L'efficienza di filtrazione e la caduta di pressione sono due delle caratteristiche prestazionali più importanti di un filtro dell'aria.
L'efficienza descrive l'efficacia con cui il filtro rimuove le particelle. La caduta di pressione descrive la resistenza creata quando l'aria passa attraverso il filtro.
Questi risultati devono essere valutati insieme, ma la relazione non è così semplice in quanto “una maggiore efficienza significa sempre una maggiore caduta di pressione”.
Perché l'efficienza e la caduta di pressione sono correlate
Un filtro deve portare le particelle sospese nell'aria a contatto con fibre o altre superfici di raccolta. L’aumento della densità delle fibre o la riduzione della dimensione dei pori possono migliorare la cattura delle particelle, ma può anche limitare il flusso d'aria.
Tuttavia, la progettazione del filtro fornisce altri modi per migliorare le prestazioni. Un produttore può aumentare l'area multimediale effettiva, ottimizzare la struttura delle fibre o migliorare la geometria delle pieghe per ottenere una maggiore efficienza senza lo stesso aumento di resistenza.
Ecco perché due filtri con la stessa classificazione ISO ePM possono avere perdite di carico diverse.
Cinque fattori che influenzano il risultato
1. Struttura del mezzo filtrante
Diametro della fibra, densità di imballaggio, lo spessore e le proprietà elettrostatiche influenzano sia l'efficienza che la resistenza.
Un mezzo meccanico denso e un mezzo sintetico carico possono raggiungere un'efficienza iniziale simile attraverso diversi meccanismi di cattura. La loro prestazione condizionata può essere diversa.
2. Area media effettiva
L'aumento della quantità di materiale riduce la velocità media attraverso il materiale con lo stesso flusso d'aria del filtro.
Una velocità del fluido inferiore può ridurre la caduta di pressione e può modificare l'efficienza frazionaria. L'effetto dipende dalla dimensione delle particelle e dal meccanismo di cattura dominante.
3. Geometria della piega
Altezza della piega, la spaziatura e la stabilità determinano la quantità di supporto installato utilizzata in modo efficace.
Le pieghe troppo vicine tra loro possono limitare il flusso d'aria e creare canali di flusso irregolari. Le pieghe deformate possono ridurre l'area utile del supporto anche quando la quantità totale di supporto installato rimane invariata.
4. Testare il flusso d'aria
La caduta di pressione aumenta all'aumentare del flusso d'aria. L'efficienza frazionaria può anche cambiare con la velocità frontale e la velocità del mezzo.
L'efficienza e la resistenza dovrebbero quindi essere sempre confrontate con lo stesso flusso d'aria, dimensione del filtro e condizioni di prova.
Un risultato misurato con un flusso d'aria inferiore non può essere utilizzato come se fosse stato ottenuto con il flusso d'aria nominale del prodotto.
5. Caricamento della polvere
Mentre la polvere si accumula, la caduta di pressione normalmente aumenta. L'efficienza può anche cambiare quando le particelle si depositano all'interno o sul mezzo filtrante.
Il risultato dipende dai media, polvere, flusso d'aria e procedura di caricamento. I dati di laboratorio sul carico di polvere forniscono un confronto controllato, ma non prevedono direttamente l'esatta durata di servizio di un filtro in ogni installazione.
Cosa dovrebbe essere misurato?
Per una valutazione completa del prodotto, i produttori dovrebbero considerare:
- Efficienza frazionaria per dimensione delle particelle
- Efficienza iniziale
- Efficienza condizionata dove richiesto
- Caduta di pressione alla portata d'aria nominale
- Curva della caduta di pressione nell'intervallo del flusso d'aria richiesto
- Resistenza rispetto alla massa di polvere catturata
- Capacità della polvere nel punto finale specificato
- Costruzione del filtro e integrità della tenuta
ISO 16890 utilizza dati di efficienza frazionaria iniziali e condizionati per la classificazione ePM. Il carico di polvere è un test separato che valuta le prestazioni gravimetriche e lo sviluppo della resistenza.
Come dovrebbero essere confrontati due filtri?
Un confronto valido richiede lo stesso:
- Norma di prova
- Filtra dimensioni
- Flusso d'aria
- Aerosol o polvere di prova
- Stato condizionante
- Endpoint di caricamento
- Procedura di misurazione
Confrontare solo la percentuale di efficienza pubblicizzata può essere fuorviante. Un filtro con un'efficienza leggermente superiore ma una resistenza sostanzialmente più elevata potrebbe non essere il design migliore per il sistema previsto.
I produttori dovrebbero invece cercare una combinazione stabile di:
- Prestazioni di rimozione delle particelle richieste
- Resistenza iniziale accettabile
- Sviluppo controllato della resistenza
- Capacità polvere adeguata
- Qualità di produzione ripetibile
Cosa deve controllare il sistema di test?
Sono necessari test accurati sull'efficienza e sulla caduta di pressione:
- Flusso d'aria stabile
- Campionamento rappresentativo a monte e a valle
- Concentrazione uniforme di aerosol
- Intervalli idonei di contatori di particelle
- Correggere la diluizione quando richiesto
- Misurazione della pressione calibrata
- Perdite ridotte nel condotto e nell'apparecchio
- Calcolo affidabile dei dati
I sistemi di test SCPUR aiutano i produttori di filtri a confrontare i media, design a pieghe e struttura del filtro completo in condizioni di flusso d'aria e particelle controllate. Ciò consente di basare le decisioni di progettazione sulle prestazioni misurate piuttosto che solo sull'efficienza o sulla caduta di pressione.
