Todo lo que debemos saber sobre esta clase de filtros para aire acondicionado.
por Ing. Mauricio Romero Ch.*
¿Qué es un filtro de aire? Un filtro de aire es un dispositivo que elimina partículas sólidas de una corriente de aire. En estos dos últimos años se ha incrementado mucho interés de algunos clientes por saber más sobre los sistemas de filtrado de sus equipos de climatización.
El campo de la filtración de aire es bastante amplio y abarca desde aplicaciones básicas en equipos de climatización residenciales hasta aplicaciones críticas como cuartos limpios, salas de cirugías o áreas de quemados en un hospital, por ejemplo.
Como punto de partida es importante repasar que el aire que respiramos se puede subdividir en aire seco, humedad o vapor de agua y contaminantes que son una serie de partículas y gases generados por la naturaleza, el ser hombre y procesos industriales.
El aire seco se compone de nitrógeno (N2) con un 78% y oxígeno (O2) con un 21%; estos dos elementos suman un 99% y el 1% restante lo componen otros gases; entre ellos Argón, Neón, Criptón, Helio y Dióxido de Carbono.
El contenido de humedad del aire depende en gran medida de la ubicación geográfica y en relación a los contaminantes podemos encontrar polvo, fibras, esporas, bacterias, virus, aerosoles, polen, partículas de combustión y muchas otras cosas más; muchos de ellos generados por la naturaleza y otros por la actividad humana.
Si partimos del hecho de que un equipo de climatización usa el aire como medio de transferencia de energía (aire acondicionado o calefacción), podemos decir entonces que todos estos componentes del aire pueden estar presentes en las corrientes de aire recirculado o aire fresco.
Es muy difícil y costoso eliminar todos estos contaminantes y el tratamiento a implementar será según sea requerido por la aplicación específica. Por ejemplo, una sala aislamiento de un hospital deberá tener una buena barrera para bacterias, virus o polvo; un cuarto limpio de fabricación de dispositivos médicos tendrá limitado la cantidad de partículas presentes de 0.5µm, 1µm y 5µm en el piso de producción.
Tamaños de partículas
Para poder entender el término MERV necesitamos primero familiarizarnos con los tamaños de partículas que existen:
• Grano de arena: 150-90 µm
• Cabello humano: 50-70 µm
• Polen, polvo, esporas, polvo de cemento (PM-10): 3-10 µm
• Bacterias, polvos industriales, hollín, cenizas (PM-2.5): 1-3 µm
• Virus, Humo (ETS ), polvo insecticidas, pigmentos de pinturas: 0.3-1 µm
Cada vez es más común ver referencias en estándares internacionales de calidad de aire exterior a las partículas pequeñas conocidas como PM-10 (10 µm) y PM-2.5 (2.5 µm), el estudio y monitoreo continuo de estas partículas ha ido aumentando y ha demostrado tener consecuencias perjudiciales para la salud humana, de ahí la importancia en temas de la calidad de aire que respiramos.
Por ejemplo, los cuartos limpios se clasifican por el número y tamaño de las partículas por unidad de volumen de aire, por ejemplo, el estándar ISO 14644-1 estable para un cuarto limpio clase ISO-7 que el control de partículas debe ser:
• 0.5 µm con una concentración no mayor a 352.000 partículas/m3
• 1.0 µm con una concentración no mayor a 83.200 partículas/m3
• 5.0 µm con una concentración no mayor a 2.930 partículas/3
Tabla 1 Clasificación de cuartos limpios según ISO 14644
Estándar ASHRAE 52.2
El estándar técnico ANSI/ASHRAE 52.2, Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficency by Particle Size es el que define el concepto MERV y establece un método de prueba de laboratorio con relación a la eficiencia filtrado por tamaño de partículas; se enfoca principalmente en la habilidad del filtro para remover estas partículas de una corriente de aire y en su resistencia conforme se va cargando.
El objetivo principal de este estándar es poder uniformar y estandarizar lo que muchos fabricantes hacen de forma tal que se pueda comparar la eficiencia de un filtro contra otro y su comportamiento conforme se va cargando o ensuciando.
Según el estándar, la eficiencia del filtrado por partículas se calcula contando en laboratorio las partículas corriente arriba y corriente abajo del filtro para diferentes tamaños de partículas en intervalos de tiempo definidos simulando un comportamiento real.
Establece criterios para el reporte de la eficiencia de los filtros a través del valor MERV.
* Filtros MERV 8 – Cortersía Camfill Farr
¿Qué significa MERV?
MERV viene del término en inglés Minimum Efficency Reporting Value. Tiene una representación numérica que va en una escala de 1 a 16 que contempla los resultados medidos de laboratorio para todas las pruebas según los tamaños de partículas. Entre más alto es el número MERV mayor eficiencia de remoción de partículas tiene el filtro.
Un valor MERV no es entonces un grado de filtrado para un tamaño de partículas específicos, sino que es una representación del grado de eficiencia de un filtro ante diferentes tamaños de partículas según el método de prueba del estándar.
Todos los filtros MERV tienen una leyenda en el protector del filtro en el cual se indica el fabricante, las dimensiones, el sentido del flujo y el grado MERV
Según el método un filtro pasa por pruebas de desempeño para 12 tamaños de partículas que van desde 0.3µm a 10µm según ASHRAE 52.2, de estos 12 tamaños se subdividen 3 grupos E1 (desde 0.3µm a 1µm), E2 (desde 1µm a 3µm) y E3 (desde 3µm a 10µm) y después de unos promedios se tabula el valor MERV de la siguiente forma.
Tabla 2. Parámetros MERV
Aplicaciones típicas de grados de filtrado MERV
ASHRAE 62.1:
• El estándar ANSI/ASHRAE 62.1 Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality establece en el apartado 5.19, un grado MERV 8 como el grado mínimo para los filtros de los equipos de distribución de aire previo a serpentines.
LEED BD+C New Construction:
• La guía de diseño LEED para Edificaciones Nuevas establece para el crédito Enhanced Indoor Air Quality strategies para espacios ventilados mecánicamente el uso de filtros MERV 13 o mayor.
Estándares de Diseño de cadenas de hoteles internacionales:
• La mayoría de las cadenas de hotel internacional tienen guías de diseño y en estas normalmente se especifican al menos dos cosas importantes respecto a este tema:
o Cumplimiento del ASHRAE 62.1 (última versión)
o Tratamiento del aire fresco con filtros normalmente no menor a MERV 11
ASHRAE 170:
• El estándar ANSI/ASHRAE Ventilation of Health Care Facilities establece en la tabla 7.1 el grado de filtrado mínimo requerido según el espacio dentro de un edificio tipo Hospital.
o Sala de Cirugía (Operating Room) MERV 16
o Sala de Partos MERV 14
o Cuarto de Procedimientos MERV 14
o Enfermería MERV 8
ISO 14644-1:
• Para lograr lo niveles de filtrado de un cuarto limpio se requieren de filtros de alta eficiencia y son conocidos como filtros HEPA o filtros ULPA.
• Estos filtros no siguen el rating MERV dado que exceden los parámetros de filtrado establecidos en el estándar ASHRAE 52.2
• Los filtros MERV en cuartos limpios se usan como prefiltros y postfiltros con el fin de extender la vida útil de los filtros HEPA y ULPA, los cuales son mucho más costosos.
o Pre filtros MERV 8
o Post filtros MERV 13
Por otro lado, cada aplicación puede tener un requerimiento y especificación del grado de filtrado, esto puede responder a un tema normativo, de especificación de planos o de requerimientos específicos de un cliente, por ejemplo:
Tabla 3. Aplicaciones típicas MERV
Resumen
El filtrado entonces es una de las etapas primeras y más importantes en el ciclo del tratamiento de aire en los sistemas de climatización, desde prevenir suciedad en serpentines, hasta retener partículas que pueden ocasionar cortos circuitos en proceso de manufactura de microprocesadores o evitar la contaminación por bacterias durante una cirugía a un paciente.
Un grado de filtrado MERV garantiza una eficiencia en la retención de partículas de cierto tamaño según la necesidad de la aplicación y entre más alto es el número MERV mayor eficiencia de remoción de partículas tiene el filtro.
Un filtro que no tenga un grado MERV, es decir, que no sea fabricado siguiendo el estándar ASHRAE 52.2 no puede ser considerado como equivalente con otro filtro que sí sea grado MERV.
En definitiva, hay una diferencia en el costo de un filtro con grado MERV a uno que no lo tiene, pero en muchos casos no es posible una sustitución y desde el punto de vista de responsabilidad profesional variar estos requerimientos por reducir los costos de instalación o mantenimiento puede involucrar situaciones legales, comprometer la producción y hasta puede atentar contra la vida humana según la aplicación.
La filtración correcta es el primer paso para una buena calidad de aire interior.
Pie de página:
1. MERV: Minimum Efficency Reporting Value
2. ETS – Enviromental Tobbaco Smoke (Humo de Tabaco)
3. PM - Particle Matter: Siglas para determinar tamaños de partículas en suspensión en el aire.
4. ISO: International Organization for Standardization
5. ANSI: American National Standards Institute
ASHRAE American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers.
6. ANSI/ASHRAE 52.2, Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size. Tabla 12.1 pág. 29, 2017.
Referencias:
- American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (2017). ANSI/ASHRAE 52.2, Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size
- American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (2020). HVAC Systems and Equipment Handbook.
- Gutierrez Saxe, Juan José (2007). Capacitación Aire Acondicionado para Hospiltales y Centros de Datos. CITEC - ACIMA.
- United State Green Building Council. LEED BD+C New Construction Reference Guide. Minimum
Minimum indoor air quality performance | U.S. Green Building Council (usgbc.org)
- United States Enviromental Protection Agency. Particle Matter (PM 2.5) Trends.
Particulate Matter (PM2.5) Trends | US EPA
- United States Enviromental Protection Agency. Particle Matter (PM 10) Trends.
Particulate Matter (PM10) Trends | US EPA
* Ing. Mauricio Romero Ch.
Director de Ingeniería Mecánica – Sinergia Ingeniería (Costa Rica)
Profesional en Diseño de Instalaciones de Salud (HFDP), por ASHRAE
Profesional en Commissioning de Edificios (BCxP), por ASHRAE
Diseñador Acreditado de Estándares Tier (ATD), por Uptime Institute
Profesional Acreditado LEED (LEED BD+C), por USGBC
Nosotros nos ubicamos en Chihuahua, Chihuahua, México y nos dedicamos al HVAC. somos una empresa la cual recientemente acabamos de cumplir 40 años en el mercado con el nombre de INCLAR o Ingeniería de clima artificial de Chihuahua. En este momento consideramos muy importante que los empleados del área de ingeniería y construcción estén capacitados para realizar todo tipo de selecciones de filtros. Les pido por favor me escriban al correo indicado, si ustedes pueden otorgarnos un curso virtual, el cual necesitamos se concrete a la brevedad posible. Sin más por el momento quedo de ustedes. Saludos
¡Gracias por seguir nuestros contenidos, Marcelo!
Saludos.