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Los contaminantes particulados en el aire están compuestos por micropartículas sólidas o líquidas. La distribución del tamaño de estas partículas varía ampliamente, desde 0,01 μm hasta varios cientos de micrómetros. Las partículas mayores de 10 μm, al ser más pesadas, se depositan gradualmente en el suelo por efecto de la gravedad tras un periodo de movimiento browniano aleatorio, mientras que las partículas menores de 10 μm, al ser más ligeras, flotan fácilmente con las corrientes de aire y les cuesta depositarse en el suelo. Se estima que más del 90 % de las partículas suspendidas en el aire exterior tienen un tamaño inferior a 0,5 μm, lo que representa menos del 1 % de la masa; las partículas mayores de 1 μm representan menos del 2 % de la cantidad, pero constituyen el 97 % de la masa.

Las partículas suspendidas en el aire pueden clasificarse según su actividad en partículas biológicas inertes y partículas biológicas. Partículas no biológicas Se generan a partir de la fragmentación, evaporación, combustión o agregación de materia sólida o líquida. Las partículas biológicas incluyen principalmente bacterias, virus, polen, pelusa floral y plumón, y representan una pequeña proporción de las partículas en suspensión.

IClasificación de la filtración de aire en sistemas HVAC

La filtración del aire se lleva a cabo en múltiples ubicaciones dentro de los sistemas HVAC para garantizar la limpieza del aire requerida para la protección de los procesos de producción, los usuarios y los equipos de manejo de aire y conductos. En los sistemas HVAC, la filtración del aire generalmente se divide en tres etapas: prefiltración, filtración intermedia y filtración final, logradas a través de diferentes tipos de filtros de aire.

La prefiltración y la filtración intermedia (filtración primaria y secundaria) se ubican típicamente en los puntos donde el aire exterior y el aire recirculado ingresan a las unidades de tratamiento de aire. Los filtros deben alcanzar una cierta eficiencia para mantener los equipos internos (serpentines, ventiladores) y las unidades de tratamiento de aire relativamente limpios durante un período prolongado, logrando el rendimiento esperado. La filtración final (filtración terciaria) se instala en la sección de descarga de la unidad de tratamiento de aire o aguas abajo (después del ajuste del flujo de aire) para mantener la limpieza de los conductos, prolongar la vida útil de los filtros terminales (si los hay) y proteger al personal y los espacios de trabajo de los peligros de las partículas en suspensión transportadas por la unidad de tratamiento de aire cuando no hay filtros terminales.

Los dispositivos de filtración terminal instalados en las habitaciones, como en techos o paredes, garantizan el suministro de aire limpio, utilizado para diluir o eliminar las partículas liberadas en el ambiente. La pureza del aire que sale del filtro depende de su estructura y está relacionada con la cantidad y calidad del aire que ingresa. Mediante un diseño adecuado y una correcta configuración de los filtros de aire, se puede lograr la calidad y las condiciones ambientales requeridas en los talleres farmacéuticos.

II. Principio de funcionamiento de los filtros de aire

Cuando el aire fluye a través de una serie de espacios porosos interconectados que forman un recorrido intrincado dentro de la microestructura del filtro (como fibras o membranas), las partículas quedan atrapadas en el medio filtrante. Los mecanismos mediante los cuales el medio filtrante purifica el aire incluyen la intercepción, los efectos inerciales, la difusión, la atracción electrostática, el tamizado y la deposición gravitacional. La eficacia de cada mecanismo para capturar partículas depende principalmente del tamaño de las partículas, la velocidad del aire y las especificaciones de la estructura del filtro (como el diámetro de las fibras).

Efecto de intercepción:

Cuando una partícula de cierto tamaño se acerca a la superficie de una fibra, si la distancia desde el centro de la partícula hasta la superficie de la fibra es menor que el radio de la partícula, la partícula de polvo será interceptada por la fibra del filtro y depositada.

Efecto inercial:

Cuando la masa de las partículas es grande o la velocidad es alta, las partículas chocan con la superficie de la fibra debido a la inercia y se depositan.

Efecto de difusión:

Las partículas pequeñas presentan un fuerte movimiento browniano, lo que aumenta la probabilidad de que colisionen con la superficie de la fibra.

Efecto electrostático:

Las fibras o partículas pueden transportar cargas, creando una atracción electrostática que atrae las partículas hacia la superficie de la fibra.

Efecto de tamizado:

Cuando el diámetro de la partícula es mayor que el espacio transversal entre dos fibras, la partícula no puede pasar y se deposita.

Efecto gravitatorio:

A medida que las partículas atraviesan la capa de fibras, se depositan sobre ellas debido a la gravedad.

III. Aplicaciones de filtros

A continuación se ofrece una descripción general de los parámetros de filtración primaria, terciaria y terminal.

A. Filtración primaria (prefiltro)

La filtración primaria tiene la menor eficiencia (y también el menor costo) y se utiliza para la prefiltración, capturando partículas de mayor tamaño (con un diámetro superior a 3 μm, como insectos o restos vegetales) frecuentemente presentes en el aire exterior. También funciona como prefiltro para prolongar la vida útil de las unidades de filtración secundaria. Se recomienda utilizar un filtro G4.

B. Filtración secundaria (filtro intermedio)

Este filtro tiene un costo mayor y generalmente se instala después del filtro primario para capturar partículas más pequeñas (superiores a 0,3 μm) con el fin de proteger las unidades de serpentín y ventilador, los conductos y al personal en el sistema de tratamiento de aire. Se recomienda utilizar un filtro F7/8.

C. Filtración terciaria (Filtro final)

Este tipo de filtro se instala en la sección de descarga de la unidad de tratamiento de aire, después de los filtros primario y secundario, así como del ventilador/serpentín, y puede utilizar filtros de alta eficiencia o HEPA.

Filtros de alta eficiencia: Capturan el moho y otras sustancias que se desprenden (que pueden crecer o acumularse en las serpentinas de enfriamiento húmedas), así como el polvo en las correas y superficies similares. Estos filtros evitan que dichas sustancias se desplacen por los conductos y entren en contacto con el personal. Se recomienda utilizar filtros F7/8.

Filtros HEPA: Se utilizan cuando el espacio acondicionado requiere un nivel de limpieza de Clase C (100 000) y no se utiliza ningún filtro terminal; o para proteger los filtros terminales y prolongar la vida útil de los filtros HEPA posteriores. Estos filtros deben estar equipados con juntas de sellado sin costuras o sellos de silicona en el lado de salida para crear un sellado hermético, evitando que el aire pase alrededor del filtro. Se deben considerar pantallas protectoras permanentes aguas arriba y aguas abajo para evitar daños físicos al medio filtrante. Cada filtro HEPA debe ser reemplazable sin interrumpir el funcionamiento de los filtros adyacentes. Se recomiendan filtros H12 (99,5 %) a H14 (99,995 %, MPPS).

D. Estructura de filtración terminal

Los filtros HEPA se utilizan generalmente como filtros terminales cuando el nivel de limpieza supera la Clase 100 000 o cuando las partículas generadas en el conducto pueden contaminar el aire de impulsión. Los filtros terminales también pueden utilizarse para el aire recirculado o de extracción.

Estos filtros deben tener juntas de silicona en el lado de salida para asegurar un sellado hermético, impidiendo que el aire se filtre por los bordes. Se deben instalar rejillas protectoras permanentes (dispositivos de protección del medio filtrante) en el lado de salida para evitar daños físicos al medio filtrante. Cada filtro HEPA del banco de filtros debe ser reemplazable sin interrumpir el funcionamiento de los filtros adyacentes. Se recomiendan filtros H13 (99,95 %) a H14 (99,995 %, MPPS).

Los difusores de aire de alta eficiencia pueden funcionar como unidades de filtración terminal y se pueden instalar directamente en el falso techo de la sala limpia, siendo adecuados para diversos niveles de limpieza y estructuras de mantenimiento.

Las características principales incluyen:

1. La carcasa del difusor está fabricada con chapa de acero laminado en frío de alta calidad con una superficie recubierta de plástico electrostático;

2. Garantiza la velocidad del flujo de aire para la inyección, evitando la turbulencia;

3. Gran versatilidad, construcción sencilla y baja inversión;

4. Estructura compacta con un sellado fiable; la entrada de aire puede ser lateral o superior, y las bridas están disponibles en forma cuadrada o redonda.

Difusores de aire de alta eficienciaSon estéticamente agradables, requieren poca inversión, tienen una estructura de caja sencilla y permiten un fácil reemplazo de los filtros HEPA, lo que los convierte en la mejor opción para equipos de purificación terminal en salas blancas.

campana de flujo laminarEs un dispositivo de purificación de aire que proporciona un entorno localmente limpio. Se compone principalmente de una caja, un ventilador, un filtro de aire primario, una capa amortiguadora, una lámpara, etc., y la carcasa está pintada. El producto puede ser suspendido o apoyado en el suelo, es compacto y fácil de usar. Puede utilizarse individualmente o con múltiples conexiones para formar una franja de área limpia. Existen dos tipos de campanas de flujo laminar limpio: con ventilador interno y con ventilador externo, y dos métodos de instalación: tipo suspendido y tipo soporte de suelo. La campana de flujo laminar limpio hace pasar el aire a través del ventilador a través de una cierta presión de aire a través de la filtro de aire de alta eficienciaLuego, la capa amortiguadora iguala la presión para enviar aire limpio al área de trabajo en un flujo laminar vertical, asegurando así que el área de trabajo alcance la alta limpieza requerida por el proceso. En comparación con las salas limpias, las campanas de flujo laminar limpias tienen las ventajas de una baja inversión, resultados rápidos, bajos requisitos de construcción civil de la planta, fácil instalación y ahorro de energía. Los filtros de bolsa de entrada y salida son carcasas de filtro que utilizan un lado para capturar sustancias peligrosas o tóxicas, biológicas, radiactivas, citotóxicas o cancerígenas. Evitan que las sustancias peligrosas en suspensión en el aire escapen de los conductos de extracción o retorno. Generalmente se ubican alrededor de la sala (cerca del piso) donde se genera el material, pero también pueden ubicarse en el centro. La principal característica del filtro de bolsa de entrada y salida es que la instalación, el reemplazo y la inspección del filtro se realizan bajo la protección de bolsas de PVC (o bolsas de alta temperatura), y la unidad de filtro está completamente libre de contacto con el aire exterior, lo que garantiza la seguridad del personal y del medio ambiente, haciendo que el proceso de reemplazo sea conveniente y rápido. Para ser precisos, es un sistema modular. Unidad de suministro de aire final con autoalimentación y eficiencia de filtración.etc.

FFU(unidad de filtro de ventilador)Se divide en dos tipos de forma, uno es cuboide y la parte superior tiene forma de pendiente; la parte superior de la FFU(unidad de filtro de ventilador)Tiene una pendiente que actúa como desviación, lo que favorece el flujo y la distribución uniforme del aire. Las unidades de filtro con ventilador (FFU) rectangulares generalmente utilizan un método diferente para igualar el flujo de aire. Estructuralmente, se dividen en dos tipos: una unidad completa y una unidad dividida.

La unidad de filtro con ventilador (FFU) se utiliza ampliamente en las siguientes situaciones:  

1. Espacio insuficiente para el techo de la sala limpia: En algunas ocasiones con altos requisitos de limpieza, el Caja de presión estática de suministro de aireen la parte superior del techo de la sala limpia tiene un gran papel para equilibrar la presión en la sección transversal de la sala limpia, pero cuando la FFU (unidad de filtro de ventilador)En este caso, el techo de la sala limpia se divide en varios módulos, lo que permite satisfacer los requisitos de equilibrio de presión de la caja de presión estática de suministro de aire en la parte superior del techo mediante el ajuste de cada módulo (es decir, la unidad de filtro con ventilador [FFU]), reduciendo así considerablemente los requisitos de altura de la caja de presión estática. En algunos proyectos de modernización, la FFU resuelve eficazmente este problema cuando la altura del piso es un factor limitante.

2. Presión estática insuficiente en la sala limpia: En algunos proyectos de renovación, debido a las limitaciones de las condiciones, la resistencia del suministro de aire es muy grande y es difícil superar la dificultad confiando únicamente en la presión de suministro de aire de la unidad de aire acondicionado, lo cual se puede resolver bien debido a la potencia de la FFU (unidad de filtro de ventilador).

3. Espacio insuficiente en la sala de aire acondicionado: En algunos proyectos de renovación, debido al pequeño espacio disponible en la sala de aire acondicionado, resulta imposible instalar unidades de aire acondicionado de gran tamaño. Esta ventaja también se aplica en algunas situaciones con menores requisitos de limpieza.