La tecnología de fibras finas manipula la materia a niveles casi atómicos, en los que fenómenos únicos permiten aplicaciones novedosas.¹ Un ejemplo de esta tecnología es el uso de fibras finas como capa de rendimiento para aplicaciones de filtración de aire industrial. Para producir una capa de fibras finas, el proceso de electrohilado crea una fibra muy fina, continua y elástica de 0,2 a 0,3 micras de diámetro que se aplica a un material de sustrato de medios filtrantes. Las fibras finas forman una red permanente con espacios intersticiales muy finos en la superficie del sustrato. La red colecta polvo, suciedad y contaminantes en la superficie del filtro; esto ofrece muchos beneficios sobre los filtros convencionales construidos con medios filtrantes básicos de celulosa, celulosa/fibras sintéticas, spunbond, o fundidos y extruidos​.

Aunque el costo de los filtros de capa de rendimiento de fibras finas de alta calidad puede ser más elevado que los filtros de medios básicos para un colector de polvo, se puede argumentar con firmeza que el precio de compra de los filtros con capa de fibras finas merece la pena. Estos cinco motivos explican por qué un filtro de capa de rendimiento de fibras finas prémium vale la pena:

1.  Mayor eficiencia inicial y continua.  

Una función principal de un colector de polvo es controlar y minimizar las emisiones generadas por un proceso de fabricación. Los filtros nuevos y limpios suelen tener menor eficiencia (y, por lo tanto, mayores emisiones) en comparación con los filtros con una acumulación de polvo en ellos. Cuando están limpios, una capa de fibras finas en la superficie de los medios filtrantes captura mejor las partículas de polvo que los filtros limpios sin una capa de fibras finas (consulte la figura 1). Este rendimiento es posible gracias a varios mecanismos de filtración que incluyen intercepción, difusión e impacto (consulte la figura 2).

Pero la eficiencia inicial es solo una pequeña parte de la historia completa. La mayoría de los colectores de polvo industriales utilizan algún método de limpieza del filtro para manejar la acumulación de polvo en la superficie del filtro durante la vida útil del filtro. Cada vez que se limpia un filtro (generalmente mediante un pulso inverso de aire comprimido), el polvo depositado en los medios de filtración se interrumpe y puede ocurrir un evento generador de emisiones. Con un filtro de capa de rendimiento de fibras finas, el polvo capturado se acumula en la superficie de los medios filtrantes, en lugar de hacerlo en el interior de los medios y se limpia con menos pulsos. Menos pulsos causan menos eventos potenciales generadores de emisiones.

2.  Una caída de presión más baja en los medios de filtración ahorra energía.  

La mayoría de los sistemas de colección de polvo dependen de un ventilador para extraer aire cargado de polvo de una fuente contaminante a un colector y luego a través de los medios de filtración. La energía (presión estática) requerida para mover el aire a través del sistema de filtración define el tamaño de ventilador necesario y, por lo tanto, la energía eficaz requerida para operar el sistema. La restricción creada por un medio de filtración y las partículas capturadas puede ser un factor de contribución importante al requisito general de energía del ventilador de un sistema. En los filtros de medios básicos, gran parte de las partículas de polvo filtrado pueden introducirse en los poros de los medios. Esta carga de profundidad de los medios filtrantes no se puede limpiar, al igual que las partículas cargadas en la superficie con un medio filtrante de capa de rendimiento de fibras finas (consulte la figura 3). Cuando el polvo capturado no se puede limpiar desde la profundidad del medio, se crean diferenciales de presión estables y superiores a través de los medios filtrantes, y la demanda de energía aumenta. Debido a que los medios con capa de fibras finas capturan polvo en la superficie y reducen la carga de profundidad, se limpian con más detenimiento y funcionan con un diferencial de presión menor en los medios filtrantes, lo que reduce la demanda de energía. Una restricción más baja en los medios de filtración da como resultado menores requisitos generales de energía del sistema y menores requisitos de ventiladores cuando se diseña un nuevo sistema y se seleccionan los componentes. Incluso es posible un mayor ahorro de energía si el ventilador del sistema está configurado con un sistema de control de propulsor de frecuencia variable.

3.  Se requiere menos consumo de aire comprimido para los sistemas de recolección de polvo con limpieza por pulsos.  

Anote esto como una ventaja adicional de un medio con capa de nanofibras de carga superficial. Como se mencionó anteriormente, cuando se captura polvo en la superficie de un medio filtrante, requiere mucho menos pulsos de aire comprimido para limpiarse que un medio cargado en profundidad (consulte la figura 4). Menos pulsos de aire comprimido equivalen a un menor consumo total de aire comprimido, lo que a su vez reduce la demanda de energía en el compresor y los costos para su funcionamiento.

4.  Mayor vida útil del filtro.  

La mayoría de los filtros de cartuchos para captadores de polvo llegan al final de su vida útil cuando los medios filtrantes están completamente cargados en profundidad y ya no se pueden limpiar con una calidad aceptable para permitir el flujo de aire de diseño con el ventilador disponible en el sistema. Debido a la capa de eficiencia de las fibras finas y las características de carga de superficie, los filtros con una capa de fibras finas duran considerablemente más que los elementos filtrantes tradicionales. Una vida útil más prolongada del filtro significa comprar nuevos filtros con menos frecuencia, lo que ahorra una cantidad considerable de dinero con el tiempo. Además, una mayor vida útil del filtro reduce la frecuencia del costoso tiempo de inactividad de la operación para llevar a cabo actividades de mantenimiento por cambio de filtro.

5.  Flexibilidad en la configuración del filtro para ayudar a resolver problemas. 

Los medios de capa de rendimiento de nanofibras se pueden producir en una variedad de materiales de sustrato y se pueden integrar en muchas configuraciones de filtros diferentes. Una capa de fibras finas se puede aplicar sobre sustratos de celulosa, sintéticos y de spunbond que mejoran el rendimiento de cada uno de estos medios. Los sustratos se pueden seleccionar por sus propiedades únicas antiestáticas, de temperatura o resistencia a la humedad, y a la vez obtener las ventajas de la capa de rendimiento de fibras finas. Los filtros de capa de rendimiento de fibras finas han estado disponibles como filtros de cartuchos durante años, pero ahora los fabricantes ofrecen estos medios filtrantes en configuraciones de bolsas plisadas y filtros estriados.

La expansión de las configuraciones de filtro y la disponibilidad de los filtros prémium de capa de rendimiento de fibras finas para una variedad más amplia de aplicaciones significa que más operarios de colectores de polvo pueden dejar de lado los filtros básicos para reducir sus emisiones, ahorrar energía y mejorar sus resultados.

1 National Nanotechnology Initiative (www.nano.gov)