Filtri

Le caratteristiche dei filtri

I filtri piani, le membrane ed i ditali filtranti sono elementi usati per separare le particelle solide e gli aerosol liquidi da un gas. La capacità di un supporto filtrante i trattenere le particelle non è legata solo all’effetto “setaccio” ma anche e principalmente ad una combinazione di diversi principi fisici che contibuiscono ad ottenere il risultato in maniera efficiente.

Il movimento browniano (diffusione) è il moto casuale della particella o aerosol nel flusso di gas ed è causato dalla collisione con gli atomi del gas su una scala molecolare. Qui si può vedere che la particella si scontra con la fibra mentre si muove liberamente nel flusso del gas. Più piccola è la particella (<0,1 μm) maggiore è la probabilità che si scontri con una fibra dell’elemento filtrante e venga quindi separata dal flusso di gas. Gli elementi filtranti che utilizzano il movimento Browniano forniscono migliori risultati di filtrazione con particelle aventi diametri aerodinamici inferiori

Le particelle con diamteri superiori ai 0,3 μm non seguono la corrente d’aria attraverso le fibre a causa della loro inerzia. Queste particelle vengono catturate quando impattano sulle fibre e vengono bloccate. Durante il flusso intorno alla fibra, la linea di flusso del gas si muove in una curva e la particella pesante, causata dalla sua inerzia a velocità più elevate, procede in una linea retta andando quindi a collidere con la fibra.

Le particelle possono seguire una linea di flusso del gas e ancora essere raccolte senza effetto inerzia se il flusso avviene vicino ad una fibra. Ad esempio, se una particella con un diametro di 1 micron fluisce in un flusso di gas oltre una fibra ad una distanza di <0,5 micron, questa particella tocca la fibra e viene rimossa.

Le particelle sono attratte dalle fibre caricate elettrostaticamente. Questo meccanismo di cattura è indipendente dalle dimensioni delle particelle.

Le particelle hanno dimensioni maggiori degli interspazi tra le fibre e rimangono intrappolate.

Quando una particella entra in contatto con una fibra del filtro, essa viene rimossa dal flusso d’aria e viene ritenuta con forza. Il filtro deve essere progettato in modo tale che le fibre siano abbastanza vicine per far sì che la particella passi vicino alla fibra e sia attratta dalle forze Van der Waals. Una volta raccolte sul filtro, è molto difficile asportarle in maniera efficiente. Come si vede nel grafico riportato qui sotto, esiste una dimensione delle particelle in cui nessuno dei meccanismi di raccolta “meccanici” (intercettazione, impatto o diffusione) è particolarmente efficace. Questa è definita come la “particella più penetrante” (most penetrating particle size – MPPS) e rappresenta il miglior indicatore per valutare le prestazioni del filtro. Se il filtro dimostra un elevato livello di prestazioni al MPPS, le particelle sia più piccole che più grandi verranno raccolte con prestazioni ancora maggiori.

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