El valor de la caída de presión de un banco de filtros solo es válido para la selección de un ventilador cuando se relaciona con tres aspectos concretos: el caudal de aire que atraviesa el banco, la configuración de los filtros que genera esa resistencia y si el valor se refiere a filtros limpios o al estado de saturación en el que se sustituirán los filtros. Un valor de resistencia sin esos matices no puede compararse con una curva de ventilador, ya que la resistencia del filtro aumenta aproximadamente con el caudal y vuelve a aumentar a medida que se va saturando el medio filtrante. Antes de dimensionar cualquier ventilador, hay que confirmar que el margen indicado cubre todas las etapas por las que pasa el aire, y no solo el filtro del que se esté hablando en ese momento.

Definir el caudal de aire y los criterios de presión para la limpieza y la sustitución

Los criterios para la selección de un ventilador son el caudal de aire especificado, la configuración del filtro indicada y las condiciones de resistencia especificadas —ya sea en estado limpio o en las condiciones previstas para su sustitución—. Estos tres factores van de la mano. A filtro de medio Un banco calibrado para una resistencia determinada solo supera dicha resistencia cuando el caudal se sitúa en su curva; si el banco funciona por encima o por debajo de ese punto, el valor real varía en consecuencia.

La distinción entre «limpio» y «sustitución» determina si el sistema puede mantener su caudal de aire de diseño durante toda la vida útil de los filtros. Un ventilador dimensionado únicamente en función de la resistencia de un filtro limpio alcanza el caudal de diseño el día de la puesta en marcha y, a continuación, este va disminuyendo a medida que se acumula el polvo, lo que en una sala limpia se manifiesta primero en forma de un menor número de renovaciones de aire y una cascada de presión cada vez más débil, antes de que se active la alarma del filtro. Un ventilador dimensionado en función de una condición de sustitución acordada proporciona la presión de reserva necesaria para mantener el caudal en todo ese rango. Decida desde el principio qué condición se considerará como condición de diseño en el proyecto y déjelo por escrito, ya que el mismo modelo de filtro admite ambos valores y el proveedor no puede adivinar cuál es el que usted pretende.

La configuración del filtro debe figurar en la misma especificación. La profundidad del elemento y la superficie del medio filtrante influyen en la resistencia para un caudal de aire determinado: un banco en V más profundo o un filtro de tipo caja ofrece una mayor superficie de medio filtrante que un panel poco profundo del mismo tamaño frontal y, por lo tanto, una menor resistencia para el mismo caudal. Cuando solicites un valor de resistencia, especifica el tamaño frontal, la profundidad del elemento o el formato, la clase de filtración y el número de elementos del banco; de lo contrario, ese valor corresponderá a un filtro que no vas a comprar.

Contabilizar los elementos paralelos y las pérdidas de los bancos agrupados

Los elementos montados uno al lado del otro en un banco comparten el flujo de aire; cada uno de ellos no recibe la totalidad del flujo de aire del banco. La resistencia del banco se calcula a partir del caudal que atraviesa un elemento, comparando este valor con la curva de presión de dicho elemento, y no sumando las caídas individuales como si el aire pasara por cada uno de ellos por turnos. Sumarlas en serie sobreestima considerablemente la resistencia del banco y lleva a elegir un ventilador que funcionará con el caudal limitado o fuera de su rango de eficiencia.

Por lo tanto, el valor de trabajo es el caudal por elemento: se divide el caudal de aire del banco entre el número de elementos instalados, se lee la curva del elemento en ese valor y se considera el resultado como la resistencia de la etapa de filtrado. Esto también explica por qué el número de elementos es una variable de diseño y no un detalle. Añadir elementos al mismo banco reduce el caudal que maneja cada uno de ellos, lo que disminuye tanto la caída de presión como la velocidad frontal y, por lo general, alarga el intervalo antes de que se alcance la condición de saturación —a costa de necesitar una cámara de distribución más grande y más filtros que almacenar y cambiar—.

La curva de un elemento describe el filtro, no el conjunto que lo rodea. Los marcos de sujeción, los paneles de cierre, las juntas de los colectores, las transiciones de los conductos hacia y desde la cámara de distribución, así como cualquier giro o estrechamiento situado aguas arriba de la superficie del filtro, añaden una resistencia que ninguna ficha técnica de filtro incluye. Una velocidad de aproximación desigual agrava esta situación, ya que una transición que somete a una parte de la superficie del banco a una carga mayor que el resto eleva la caída de presión del conjunto por encima de la suma de las caídas de presión de sus partes por separado. Pregunte si la cifra indicada corresponde al elemento sin marco o al banco montado con su sistema de marcos, y si la respuesta es el elemento, pregunte a la persona responsable del diseño de la carcasa qué resistencia añade el conjunto.

Elabora el balance de presión completo del recorrido del aire

El ventilador tiene que superar todas las resistencias presentes en el recorrido del aire, por lo que el cálculo de presión debe incluir todas las resistencias en serie al caudal de diseño, y no solo la etapa de filtrado que nos ocupa. En una configuración típica de suministro de aire de una sala limpia que incluye el prefiltro, el filtro intermedio, la etapa final HEPA, las baterías de refrigeración y calefacción, las secciones de humidificación, los atenuadores, los reguladores de caudal, la red de conductos de suministro y retorno con sus accesorios, cualquier carcasa terminal o unidad de ventilador con filtro, y el recorrido de retorno o de escape de vuelta a la unidad de tratamiento de aire. Cada uno de ellos está dimensionado para el mismo caudal de aire y sus resistencias se suman, ya que el aire pasa por todos ellos sucesivamente.

Comprobar un filtro de forma aislada es la forma en que se ocultan las deficiencias. Un filtro medio que parece funcionar bien por sí solo puede seguir provocando una presión insuficiente en el sistema si la etapa HEPA, un prefiltro sucio y un conducto largo consumen una presión que nunca se tuvo en cuenta. Lo mismo se aplica a la inversa: si las carcasas HEPA terminales soportan la mayor parte de la resistencia final, mejorar el filtro medio supone una mejora menor de lo que indican las especificaciones.

Hay dos partidas del presupuesto que deben ir acompañadas de una condición explícita. Los filtros son el caso más evidente: hay que introducir cada etapa de filtrado con el valor acordado de limpieza o saturación, de forma coherente en todas las etapas, e indicar cuál es. La otra es la etapa final: una carcasa HEPA terminal añade su resistencia al trabajo del ventilador central, mientras que una unidad de ventilación con filtro (AFU) cuenta con su propio ventilador y su propio filtro, por lo que su resistencia recae sobre esa unidad y no sobre el climatizador, aunque este último siga teniendo que suministrar aire acondicionado a la entrada de la unidad a la presión estática requerida. Si se comete un error en esa delimitación, o bien se contabiliza dos veces el HEPA o bien se omite por completo. ISO 14644-4:2022 aborda el diseño, la construcción y la puesta en marcha de las salas blancas como un proceso de proyecto integrado, lo que sirve para recordar que lo que se construye y se verifica es el recorrido del aire, y no los componentes individuales.

Un ejemplo práctico, con valores hipotéticos que se dejan a criterio del proyecto: se toma el caudal de aire de diseño, se divide entre los elementos instalados en cada banco de filtros para obtener el caudal por elemento, se lee la resistencia de cada etapa en su propia curva para ese caudal, se suman las pérdidas del banco ensamblado correspondientes a los marcos y las transiciones, se añaden las resistencias del serpentín, el conducto, el regulador de tiro y el terminal para el mismo caudal de aire, y, a continuación, se añade el margen de carga del filtro acordado. Ese total, para ese caudal de aire, es la potencia del ventilador que se debe tener en cuenta a la hora de elaborar el presupuesto.

Compara las ofertas y comprueba el rango de regulación del ventilador

Dos ofertas de filtros solo son comparables cuando se normalizan al mismo caudal de aire, al mismo tamaño de elemento y al mismo número de elementos instalados; hasta entonces, la menor caída de presión inicial indicada en la oferta puede referirse simplemente a un filtro que trabaja más o a un banco con más elementos. Una oferta basada en un mayor número de elementos conlleva un menor caudal por elemento y, por lo tanto, presenta una menor resistencia, lo que parece indicar un filtro de mayor calidad, pero en realidad se trata de un conjunto diferente. Recalcule ambas ofertas según la configuración especificada antes de clasificarlas y, si un licitador propone un número o una profundidad de elementos diferentes, considérelo como un cambio en el diseño del conjunto, con sus propias implicaciones en cuanto a la cámara de distribución, el coste y la sustitución, en lugar de como un filtro más barato.

La segunda parte de la comparación es el propio ventilador, y se trata de una cuestión distinta a la de la capacidad. La potencia nominal del ventilador indica el caudal que puede mover la máquina; no indica cómo mantendrá el sistema su caudal de diseño a medida que la resistencia del filtro aumente hasta alcanzar el punto de sustitución. Lo que responde a esa pregunta es el sistema de control propuesto —velocidad variable, control de caudal o de presión, y el rango de control en el que opera—, junto con la presión disponible del ventilador y los límites de funcionamiento en las condiciones acordadas de filtro cargado.

Hay tres aspectos que permiten concretar esa comprobación. Solicita la curva del ventilador con la línea de resistencia del sistema trazada en ella, tanto en condiciones de filtro limpio como de filtro cargado, de modo que se puedan ver los puntos de funcionamiento en cada extremo de la vida útil del filtro. Pregunta dónde se sitúan esos dos puntos en relación con la zona de funcionamiento estable del ventilador y sus límites de velocidad, potencia y temperatura. Y pregunte cómo mantiene el bucle de control el caudal de aire requerido entre ambos puntos —si responde al caudal medido, a un punto de consigna de presión en el conducto o a un programa de velocidad fija—, ya que una configuración de velocidad fija que sea correcta cuando el filtro está limpio se desviará a medida que aumente la carga del banco. Una selección que solo tenga en cuenta el punto de funcionamiento con el filtro limpio deja sin resolver el funcionamiento con el filtro cargado, y es precisamente este último el que la sala tiene que soportar.

Hay que tener en cuenta por separado la comparación de la resistencia y el resto de propiedades del filtro. La clase de filtración, el tipo de medio filtrante, la tolerancia a la humedad, el material del marco y la vida útil prevista influyen en la elección, y ninguno de estos factores se refleja en un valor de presión; por lo tanto, una oferta que resulte ganadora basándose únicamente en la resistencia inicial solo habrá superado una de las diversas comparaciones.

Registrar una referencia de puesta en servicio válida

Una referencia de puesta en servicio para un banco de filtros es un registro breve y específico: el caudal de aire medido en el banco en el momento de la lectura, la ubicación física de los puntos de toma de presión a cada lado del banco, la identificación de los filtros instalados —fabricante, modelo, clase, tamaño y número de elementos— y las lecturas de presión diferencial de cada etapa, siempre que existan puntos de toma independientes. Fecha cada conjunto de lecturas y anota la velocidad del ventilador o el punto de consigna de control vigente en el momento en que se tomaron.

Cada elemento existe para eliminar una ambigüedad específica que se resuelve posteriormente. Sin el flujo de aire, una presión diferencial más alta al cabo de un año podría deberse a filtros saturados o, simplemente, a un mayor caudal, ya que la resistencia aumenta con el caudal en los mismos filtros. Sin las ubicaciones de las tomas, una lectura posterior podría abarcar una parte diferente de la trayectoria del aire —solo a través del elemento, a través del marco y el elemento, o a través de toda la cámara de distribución— y las dos cifras no serían comparables. Sin la identificación del filtro, un elemento de recambio con una profundidad o un medio filtrante diferentes puede alterar por sí solo el valor de referencia. Y sin lecturas etapa por etapa, un aumento en un banco de múltiples etapas solo indica que el banco está restringiendo el flujo, sin precisar qué etapa lo está haciendo, lo cual marca la diferencia entre cambiar un prefiltro e investigar un filtro HEPA.

Las lecturas por etapas también son las que dan sentido a la línea de investigación cuando, más adelante, la sala empieza a quedarse sin aire. Compara la lectura actual con el valor de referencia con el mismo caudal de aire y las mismas tomas; un cambio aislado en el prefiltro indica una carga normal, un cambio en la etapa final apunta al filtro HEPA o a un problema de estanqueidad o de derivación, y un diferencial estable con un caudal de aire decreciente descarta por completo los filtros y apunta hacia el ventilador, el accionamiento o el sistema de control. ISO 14644-3:2019 describe los métodos de ensayo para los parámetros de rendimiento de las salas blancas ya instaladas, y una línea de referencia que registra los mismos límites de medición en cada ocasión es lo que permite comparar los resultados sucesivos entre sí.

La decisión de si un banco cargado se sustituye, se mantiene en servicio o se vuelve a poner en servicio tras los trabajos se rige por el procedimiento aprobado del proyecto y por la persona designada para dar la autorización, basándose en la línea de base, pero sin que esta sea determinante. Para la reunión con el proveedor que precede a todo esto, disponga del caudal de aire de diseño y del número de elementos de cada batería, las clases y formatos de filtro previstos en cada etapa, una lista de las demás resistencias en el recorrido del aire con ese caudal, las condiciones de sustitución acordadas y los requisitos de presión y renovación de aire de la sala, de modo que las cifras de resistencia que reciba describan la batería que realmente está construyendo.

Preguntas frecuentes

Q: ¿Qué debo incluir en una consulta sobre ventiladores si aún no se ha decidido la configuración final del filtro?
A: Indique las configuraciones de los candidatos de forma explícita, en lugar de proporcionar un margen de caída de presión sin especificar. Para cada opción, indique el caudal de aire requerido, el tamaño y el número de elementos, así como la resistencia en estado limpio y la resistencia prevista tras el cambio de filtro. Incluya las demás pérdidas en el recorrido del aire para que la comparación de los ventiladores tenga en cuenta el funcionamiento completo.

Q: ¿Puedo reducir la holgura de presión del ventilador instalando más filtros en paralelo?
A: No se debe dar por sentada una reducción basándose únicamente en el número de elementos. Comprueba la curva de presión de cada elemento en función de su porcentaje del caudal de aire del banco y, a continuación, ten en cuenta los marcos ensamblados y las transiciones. Cualquier ajuste revisado del margen del banco debe seguir ajustándose al presupuesto de presión de las demás etapas del filtro y de los componentes del recorrido del aire.

Q: ¿Podemos seguir utilizando un ventilador ya instalado al cambiar las especificaciones del filtro?
A: Considera la retención como una comprobación de cumplimiento de los requisitos, más que como una suposición de sustitución «igual por igual». Compara los filtros propuestos al caudal de aire requerido, incluyendo su estado de carga previsto, y a continuación comprueba la presión disponible, el rango de control y los límites de funcionamiento del ventilador existente en relación con el recorrido completo del aire. La mera comparación de filtros limpios no basta para determinar su idoneidad en todo el rango de funcionamiento previsto.

Q: ¿Un valor más alto en la lectura de la presión del banco indica que los filtros deben sustituirse?
A: Una lectura más alta por sí sola no basta para llegar a esa conclusión. En primer lugar, compara el caudal de aire, la ubicación de los puntos de toma de presión y el tipo de filtro con los valores de referencia de la puesta en servicio; utiliza las lecturas de cada etapa, cuando estén disponibles, para aclarar la medición. Evalúa el resultado obtenido comparándolo con las condiciones de sustitución acordadas antes de tomar una decisión.