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  DISPENSE TECNICHE
 
  CASI DI APPLICAZIONE
 
  DEPURAZIONE DELL'ARIA. FILTRI I
 
 
       
 
  1. Filtri d'aria
  2. Separatori di polvere
  3. Perdita di carico
 
 

L'aria che respiriamo contiene particelle in sospensione, definite polvere in generale, che possono aumentare notevolmente a causa di processi industriali quali triturazione, perforatura, lucidatura, ecc. Mantenere la quantità di queste particelle entro dei limiti ragionevoli è una delle operazioni a cui deve essere sottoposta l'aria, sia per prevenire possibili malattie che per evitare inconvenienti in tali processi e guasti a utensili o macchine.

Diminuire il contenuto di polvere e particelle in sospensione presenti nell'aria è l'azione che chiameremo depurazione dell'aira.

I principali parametri che definiscono il processo sono:

  • Dimensione delle particelle in sospensione.
  • Concentrazione di polvere nell'aria.

La Tabella 1 mostra vari tipi di polvere e la dimensione delle loro particelle che si possono trovare in sospensione dell'aria, espresso in:

µm (micron) = 1 mm /1.000

Dimensione particelle µm Percentuale %
0 - 5 39
5 - 10 18
10 - 20 16
20 - 40 18
40 - 80 9
Tabella 1. Dimensione delle particelle

In un tipo di polvere determinato non esiste una sola granulometria e una sola dimensione delle particelle, ma bensì un ampio campio, come viene indicato nella Tabella 2 ad esempio per la polvere della strada.

Nella Tabella 2 viene indicata, secondo l'ambiente considerato, la concentrazione di polvere presente nello stesso.

Ambiente Concentrazione di polvere mg/m³
-Rurale da 0,04 a 0,045
-Quartiere periferico da 0,05 a 1
-Città, generale da 0,5 a 2
-Zona industriale da 0,5 a 5
-Strada città da 1 a 3
-Fabbriche da 0,5 a 9
-Fucina o miniere con molta polvere da 9 a 900
Tabella 2. Concentrazione di polvere


Tipo di polvere µm
-Polvere della strada 0,5
-Polvere di esplosioni 1,4
-Polvere di fusione 1 ÷ 200
-Taglio di granito 1,4
-Caligine 1 ÷ 40
-Ceneri volanti 3 ÷ 70
-Carbone polverizzato 10 ÷ 400
Tabella 3. Tipo di polvere

I dispositivi utilizzati per depurare l'aria si dividono in due gruppi principali

  • Filtri d'aria.
  • Separatori di polvere.
 
 
 
  1. Filtri d'aria
 
 
 

Sono dispositivi progettati per ridurre la concentrazione delle particelle che si trovano in sospensione nell'aria. Il tipo di filtro da utilizzare dipenderà dalla dimensione delle particelle da separare come viene indicato nella Fig. 1, per cui:

Fig. 1. Tipi di filtri e diametri delle particelle


  • Per la separazione di virus e particelle di dimensione molecolare vengono utilizzati dei filtri a Carbone Attivo.
  • Per separare la fuliggine e il fumo di tabacco bisogna utilizzare dei filtri Elettrostatici.
  • Per separare il polline e la polvere bisogna utilizzare dei filtri Umidi o Asciutti.

Un'altra caratteristica da considerare quando si desiderano utilizzare dei filtri è che la concentrazione di particelle nell'aria non deve essere eccessivamente elevata, altrimenti il filtro verrà otturato rapidamente e la manutenzione dell'impianto sarà più gravosa. Il limite superiore di concentrazione di polvere nell'aria per potere utilizzare dei filtri è di 35 mg/m³.

Dei primi due ci occuperemo in una prossima Scheda Tecnica. Qui di seguito parleremo dei più comuni.

 
1.1 Filtros húmedos
 

Chiamati anche viscosi, sono costituiti da una trama filtrante di materiale metallico o fibra impregnata di una materia viscosa quale olio o grasso, Fig. 2

Fig. 2. Filtro Umido

Fig. 3. Filtro Umido

Osservando un filtro di questo tipo si vede che sul lato di entrata dell'aria il materiale è molto meno fitto che sul lato di uscita; con questa disposizione si riesce ad aumentare la vita utile del filtro perché le particelle che vengono trattenute per prime sono quelle con maggiore granulometria e l'aria che arriva agli strati successivi è sempre più pura.

Nella Tabella 4 si possono vedere le principali caratteristiche di questo tipo di filtri.

Tabella 4. Caratteristiche dei filtri umidi

 
1.2 Filtros secos
 

Sono costituiti da un materiale fibroso o da un letto di fibre sottili attraverso cui si fa passare l'aria.

Il rendimento aumenta mano a mano che la porosità del materiale diminuisce. Consentono una velocità di passaggio dell'aria più ridotta dei filtri umidi e al tempo stesso la loro durata è minore. Invece il prezzo unitario e più economico.

Per aumentare la superficie di passaggio dell'aria vengono generalmente collocati a forma di V.

Nella Tabella 5 si possono vedere le principali caratteristiche di questo tipo di filtri. Il materiale delle fibre che costituiscono il filtro dovrà essere scelto in base all'ambiente da purificare, alla temperatura dello stesso e alle sollecitazioni fisiche a cui verrà sottoposto. In questa tabella vengono riassunte le peculiarità che ci possiamo aspettare da vari materiali utilizzati per la costruzione di filtri.

Tabella 5. Caratteristiche dei filtri asciutti

Le altre caratteristiche da prendere in considerazione quando viene selezionato un filtro saranno: la perdita di carico dello stesso, il rendimento e l'aumento sperimentato dalla perdita mano a mano che aumenta il contenuto di polvere dello stesso.

La Fig. 4 mostra un grafico in cui si può vedere come cambiano tutte queste caratteristiche in un filtro asciutto.

Fig. 4. Caratteristiche di un filtro asciutto

 
 
 
 
  2. Separatori di polvere
 
 
 

Se torniamo alla Fig. 1 vedremo che quando le particelle hanno un diametro superiore a 1 µm si possono utilizzare dei mezzi meccanici per la loro separazione. In questo caso chiameremo il processo Separazione di polvere.

I separatori di polvere possono essere qualificati nel seguente modo:

  • Separatori per gravità:
    Si usano quando le particelle sono di grandi dimensioni. I più tipici sono le camere di sedimentazione.
  • Separatori per forza d'inerzia
    In questo tipo di collettore si utilizza il principio secondo cui la massa effettiva delle particelle può essere aumentata tramite l'applicazione della forza centrifuga. Il tipo più caratteristico è il ciclone.
  • Separatori umidi
    Chiamati in inglese "scrubbers" in cui si utilizza l'acqua per evitare che le particelle tornino alla corrente d'aria.

Nella Tabella 6 sono stati indicati i principali parametri che possono essere utili quando si sceglie un separatore di polvere, con la possibilità di fare dei confronti, nella stessa tabella, con quelli che definiscono i filtri d'aria.

Tabella 6. Separatori di polvere e filtri d'aria

Ciascuno di questi separatori d'aria verrà trattato più ampiamente in una seconda Scheda Tecnica sullo stesso argomento.

 
 
 
 
  3. Perdita di carico
 
 
 

Il filtro oppone una resistenza al passaggio dell'aria e dà origine a una Perdita di carico, espressa in Pascal o mm c.d.a., che dovrà essere vinta dalla pressione del ventilatore che spinge l'aria attraverso lo stesso.

Questa perdita di carico è iniziale, con il filtro pulito, oppure finale consigliata, che è quando il filtro dev'essere pulito o sostituito con un filtro nuovo. Per mantenere il flusso d'aria uniforme bisogna prevedere l'aumento di perdita di carico mano a mano che si riempie il filtro, tramite una regolazione della velocità del ventilatore o con delle saracinesche graduabili.

Un sistema o l'altro di filtraggio implica una maggiore o minore perdita di carico e quindi un maggiore o minore costo di manutenzione. I filtri ad alta efficienza logicamente sono quelli che causano una maggiore perdita di carico; per questo motivo bisogna scegliere nel progetto l'efficienza giusta e niente di più.

 
 
 
 
 
 
 
 
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