Escuela de filtración: módulo tres

Métodos de prueba y estándares de los filtros de aire: Los filtros de aire utilizan las fibras finas del material filtrante y mecanismos de filtración complejos que son invisibles al ojo humano, al igual que las partículas y gases que atrapan.

Entonces, ¿cómo podemos verificar que un filtro funciona y es eficiente conforme a las especificaciones? ¿Cómo se define un filtro “bueno” o “malo”?

Sabemos que la propiedad más importante de un filtro de aire es su eficiencia, que es la medición de su capacidad para eliminar los contaminantes en suspensión, como el polvo, las partículas y los gases. Otras propiedades fundamentales son el desarrollo de la caída de presión de un filtro y su capacidad para retener el polvo.

Para medir estas propiedades, la industria de la filtración del aire necesita unos estándares que aseguren que las pruebas de los filtros se lleven a cabo de manera uniforme y fiable. Los estándares, que se basan en conocimientos documentados, permiten clasificar y comparar filtros de distintos fabricantes.

Clasificación de los filtros y pruebas de laboratorio

En Europa, los filtros de aire de partículas para aplicaciones de ventilación general se clasifican de conformidad con el estándar de pruebas EN 779:2012. En los EE. UU., se emplea ASHRAE 52.2. El estándar que se aplica determina el tipo de banco de pruebas, el procedimiento de prueba, la clasificación del filtro y cómo se notifican los resultados de la prueba.

Pruebas basadas en EN 779:2012

Según esta norma, se carga un filtro con polvo de prueba estándar para medir su capacidad de recogida de polvo y se pone a prueba con un aerosol para determinar su eficiencia de filtración. La capacidad de retención del polvo mide la cantidad de polvo de prueba (en gramos) capturada y retenida por el filtro hasta que se alcanza la caída de presión final de la prueba (véase la Tabla 1 más adelante). Se hacen mediciones de la eficiencia tras dosis regulares de polvo de prueba hasta que se alcanza la caída final de presión estipulada.

Los resultados de la prueba sirven para clasificar el filtro. La clase de los filtros medianos y finos viene determinada por su eficiencia promedio con partículas de 0,4 micrómetros (μm) de tamaño, lo cual es interesante desde el punto de vista de la filtración porque la mayoría de las partículas antropogénicas (las producidas por actividades humanas) tienen un tamaño aproximado de 0,4 μm. Para obtener la clasificación F7, la eficiencia promedio del filtro debe ser del 80-90 % (≥80 <90 %) durante todo el ciclo de la prueba. Sin embargo, en su funcionamiento real, la eficiencia del filtro no aumenta.

Algunos filtros emplean fibras de polímero (sintéticas) con carga electrostática. Su eficiencia depende de la fuerza de la carga, la cual se debilita con el paso del tiempo, en general en un par de meses de uso del filtro. Por eso, en los procedimientos de prueba y medición del estándar EN 779:2012 se incluyen la medición y el registro de la eficiencia mínima (ME) de estos filtros después de que la carga haya disminuido o se haya perdido. Para eliminar la carga electrostática, el filtro se trata con isopropanol. El valor ME de un filtro F7 es del 35 % (véase la Tabla 1).

Pruebas conforme a ASHRAE

ASHRAE 52.2:2007 es el estándar empleado en Estados Unidos para probar y clasificar los filtros. Se utilizan partículas de sal (sal de cloruro de potasio) para medir la eficiencia de un filtro con partículas de tres rangos de tamaño distintos (0,3-1 μm, 1-3 μm y 3-10 μm) y durante pasos incrementales de carga de polvo.

Para medir la capacidad de retención del polvo, el filtro se carga con polvo de prueba según el estándar ASHRAE. La base para clasificar los filtros de aire conforme al estándar ASHRAE 52.2 es el valor mínimo de eficiencia registrado o MERV (Minimum Efficiency Reporting Value). MERV indica la eficiencia mínima inicial registrada o la tasa de eficiencia mínima observada durante la alimentación de polvo.

En ASHRAE 52.2, apéndice J, se establece que la carga electrostática se elimina por exceso de un aerosol de prueba de cloruro potásico.

Nuevo estándar para las pruebas de filtros

ISO 16890 es un nuevo estándar global para los filtros que se ha desarrollado para sustituir a EN 779 y ASHRAE 52.2

. La base de esta norma es la eficiencia de filtración y se mide de distintas formas, en función del tipo de filtro. En el caso de los filtros gruesos, se emplea la eficiencia gravimétrica con polvo de prueba. En los filtros medios, la eficiencia se prueba con partículas PM2,5 y PM10. Y para los filtros finos, se mide la eficiencia con partículas PM1.

Garantía de calidad de los filtros

La marca P sueca es la mayor clasificación de garantía de calidad para filtros que existe hoy en día. No hay ningún otro sistema de calidad que tenga requisitos más estrictos o que se base en condiciones del mundo real. Los filtros se prueban en laboratorio conforme a la norma EN 779:2012. Para garantizar el rendimiento en condiciones operativas reales, los filtros también se prueban en la práctica durante seis meses.

Certificación Eurovent

Para certificar que el rendimiento de los filtros se corresponde con los datos técnicos del fabricante, se puede recurrir a la empresa de certificación Eurovent, una autoridad independiente, para probar y certificar filtros de bolsa, filtros rígidos y filtros de panel según las clases de filtro fino que van de la M5 a la F9. En este caso, Eurovent utiliza un laboratorio acreditado según la norma EN 779.

Los fabricantes aprobados reciben un certificado Eurovent y el permiso para usar el logotipo Eurovent en sus productos. Para mantener el certificado, las pruebas se deben repetir cada año.

Estándares de pruebas para filtros moleculares

Los filtros moleculares se llevan usando más de 50 años, pero hasta hace poco no se había establecido un estándar internacional para uniformizar las pruebas de estos filtros. Además, no hay ningún sistema de clasificación para los filtros moleculares como el de EN 779. Los estándares moleculares actuales se pueden dividir entre los métodos de pruebas para materiales y para conjuntos de filtros completos.

GPACM

GPACM (Gas Phase Air Cleaning Media) es el acrónimo por el que se conocen los medios filtrantes para eliminar gases presentes en el aire. Los materiales de relleno suelto, como bolitas o gránulos, se ponen a prueba conforme al estándar estadounidense ANSI/ASHRAE 145.1 con un flujo de aire contaminado en un tubo de ensayo de dos pulgadas de ancho, en el que el flujo de aire, la temperatura y la humedad se mantienen constantes. Se mide el tiempo hasta que se consigue filtrar el 50 % de la concentración inicial de la prueba.

Además del material de relleno, el estándar internacional ISO 10121-1 también pone a prueba los materiales laminares y estructuras como el nido de abeja. Ambos estándares se utilizan para comparar materiales, pero no se usan para probar el producto final.

GPACD

GPACD (Gas Phase Air Cleaning Devices) es el acrónimo por el que se conocen los productos que eliminan los gases presentes en el aire. En la actualidad, se pueden comprobar la eficiencia inicial, la eficiencia durante la prueba de carga, la capacidad, la retención y la caída de presión, ya sea conforme al estándar estadounidense ANSI/ASHRAE 145.2 o al estándar internacional ISO 10121-2. Ambos emplean métodos distintos para comparar productos similares.

ANSI/ASHRAE 145.2 solo sirve para probar los GPACD que usan materiales adsorbentes, y los usuarios pueden elegir entre 30 gases de prueba distintos con concentraciones fijas. La capacidad se determina según la cantidad de gas eliminado al alcanzar una penetración del 99 % o tras un máximo de cuatro horas. La ISO 10121-2 contiene una parte abierta en la que se puede usar un gas, concentración, flujo, temperatura y humedad específicos para cada aplicación. También hay una parte simplificada que se basa en parámetros predefinidos. La norma ISO exige una reducción de la eficiencia mínima para obtener datos de calidad y acepta todos los tipos de filtros y técnicas de purificación de aire.

EN 13779 para determinar clases de filtros

EN 13779 es el estándar europeo para la ventilación general en todo tipo de edificios, excepto los residenciales. El estándar especifica el nivel de funcionamiento requerido para las soluciones técnicas, pero no es obligatorio. EN 13779 ayuda a crear un clima interior sano y agradable con unos costes operativos y de instalación aceptables.

La clase del filtro viene determinada por el estándar que especifica las etapas de filtración necesarias para alcanzar la calidad del aire interior (CAI) objetivo, teniendo en cuenta los niveles de contaminación exterior. Para cumplir los requisitos más estrictos, se requieren filtros de gas para la filtración molecular, que eliminan gases y vapores (véase la Tabla 2).

Filtros de aire de alta eficiencia

En Europa se usa el estándar EN 1822, que divide las pruebas de los filtros de aire EPA, HEPA y ULPA de alta eficiencia en cinco partes.

Los filtros de aire de alta eficiencia se clasifican atendiendo al tamaño de partículas MPPS, esto es, el tamaño de partícula que puede penetrar el filtro con mayor facilidad. Los filtros de clase H13 y superiores deben superar pruebas obligatorias para descartar fugas.

“ISO 29463: Filtros de alta eficacia y medios filtrantes para la eliminación de partículas en el aire” es una norma ISO basada en el estándar EN 1822. También está dividida en cinco partes que llevan los mismos títulos que en EN 1822, aunque también introduce nuevas clases que dividen a intervalos regulares las de EN 1822, como 99,90 %, que equivale a la ISO 30E.

IEST, una asociación técnica internacional de ingenieros con sede en Estados Unidos, ha establecido varios de los métodos de prueba. IEST-RP-CC001, 007, 021 y 034 corresponden a los filtros de aire de alta eficiencia. Las distintas partes de esta norma tratan los requisitos de rendimiento, la clasificación, el diseño, los requisitos de diseño y las pruebas de los materiales filtrantes.

Estándares para salas blancas

Actualmente, la ISO 14644 y la ISO 14698 son los estándares que se utilizan con más frecuencia para instalaciones de sala blanca. La ISO 14644 ha reemplazado a estándares nacionales como el estándar federal estadounidense 209 o el estándar británico 5295.

La ISO 14644 contiene diez partes y se prevé que se añadan algunas más con el tiempo. Esta norma no tiene en cuenta los microorganismos. En los sectores de procesado de alimentos y farmacéutico se emplea la norma ISO 14698 y las buenas prácticas de fabricación (GMP, Good Manufacturing Practices), que sí incluyen los contaminantes microbiológicos.

*FG = Filtro de gas (filtro de carbón activado o filtro químico)