La nanotecnología es la manipulación de la materia a niveles casi atómicos, donde los fenómenos únicos permiten aplicaciones novedosas.¹ Un ejemplo de nanotecnología es el uso de nanofibras como capa de rendimiento para aplicaciones de filtración de aire industrial. Para producir una capa de nanofibras, un proceso de electrohilado crea una fibra muy fina, continua y elástica de 0.2 a 0.3 micrones de diámetro que luego se aplica a un material de sustrato de medios de filtración. Las nanofibras forman una red permanente con espacios intersticiales muy finos en la superficie del sustrato. La red colecta polvo, suciedad y contaminantes en la superficie del filtro; esto ofrece muchos beneficios sobre los filtros convencionales construidos con medios de filtración básicos de celulosa, celulosa/fibras sintéticas, Spunbond, o fundidos y extruidos.
Aunque el costo de comprar filtros de capa de rendimiento de nanofibras premium para un colector de polvo puede ser más alto que los filtros de medios básicos, se puede argumentar con firmeza que el precio de compra más alto de los filtros con capa de nanofibras bien vale la pena. Los siguientes son los cinco motivos principales por las que un filtro de capa de rendimiento de nanofibras premium vale la pena:
1. Mayor eficiencia inicial y continua. Una función principal de un colector de polvo es controlar y minimizar las emisiones generadas por un proceso de fabricación. Los filtros nuevos y limpios suelen tener menores eficiencias (y, por lo tanto, mayores emisiones) en comparación con los filtros con una acumulación de polvo en ellos. Cuando está limpio, una capa de nanofibras en la superficie de los medios de filtración captura mejor las partículas de polvo que los filtros limpios sin una capa de nanofibras, consulte la Figura 1. Este rendimiento es posible a través de varios mecanismos de filtración que incluyen intercepción, difusión e impacto, consulte la Figura 2.
Pero la eficiencia inicial es solo una pequeña parte de la historia completa. La mayoría de los colectores de polvo industriales utilizan algún método de limpieza del filtro para manejar la acumulación de polvo en la superficie del filtro durante la vida útil del filtro. Cada vez que se limpia un filtro (generalmente mediante un pulso inverso de aire comprimido), el polvo depositado en los medios de filtración se interrumpe y puede ocurrir un evento generador de emisiones. Con un filtro de capa de rendimiento de nanofibras, el polvo recolectado se acumula en la superficie de los medios de filtración en lugar de en el interior de los medios y se limpia con menos pulsos. Menos pulsos causan menos eventos potenciales generadores de emisiones.
2. Una caída de presión más baja en los medios de filtración ahorra energía. La mayoría de los sistemas de colección de polvo dependen de un ventilador para extraer aire cargado de polvo de una fuente contaminante a un colector y luego a través de los medios de filtración. La energía (presión estática) requerida para mover el aire a través del sistema de filtración define el tamaño de ventilador necesario y, por lo tanto, la energía eficaz requerida para operar el sistema. La restricción creada por un medio de filtración y las partículas capturadas puede ser un factor de contribución importante al requisito general de energía del ventilador de un sistema. En los filtros de medios básicos, gran parte de las partículas de polvo filtrado pueden introducirse en los poros de los medios. Esta carga de profundidad de los medios de filtración no se puede limpiar, al igual que las partículas cargadas en la superficie con un medio de filtración de capa de rendimiento de nanofibras, consulte la Figura 3. Cuando el polvo capturado no se puede limpiar desde la profundidad del medio, se crean diferenciales de presión estable superiores a través de los medios de filtración y la demanda de energía aumenta. Debido a que los medios con capa de nanofibras capturan polvo en la superficie reduciendo la carga de profundidad, se limpia más minuciosamente y funciona a un menor diferencial de presión en los medios de filtración, reduciendo las demandas de energía. Una restricción más baja en los medios de filtración da como resultado menores requisitos generales de energía del sistema y menores requisitos de ventiladores cuando se diseña un nuevo sistema y se seleccionan los componentes. Incluso es posible un mayor ahorro de energía si el ventilador del sistema está configurado con un sistema de control de propulsor de frecuencia variable.
Carga de Superficie
Carga de Profundidad
3. Se requiere menos consumo de aire comprimido para los sistemas de colección de polvo con limpieza por pulsos. ¡Obtenga otra ventaja para un medio con capa de nanofibras de carga de superficie! Como se mencionó anteriormente, cuando se captura polvo en la superficie de un medio de filtración, requiere mucho menos pulsos de aire comprimido para limpiarse que un medio cargado en profundidad, consulte la Figura 4. Menos pulsos de aire comprimido se traducen en un menor consumo total de aire comprimido, lo que a su vez reduce las demandas de energía en el compresor y los costos para el funcionamiento del compresor.
Filtro con Capas de Nanofibras Limpio
Filtro con Capas de Nanofibras y Carga de Superficie
4. Vida útil más prolongada del filtro. La mayoría de los filtros para colectores de polvo llegan al final de su vida útil cuando los medios de filtración están completamente cargados en profundidad y ya no se pueden limpiar en un grado aceptable para permitir el flujo de aire de diseño con el ventilador disponible en el sistema. Debido a la capa de eficiencia de la nanofibra y las características de carga de superficie, los filtros con capa de nanofibras duran considerablemente más que los elementos de filtros tradicionales. Una vida útil más prolongada del filtro significa comprar nuevos filtros con menos frecuencia, lo que ahorra una cantidad considerable de dinero con el tiempo. Además, una mayor vida útil del filtro reduce la frecuencia del costoso tiempo de inactividad de la operación para llevar a cabo actividades de mantenimiento por cambio de filtro.
5. Flexibilidad en la configuración del filtro para ayudar a resolver problemas. Los medios de capa de rendimiento de nanofibras se pueden producir en una variedad de materiales de sustrato y se pueden integrar en muchas configuraciones de filtros diferentes. Una capa de nanofibras se puede aplicar sobre sustratos de celulosa, sintéticos y Spunbond que mejoran el rendimiento de cada uno de estos medios. Los sustratos se pueden seleccionar por sus propiedades únicas antiestáticas, de temperatura o resistencia a la humedad, y a la vez obtener las ventajas de la capa de rendimiento de nanofibras. Los filtros de capa de rendimiento de nanofibras han estado disponibles como filtros tipo cartucho durante años, pero los fabricantes ahora están ofreciendo estos medios en configuraciones de bolsas plisadas y filtros ranurados.
La expansión de las configuraciones de filtro y la disponibilidad de filtros de capa de rendimiento de nanofibras para una variedad más amplia de aplicaciones significa que más operadores de colectores de polvo pueden cambiar de los filtros básicos, reduciendo sus emisiones, ahorrando energía y mejorando sus resultados.
1 National Nanotechnology Initiative (www.nano.gov)
