Filtros de gas: tipos, estructura, finalidad y características de selección del filtro para gas

El dispositivo técnico necesario del sistema de distribución de gas es el filtro de gas – un dispositivo que realiza las funciones de limpieza elemental del medio de trabajo de las impurezas. Pero, ¿cómo está construido y se puede prescindir de él? Precisamente de esto hablaremos en nuestra publicación – consideraremos las características constructivas de los filtros, sus variedades.

También proporcionaremos recomendaciones para la correcta selección de la opción adecuada, según las características de funcionamiento. Además del material expuesto, seleccionaremos fotos ilustrativas, esquemas y videos temáticos.

Estructura y características de funcionamiento del filtro

Gracias a elementos como los filtros instalados en la línea, se garantiza el funcionamiento a largo plazo de los instrumentos de control y medición, las válvulas de cierre y otros componentes importantes. Por lo tanto, equipar los sistemas de gas con elementos filtrantes no solo es deseable, sino una condición obligatoria, teniendo en cuenta las particularidades técnicas del uso del gas doméstico.

A pesar de la aparente simplicidad externa de su diseño, los filtros de gas son bastante diversos en términos técnicos y operativos. Así, en la práctica se utilizan dispositivos que, según el diseño constructivo, se deben clasificar condicionalmente en angulares y lineales.

En la foto se muestra un elemento filtrante de tipo angular, diseñado para el transporte del flujo de gas. Esta es una de las variaciones existentes en la gama de dispositivos de este tipo.

Además, las diferencias en las construcciones de los filtros de gas también se manifiestan según la dirección del movimiento del flujo de gas a través del dispositivo. En consecuencia, existen dos tipos de diseño: de flujo directo y giratorio.

Tradicionalmente, la parte del cuerpo de los filtros de gas está fabricada de metales – hierro fundido, acero, aluminio, y aquí también se debe considerar la variedad de diseños del cuerpo.

Finalmente, los filtros de gas también se dividen según el criterio de material de filtración:

• de malla;
• de cassette;

Para la primera opción, es característica una malla metálica, tejida con alambre fino.

En el segundo caso, generalmente se trata de cartuchos rellenos especiales, donde se utiliza un hilo de nailon fino o crin de caballo. Estos materiales se impregnan adicionalmente con un aceite especial (viscina).

El aceite de viscina es un producto tradicionalmente utilizado para tratar los elementos filtrantes de cartucho con el fin de garantizar la eficacia. Se utiliza no solo en dispositivos de filtración de gas natural, sino también en otros sistemas.

El material filtrante utilizado en la construcción de filtros para gas debe poseer las propiedades químico-físicas adecuadas, garantizar resistencia física frente al medio de trabajo. Todos estos detalles se tienen en cuenta durante el desarrollo y diseño.

¿Cómo está construido el filtro de gas internamente?

Independientemente de la diversidad de diseños de los filtros de gas, prácticamente todos tienen un sistema tecnológico interno similar, excepto por algunos detalles concretos.

En la imagen siguiente se muestran los esquemas de filtros de gas típicos, ampliamente utilizados en la operación de redes de gas.

Estructura interna de un filtro de gas tomando como ejemplo dos dispositivos muy comunes: el de malla y el de cartucho: 1 – tapa; 2 – cuerpo; 3 – malla de alambre; 4, 5 – cartucho relleno de crin de caballo o hilo de seda; 6 – tubo de salida.

Cabe señalar algunos detalles del diseño interno. Por ejemplo, los filtros metálicos de malla presentan un aumento en el grado de finura de filtración debido a la acumulación de suciedad. Al mismo tiempo, disminuye la capacidad de flujo del elemento filtrante. Este efecto es especialmente notable en construcciones multicapa.

En los sistemas de cartucho, donde se utiliza crin de caballo como elemento filtrante, por el contrario, el grado de finura de filtración disminuye. Esto se debe a que el flujo de gas que pasa durante la operación del dispositivo arrastra gradualmente parte del material filtrante en forma de partículas finas.

Por lo tanto, con el fin de reducir la cantidad de partículas arrastradas y mantener una filtración eficaz, se procura seleccionar la velocidad óptima del medio de trabajo durante la operación de los filtros de tipo cartucho.

Diferencias de presión y principio de funcionamiento

En general, los valores límite admisibles de caída de presión al utilizar filtros de gas deben ser 5 000 Pa (para elementos de tipo malla) y 10 000 Pa (para elementos de tipo cartucho).

En consecuencia, al inicio de la operación de cualquier tipo de filtro de gas, estos parámetros deben corresponder a las cifras:

• 2 000 – 2 500 Pa (para elementos de tipo malla);
• 4 000 – 5 000 Pa (para elementos de tipo cartucho).

El funcionamiento del mecanismo filtrante de malla es sencillo de describir: el gas doméstico, que pasa a través del sistema de tuberías, se encuentra con el filtro y entra en el dispositivo a través del tubo de entrada.

Al penetrar a través de la malla metálica, el gas doméstico se limpia de contenido extraño y luego pasa al tubo de salida.

Filtro de cassette lineal para gas doméstico y cassette de repuesto para el caso de que el material filtrante del cassette en uso con el filtro quede completamente fuera de servicio.

La basura retenida por la malla cae a la zona inferior del cuerpo del filtro de malla (en algunos diseños) o se limpia forzosamente. Durante el mantenimiento, la basura acumulada en la zona del fondo se extrae a través de un orificio que permanece cerrado con un tapón durante el funcionamiento del filtro.

El elemento filtrante de cassette funciona de manera algo más «sofisticada», teniendo en cuenta las particularidades del material utilizado. Dentro del filtro, en el sentido del flujo del medio de trabajo, se coloca un cassette lleno de pelo. Además, delante de él se instala un deflector: una placa metálica que protege el cassette de daños causados por cuerpos extraños grandes de estructura rígida.

El diseño de dicho cassette es simple: generalmente es un armazón rectangular (tubular), cuyas partes exteriores están cubiertas con una malla de alambre. El área interior del armazón está llena de material filamentoso de nailon o natural (pelo de caballo). Al llenarlo, se compacta firmemente el material homogéneo y se añade lubricación adicional.

El gas que pasa a través de dicho cassette se limpia de contenido extraño y llega a una rejilla metálica perforada. Este es otro componente del filtro de cassette, que evita el arrastre de partículas del material filtrante hacia el sistema.

A medida que se obstruye, el cassette se retira durante el mantenimiento y se limpia/lava con disolventes especiales.

Control de la diferencia de presión óptima

Prácticamente todos los diseños de filtros de gas proporcionan control de la caída de presión de trabajo. Algunos diseños (generalmente de tipo obsoleto) están equipados con racores para tales fines, donde se prevé la conexión de un indicador.

Uno de los diseños de filtro de gas donde se utiliza un indicador de caída de presión. Para su conexión, se proporcionan racores en el cuerpo del dispositivo.

Otros productos más modernos están equipados directamente con un elemento indicador. Dicho elemento está integrado en la parte del cuerpo del dispositivo y representa una escala informativa, generalmente dividida en zonas de color (verde y rojo). Existen indicadores con uno y dos punteros.

Opción #1 — indicador con un puntero

En condiciones de funcionamiento normal del filtro de gas, el puntero del indicador se encuentra en el área de color verde, lo que muestra claramente el nivel óptimo de caída de presión.

Si la aguja del indicador se desplaza al área de la escala de color rojo, este factor señala que el filtro está obstruido.

En estos indicadores de diferencial, la atención primordial del personal de servicio se centra en el segmento rojo de la escala y en el indicador correspondiente. Cuando la aguja roja está presente en el área del segmento rojo, el filtro debe someterse a un mantenimiento preventivo seguido de una limpieza o reemplazo del material filtrante.

Opción #2 — indicador con dos flechas

Para esta variante de ejecución, la escala de control está dividida en dos segmentos, coloreados en negro y rojo. Los elementos indicadores (agujas) también se corresponden con los colores de los segmentos.

El área de color negro está destinada al control de la presión diferencial en el momento actual. El área de color rojo se utiliza para controlar el diferencial en los momentos de consumo máximo.

Indicador incorporado que registra el nivel de presión diferencial con dos agujas en dos segmentos: 1 – nivel actual de diferencial; 2 – nivel de diferencial alcanzado en el consumo máximo; 3 – punto de reinicio manual del indicador rojo (durante el mantenimiento)

La particularidad de estos indicadores es que si el indicador del segmento negro de la escala tiene la capacidad de volver hacia el punto de inicio, el indicador del segmento rojo no tiene esa capacidad.

Si el indicador rojo registra un diferencial excesivo, la aguja (de color rojo) se detiene irreversiblemente en la marca alcanzada. El regreso a la marca de cero solo es posible manualmente durante el mantenimiento.

Características de selección del filtro para gas

Al seleccionar un filtro de gas adecuado, se deben tener en cuenta las siguientes particularidades:

• diámetro de la tubería, donde se prevé la instalación;
• consumo de gas (parámetro de cálculo);
• presión – es necesario conocer el valor de la presión absoluta en la entrada del dispositivo filtrante;
• densidad – es recomendable tener datos sobre la densidad del medio gaseoso.

Los dispositivos filtrantes de diferentes fabricantes difieren en apariencia y características. Sin embargo, cada producto está etiquetado de manera correspondiente. El etiquetado permite seleccionar un filtro teniendo en cuenta los criterios principales.

Etiquetado en el filtro de gas de la serie «FN»: 1 – marcador de serie; 2 – dimensiones de montaje (en pulgadas); 3 – presión de trabajo (nominal), bar; 4 – clase de ejecución del dispositivo; 5 – presencia (ausencia) de indicador incorporado; 6 – material del cuerpo del dispositivo

Para garantizar un grado suficiente de limpieza por el elemento filtrante, normalmente al seleccionar se tiene en cuenta la limitación de la velocidad del flujo del medio que pasa a través del dispositivo de filtración.

El parámetro de velocidad, por lo general, se determina por el parámetro de la presión diferencial máxima admisible. Si el filtro está limpio, se permite un diferencial de no más del 50% del valor máximo admisible.

Normalmente, para seleccionar con precisión un filtro para una tubería de gas, es conveniente utilizar tablas especiales. Si no se tiene acceso a las tablas o se requiere una selección única, es lógico usar la fórmula de cálculo que se muestra a continuación en la figura.

Fórmula de cálculo para la selección del filtro de gas: Qm – capacidad de flujo del dispositivo, m³/h; P – valor de presión en la entrada, kPa; Pm – valor de presión en el filtro, kPa; p – valor de la densidad del medio gaseoso

Tradicionalmente, la selección del filtro de gas se relaciona con el diámetro de la tubería lineal donde se prevé la instalación del dispositivo. Además, la capacidad de flujo del dispositivo se vincula con los parámetros de caudal en el punto de distribución de gas, tomando como referencia un valor similar o superior.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Videotutorial sobre los filtros de gas, sus características y la necesidad de su uso:

La operación de las tuberías de gas sin el uso de filtros será poco efectiva e impráctica. En tales condiciones de trabajo, existe el riesgo de una rápida avería del equipo tecnológico, lo que repercute en el aspecto económico de la operación de los sistemas. Por supuesto, la ausencia de filtros afecta el grado de seguridad del funcionamiento del equipo.

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