Operation of electrostatic air filters for operating theatres

Los sistemas de HVAC invariablemente presentan limitaciones como la prefiltración ineficiente, por lo que la puesta en funcionamiento de los filtros de aire electrostáticos para quirófanos se convierte en la más efectiva e innovadora solución para superar este tipo de situaciones en espacios controlados.

Estos filtros de fibra fina superan los obstáculos de limpieza convencional en los sistemas de climatización instalados en áreas donde el aire requerido debe ser ultra-limpio para la protección de personas o procesos. Pero el 95% de la carga de partículas y bio-microbios es de tamaño submicrónico, por lo que logra pasar directamente al filtro de alta eficiencia, ahogándolos antes de tiempo. Como consecuencia de ello, la caída de presión en el sistema aumenta, lo que trae como resultado:

• Mayor consumo de potencia de las manejadoras de aire.
• Reemplazo de filtro frecuente, ya que a medida que los filtros HEPA se obstruyen temprano, la frecuencia de reemplazo también es mayor.
• Incremento en los gastos de forma recurrente, por un mal diseño y control de sistemas de aire acondicionado para cuartos limpios.
• Malgastar tiempo por inactividad del sistema, lo que trae como consecuencia pérdidas de producción irrecuperables.
• Riesgo de multiplicar la carga biológica, ya que, en el caso de los filtros de medios, las partículas, junto con varios microorganismos como bacterias, mohos y hongos, entre otros, también quedan atrapados en el lado aguas arriba del filtro.
• Mayores probabilidades de rupturas o fugas en elementos del filtro lo que produce que todas esas colonias de bacterias sean transferidas al ambiente.

Mientras que eso sucede con los filtros mecánicos, esta nueva tecnología demanda una alta eficiencia de filtración, porque se combina con una desinfección bacteriana y una inactivación viral considerable, que lleva el aire tratado a los niveles de calidad más altos definidos por los estándares pertinentes. Basados en esa eficiencia, este documento tiene la finalidad de demostrar el funcionamiento de los filtros de aire electrostáticos para quirófanos.

Estos filtros operan bajo el principio de aplicación de una alta diferencia de potencial entre los electrodos de descarga y colectores, es decir, el filtro se carga de una manera y las partículas captadas de la corriente de aire lo hacen en la otra dirección, lo que crea un campo eléctrico para que las partículas de polvo se adhieran entre sí (los opuestos se atraen).

De manera detallada, a medida que las partículas se mueven a través de la corriente de aire impartido, el filtro toma una carga de partículas y las mueve hacia una zona de ionización, denominándose efecto de descarga de corona, ya que los iones tienden a moverse hacia los electrodos colectores desde la corona o anillo alrededor de los electrodos de descarga.

Durante este movimiento, los iones generados chocan con las partículas de contaminación suspendidas en el aire, las cuales se cargan positivamente (cada partícula puede ser cargada por muchos iones diferentes, alcanzando cargas eléctricas muy elevadas). Las partículas cargadas positivamente (+) son entonces empujadas hacia los electrodos colectores (-) y ahí son capturadas.

Las etapas de filtración o la separación de partículas suspendidas dentro del funcionamiento de los filtros de aire electrostáticos para quirófanos son las siguientes:

• Etapa 1. La ionización de las partículas suspendidas en el aire, es posible lograrla haciéndolas pasar a través de un sistema de electrodos construidos con hilos de tungsteno de 0,2 mm. de Ø y unas placas de aluminio.
• Etapa 2. Cargadas ya las partículas suspendidas, pasan a través de un campo electrostático, construido por un conjunto de placas de aluminio conectadas alter- nativamente a distinto potencial, se mueven hacía los electrodos donde quedan depositadas. En el caso de gotas líquidas, se produce coalescencia, y la película líquida se aprecia se desliza a lo largo de las placas de aluminio.
• Etapa 3. Eliminación del material recogido en los electrodos, mediante la limpieza de los mismos.

Con una velocidad alta en la primera etapa de filtración es difícil alcanzar el proceso de ionización, que generaría que alguna partícula no quede ionizada y en la segunda etapa de filtración, esa velocidad hace que la inercia del ion no pueda ser contrarrestada por la fuerza del campo electrostático y el ion no quede retenido en las placas colectoras.

En tal sentido, debe haber un mantenimiento regular para ayudar a que se cumpla el funcionamiento del filtro que es capturar esas partículas ionizadas. Los filtros utilizados en cuartos limpios, suites de operaciones hospitalarias y otras áreas requieren de eficiencia MERV-14, debido a que recogen una mayor variedad de bacterias, partículas de humo, gotas de aceite y partículas finas de los estornudos.

Las autoridades han notado que 0.3 micras a 0.7 micras es un rango crítico para considerar partículas dañinas al pulmón y está relacionado al tamaño de abertura del poro del pulmón que es de 0.5 micras. Partículas de menos de 0.3 micras en el tamaño no se considera una preocupación ya que aerodinámicamente no son respirables, toda vez que actúan de manera similar a los gases en que se mueven constantemente en patrones aleatorios no relativos al flujo de aire.

Los contaminantes gaseosos no son considerados con cualquiera de los tipos de medios o filtros electrostáticos, ya que los gases son típicamente menos de 0.0001 micras de tamaño, cuando en realidad, toda autoridad consciente ha condenado el uso del tabaco productos en áreas de humanos. Por tanto, es necesario señalar que, para abordar los gases contaminantes asociados con humo de tabaco, se han diseñado filtros que incluyen carbono y oxidantes seleccionados a ser instalados.

El filtro en sistemas de filtración electrostática ofrece alta durabilidad de 15-20 a años, por lo que su limpieza es periódica, lo que indica menor costes de mantenimiento.

Ya que estás interesado en conocer más detalles acerca del funcionamiento de los filtros de aire electrostáticos para quirófanos, te invitamos a conocer cómo el HVAC system monitoring can improve its performance, as well as subscribing to our Newslettera newsletter that provides you with technical content about the best technological solutions for industrial plants, focused on automation and maintenance.