceite (aplicaciones de laboratorio, alimentación, medicina, instrumentos, etc.), recomendamos no optar por un sistema de filtrado solo, sino usar compresores exentos de aceite adecuados al proceso.

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