Análisis de la estructura y principio de filtración de los cartuchos filtrantes enrollados.

Tipos de cartuchos de filtro

Cuando se trata de filtración de líquidos, existen muchos tipos de cartuchos filtrantes disponibles. Generalmente se pueden clasificar en dos tipos principales: cartuchos de filtración de superficie y cartuchos de filtración de profundidad.

1. Cartuchos de filtración de superficie

Los cartuchos de filtración de superficie capturan contaminantes en su superficie exterior. Una vez que la superficie del filtro se obstruye con partículas, ya no puede funcionar eficazmente, lo que significa que este tipo de filtros suelen tener una vida útil más corta. Si bien los filtros de superficie a veces se pueden enjuagar con agua o aire comprimido para reutilizarlos, este método no siempre es efectivo. Durante el retrolavado, el líquido de limpieza pasa principalmente por el camino de menor resistencia, lo que puede provocar obstrucciones en otras áreas, haciendo que la filtración sea aún menos efectiva.

Para limpiar estos filtros a fondo, la limpieza ultrasónica con agua pura es el mejor método, aunque puede resultar costosa. Alternativamente, si los contaminantes son solubles en ácido, se puede usar un ácido suave para limpiar. Sin embargo, este método conlleva el riesgo de corroer y agrandar los poros del filtro, por lo que el filtro limpio debe enjuagarse con agua pura y probarse para comprobar su funcionamiento adecuado antes de volver a utilizarlo. Los materiales comunes para los cartuchos de filtración de superficie incluyen varillas de filtro de PVC sinterizado, elementos de polipropileno fundido y papel de filtro de pulpa pura.

2. Cartuchos de filtración en profundidad

Los cartuchos de filtración profunda están diseñados para retener más contaminantes y extender el tiempo entre limpiezas, ya que las impurezas quedan atrapadas dentro de la matriz del filtro según el tamaño de las partículas. Este tipo de filtro suele durar más y mantiene su precisión de filtración mejor que los filtros de superficie.

Los filtros enrollados, fabricados principalmente con materiales totalmente de polipropileno, a menudo se denominan “núcleos de algodón.” Sus ventajas incluyen lograr un alto caudal con baja presión diferencial, alta precisión de filtración y una larga vida útil, manteniendo efectivamente la precisión de la filtración durante todo el proceso.

Características estructurales de los cartuchos filtrantes enrollados

Cartuchos de filtro enrollados se construyen enrollando hilo grueso especializado alrededor de un núcleo poroso, creando múltiples capas para lograr el diámetro deseado. A medida que el hilo grueso gira en espiral alrededor del núcleo, forma miles de aberturas en forma de diamante en la capa filtrante. Las aberturas son más estrechas cerca del núcleo y aumentan gradualmente de tamaño hacia las capas exteriores, lo que permite que las aberturas más grandes canalicen el líquido al tiempo que proporcionan una filtración eficaz.

El diseño crea una ruta de flujo complicada para el líquido, que extiende la distancia que el líquido debe recorrer a través del filtro, mejorando la eficiencia de la filtración. Las dimensiones internas de las aberturas de diamante más pequeñas juegan un papel crucial a la hora de determinar la precisión del filtro: las aberturas más pequeñas producen filtros de mayor precisión. Los fabricantes de filtros suelen proporcionar un cuadro comparativo que relaciona la precisión del filtro con el tamaño de los orificios del diamante. Generalmente, un diseño de 8 canales se correlaciona con una precisión de 100 micrones, mientras que un diseño de 15 canales es de 20 micrones y un diseño de 19 canales puede alcanzar 10 micrones.

Características de filtración de los cartuchos filtrantes enrollados

Los cartuchos de filtro enrollados son conocidos por su capacidad para manejar grandes caudales. Cada tipo de filtro corresponde a un número fijo de canales (D), y el número de canales se puede ajustar en función de la longitud del filtro (L).

El número total de canales se puede calcular mediante la fórmula:
Canales totales = D × L × 2.

Por ejemplo, considere un filtro de 250 mm de largo con una precisión de filtración de 20 micrones, con 15 canales en su diámetro y 51 canales en su longitud. Esto da como resultado un total de 15 × 51 × 2 = 1530 canales. Si la velocidad de filtración es de 0,5 m³/h (aproximadamente 8,3 L/min), el líquido se dispersa en 1530 canales independientes, lo que reduce el caudal a aproximadamente 5,4 ml/min por canal.

En el caso de un filtro con una precisión de 3 micras, el número de canales aumenta a 27 de diámetro y 91 de longitud, dando como resultado un total de 27 × 91 × 2 = 4.914 canales. Si bien el medio filtrante se vuelve más denso, lo que permite una mejor filtración, el mayor número de canales significa que el caudal por canal cae a alrededor de 1,7 ml/min. Aquí se puede aplicar el término “caudal de sifón” debido a la suave distribución a lo largo de los canales.

Esta estructura permite que los filtros enrollados mantengan un excelente rendimiento de filtración a bajos diferenciales de presión, lo que los hace eficaces para eliminar sustancias coloidales o gelatinosas del líquido. Además, pueden filtrar eficazmente partículas mucho más pequeñas, por lo que se los considera ampliamente componentes de filtración de precisión.

Selección de cartuchos de filtro enrollados

Dado el mercado competitivo, muchos fabricantes están intentando reducir costes, lo que puede tener efectos negativos en la calidad del filtro. Los atajos comunes incluyen:

1. Técnicas de bobinado simplificadas: si bien esto aumenta la eficiencia de la producción, puede provocar numerosos orificios ciegos (aberturas del filtro bloqueadas), degradando efectivamente el filtro a un tipo de filtro de superficie.

2. Estándares de diámetro y espesor alterados: Reducir el espesor del cartucho de filtro puede parecer una medida de ahorro de costos, pero puede generar una capa de filtración más delgada, rutas de flujo más cortas y un rendimiento de filtración más deficiente.

3. Uso de materiales inferiores: aunque los materiales más baratos pueden reducir los costos, pueden provocar corrosión química del filtro, disminuyendo su eficacia.

Al elegir un proveedor de filtros enrollados, considere lo siguiente:

– Verifique si hay poros abiertos: si una cantidad significativa de poros están obstruidos (creando agujeros ciegos), el filtro ya no cumple su función prevista.

– Inspeccione las dimensiones: asegúrese de que los diámetros interior y exterior cumplan con los estándares de la industria y que el medio filtrante no se haya visto comprometido.

– Problemas de corrosión: después del uso, verifique si hay signos de corrosión en el hilo y el núcleo del filtro. La corrosión no sólo debilita la eficacia de la filtración sino que también puede contaminar la solución filtrada.

Aplicaciones de los cartuchos de filtro enrollados

Debido a su alto caudal, baja presión diferencial, compatibilidad con fluidos de baja viscosidad y excelente resistencia a la corrosión, los cartuchos filtrantes enrollados encuentran un uso generalizado en diversas industrias. Se utilizan comúnmente en:

– Prefiltración para grandes sistemas de agua: ideal para sistemas de agua pura en entornos industriales.
– Tratamiento de Agua: Procesamiento de agua y aguas residuales en centrales eléctricas y acerías.
– Industria Alimentaria: Filtrado de aceites comestibles, aceites vegetales, jarabes y mezclas de chocolate.
– Producción química: Filtración de soluciones de enchapado, pinturas, combustibles, aceites de corte, grasas pesadas y resinas o aceites de alta viscosidad.
– Filtración farmacéutica: Son altamente efectivos para diversas aplicaciones de filtración en la industria farmacéutica.

La estructura única de los cartuchos filtrantes enrollados les permite soportar presiones más altas sin comprometer la estabilidad o la vida útil. El uso de fibras de polipropileno no tóxicas con procesamiento termofusible hace que estos filtros sean especialmente adecuados para la industria de alimentos y bebidas.

Desde agua mineral hasta jarabes, desde bebidas alcohólicas hasta aceites comestibles y diversos líquidos en los sectores electrónico y farmacéutico, los cartuchos filtrantes enrollados son esenciales para una filtración de líquidos eficiente. Eliminan eficazmente sólidos y partículas en suspensión, lo que permite altos caudales con una pérdida de presión mínima y, al mismo tiempo, mantienen una vida útil más larga y una mayor capacidad de retención de suciedad. Se pueden elegir varios materiales en función de las propiedades del líquido que se filtra, lo que garantiza la compatibilidad para obtener resultados de filtración óptimos.

Principio de filtración de los cartuchos filtrantes enrollados

El proceso de filtración que utiliza cartuchos filtrantes enrollados se basa no solo en el efecto de tensión física de las fibras superpuestas que crean una red de aberturas, sino que también implica los siguientes principios clave:

1. Acción de enganche de fibra

A medida que el líquido fluye desde la capa exterior hacia el núcleo interior del cartucho a través de un pasaje estrecho y sinuoso, las fibras rizadas en las paredes del canal capturan y retienen las partículas suspendidas en el líquido.

2. Deposición de partículas

Los estrechos y sinuosos caminos hacen que el líquido choque repetidamente con las paredes del canal, lo que provoca la sedimentación gradual de las partículas, de forma similar a cómo se acumulan los sedimentos en las curvas de un río.

3. Mecanismo de filtración general

El líquido ingresa al filtro a través de la entrada, pasando de afuera hacia adentro y purificándose en el proceso. Las impurezas se retienen en la profundidad y la superficie del filtro, lo que permite una filtración eficaz.

El líquido fluye hacia la parte inferior de la carcasa del filtro y luego desde el exterior hacia el interior a través del cartucho filtrante. Las partículas más grandes inicialmente se depositan en el fondo y pueden eliminarse a través de una válvula de drenaje, mientras que las partículas más pequeñas quedan retenidas en el filtro. Finalmente, el líquido limpio, recogido en la placa de soporte del filtro, sale por el tubo de salida. Luego, el líquido pasa por el filtrado, rompiendo las sustancias emulsionadas, agrandando las moléculas de agua y provocando la coagulación, con las impurezas restantes atrapadas en el filtro y las gotas de agua fusionadas que se depositan en el depósito de sedimentos y se descargan a través de la salida de desechos.

4. Mantenimiento de los cartuchos filtrantes enrollados

Para mantener un rendimiento óptimo a lo largo del tiempo:

– Evitar la acumulación de partículas en el interior del filtro que podrían bloquear el sistema.
– Inspeccione y mantenga periódicamente el filtro para garantizar la eficiencia.
– Limpie periódicamente el filtro, ya que la acumulación de impurezas con el tiempo puede afectar su rendimiento.
– Asegúrese de que el medio filtrante permanezca húmedo para evitar que se seque, lo que podría afectar negativamente la precisión de la filtración.
– Para los sistemas de eliminación de polvo, utilice técnicas de soplado para expulsar materiales pegajosos sin afectar el rendimiento del filtro, extendiendo así su vida útil.

Al comprender la estructura, los principios de filtración, las características y las aplicaciones apropiadas de los cartuchos filtrantes enrollados, los usuarios pueden maximizar su impacto y mantener altos estándares de filtración para una variedad de líquidos en diferentes industrias.