Escuela de filtración
Módulo uno

Escuela de filtración: módulo uno

Con la serie Escuela de filtración de Camfil, puede retomar los estudios para aprender los conceptos fundamentales de la filtración, ampliar sus conocimientos o simplemente ponerse al día. Si es nuevo en esto de la filtración, estos artículos le proporcionarán un "curso intensivo" sobre el tema. 

Camfil ha llevado a cabo su propia Escuela de filtración durante muchos años para formar a empleados y clientes en el apasionante mundo de la tecnología de la filtración del aire y concienciar sobre por qué necesitamos soluciones de aire limpio. Los módulos de la serie son muy generales y tienen por objetivo enseñar los conceptos básicos. Los temas se describen en términos sencillos para facilitar su comprensión.

Le acercamos a las aulas directamente en nuestra web para explicar nuestro campo de especialidad en ocho módulos distintos.

Contaminantes en suspensión: por qué necesitamos aire limpio

Los contaminantes en suspensión son sustancias del aire exterior o interior que pueden presentarse en forma de partículas sólidas (como la materia particulada, el polvo o el hollín) o en forma de gases y humos. Otros contaminantes en suspensión están en forma líquida, como bruma, niebla o gotas de vapor. Los eventos nucleares también pueden producir contaminantes radioactivos.

Los contaminantes pueden ser naturales o causados por la actividad humana. Se pueden clasificar en primarios y secundarios. Los contaminantes primarios surgen a partir de un proceso o como consecuencia de la actividad humana, como el monóxido de carbono del escape de un motor, el dióxido de azufre procedente de la combustión del carbón o el petróleo, o los óxidos de nitrógeno de la combustión a altas temperaturas. Los contaminantes secundarios no se emiten directamente, sino que se forman cuando los contaminantes primarios reaccionan o interactúan, como el ozono a nivel del suelo.

Los contaminantes del aire causan problemas de salud y cuantiosos daños. Solo en Europa, se calcula que la contaminación atmosférica cuesta cientos de millones de euros al año en concepto de infecciones oculares y respiratorias, cáncer de pulmón y enfermedades cardiovasculares, así como en términos de daños medioambientales en general.

Se estima que la contaminación atmosférica en Europa provoca hasta 500.000 muertes prematuras al año. En el conjunto del planeta, las cifras son igual de alarmantes; según la Organización Mundial de la Salud (OMS), más de dos millones de personas mueren prematuramente a causa de la exposición a la contaminación atmosférica.

Fuentes de partículas en suspensión

En el aire que respiramos, hay dos fuentes principales de materia particulada. Parte de esta materia particulada es natural y se origina a partir de la bruma marina, los desiertos, la vegetación y los incendios forestales. Algunas partículas son importantes, como el polen en suspensión o las partículas de polvo diminutas en las que se condensa el vapor de agua para formar las gotas de lluvia. Por otro lado, tenemos las partículas antropogénicas (producidas por actividades humanas), que se originan a partir de procesos de combustión y emisiones industriales, contienen contaminantes no deseados y dañan el medio ambiente.

De estas, el tráfico de vehículos es la fuente principal, donde los motores diésel contribuyen considerablemente a las emisiones de partículas. En 2012, el Centro Internacional de Investigaciones sobre el Cáncer (IARC, por sus siglas en inglés), que forma parte de la OMS, clasificó el humo de los motores diésel como carcinogénico para los seres humanos; anteriormente se consideraba como "posiblemente carcinogénico".

La materia particulada y otros contaminantes en suspensión penetran en los espacios interiores por las ventanas y puertas y a través de los sistemas de ventilación que no cuentan con filtros eficaces. En el interior, se mezclan con un cóctel de otros contaminantes interiores que puedan estar presentes.

Por ese motivo, el aire interior puede estar mucho más contaminado (hasta 50 veces más) que el aire exterior y acarrear mayores problemas de salud para los más jóvenes, los ancianos y los enfermos crónicos, sobre todo en entornos urbanos y áreas con tráfico denso. Los filtros para limpiar el aire interior (por ejemplo, en edificios públicos y comerciales y en plantas de producción) ocupan el negocio principal de Camfil.

Tamaño y composición de las partículas

La composición y el tamaño de las partículas varía considerablemente. Los tamaños varían desde unos pocos nanómetros (nm, la milmillonésima parte de un metro) hasta centésimas de micrómetro (μm, la millonésima parte de un metro).

Normalmente, las partículas se dividen en dos tipos de tamaños: partículas finas, con diámetros inferiores a 2,5 μm, y partículas gruesas, con diámetros superiores a 2,5 μm. Las partículas gruesas se producen de forma natural, mientras que las finas se originan a partir de actividades humanas. Después, tenemos las partículas que son extremadamente pequeñas, como las partículas ultrafinas que miden menos de una milésima de milímetro (0,1 μm). Las nanopartículas tienen un tamaño inferior a 50 nm (a veces también se describen con tamaños de 1-100 nm).

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Medición de las partículas atmosféricas

La forma más habitual de medir y describir las partículas atmosféricas consiste en medir su peso y dividirlas en dos fracciones: PM10 (partículas de masa inferior a 10 μm) y PM2,5 (partículas de masa inferior a 2,5 μm). Estas fracciones proporcionan valores límite de calidad del aire, pero son insuficientes para describir la naturaleza de las partículas, ya que no indican sus atributos, tamaño real o composición química, que son características de gran importancia a la hora de determinar sus efectos sobre la salud. Otro problema es que el polvo atmosférico contiene una gran cantidad de partículas pequeñas que apenas tienen masa ni volumen. Medir la masa particulada (peso) de estas partículas es engañoso.

Por eso viene siendo más habitual contar el número de partículas como complemento a la masa particulada (PM10, PM2,5). Para ello se necesita un contador de partículas, un instrumento electrónico en el que el aire pasa a través de un haz de láser. Cuando las partículas pasan por el haz, el contador de partículas mide su reflejo. Cuanto más grande es la partícula, mayor es su reflejo; así, además de contar el número de partículas, el contador mide su tamaño.

Otra forma de medir el contenido de partículas es utilizar un microscopio electrónico de barrido (SEM). Las partículas se recogen en matrices de muestras especiales para su análisis posterior. El análisis ofrece información detallada sobre la cantidad, el tamaño y la forma de las partículas. Cada partícula individual se puede analizar para descubrir su composición de varios elementos.

El método SEM identifica los contaminantes en suspensión, como las esporas de moho, el polvo y el material biológico, que pueden suponer un riesgo de salud para las personas en viviendas y lugares de trabajo. Es el método más empleado para mejorar la calidad del aire interior (CAI) en escuelas y hospitales. En una medición típica sobre el terreno, se recogen partículas en al menos dos puntos de medición: en el aire exterior y en un conducto de ventilación situado después de un filtro de aire. Al comparar los resultados de ambas fuentes, es posible medir la eficiencia del filtro. Se pueden realizar mediciones en distintos puntos para localizar la fuente de un problema de CAI.

Por qué necesitamos aire limpio

Los filtros de aire son necesarios para proporcionar un entorno interior saludable. Protegen a las personas, los procesos y las operaciones, así como a los productos fabricados y los sistemas de ventilación de los edificios. A veces, la filtración del aire también se utiliza para proteger el medio ambiente.

Algunos contaminantes en suspensión proceden del exterior, mientras que otros se producen en el interior. Pueden generarse a partir de un proceso de fabricación o mediante algunas actividades que realizamos. Por ejemplo, el calor, el monóxido de carbono y el polvo.

La finalidad principal de un sistema de ventilación es eliminar los contaminantes en suspensión para mantener el aire limpio en un lugar. El aire (aire de extracción) se elimina de las estancias y se filtra antes de pasar por una unidad de tratamiento de aire (UTA), que ayuda a proteger la propia unidad y sus componentes internos. Tras pasar por la UTA, el aire se descarga al exterior del edificio.

El aire exterior se introduce en el edificio y se filtra antes de pasar por una bobina de calentamiento/enfriamiento y por la UTA, y antes de suministrarse a las estancias (aire de suministro). El aire de suministro también se puede someter a más filtración.

Se puede emplear un purificador de aire para complementar el sistema de ventilación y mejorar aún más la CAI. Por ejemplo, en instalaciones de fabricación, los purificadores de aire (montados en paredes o techos o de forma independiente) pueden reducir los costes de energía, aumentar la eficiencia de producción y crear un entorno de trabajo más saludable, con menos polvo y menos partículas nocivas. En viviendas y centros educativos, los purificadores de aire reducen el número de partículas en suspensión y mejoran la CAI.

Resumen
En resumen, los contaminantes en suspensión causan miles de millones en daños, sea cual sea la moneda en la que se calculen. Tienen efectos negativos en nuestra salud y bienestar. Cada vez más estudios confirman que las partículas tienen consecuencias graves para la salud. Reducir el número de partículas en suspensión reduce los riesgos de salud. El polvo atmosférico contiene un gran número de partículas finas que son invisibles al ojo humano. Los filtros de aire protegen a las personas, los procesos, las mercancías fabricadas, el sistema de ventilación de los edificios y el entorno exterior.