Los filtros de aire favorecen una vida útil prolongada del compresor y un funcionamiento eficiente

Cómo una planta textil se benefició de la modernización de sus filtros

Seguidamente replicamos el artículo de Donaldson en el que nos relata como una vez más han conseguido los objetivos del cliente, alargando la vida de los elementos filtrantes.

Los compresores de aire cumplen funciones vitales en las instalaciones de fabricación, ya que impulsan diversas máquinas y realizan otras innumerables funciones. Cuanto más polvoriento sea el entorno de la planta, más se sobrecargan los filtros de aire que limpian el aire de entrada para el compresor. Los filtros de celulosa tradicionales pueden obstruirse rápidamente, mientras que las tecnologías de filtrado más nuevas de Donaldson pueden generar rápidamente un retorno de la inversión.

Un ejemplo de esto ocurrió en una polvorienta planta textil en China. El tiempo de inactividad de los compresores de aire de la planta se redujo en gran medida cuando se reemplazaron los filtros de aire convencionales por filtros de alta eficiencia que empleaban la tecnología de fibra fina patentada de Donaldson. Los filtros Donaldson extendieron el intervalo de servicio de los filtros de aire de esta planta por un factor de cinco, lo que redujo significativamente sus costos de mantenimiento y mejoró la confiabilidad del sistema para el propietario de la planta. 

Un entorno desafiante

La planta textil de la provincia de Shandong (China) depende de aproximadamente 600 compresores para accionar diversas máquinas y operaciones. Debido a la presencia de una variedad de fibras y otras partículas en el aire, los filtros de aire del compresor se obstruían y activaban alarmas de flujo de aire restringido después de menos de 200 horas de servicio, en algunos casos solo 50 horas. Los trabajadores intentaron limpiar los filtros invirtiendo los flujos de aire, pero tuvieron un éxito limitado; a veces solo añadieron otras 100 horas de vida útil al filtro. Además, limpiar los filtros con aire a alta presión no era una solución práctica. El uso de aire a alta presión para eliminar la suciedad de un filtro de aire daña inevitablemente el delicado medio filtrante, lo que provoca pequeños desgarros que permiten el paso de más partículas de mayor tamaño.

Para mejorar la situación, el proveedor de compresores de aire analizó con Donaldson la posibilidad de sustituir los filtros de aire de celulosa por filtros de fibra fina de carga superficial que emplean la tecnología Ultra-Web® de Donaldson. Mientras que los filtros de celulosa tradicionales ofrecen una eficiencia de aproximadamente el 99 por ciento, la tecnología de fibra fina puede ofrecer una eficiencia del 99,99 por ciento.

Cómo funciona la tecnología

Los medios filtrantes de entrada de aire se han fabricado tradicionalmente con fibras de celulosa o una mezcla de celulosa y fibras sintéticas. La tecnología Ultra-Web de Donaldson utiliza un medio de fibra fina fabricado con un proceso de electrohilado que produce una fibra sintética fina, continua y resistente que varía de 0,2 a 0,3 micrones de diámetro. La tecnología Ultra-Web proporciona una alta eficiencia al establecer espacios finos entre fibras que atrapan el polvo en la superficie del medio, como se muestra en las figuras 1 y 2. El polvo atrapado en la superficie del medio forma una "torta de polvo" que permanece permeable al aire, lo que significa que la restricción a través del filtro aumentará más lentamente en comparación con un medio de carga profunda de celulosa, donde el polvo queda atrapado en lo profundo del medio y puede bloquear los conductos de flujo de aire.

Figura 1: La tecnología Ultra-Web forma una fina red de fibras que atrapa el polvo en la superficie del medio.

Figura 2: Polvo en la superficie de un filtro de fibra fina.

Probando la alternativa

Para determinar el efecto de los filtros de alta eficiencia, los trabajadores instalaron los filtros de fibra fina en cinco compresores que anteriormente habían utilizado un medio de celulosa tradicional. Los conjuntos de filtros se cambiaron de los conjuntos originales montados verticalmente a los nuevos conjuntos Donaldson, que albergaban los filtros Ultra-Web en una configuración horizontal. Los trabajadores monitorearon las operaciones, comparando los momentos en que se activaron las alarmas de restricción del flujo de aire en ambos tipos de filtros. Los resultados fueron notables.

Figura 3: La tecnología Ultra-Web extendió significativamente el tiempo en el que se activaron las alarmas de restricción.

Como se muestra en la Figura 3, los filtros Ultra-Web aumentaron el tiempo promedio en que se activaban las alarmas de aproximadamente 300 horas a más de 1500 horas, un aumento de cinco veces. La Figura 3 muestra la cantidad de horas de funcionamiento necesarias para alcanzar un cierto nivel de caída de presión. La carga superficial contribuye a un aumento más lento de la restricción y, por lo tanto, a una vida útil más larga de los filtros.

La alta eficiencia de los filtros también se hizo evidente en las inspecciones visuales. Como se muestra en la Figura 4, una cantidad significativa de polvo y otras partículas fueron capturadas en el exterior del filtro al final del período de prueba, mientras que el interior mostró significativamente menos polvo, de modo que parecía casi tan limpio como un filtro nuevo.

Figura 4: La vista exterior de los filtros (izquierda) mostró una cantidad significativa de partículas, mientras que el interior (derecha) mostró muy poca.

Acciones posteriores a la prueba en esta planta

Tras la prueba, el operador de la planta textil sustituyó todos los purificadores de aire de sus 600 máquinas por filtros Donaldson Ultra-Web, lo que le permitió ahorrar más de un millón de dólares al año en costes operativos. El cambio de filtros también supuso un ahorro anual de más de 7.000 horas-hombre, lo que equivale a unos 3,5 empleados a tiempo completo.

Otras consideraciones

La planta textil china es un excelente ejemplo de cómo una mejor filtración del aire puede tener un impacto significativo en la eficiencia general del sistema. El filtro de aire debe considerarse una parte importante de un “ecosistema” de filtración, que también incluye un filtro de aceite y un separador de aire y aceite, como se muestra en la Figura 5. El rendimiento mejorado de un componente de filtración afecta directamente el rendimiento de otros componentes de filtración.

Figura 5: Esquema de un compresor de aire de tornillo rotativo inundado de aceite.

1. El aire entra al compresor a través del filtro de entrada.2. El elemento separador elimina casi toda la neblina de aceite restante.3. El aire comprimido limpio y seco sale de la unidad con un arrastre mínimo de aceite.4.-5. El aceite previamente separado se enfría y se filtra antes de la recirculación.6. La mezcla de aire y aceite fluye hacia el recipiente separador donde la separación previa elimina la mayor parte del aceite.7. El aceite coalescido se devuelve al compresor a través de un tubo de recuperación.8. Se inyecta aceite en la corriente de aire para absorber el calor, lubricar y sellar la transparencia.9. La compresión se produce en el aire.

Los impactos que los componentes de filtración tienen entre sí se pueden ver al considerar el efecto que tienen los filtros de aire en la vida útil del separador aire-aceite. Los filtros de aire de alta calidad producen un aumento más lento de la restricción en los separadores aire-aceite, lo que favorece una vida útil prolongada del separador aire-aceite y reduce la caída de presión en el componente. La caída de presión priva a los compresores de eficiencia; en otras palabras, la misma cantidad de electricidad produce menos energía de aire comprimido cuando se introducen caídas de presión. Una caída de presión adicional de solo 1 psi reduce esencialmente la salida del compresor en aproximadamente un 0,5 por ciento.

Si bien los resultados de cada sitio pueden variar según el contaminante presente, los filtros actuales utilizados y otras variables similares, la mayoría de las plantas que actualmente utilizan filtros de aire de baja eficiencia, como los filtros de celulosa tradicionales, pueden ver el beneficio de seleccionar un filtro de alto rendimiento y alta eficiencia. Además de las plantas textiles, otras industrias que podrían beneficiarse de una filtración de alta calidad incluyen plantas de hormigón, plantas de procesamiento de madera y prácticamente cualquier otra instalación donde haya polvo y partículas. Un punto clave para recordar es que un sistema es tan bueno como su eslabón más débil, y se debe considerar todo el ecosistema al seleccionar el equipo de filtración. El equipo de Donaldson puede ayudarlo a encontrar soluciones basadas en el ecosistema para los requisitos únicos de su sistema.