Consejos para elegir un filtro neumático

El aire comprimido es una necesidad en muchas fábricas hoy en día, desde la producción de empaques y automóviles hasta la fabricación de semiconductores y electrónica de alta gama. Mantener el agua, el aceite, las partículas y otros contaminantes libres de contaminación es fundamental para las líneas de suministro de aire industrial en estas ubicaciones industriales. Sin embargo, las líneas de suministro a menudo entregan un cierto nivel de contaminantes junto con el suministro de aire. Estos presentan desafíos ya que reducen la eficiencia, crean dolores de cabeza de mantenimiento y acortan la vida útil de los componentes neumáticos.

La instalación de un subsistema de filtración puede garantizar fácilmente un suministro de aire limpio. Estos subsistemas utilizan uno o más filtros para eliminar los contaminantes antes de que lleguen al equipo neumático. Sin embargo, elegir el sistema de filtración más adecuado para una aplicación determinada puede resultar complicado.

Parte de la dificultad se deriva de los diferentes requisitos de filtración en todas las industrias. Por ejemplo, las fábricas de semiconductores, automotrices y de alimentos y bebidas tienen diferentes necesidades de filtración en función de sus entornos operativos y neumáticos específicos.

Además, hay varios tipos diferentes de filtros para elegir, y no todos son iguales. Elegir el filtro incorrecto o aplicar el filtro correcto por error puede hacer más daño que bien.

Para determinar la filtración correcta para una aplicación, es importante entender la función de los diferentes elementos filtrantes y cómo conectarlos en serie.

tipo de filtro

Los tipos más comunes de filtros industriales:

separador de agua. El agua o la humedad pueden dañar rápidamente los componentes neumáticos y hacer que las válvulas y los cilindros se atasquen. Los separadores de agua se basan en la fuerza centrífuga generada por un mecanismo giratorio interno para eliminar el agua y los contaminantes transportados por el agua. Además, protegen otros elementos filtrantes de líquidos que pueden acortar la vida útil del filtro.

Filtro de partículas . Las partículas grandes, como óxido, escombros y polvo desecante, pueden causar fallas prematuras en los componentes neumáticos. Estos contaminantes a menudo son producidos por viejas tuberías de acero al carbono, tomas de aire del compresor y secadores de aire desecantes. Los filtros de partículas más eficientes tienen diseños plisados ​​que maximizan el área de superficie para capturar partículas. Los filtros de partículas generalmente logran la eliminación de partículas de tres micrones en sistemas secos.

filtro coalescente. En la siguiente etapa de filtración de aire, estos filtros eliminan agua, aceite, óxido y otros contaminantes del suministro de aire. Los diseños de filtros coalescentes pueden variar según el fabricante. Por ejemplo, algunos filtros coalescentes de mayor calidad consisten en una red porosa de fibras de vidrio de borosilicato. El aire fluye desde el interior del filtro hacia el exterior a través de aberturas cada vez más grandes en el medio. A medida que los contaminantes pasan a través del elemento, se capturan partículas sólidas y el líquido forma gotas grandes que luego se expulsan. Luego, a medida que el aire sale del filtro, la tensión superficial mantiene los líquidos adentro, permitiéndoles drenar hacia el fondo. Los filtros coalescentes están disponibles en diferentes grados.

Por lo general, los coalescedores gruesos se usan para la filtración de fábrica principal, mientras que los coalescentes finos se usan en aplicaciones tales como herramientas neumáticas, robótica y pulverización de pintura. Los coalescedores ultrafinos suelen ser filtros de punto de uso para procesos como el envasado de semiconductores y la instrumentación.

Filtro de adsorción. Estos filtros suelen ser el último paso para eliminar los vapores de aceite e hidrocarburos del aire comprimido. Los filtros de adsorción generalmente se usan directamente aguas abajo del elemento coalescente. La adsorción se realiza mejor a temperaturas más bajas, por lo que es mejor instalarlos lo más cerca posible del punto de uso. Los filtros absorbentes se utilizan comúnmente para tratar el aire respirable, así como en aplicaciones farmacéuticas y de alimentos donde los productos entran en contacto con el aire de escape.

Diseño y construcción

Los tipos de filtros comunes a veces se denominan colectivamente filtros de uso general, pero existen diferencias sustanciales en la calidad y el rendimiento entre los filtros de diferentes fabricantes, incluso si tienen la misma especificación de filtración nominal. El diseño de filtros y los métodos de fabricación son a menudo la fuente de estas diferencias.

Los filtros coalescentes muestran la importancia del diseño y la fabricación. Los elementos coalescentes comerciales suelen utilizar medios filtrantes enrollados mecánicamente. Sin embargo, los filtros coalescentes de mayor calidad emplean medios filtrantes de vacío que consisten en fibra de vidrio y aglutinante epoxi.

Esta diferencia puede tener implicaciones importantes. El diseño formado al vacío captura los contaminantes a través de toda la sección transversal del filtro. Esto le da una mayor capacidad y una menor caída de presión que los filtros envolventes similares que atrapan principalmente los contaminantes en la superficie y, por lo tanto, se obstruyen rápidamente. Lo mejor es elegir un filtro que tenga una caída de presión inicial de solo 1,5 psi en condiciones secas con el flujo nominal, que es mucho más bajo que los filtros envueltos normalmente. Una menor caída de presión reduce el consumo de energía.

Además, el diseño formado al vacío permite personalizar el filtro para cumplir con niveles de filtración específicos. Algunos fabricantes de filtros pueden ajustar el proceso de formación al vacío para formar elementos coalescentes de 0,01 micras a 1,0 micras.

Los cambios estructurales también afectan a otros tipos de filtros. Por ejemplo, algunos filtros de adsorción de mayor rendimiento consisten en carbón activado fino impregnado en poliéster. Estas partículas de carbón tienen una fuerte afinidad por el vapor y son altamente eficientes debido a su extensa superficie.

Filtros combinados

La filtración adecuada generalmente requiere una serie de filtros para eliminar todos los tamaños de partículas y componentes que podrían dañar los componentes aguas abajo. La combinación específica de filtros depende de los requisitos de calidad del aire de la aplicación.

Por ejemplo, las aplicaciones de semiconductores o alimentos y bebidas pueden requerir tres filtros diferentes, incluidos los que eliminan partículas submicrónicas. Para otros equipos, como la filtración de equipos de red, un filtro de partículas gruesas puede ser suficiente. Los ejemplos de combinaciones de filtros utilizados en varias aplicaciones incluyen: • Para aire de proceso: coalescente grueso de 1 micra, coalescente fino de 0,01 micras y adsorbedor de vapor.• Para moldeo por soplado: filtro de partículas de tres micras, coalescedor fino de 0,01 micras y adsorbedor de vapor.• Para control neumático: filtro de partículas de 3 micras y coalescedor fino de 0,01 micras.• Para envases de alimentos: filtro de partículas de 3 micras, coalescedor fino de 0,01 micras y adsorbedor de vapor.• Electrónica: filtro de partículas de 3 micras, coalescedor grueso de 1 micra y coalescedor ultrafino de 0,01 micras.• Embalaje de semiconductores:

Las combinaciones de filtros no siempre requieren productos separados. En algunos casos, se combinan diferentes elementos de filtro para simplificar los pedidos y ahorrar espacio. Por ejemplo, algunos filtros coalescentes tienen una opción de prefiltro plisado de tres micras que elimina la necesidad de un filtro de partículas gruesas por separado. Este enfoque 2 en 1 ahorra espacio y dinero porque el prefiltro y el filtro coalescente comparten la misma carcasa.

Mantenimiento e IoT Industrial

Los elementos de filtro en los sistemas neumáticos de fábrica no siempre se reemplazan en los intervalos necesarios para mantener un rendimiento óptimo. Esto puede dar como resultado un rendimiento deficiente de la máquina y un posible tiempo de inactividad. Los operadores a menudo no saben que los filtros deben reemplazarse, por lo que se recomienda un programa de mantenimiento preventivo proactivo.

Algunos FRL tienen un indicador ΔP electrónico o visual o un interruptor de presión del sistema para alertar al personal de mantenimiento que es necesario revisar el filtro. Además, los FRL actuales utilizan componentes modulares que simplifican el mantenimiento.

Las últimas tendencias en automatización de máquinas hacen que las unidades de tratamiento de aire desempeñen un papel cada vez más importante en el IIoT. Algunos FRL tienen medidores de flujo, sensores de presión y otros sensores. Permiten a los usuarios controlar el rendimiento de la máquina midiendo el uso y la presión del flujo de aire.

Por ejemplo, una máquina registró un flujo más alto durante el segundo turno. Esto podría indicar que el operador del primer turno cambió la configuración de presión de algunos reguladores o que podría haber ocurrido una fuga. Estas unidades FRL también permiten al usuario comparar la curva de flujo actual para un ciclo completo de la máquina con la de una máquina nueva. Con un análisis de datos adecuado, los usuarios pueden comprender qué factores afectan el rendimiento y actuar en consecuencia.

Aproximación del sistema

Desafortunadamente, los fabricantes e instaladores de máquinas a menudo se olvidan de considerar completamente la filtración de aire, o pueden verlo como una ocurrencia tardía. Los mayores beneficios de una filtración adecuada se logran cuando los filtros y los componentes neumáticos funcionan juntos. El primer paso es seleccionar el tipo de filtro y la estructura correctos según la aplicación. La combinación adecuada de filtros de acuerdo con los requisitos de calidad del aire puede completar el diseño. Solo de esta manera el filtro puede brindar la máxima protección contra la contaminación y evitar la degradación del rendimiento aerodinámico.

Jeff Disbrow es gerente de marketing de productos Soluciones de automatización de Emerson .

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