Independientemente del sistema de filtrado, el mantenimiento a los filtros en los equipos HVAC no es una opción, sino una necesidad. Llevarlo a cabo es una cultura de la limpieza que se debe establecer para mejorar la calidad del aire y la operatividad de los sistemas.
Por Marisa Jiménez.
Los filtros en los sistemas HVAC proveen un servicio importante al mantener el ambiente libre de polvo y otros contaminantes que pueden afectar nuestra salud o los productos manufacturados, y protegen el equipo del polvo que impacta en su desempeño. Sin embargo, cualquier filtro que no se cambie, al estar saturado, no podrá hacer su trabajo de forma correcta. La limpieza es indispensable si queremos que el filtro cumpla con su desempeño.
No cambiar los filtros a tiempo, además de contribuir al deterioro del desempeño de los sistemas HVAC, reduce la eficiencia energética. Según un estudio y evaluación llevados a cabo por la Agencia para la Protección Medioambiental de los Estados Unidos, en más de 100 edificios públicos y comerciales, 30 por ciento de los edificios no daba un mantenimiento adecuado a los filtros. Por lo que la Administración General de Servicios del mismo país (GSA), dedicada al manejo de las agencias federales, ha implementado una estrategia para verificar el remplazo de filtros en sus equipos a tiempo, con el objetivo de ahorrar 10.8 millones kW/h o 1 mil 8 millones de dólares anuales.
Monitoreo de filtros
Posterior a la instalación y operación de los filtros, se deben monitorear para darles un mantenimiento apropiado y así proveer la máxima filtración, sin que se exceda la capacidad del ventilador o el filtro se rompa. Un filtro sobresaturado puede romperse fácilmente, diseminando los contaminantes al flujo del aire. Los filtros también deben monitorearse por el crecimiento de hongos o bacterias.
El tiempo para cambiar o lavar los filtros no debe de basarse exclusivamente en una inspección visual, ya que muchos filtros de alta y mediana eficiencia “aparentan” estar sucios y no han alcanzado sus niveles óptimos de filtración, por lo que aún tienen una vida útil de servicio. Existen diversos criterios para determinar el intervalo de cambios de filtros, como el establecido cada 3 meses, por ejemplo, o por la caída de presión. Si bien algunos filtros se cambian mensualmente, habrá otros que se cambien trimestralmente o una vez al año. Una “regla de dedo” común es cambiarlos cuando la caída de presión sea el doble a la de presión inicial o a 2/3 partes.
Seguir la recomendación de caída de presión final del fabricante incluida en las fichas técnicas o realizar un análisis para determinar el costo de operación versus el costo de remplazo son algunos, entre otros, de los criterios por seguir. Generalmente, los filtros de baja eficiencia son remplazados cuando la caída de presión final es de 0.5 a 1” en columna de agua, y en los filtros de mediana y alta eficiencia de 1.5 a 2” en columna de agua.
Un medidor de presión diferencial puede instalarse en el banco de filtros para identificar los tiempos de cambio; incluso, se puede instalar una alarma en el sistema de automatización para indicar a los operadores cuándo sustituirlos. Sin embargo, los filtros deberán cambiarse de inmediato si se mojan o hay crecimiento microbial visible en la media filtrante, o bien cuando la media se colapsa o se daña, y hay fugas o bypass del aire. Por tanto, es muy importante permanecer atento a variaciones específicas en el medioambiente, como humedad, los cuales puedan influir en el cambio de los filtros.
 Tabla 1: ©2012 Installation, Operation and Maintenance of Association Air Filtration Systems Manual, National Air Filtration Association (NAFA) |
Por definición, la resistencia de un filtro aumentará con el tiempo. Esto, además de incrementar su eficiencia, hará que aumente el gasto de energía. Lo idóneo es llevar una bitácora con registros de la caída de presión para planear los cambios correctamente (ver tabla 1).
Resguardo de los ocupantes
Antes de cambiar los filtros, se debe apagar el sistema HVAC. No se deben cambiar los filtros mientras el sistema permanezca en operación para evitar que el polvo atrapado por el filtro se libere en la corriente del aire al estarlo manipulando, además de que existen riesgos de que el técnico se lastime al estar manejando los filtros con el equipo encendido. Para evitar interrupciones en el servicio, lo ideal es hacer los ajustes correspondientes cuando el edificio esté desocupado.
Pasos para la remoción
Antes de comenzar la instalación, verificar que se tenga el tamaño, tipo y cantidad correcta de los filtros. Se debe recordar que la mayoría de ellos tienen dimensiones reales o exactas menores, ya que se les considera una tolerancia, excepto de los filtros HEPA (99.97 por ciento, en partículas de 0.3 micrómetros). Nunca se debe de forzar la entrada de un filtro sin tolerancia en un marco de montaje. Los filtros deben transportarse al área en su empaque original. Se deben llevar cajas vacías para colocar los filtros sucios.
 Imagen 1. Sujetadores para marco de filtro |
Se deberá desabrochar o aflojar con mucho cuidado el mecanismo de sellado de cada línea de filtros o el dispositivo de retención del filtro, y retirar los filtros sucios (ver imagen 1).
Cuando se tenga acceso por los laterales, abrir la o las puertas de acceso; si se utilizaron espaciadores o topes, retirarlos y empujar o jalar los filtros hasta sacarlos. Utilizar la varilla extractora que quizá haya sido suministrada por el fabricante para retirar los filtros sucios que no se puedan alcanzar con la mano. No se debe olvidar dejar la varilla extractora dentro del gabinete para utilizarse de nuevo en el próximo cambio de filtros.
 Imagen 2. Al sacar filtros HEPA de su caja, no tocar la media filtrante ni jalarlos |
Sacar el filtro nuevo de su empaque y revisar que la media filtrante no tenga daños visibles. Los filtros, muchas veces, están fabricados con media filtrante que es muy delicada y deben ser manejados con cuidado para evitar daños (ver imagen 2).
Es preciso utilizar guantes cuando la media filtrante tiene un adhesivo. Instalar el filtro de acuerdo con el flujo de aire indicado en el marco. La mayoría de los filtros están diseñados para manejar el flujo de aire en una sola dirección. Si es un gabinete de acceso lateral, deslizar cada filtro empezando por el más lejano, colocándolo en la dirección que marca el flujo de aire.
En los filtros con pliegues, asegurarse de que queden instalados en sentido vertical. También, de preferencia, colocar las bolsas en forma vertical (aunque no ocasiona ningún problema serio que se coloquen horizontales). Al instalar filtros HEPA en un banco con marcos unitarios, se recomienda empezar por la esquina de abajo e ir llenando una hilera a la vez. Esto ayudará a prevenir que se distorsionen los marcos por el peso de los filtros. Sin embargo, se debe dejar una protección para la cara del filtro HEPA mientras se está trabajado en la instalación para no dañar la media filtrante.
Colocar el filtro sucio en la caja vacía, repitiendo la operación con los demás. Retirar las cajas vacías o con los filtros sucios, y llevarlas al área designada para la eliminación.
Revisar los empaques del sistema y los seguros de filtros para confirmar que estén intactos. Reparar o remplazar los que estén dañados. Colocar los espaciadores o cerrar los sujetadores sobre los filtros.
Barrer o aspirar el área para eliminar cualquier suciedad o residuos que hayan quedado después del cambio de filtros. Revisar la caída de presión del banco con los filtros limpios y anotarlo en el registro de servicios.
Materiales peligrosos
Estudios recientes indican que es muy poco probable, bajo condiciones normales, que se desprendan bioaerosoles de un filtro HEPA una vez que fueron capturados; sin embargo, los riesgos asociados con el manejo de filtros saturados en los sistemas de ventilación en condiciones de campo requieren más estudios.
Los profesionales encargados del mantenimiento y el remplazo de filtros en un sistema de ventilación que pueda estar contaminado con agentes químicos, biológicos o radiológicos deben utilizar equipo de protección personal (respirador, guantes, etcétera) y bolsas de plástico para empacar los filtros viejos. Una vez llenas las cajas, deberá sellarlas debidamente y marcarlas en forma apropiada para su almacenamiento y disposición final.
Cambios de prefiltros
Un prefiltro es un filtro de menor eficiencia que se instala en la entrada del aire para prolongar la vida útil del filtro posterior. Cuando se usan dos filtros en serie, siempre es más conveniente tener dos sistemas de medición de caída de presión. El prefiltro se cambiará con más frecuencia que el filtro posterior.
 Tabla 2. Curva de vida para una combinación de pre- filtro y filtro final. ©2012 Installation, Operation and Maintenance of Association Air Filtration Systems Manual, National Air Filtration Association (NAFA) |
La tabla 2 presenta números ilustrativos en donde se muestra una caída de presión inicial de 0.9” en columna de agua de un sistema en el que se instalaron filtros de pliegues y filtros tipo bolsa. La caída de presión final seleccionada fue de 1.7”, la cual se alcanzó al año y se cambiaron todos los filtros. La caída de presión de los prefiltros aumenta con más rapidez hasta que cambia la presión combinada y el filtro de pliegues es cambiado después de 170 días, llevando la presión total nuevamente a lecturas de 1.4” a 1.1”. Este ciclo de cambio se puede repetir hasta que la caída de presión alcance nuevamente 1.7” en alrededor de 350 días, punto en el que el filtro final ha alcanzado su caída de presión definitiva y debe ser cambiado junto con el prefiltro. Los prefiltros pueden ser colchonetas, filtros panel de poliéster o de pliegues, entre otros. La consideración más importante cuando se están cambiando prefiltros instalados en los mismos marcos de sujeción es remplazarlo sin tocar el filtro posterior. En muchos casos, los prefiltros son filtros de mediana eficiencia, como uno tipo bolsa o minipleat, y pueden manejarse en un banco separado de filtros.
Cero fugas o desviaciones de aire
El funcionamiento exitoso de los filtros de alta eficiencia depende de la operación bajo condiciones de cero fugas de aire. Es importante que no haya desviaciones de aire alrededor de los filtros. El sellado adecuado de la línea de los filtros y entre filtros evita las filtraciones a través de estos canales. El material de empaque de las puertas de gabinetes, una vez cerradas herméticamente, evita las fugas de aire en este punto. Al cambiar los filtros, lo más importante es poner especial atención en la instalación correcta. Para evitar las fugas que ocasionan contaminación, todo el aire tiene que pasar a través de la media filtrante. Para no ocasionar problemas, se deben considerar los siguientes tips:
- Revisar que no haya daños en la media filtrante, como agujeros, y reemplazar cualquier filtro que esté dañado
- Asegurarse de que la media filtrante está sellada al marco para evitar fugas de aire
- Corroborar que los sujetadores están bien colocados, especialmente si el servicio al banco de filtros es aguas abajo
- Revisar que todos los elementos de fijación o mecanismos de sellado son del tipo apropiado y se tienen en cantidad suficiente
- El banco de filtros debe permanecer rígido y reforzado para evitar un colapso
- Sellar cualquier espacio que exista entre los rieles y la pared del ducto para prevenir fugas de aire no filtrado
- Poner especial atención en los marcos, empaques y filtros que no correspondan a los portafiltros, ya que todo puede ocasionar bypass de aire
- Se recomienda utilizar empaques de 1” en las puertas y de 1/16” a los lados de los filtros de alta eficiencia. En los costados verticales de los filtros de bolsa, por ejemplo, pueden usarse empaques para evitar filtraciones de aire entre filtro y filtro. De ninguna manera deben de colocarse los empaques en la parte horizontal, ya que no se permitiría el deslizamiento de los filtros en los gabinetes
Filtración molecular
Para la filtración de gases y olores se utilizan adsorbentes, como el carbón activado, la alúmina o la zeolita, por mencionar algunos. En un sistema de control de fase gaseosa, el reto mayor es determinar el momento en el que el adsorbente se acerca al punto en el que hay que cambiarlo. Los filtros químicos o moleculares no requieren de un medidor de presión, puesto que bajo condiciones normales no debe de haber un aumento en la caída de presión; más bien, se pueden colocar dispositivos físicos o químicos para identificar los gases. Está permitido instalar equipo de monitoreo, el cual tiende a ser caro, para medir las concentraciones de gases y olores a la entrada y salida de la corriente de aire.
Existen dispositivos de detección química que funcionan con base en un cambio de color en un papel especial que se coloca a la entrada y a la salida de la corriente del sistema de control, y miden la penetración de los gases a través de la cama adsorbente. Más conveniente que esperar el punto de saturación, es enviar una muestra usada de la media filtrante a un laboratorio del fabricante del adsorbente o a un laboratorio independiente para medir su actividad residual en términos de porcentaje de su vida original. Sin embargo, los prefiltros deben contar con dispositivos medidores de presión.
Debido a las muchas variables existentes en el diseño y operación de los distintos sistemas de filtración, es importante revisar las instrucciones del fabricante. Se debe de considerar que las unidades tienden a ser mucho más pesadas; por ejemplo, una celda puede pesar hasta 35 kg. Una vez que el carbón activado granulado se saturó, se puede reactivar enviándolo al fabricante; sin embargo, si el adsorbente fue impregnado con alguna otra substancia, como permanganato de potasio, ya no es posible reactivarlo.
Fácil acceso
Cuando un equipo se localiza en una posición de difícil acceso, es probable que sufra de falta de mantenimiento en los filtros y, por ende, de mantenimiento en general. Es primordial que se cuente con el acceso necesario para poder retirar los filtros sucios con facilidad e instalar los nuevos, así como darle cualquier mantenimiento necesario al equipo. Se ha constatado que cuando es difícil alcanzar los filtros, no se cambian con la frecuencia debida o se dañan durante su reemplazo. Esto puede ser debido a las siguientes causas:
- Los paneles de acceso son muy pequeños (los profesionales batallan en alcanzarlos)
- Pocos paneles de acceso (el especialista no puede alcanzar los filtros más lejanos)
- Espacio pequeño entre el banco de filtros y los otros componentes (mientras que los profesionales pueden desarrollar métodos para alcanzar los filtros, no es posible que limpien los rieles ni sellen los huecos entre los filtros)
- Demasiados tornillos y tuercas, entre otros elementos, que dificultan la apertura de los paneles de acceso (entre más complicado sea el trabajo, menos probabilidades existen de que se haga y quede bien)
Cuándo se lavan los filtros
Los filtros fabricados con una variedad de metales, como los metálicos lavables, electroestáticos autocargables o de mesh de aluminio, se pueden lavar. Todos los demás filtros son desechables y no se deben exponer al agua o aspirar, ya que puede dañarse la media filtrante. Si el filtro lavable fue utilizado para atrapar materias secas, es posible su limpieza con agua, siempre y cuando esté tibia, desde el lado de la salida del aire hacia el lado de la entrada. Si el filtro capturó aerosoles líquidos, deberá utilizarse una solución alcalina o a base de detergente. El agente limpiador deberá enjuagarse totalmente. Después de ello, permita que el filtro se seque por escurrimiento. Cuando se usan filtros lavables, existe un lapso de tiempo bastante largo en el que no se puede usar el sistema antes de que se instalen los filtros. Esto crea un problema que se resuelve teniendo otro juego disponible, mientras se lavan y secan los anteriores.
Técnicos capacitados
Muchas veces, los sistemas están diseñados por ingenieros mecánicos, son instalados por contratistas especializados y operados por ingenieros en mantenimiento o personal especializado en servicios para filtros de aire. El personal encargado de monitorear y dar mantenimiento a los filtros en los sistemas HVAC debe estar entrenado y capacitado. Dentro de sus tareas está programar y documentar los cambios de los filtros; además, es responsable de monitorear todo el sistema.
En México se cuenta con técnicos certificados por la National Air Filtration Association (NAFA), lo que les permite ofrecer una correcta instalación, mantenimiento y operación a los sistemas de filtración.
Conclusión
La selección de un sistema correcto de filtración de aire toma en cuenta muchos elementos; sin embargo, de nada sirve una cuidadosa selección y todos los esfuerzos se verán tirados por la borda si no se vigila la correcta instalación, operación y mantenimiento de los sistemas.
Es necesario recordar qué tan malo es remplazar filtros con demasiada frecuencia, como no hacerlo, pues puede ser un desperdicio de dinero. Una de las causas más comunes de descomposturas es por filtros sucios y negligencia. Un remplazo oportuno es indispensable, ya que el costo de la energía para operar el filtro tiende a ser mayor que el de remplazarlo. Limpiar o remplazar los filtros sucios a tiempo y en forma puede ahorrar miles de pesos a través de los años.
Es de suma importancia implementar una rutina de inspección y mantenimiento para estos equipos de modo que se asegure su reemplazo oportuno. A final de cuentas, siempre se deben seguir las recomendaciones del fabricante del equipo y del fabricante de los filtros para determinar el procedimiento y frecuencia de cambios. No se debe olvidar documentar todas las inspecciones y acciones correctivas para gozar de los beneficios.
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Marisa Jiménez
Socia fundadora de Air-Care de México. Ha impartido seminarios y cursos sobre filtración y calidad de aire interior en México y Estados Unidos. Está certificada como especialista en filtros para aire (CAFS) por NAFA, como consultor medioambiental en control de infecciones por el American Council for Accredited Certification (ACAC) y en limpieza de sistemas de aire (ASCS) por la National Air Duct Cleaners Association (NADCA).
Referencias
1. Guidance for Filtration and Air-Cleaning Systems to Protect Building Environments from Airborne Chemical, Biological, or Radiological Attacks, DHHS (NIOSH), Publication Number 2003-136, April 2003.
2. Installation, Operation & Maintenance of Air Filtration Systems, National Air Filtration Association, 3rd Edition.
