¿Cuántas unidades de filtrado de eficiencia media necesita un banco, y en qué disposición, una vez que se han fijado tanto el caudal de aire requerido como la abertura física? La respuesta no se encuentra en un catálogo; depende de qué parte de esa abertura sea realmente utilizable una vez tenidos en cuenta los marcos y los obstáculos, y de cómo se divida entonces el área disponible entre los tamaños estándar de las unidades sin dejar huecos. Si se equivoca en la secuencia, el banco o bien forzará el paso del aire a través de una superficie de filtro menor de lo previsto, lo que aumentará la resistencia más allá de lo previsto en el diseño, o bien dejará vías abiertas por las que el aire eludirá por completo el medio filtrante.

Flujo de aire de diseño y estado de funcionamiento utilizados para el banco

Antes de realizar cualquier cálculo relacionado con el área frontal, es necesario fijar el caudal de aire de diseño para el estado de funcionamiento específico que se está evaluando. Un sistema de ventilación o de aire para salas blancas puede tener más de un estado de funcionamiento definido y, cuando ese es el caso, cada estado puede corresponder a un valor de caudal de aire de diseño diferente. Un banco de filtros dimensionado en función del caudal de aire de un estado no resulta automáticamente adecuado para otro estado; la superficie útil permanece fija, pero el caudal que se distribuye a través de ella cambia, lo que modifica la velocidad frontal y la resistencia que presenta el banco en esas condiciones. Por lo tanto, confirmar qué estado de funcionamiento se pretende representar en el ejercicio de dimensionamiento es una condición previa, no una mera formalidad, ya que cada paso posterior —superficie útil, número de unidades, datos de resistencia— solo tiene sentido en relación con ese caudal de aire concreto.

Es también aquí donde el valor del caudal de aire debe poder remontarse a su base. Un caudal de aire de diseño derivado de Dimensionamiento de unidades de tratamiento de aire y cálculo de la velocidad del flujo de aire El trabajo previo al banco de filtros se basa en supuestos sobre la velocidad en los conductos, la distribución y el equilibrio del sistema, que el dimensionamiento del banco hereda en lugar de volver a calcular. Si en el cálculo del banco se utiliza un valor de caudal de aire distinto al que el diseño del sistema de tratamiento de aire suministra realmente a esa abertura, la discrepancia no se detectará hasta la puesta en servicio, cuando el caudal medido y la resistencia calculada no coincidan.

ISO 14644-4:2022 describe el proceso mediante el cual los requisitos de las salas blancas pasan por las fases de diseño, construcción y puesta en marcha hasta llegar a la verificación, y dentro de esa secuencia se establece un caudal de aire de diseño especificado para cada estado operativo relevante antes de proceder al dimensionamiento de los equipos situados aguas abajo. La norma no prescribe una tecnología de dimensionamiento específica ni un método contractual concreto para determinar cómo se traduce ese caudal de aire en un banco de filtros; únicamente establece la secuencia en la que el caudal de aire debe fijarse en primer lugar. Para el comprador, el requisito práctico es más concreto: identificar qué estado de funcionamiento debe satisfacer el banco presupuestado y confirmar que la cifra de caudal utilizada en el dimensionamiento es la que ese estado produce realmente en esa abertura, y no una cifra general o redondeada tomada de una fase de diseño anterior.

Área útil de la cara tras eliminar los marcos y las obstrucciones

El espacio que ocupa un banco de filtros rara vez coincide con la superficie disponible para los medios filtrantes. Los elementos del marco, los montantes y cualquier soporte estructural que atraviese la abertura restan superficie a la que sugiere la dimensión nominal o la de la carcasa, y esa superficie restada no permite el paso del aire a través de los medios filtrantes, independientemente de cómo esté dispuesto el banco. Por lo tanto, el dimensionamiento a partir de la dimensión nominal de la carcasa, en lugar de la abertura libre real, sobreestima la superficie útil, lo que subestima la velocidad frontal que experimentará realmente el banco y la resistencia que se deriva de ella.

El grado de reducción no es uniforme en todos los proyectos. Cuando una única abertura alberga una sola unidad, la obstrucción se limita al marco perimetral. Cuando una abertura más ancha se divide para albergar varias unidades una al lado de otra, los soportes intermedios entre las unidades restan superficie adicional que no sería necesario tener en cuenta en el cálculo de una sola unidad. Un perfil de marco más ancho o más profundo reduce la superficie útil en mayor medida que uno más estrecho, incluso en aberturas de tamaño nominal idéntico. Por este motivo, la superficie útil debe determinarse a partir de las dimensiones reales de la abertura libre y de las obstrucciones del marco documentadas específicas de la abertura propuesta, en lugar de suponerse a partir de un tamaño de marco estándar indicado para una configuración diferente.

La consecuencia va más allá del cálculo inmediato. Cada paso posterior en el diseño del banco —cuántas unidades estándar caben, qué resistencia se produce con el caudal de aire de diseño, cuánta superficie no utilizada hay que sellar— se deriva de esta cifra de superficie útil. Un error en esta fase no se limita a una sola partida; se propaga al recuento de unidades, a las previsiones de resistencia y al alcance del sellado. Confirmar la superficie frontal útil a partir de las medidas tomadas in situ o de los planos, en lugar de a partir de un tamaño nominal de la abertura, es el paso que determina si todo lo que se construya a partir de ahí es sólido.

Recuento y disposición de las unidades sin vías de derivación abiertas

Una vez determinada la superficie útil, el siguiente paso es decidir cómo cubrirla con unidades de tamaño estándar, de modo que ninguna parte de la abertura quede sin una unidad de filtro o sin un tapón sellado. Aquí es donde la elección de la configuración de las unidades es tan importante como su número. Filtros de aire de panel de eficiencia media presentan un perfil poco profundo y ocupan una superficie frontal más o menos proporcional a su superficie de filtro, lo que facilita su combinación en una abertura amplia y poco profunda. Filtros de aire de eficiencia media tipo bolsa o de bolsillo extender el material de relleno en profundidad detrás de la cara, recuperando así superficie de relleno sin aumentar la dimensión de la cara, lo cual resulta útil cuando la anchura de la abertura es limitada, pero se dispone de profundidad detrás del talud. Filtros de aire de eficiencia media V-bank compactar el material plisado en una superficie frontal reducida aprovechando de nuevo la profundidad con una geometría diferente, lo que permite reducir la superficie frontal que requiere una determinada cantidad de material.

Cuando la profundidad detrás del banco está limitada por las viviendas o los conductos circundantes, puede ser preferible una configuración que mantenga un perfil poco profundo y aproveche la superficie frontal para albergar el área de medio necesaria, aunque utilice una mayor parte de la abertura útil por unidad. Cuando la superficie frontal es la dimensión limitada y se dispone de profundidad, puede ser preferible, en cambio, una configuración que recupere el área de medio a través de la profundidad en lugar de la anchura, lo que permite utilizar menos unidades o superficies frontales más pequeñas para cumplir el mismo requisito de área de medio. Ninguna de las dos opciones es intrínsecamente correcta; las proporciones de la abertura y el espacio que hay detrás de ella determinan qué solución es la más adecuada.

Sea cual sea la combinación de tamaños estándar que se elija, la disposición debe comprobarse en función de la superficie útil real, y no solo en función del número de unidades previsto. Las unidades deben encajar dentro de la abertura libre y alrededor de cualquier obstáculo, sin forzar un número que deje un estrecho espacio demasiado estrecho para otra unidad estándar, pero demasiado ancho como para ignorarlo. Esa porción restante no desaparece de la trayectoria del flujo de aire; si no está ocupada por una unidad y no se sella explícitamente, se convierte en una vía de derivación abierta por la que el aire circula sin pasar por el medio filtrante, lo que socava la resistencia y la distribución del flujo de aire que se habían supuesto en el resto del cálculo. Documentar cada porción desocupada y su tratamiento de sellado junto con la disposición de las unidades seleccionadas es lo que confirma que el banco no presenta ninguna vía de este tipo, en lugar de dar por sentado que la mera aritmética lo garantiza.

Datos de resistencia solicitados para el caudal propuesto

La resistencia de un banco de filtros depende del caudal de aire que realmente atraviesa su superficie filtrante, lo que significa que dos bancos que suministren el mismo caudal total pueden presentar una resistencia diferente si su disposición de unidades difiere. Un banco compuesto por más unidades repartidas por una mayor superficie frontal presenta una velocidad frontal por unidad menor que un banco con menos unidades, pero de mayor tamaño, que transportan el mismo caudal de aire total a través de una superficie combinada de medios filtrantes menor. Por este motivo, los datos de resistencia deben solicitarse para el caudal de aire propuesto por unidad y para el banco completo propuesto, en lugar de aceptarse como una cifra genérica asociada a un tipo de unidad de forma aislada. Los datos de resistencia a nivel de unidad describen cómo se comporta un único tamaño seleccionado en su parte correspondiente del caudal; por sí solos no determinan cómo se comporta el conjunto montado, ya que la resistencia total del conjunto depende de cómo interactúan las unidades dentro de la carcasa y de si se han respetado, tal y como se calculó, las decisiones relativas al área útil y a la disposición.

La resistencia en condiciones de funcionamiento en vacío y la resistencia en condiciones de carga definidas por el proyecto describen momentos distintos de la vida útil del filtro y no deben considerarse valores intercambiables. Un banco dimensionado basándose únicamente en el valor de resistencia en condiciones de limpieza subestimará la caída de presión que experimenta el sistema a medida que se aproxima a la condición de carga definida en el proyecto, lo que afecta a la forma en que se especifica la capacidad del ventilador o del sistema aguas arriba. Mantener ambas condiciones diferenciadas en los requisitos de resistencia, tanto para el ámbito por unidad como para el del banco completo, es lo que permite que el diseño del sistema tenga en cuenta todo el rango en el que operará el banco, en lugar de un único punto favorable.

Marcos de clasificación como ISO 16890-1:2016, que tratan sobre los filtros de ventilación general y su clasificación según la eficacia frente a las partículas, describen la categoría de eficacia de un filtro, pero no proporcionan por sí mismas el valor de resistencia para un caudal de aire específico propuesto en una configuración concreta de bancos de filtros. Una etiqueta de clasificación no sustituye a los datos de resistencia vinculados al caudal de aire real y a la disposición que se está considerando. Cuando la superficie útil, la selección de la unidad y la disposición llegan a la fase de revisión del presupuesto, el hecho de presentar el caudal de aire de diseño confirmado, el caudal de aire propuesto por unidad y la disposición seleccionada es lo que permite a un proveedor como YOUTH facilitar datos de resistencia que se correspondan con esa configuración específica, en lugar de una cifra de referencia genérica solo para el tipo de unidad.

Detalles sobre el alojamiento, el sellado y el acceso que subyacen al cálculo

Una disposición que cumpla con los cálculos de superficie frontal y resistencia no constituye aún un banco instalable o mantenible hasta que se documenten los detalles de la carcasa y las conexiones de servicio que hay detrás. La provisión de acceso determina si la disposición que encaja sobre el papel es realmente accesible una vez que la carcasa, los conductos o la estructura circundante estén instalados; una disposición accesible solo desde un lado cambia qué unidades se pueden retirar y en qué orden, en comparación con una disposición accesible desde ambos lados. Cuando el acceso se limita a una sola cara, las unidades situadas detrás de otras en la ruta de extracción condicionan el orden en el que se puede sustituir cualquier unidad, lo cual debe establecerse antes de finalizar el diseño, en lugar de descubrirse durante el primer ciclo de mantenimiento.

El método de sujeción utilizado para fijar las unidades al marco interactúa con la disposición de forma similar. Un método adecuado para una sola unidad en una abertura aislada no tiene por qué aplicarse sin problemas a una disposición de varias unidades con soportes intermedios, en la que el punto de sujeción de cada unidad debe coexistir con los de sus vecinas sin interferencias. Las interfaces de las juntas plantean una consideración paralela: la ubicación y la extensión de cada interfaz de sellado determinan si el límite del área útil calculado coincide realmente con el punto en el que se logra el sellado, o si la línea de sellado se sitúa en otro lugar en relación con la obstrucción del marco tenida en cuenta anteriormente. Una discrepancia entre la línea de sellado supuesta y la interfaz real de la junta reabre la preocupación por las vías de derivación ya abordada en la disposición de las unidades, incluso cuando el número de unidades y sus posiciones son, por lo demás, correctos.

Documentar la secuencia de sustitución de las unidades, junto con los detalles de acceso y fijación, permite relacionar el cálculo con la forma en que se realizará realmente el mantenimiento del banco a lo largo del tiempo. Una disposición que, técnicamente, se ajusta a la superficie útil, pero que requiere retirar unidades no relacionadas para acceder a un filtro, impone una condición de mantenimiento que el mero ejercicio de dimensionamiento no revelaría por sí solo. Registrar el acceso, el método de fijación, la ubicación de la junta y la secuencia de sustitución, junto con la disposición de las unidades, es lo que permite que el banco calculado se instale y, posteriormente, se mantenga según lo previsto, en lugar de dejar que esas condiciones se resuelvan una vez que las unidades ya estén instaladas.

Se ha publicado el esquema bancario con la confirmación del proveedor

Para cuando el diseño de un banco llega a la fase de lanzamiento, el proyecto ya debería disponer de un flujo de aire de diseño confirmado vinculado a un estado de funcionamiento específico, una superficie útil establecida a partir de las dimensiones reales de la abertura libre y las obstrucciones documentadas, una disposición de las unidades que ocupe dicha superficie sin dejar vías de derivación abiertas, datos de resistencia solicitados para el flujo de aire propuesto, tanto por unidad como para el conjunto completo del banco, en condiciones de carga limpia y de carga definidas por el proyecto, y los detalles de acceso, sujeción, juntas y sustitución necesarios para instalar y mantener el conjunto. Lo que queda por hacer es confirmar que este conjunto de cifras y decisiones, en su conjunto, describe una configuración coherente, en lugar de un conjunto de opciones razonables individualmente que, en realidad, no se combinan entre sí.

Aquí es donde la confirmación del proveedor actúa como un control, más que como una fase de diseño independiente. Las dimensiones de la carcasa, los tamaños estándar seleccionados para los paneles, las bolsas o los compartimentos, o las configuraciones en V, el tratamiento de sellado de cualquier zona no ocupada y los valores de resistencia deben corresponder todos al mismo caudal de aire especificado y a la misma abertura física; la confirmación del diseño aprobado en relación con el equipo del proveedor y las interfaces de la carcasa es lo que permite que un banco, como el construido a partir de las unidades de filtro de YOUTH, pase de ser una disposición calculada a una configuración que pueda fabricarse, entregarse e integrarse en los conductos y la carcasa circundantes sin necesidad de modificaciones durante la instalación. Cuando aún no se haya llevado a cabo la verificación in situ de las dimensiones de la abertura libre, dicha verificación seguirá siendo el aspecto pendiente antes de la aprobación, ya que todas las demás cifras del diseño se derivan de ella. Cuando al mismo banco se le aplican estados de funcionamiento distintos al ya evaluado, la decisión pendiente antes de dar por definitivo el plano es confirmar que la disposición aprobada también cumple con los valores de caudal de aire correspondientes a dichos estados.

Preguntas frecuentes

Q: ¿Qué caudal de aire se debe utilizar si el sistema de tratamiento de aire tiene más de un estado de funcionamiento?
A: Dimensiona el banco en función de un estado de funcionamiento claramente identificado y de su caudal de aire de diseño confirmado. Comprueba por separado cualquier estado que presente diferencias significativas, incluyendo el caudal de aire propuesto por unidad resultante y los datos de resistencia correspondientes, en lugar de combinar varios estados en un único valor de dimensionamiento.

Q: ¿Se puede asignar el mismo caudal de aire a todos los filtros del banco?
A: Utilice la hipótesis de reparto equitativo únicamente cuando coincida con el número de unidades y la disposición propuestos. Si el tamaño, la posición o la distribución del flujo de aire de las unidades difieren, anote la base de caudal propuesta para cada unidad seleccionada y obtenga los datos de resistencia correspondientes a dicha base.

Q: ¿Basta con los cálculos de la superficie frontal para determinar si se deben utilizar filtros de panel, de bolsa, de bolsillo o de banco en V?
A: No. Compara únicamente aquellas configuraciones que se ajusten al hueco libre real, que puedan fijarse y sellarse sin vías de derivación abiertas, que sigan siendo accesibles para su sustitución y que cuenten con datos de resistencia facilitados por el proveedor para el caudal de aire de la unidad propuesta y del banco completo.

Q: ¿Qué se debe hacer cuando los tamaños estándar de los filtros no cubren por completo la abertura disponible?
A: Identifique cada parte desocupada de la abertura y aplíquele un tratamiento de sellado específico. Si no es posible cerrar el espacio restante sin alterar los detalles previstos en cuanto a sujeción, juntas, acceso y sustitución, revise la combinación de tamaños de las unidades o la disposición de los alojamientos antes de dar el visto bueno al plano.

Q: ¿Qué debe incluirse en el paquete que se envía para que el proveedor lo confirme?
A: Envíe un plano acotado de la cara frontal del banco en el que se indiquen las dimensiones de la abertura libre, los obstáculos, los tamaños y las posiciones de las unidades seleccionadas, el sellado de las zonas no utilizadas, así como el caudal de aire de diseño y el estado de funcionamiento. Indique también el caudal de aire propuesto por unidad, distinga entre las condiciones de resistencia en vacío y en carga definidas en el proyecto, e incluya los detalles relativos a la fijación, las juntas, el acceso y la secuencia de sustitución.

Q: ¿Confirma un cálculo completo del dimensionamiento del banco de filtros el rendimiento de la sala limpia una vez instalada?
A: No. El cálculo define una disposición propuesta del banco y los datos necesarios para revisarla; no establece el rendimiento real. Mantenga separados los requisitos de verificación del proyecto y confirme que los datos de resistencia del proveedor se ajustan a la configuración seleccionada y a las condiciones de funcionamiento especificadas.