Filtración superficial versus filtración de profundidad: por qué la estructura del filtro cambia el rendimiento real de filtración
Dos cartuchos de filtro de 10 micras pueden comportarse muy diferente
Al seleccionar un cartucho de filtro industrial, los usuarios a menudo comparan la clasificación de micras, el material, la longitud y el precio.cómo el filtro captura las partículas.
Un cartucho pliado de 10 μm y un cartucho soplado por fusión de 10 μm pueden tener la misma capacidad de filtración nominal, pero sus estructuras internas y sus mecanismos de retención de partículas son completamente diferentes.
Esta es la diferencia básica entrefiltración superficialyfiltración de profundidad.
Comprender esta distinción ayuda a explicar por qué algunos cartuchos ofrecen una alta capacidad de retención de suciedad, mientras que otros ofrecen una retención de partículas más precisa y un control de rendimiento más fácil.
¿Qué es la filtración superficial?
La filtración superficial captura principalmente partículas en o muy cerca de la superficie del medio filtrante.
Los cartuchos de membrana pliada, los cartuchos de malla de acero inoxidable y algunos filtros de medios sintéticos de alta eficiencia son ejemplos típicos.
Imagínese una pantalla con aberturas cuidadosamente controladas: las partículas más grandes que el tamaño efectivo de los poros se retienen en la superficie, mientras que las partículas más pequeñas pasan.
En la práctica, los filtros de superficie industriales son más sofisticados que una pantalla simple, pero el principio básico es similar.
Debido a que los contaminantes se acumulan principalmente en la superficie del medio, la filtración superficial generalmente proporciona un corte de partículas relativamente nítido y una eficiencia de filtración predecible.
Esto lo hace útil cuando el proceso requiere un control de partículas constante.
¿Qué es la filtración de profundidad?
La filtración en profundidad captura contaminantes en todo el grosor del medio filtrante en lugar de sólo en la superficie exterior.
Los cartuchos de polipropileno soplados, los cartuchos de cuerda y muchos elementos de filtro fibroso funcionan principalmente como filtros de profundidad.
Su medio contiene una compleja red de vías, mientras el líquido fluye a través del cartucho, las partículas quedan atrapadas en diferentes lugares dentro del medio.
Las partículas más grandes pueden ser capturadas cerca de las capas exteriores, mientras que las partículas más pequeñas penetran más profundamente antes de ser retenidas.
Este mecanismo tridimensional de carga de suciedad permite a los filtros de profundidad contener cantidades sustanciales de contaminación.
Un ejemplo práctico: el tratamiento previo del agua de pozo
Considere una fábrica que utiliza agua de pozo que contiene arena, óxido, arcilla y sólidos finos en suspensión.
Si se instala un filtro de superficie pliado de alta precisión directamente como primera etapa de filtración, grandes cantidades de sedimentos pueden cubrir rápidamente la superficie del medio.
La caída de presión podría aumentar rápidamente, lo que daría lugar a un cambio frecuente del cartucho.
Un filtro de profundidad puede ser más adecuado como primera etapa porque las partículas pueden distribuirse por todo el grosor del medio.
Por ejemplo, un cartucho soplado por fusión de densidad gradual puede tener poros relativamente grandes en las capas exteriores y poros progresivamente más pequeños hacia el núcleo interno.
Las partículas más grandes se capturan primero, mientras que las más finas se retienen más profundamente dentro del cartucho.
Esto mejora la capacidad de contención de suciedad y puede prolongar la vida útil.
Un ejemplo diferente: Filtración final antes de llenar
Ahora considere una línea de producción de bebidas donde el agua ya ha pasado por filtración multimedia, carbón activado y varias etapas de pretratamiento.
En este punto, la concentración de contaminantes es relativamente baja, pero el fabricante quiere una eliminación fiable de las partículas finas antes de llenar.
Un cartucho pliado puede ser una mejor opción porque el proceso requiere una eficiencia de filtración constante en lugar de una capacidad máxima de carga de suciedad.
Por ejemplo, un cartucho pliado de 1 μm o 0,45 μm puede proporcionar un rendimiento de filtración más definido que un filtro de profundidad gruesa.
El objetivo ya no es manejar grandes cantidades de sedimentos, sino controlar el tamaño de las partículas que entran en el proceso aguas abajo.
Por qué los filtros de profundidad a menudo tienen mayor capacidad de contener suciedad
Supongamos que un medio filtrante tiene un grosor de varios milímetros.
Con la filtración superficial, gran parte de la contaminación se acumula cerca de la superficie aguas arriba.
Con la filtración de profundidad, las partículas pueden distribuirse a través de un volumen mucho mayor de medios.
Esto le da al cartucho más espacio interno para retener los contaminantes antes de que la resistencia al flujo se vuelva excesiva.
Para el agua que contiene cargas variables o relativamente altas de partículas, esto puede ser una gran ventaja.
Sin embargo, una mayor capacidad de retención de suciedad no significa automáticamente una mejor precisión de filtración.
Es por ello que la estructura del filtro debe corresponder a la aplicación.
Los cartuchos pliados pueden ofrecer mucho más área de filtración
Una ventaja de los filtros de superficie pliada es su gran área de filtración efectiva.
Una hoja plana de filtro se dobla en muchos pliegues y se embala dentro del cartucho.
Un cartucho pliado estándar de 10 pulgadas puede contener un área de filtración muchas veces mayor que su superficie cilíndrica externa.
El área más grande reduce la velocidad de flujo a través de cada sección del medio y ayuda a controlar la presión diferencial limpia.
Sin embargo, más pliegues no siempre son mejores.
Si los pliegues están demasiado apretados, el líquido puede no fluir eficazmente entre ellos.lo que significa que el área de filtración teórica es mayor que el área útil real..
Un buen diseño del cartucho requiere un espaciamiento adecuado de los pliegues, capas de soporte y distribución del flujo.
Por qué la prefiltración a menudo utiliza ambas tecnologías
Muchos sistemas de filtración bien diseñados combinan filtración de profundidad y de superficie.
Por ejemplo:
- Etapa uno:Cartucho de profundidad soplado por fundición de 20 μm
- Estadio 2:Cartucho de 5 μm soplado en fusión o pliegado
- Estadio 3:Cartucho pliado de 1 μm
- Etapa cuatro:0Cartucho de membrana de 2 μm para filtración final crítica
¿Cuál tipo debe elegir?
La filtración de profundidad es a menudo adecuada para aplicaciones con una carga de partículas alta o variable, pretratamiento general del agua, eliminación de sedimentos y protección de equipos aguas abajo.
A menudo se prefiere la filtración superficial o pliegada cuando es importante una retención constante de partículas, una baja caída de presión limpia, un área de filtración alta o una eficiencia de filtración definida.
La mejor opción depende de las características de los contaminantes, la clasificación de micrones requerida, la velocidad de flujo, la presión diferencial, el costo del filtro y los requisitos de limpieza aguas abajo.
Por lo tanto, el cartucho de filtro debe seleccionarse de acuerdo con el proceso de filtración completo, no simplemente por coincidencia con el número de micras impreso en la etiqueta.
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