La filtrazione dell'aria

Concetto di filtrazione

L'inquinamento atmosferico è causato da molteplici fattori: impianti di riscaldamento nelle aree urbane, traffico automobilistico e aereo, inquinamento industriale ed altri ancora come pollini, fumi, batteri e virus.
I processi di filtrazione dell'aria devono tener conto, oltre a quanto già espresso, anche delle dimensioni, forma e peso specifico delle particelle, delle proprietà elettriche delle polveri, della velocità del flusso dell'aria ecc..
Ad essi si devono aggiungere la costruzione del filtro stesso, inteso come diametro delle fibre e la loro densità, se si tratta di tessuto o microfibra, dimensioni del filtro, l'aspetto tecnico e/o economico del filtro ed altro ancora. Tutto questo esclude che vi possa essere un solo meccanismo di filtrazione che abbia la stessa efficienza per l'intero campo di variazione delle variabili richiamate e le loro possibili combinazioni. La comprensione di tali meccanismi costituisce la chiave di volta per una corretta scelta, nella pratica, dei filtri per aria. I principali meccanismi di filtrazione che andremo a descrivere sono:

Meccanismo di setaccio - Il flusso d'aria attraversa le fibre del filtro. Le particelle solide, con diametro maggiore della distanza tra le fibre che costituiscono il filtro, vengono arrestate esattamente come avviene attraverso un setaccio. Questo meccanismo è valido per particelle grossolane, fibre, filacce. Le particelle più piccole vengono, invece, fissate lungo le fibre del filtro per effetto di forze elettriche elementari.
Meccanismo di inerzia o collisione - La particella, per effetto della propria inerzia, procede linearmente e non risente della deviazione del flusso d'aria attraverso le fibre del filtro. Essa, quindi, collide con la fibra e vi aderisce a causa della viscosità degli olii o di altri agenti con le quali le fibre sono trattate. Questo principio è medesimo anche per i filtri inerziali e/o filtri a sabbia, in tal caso non vi è impiego di olii adesivi. L'efficienza di questo meccanismo aumenta con l'incrementare della velocità dell'aria.
Meccanismo di intercettazione - Le particelle più fini e leggere tendono a seguire il contorno delle fibre del filtro. Le particelle si fisseranno alla fibra se la loro distanza risulterà essere inferiore al loro stesso raggio. L'efficienza di questo meccanismo aumenta con l'aumento del diametro e delle distanze tra le fibre stesse del filtro. La velocità in questo meccanismo, entro certi limiti, non ha influenza.
Meccanismo di diffusione - Le particelle più piccole, in un flusso d'aria, sono soggette a moti oscillatori di tipo browniano, che vengono conferiti alla particelle stesse. Esse giungono a contatto con le fibre del filtro nel corso di tali moti lungo la generale direzione del flusso dell'aria. Le probabilità che le particelle incontrino la fibra del filtro aumentano con il diminuire del diametro, sia delle particelle che delle fibre e con il ridursi della velocità dell'aria. Anche in questo meccanismo le particelle aderiscono alle fibre per effetto di forze elettriche elementari. Il meccanismo di diffusione viene principalmente utilizzato nei filtri di efficienza molto elevata.
Azione elettrostatica - Il flusso d'aria viene fatto passare attraverso un intenso campo elettrico che strappa uno o più elettroni alle molecole d'aria creando così degli ioni. Tali ioni colpiscono le particelle sospese trasferendovi la propria carica elettrica positiva. Successivamente il flusso d'aria attraversa un campo elettrico più debole dove le particelle (cariche positivamente) si depositano su apposite piastre caricate negativamente. Questo sistema è estremamente efficace specialmente in presenza di particelle di piccolo diametro e con flussi d'aria a bassa velocità.


Criteri sulla scelta dei filtri aria

Di fondamentale importanza nella scelta di un filtro è il grado di pulizia dell'aria che si vuole ottenere; da ciò dipende la scelta del grado di efficienza che un filtro deve avere. Due sono i metodi standard che definisco l'efficienza di un filtro:
  • il metodo secondo la normativa EN 779 per classificare prefiltri e filtri intermedi
  • il metodo secondo la normativa EN 1822 per classificare i filtri assoluti
La vita operativa di un filtro è un altro dato importante. Un filtro ha una perdita di carico iniziale e finale dovuta alla resistenza che esso pone ad un flusso d'aria ed all'intasamento dello stesso; al raggiungimento della perdita di carico finale consigliata dai produttori il filtro deve essere sostituito. In quanto tempo il filtro raggiunge tale perdita di carico è in funzione delle sue caratteristiche tecniche e dall'ambiente in cui lavora: polveroso, poco polveroso, pulito, sterile ecc..

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