Wraz ze wzrostem świadomości proekologicznej przedsiębiorców, rozwija się obszar, który można określić jako strategia filtracji. Chodzi tutaj głównie o stosowanie jak najbardziej skutecznych metod oczyszczania mediów wykorzystywanych w trakcie oraz po zakończeniu pracy w zakładach produkcyjnych.

Wybór układów filtracyjnych, które pozwalają na zatrzymanie i unieszkodliwienie zanieczyszczeń znajdujących się w danej cieczy czy gazie, jest obecnie ogromny. Filtry stanowią zarówno wyposażenie maszyn produkcyjnych, jak i instalacji klimatyzacyjnych czy urządzeń służących do utrzymywania porządku na terenie zakładu. Ponadto występują w wielu wariantach jakościowych oraz cenowych i mogą się różnić budową oraz zasadą działania. W zawiązku z tym podjęcie ostatecznej decyzji dotyczącej zakupu filtra, warto poprzedzić gruntownym zapoznaniem się z tematem. Należy też dowiedzieć się jakie wkłady filtracyjne powinny okazać się najlepsze, bo to właśnie od nich zależy z jak dużą skutecznością zatrzymywane będą cząstki zanieczyszczeń. Nawet najwyższej jakości filtr nie spełni swojego zadania, jeśli zastosuje się mało efektywny wkład.

Rodzaje wkładów oczyszczających

Żeby ustalić jakie wkłady filtracyjne dostępne są na rynku, należy wyjść od rodzajów samych filtrów. W zakładach produkcyjnych wykorzystywane są przede wszystkim elementy służące do oczyszczania powietrza, wody, olejów i chłodziw, które współpracują z maszynami produkcyjnymi, układami klimatyzacyjnymi oraz urządzeniami pozwalającymi na utrzymywanie czystości.

Właściwie dobrane filtry oraz wkłady pozwalają na bezawaryjną pracę maszyn i urządzeń. Powietrze pobierane przez sprężarki, pompy, silniki, podobnie zresztą jak ciecze biorące udział w procesach produkcyjnych, powinien cechować jak najwyższy stopień czystości. Dzięki temu poszczególne elementy maszyn nie będą narażane na szkodliwe działanie cząstek zanieczyszczeń, co ograniczy znacznie ryzyko występowania awarii, przestojów w pracy oraz nadprogramowych kosztów.

Odpowiedni dobór wkładów filtracyjnych jest również podstawą prawidłowego działania systemów wentylacji i klimatyzacji w przedsiębiorstwie. Układy te pozwalają na zapewnienie dobrych warunków pracy ludziom, a także maszynom i urządzeniom znajdującym się na halach produkcyjnych. Utrzymywanie optymalnej temperatury i wilgotności powietrza na terenie zakładu pozwala pracownikom na efektywne działanie oraz zapobiega przegrzewaniu się elementów linii produkcyjnej.

Okazuje się, że rodzaj filtracji jest też jednym z czynników pozwalających na określenie klasy odkurzaczy przemysłowych. Ponadto im skrupulatniej przestrzegane są zasady dotyczące pielęgnacji filtrów oraz wymiany wkładów, tym sprawniej i dłużej urządzenie będzie służyć.

Oprócz miejsca montażu i przeznaczenia, wkłady oczyszczające różnią się budową oraz wielkością powierzchni filtracyjnej. Można wymienić tutaj m.in. wkłady kieszeniowe, kasetowe, andreae, maty i worki filtracyjne. Wykonuje się je z takich m.in. materiałów, jak celuloza, poliester, mieszanka celuloza-poliester, dexitex oraz membrana.

Z kolei przedstawiciel firmy TRIMOR, wymienia wkłady powierzchniowe, filtracji wgłębnej, koalescencyjne, absorbcyjne i typu PEACH. Co to takiego?

Filtracja przemysłowa

Pośród różnych operacji technologicznych, które przeprowadzane są w ramach zakładów produkcyjnych, filtracja przemysłowa wyróżnia się tym, że pozwala na znaczne wydłużenie żywotności cieczy i gazów stosowanych w procesach przemysłowych. Jak mówi przedstawiciel firmy TRIMOR dobór rodzaju wkładu filtracyjnego zależy od rodzaju zanieczyszczeń, czynnika filtrowanego, skuteczności filtracji oraz parametrów pracy, tj. ciśnienia i temperatury

Ze względu na właściwości fizyczne zanieczyszczeń, można podzielić je na trzy grupy :

• stałe – są to cząsteczki powstające wskutek niszczenia korozyjnego elementów maszyn, zużycia ich wirujących części, kontaktu oleju, emulsji czy innej cieczy z powietrzem itp.
• ciekłe – pojawiają się wówczas, gdy dana ciecz przemysłowa ma kontakt z innymi cieczami, a także wskutek postępowania procesów jej starzenia
• żelowe – występują głównie w gazach.

Każdy z wymienionych rodzajów zanieczyszczeń wymaga użycia nieco innego wkładu filtracyjnego. W sytuacji, gdy chodzi o pozbycie się cząstek stałych, stosuje się wkłady filtracji powierzchniowej lub wgłębnej. Wkłady filtracji powierzchniowej, w przypadku których stopień filtracji wynosi od 3 mikronów do 10 mm, przeważnie mogą być czyszczone i ponownie wykorzystywane. Wykonuje się je z siatki tkanej ze stali nierdzewnej. Dostępne są również wkłady składające się z kilku warstw siatki o różnej gęstości, które spieka się ze sobą tak, by tworzyły całość.

Natomiast jeżeli chodzi o wkłady filtracji wgłębnej, do ich wykonania stosuje się materiały, które zatrzymują cząsteczki zanieczyszczeń na całej swojej grubości (rys. 2 i 3).

Z kolejną grupą, czyli zanieczyszczeniami stałymi, radzą sobie wkłady koalescencyjne oraz wkłady absorbcyjne.

W procesie koalescencji mikrokropelki cieczy łączą się w  coraz większe krople i finalnie wykraplają się na wkładzie, a następnie spływają  grawitacyjnie w dół na tacę ściekową.

W przypadku wkładów absorbcyjnych materiał filtracyjny absorbuje określony rodzaj cieczy. Przeważnie stosuje się je do usuwania wody i ciekłych produktów starzenia olejów smarnych. Jednym z przykładów tego typu wkładów są rozwiązania z węglem aktywowanym.

Bywa, że podczas filtracji gazów ma się do czynienia z zanieczyszczeniami żelowymi. Mają one tendencję do rozlewania się na znacznej powierzchni, co powoduje szybkie zabrudzenie wkładów. W związku z tym nie warto używać tutaj wariantów powierzchniowych czy wgłębnych, bo przedwcześnie ulegną zużyciu. Z zanieczyszczeniami żelowymi znacznie lepiej radzą sobie wkłady typu PEACH. Wkład taki składa się z kilku sekcji materiału filtracyjnego, uformowanych w stożkową spiralę. Każda sekcja ma wiele spiralnie nawiniętych warstw, które podczas termicznego spajania dopasowują się do siebie i zachodzą jedna na drugą, formując strukturę stożkowo-spiralną. W rezultacie wkład wyróżnia się tym, że gęstość powierzchni filtracyjnej zmienia się w sposób stopniowy. Dzięki temu rozwiązanie typu PEACH zyskuje dużą zdolność pochłaniania zanieczyszczeń, a ponadto jest wytrzymałe i wydajne.

Nie można pracować bez powietrza

Wiele zakładów przemysłowych korzysta ze sprężonego powietrza, jako nośnika energii. Wystarczy zaopatrzyć przedsiębiorstwo w sprężarkę, która będzie zasysała powietrze po to, by zostało poddane procesowi sprężania. Jednak powietrze atmosferyczne zawiera parę wodną i zanieczyszczenia. Zresztą sama sprężarka również jest ich źródłem. Na dodatek opuszczające ją powietrze jest mocno podgrzane, bo podczas procesu sprężania wytwarza się ciepło. Kiedy gorące sprężone powietrze zetknie się z warunkami zewnętrznymi, wytrąca się kondensat zawierający m.in. olej i wodę, a często także rdzę lub inne zanieczyszczenia. Przyśpieszają one zużycie oraz korozję maszyn, narzędzi, rurociągów itp. W związku z tym konieczne jest korzystanie z odpowiednich urządzeń służących do uzdatniania sprężonego powietrza, które polega przede wszystkim na osuszaniu, filtracji, stabilizacji ciśnienia i odprowadzaniu kondensatu.

Dobór właściwego filtra oraz wkładu, jaki powinien zostać użyty w procesie uzdatniania sprężonego powietrza, wymaga uwzględnienia kilku czynników. Należy zwrócić uwagę na jakość poszczególnych produktów, użyte surówce i technikę w jakiej zostały wykonane. Ważne jest też to, aby wkłady filtracyjne wykazywały wysoką skuteczność zatrzymywania zanieczyszczeń, nawet przy minimalnym obciążeniu ciśnienia roboczego. Jednocześnie trzeba uwzględnić jaki stopniem filtracji jest pożądany w danym przypadku. Warto zdawać sobie sprawę z tego, że najbardziej odporne na degradację są wkłady ze stali nierdzewnej, mikrowłókna szklanego czy poliestru. Elementy z pianki siatkowej charakteryzuje krótsza żywotność.

Wkłady filtrów sprężonego powietrza są niezbędne zarówno w chłodniczej, jak i adsorpcyjnej, tandemowej czy membranowej technologii usuwania zanieczyszczeń oraz wody. To ważne, aby zostały zatrzymane we właściwym momencie, gdyż ich obecność na kolejnych etapach procesu technologicznego wpływa na przyśpieszenie zużycia oraz korozję maszyn, urządzeń czy rurociągów. Jednak równie istotne jest zadbanie o odpowiedni dobór wkładów filtracyjnych, które montowane są w układach wymiany powietrza. Wyposażenie zakładu w taki system jest jednym z najważniejszych elementów zapewnienia pracownikom warunków pozwalających na sprawne i bezpieczne wykonywanie swoich obowiązków. Zamontowanie układu wentylacji pozwala na systematyczne usuwanie z hal produkcyjnych zużytego i zanieczyszczonego powietrza oraz zastąpienie go świeżym. Jednak należy też zadbać o to, aby czyste powietrze miało odpowiednią temperaturę. W tym celu stosuje się system klimatyzacji. Układy wentylacji i klimatyzacji mogą funkcjonować w ramach jednej instalacji lub niezależnie. Warto zaznaczyć, iż utrzymanie określonych parametrów temperaturowych ma znaczenie zarówno z punktu widzenia troski o zdrowie i dobre samopoczucie pracowników, jak również prawidłowego przebiegu procesów produkcyjnych. Równocześnie trzeba pamiętać, że aby system klimatyzacji właściwie spełniał swoją rolę, powinien być regularnie czyszczony oraz dezynfekowany. W większości przypadków filtry, podobnie zresztą jak nawilżacze i centrale klimatyzacyjne, wymagają nieco częstszych kontroli niż przewody oraz urządzenia końcowe.

Częstotliwość wymiany elementów filtracyjnych uzależniona jest od specyfiki przedsiębiorstwa i realizowanych przez nie procesów produkcyjnych. Niewątpliwie należy przestrzegać zaleceń producenta danego układu wentylacji czy klimatyzacji oraz wytycznych zawartych w normach prawnych. Spore znaczenie ma też jakość wkładu oraz to, z jakiego materiału jest wykonany. Pośród mniej trwałych, ale zarazem tańszych filtrów, można wymienić kasetowe, kieszeniowe, a także maty filtracyjne. Biorąc pod uwagę, że są to elementy wymienne, sprawdzają się całkiem nieźle, ale tylko tam, gdzie nie trzeba uwzględniać wymogów zachowania najwyższego stopnia czystości. Jeśli natomiast konieczne jest zapewnienie najwyższej możliwej skuteczności oczyszczania powietrza, warto postawić na wykonywane z włókien szklanych filtry HEPA. Zatrzymują one od 9,95 do 99,995% cząsteczek o wielkości 0,3 µm. W przypadku wszystkich innych zanieczyszczeń (bez względu na rozmiar cząsteczek) skuteczność filtracji jest jeszcze wyższa. W związku z produkty HEPA radzą sobie nawet z wirusami, bakteriami, pierwotniakami i grzybami. Stosuje się je także w odkurzaczach przemysłowych.

Utrzymanie porządku w zakładzie a filtracja

Zapewnienie należytego porządku na halach produkcyjnych i w magazynach, zaczyna się od zadbania o czystość wszystkich elementów urządzeń sprzątających, w tym oczywiście wkładów filtracyjnych. W przypadku odkurzaczy przemysłowych wykorzystywane są wspomniane rozwiązania do dezynfekcji powietrza HEPA, ale także filtry gwiaździste, kartridżowe, płaskie, workowe, główne, antystatyczne, do zanieczyszczeń o temperaturze do 200°C itd. Rodzaj elementu filtracyjnego stanowi jedno z kryteriów według których dokonuje się klasyfikacji odkurzaczy przemysłowych. Do oznaczenia skuteczności filtracji stosuje się symbole: L, M i H, które również określane są jako klasy pyłu. Urządzenia z pierwszej z tych kategorii przeznaczone są przede wszystkim do usuwania pyłów, piasku czy żwiru o maksymalnych wartościach MAC (Maximium Allowable Concentartion) > 1 mg/m³. Dzięki odkurzaczom klasy M można pozbyć się pyłów z drewna, materiałów drewnopochodnych, wypełniaczy, farb, lakieru i gipsu o wartościach MAC > 0,1mg/m³. W tym przypadku skuteczność filtracji wynosi 99,9%. Z kolei urządzenia klasy H mogą usuwać niebezpieczne substancje rakotwórcze i chorobotwórcze, takie jak na przykład azbest, pleśń, pyły mineralne, wata szklana, kadm, nikiel czy sadza, o wartościach MAC < 0,1 mg/m3. Wszystkie modele, które można przyporządkować do klasy H przechodzą testy indywidualne, które mają na celu sprawdzenie poziomu skuteczności filtracji – powinien on wynieść powyżej 99,995%.

W związku z tym, że posadzki znajdujące się w zakładach przemysłowych codziennie narażane są na kontakt z różnego rodzaju czynnikami, które powodują ich zabrudzenie, samo odkurzanie to za mało. Pielęgnacja posadzek powinna uwzględniać codzienne sprzątanie z użyciem odpowiednich środków myjących, a także okresowe doczyszczanie oraz konserwację. Dzięki temu nawierzchnie znajdujące się w halach produkcyjnych i magazynowych będą estetycznie wyglądać oraz wolniej się zużywać, ale kluczowy jest tutaj wpływ wzrost bezpieczeństwa i poczucia komfortu pracowników. Dobór właściwej metody i środków myjących zależy między innymi od tego czy chodzi o bieżące utrzymanie czystości, czy też o gruntowne doczyszczanie. W tym pierwszym przypadku dobrze sprawdzają się wózki, zwłaszcza jeśli są wyposażone w niskociśnieniowy moduł ultrafiltracyjny. Tego rodzaju systemy oferuje Ortocal – przedsiębiorstwo, które już od wielu lat zajmuje się kompleksowym uzdatnianiem wody i ścieków. Współwłaścicielka firmy, Barbara Adamczak zapewnia, że proponowane moduły membranowe pozwalają na usuwanie zanieczyszczeń wielkości 0,02 mic., czyli także wirusów i bakterii. Dzięki temu oczyszczona woda może być ponownie wykorzystana. System ultrafiltracyjny składa się z kilkuset pustych wewnątrz włókien tzw. hollow fiber, zrobionych z HDPE, które nawinięto na wspólny trzpień. Zanurza się go w oczyszczanej wodzie, na przykład tej znajdującej się w pojemniku wózka służącego do czyszczenia posadzek. Do głównych zalet membran niskociśnieniowych należą: małe zapotrzebowanie na energię elektryczną, możliwość czyszczenia bez wyjmowania z oczyszczanego medium, możliwość filtracji roztworów zasadowych i kwaśnych (ze względu na to, iż membrany wykonywane są z materiału PRHD), możliwość czyszczenia membrany środkami agresywnymi (podchloryn, zasady, kwasy), obecność zewnętrznej obudowy chroniącej system przed uszkodzeniami mechanicznymi. Pojedyncze wkłady membranowe mogą być łączone w moduły, które umieszcza się w zbiornikach filtracyjnych. W razie czego nie ma problemu z wymianą np. tylko jednego z nich. Pojedyncze naboje można łączyć w większe układy np. po 6 sztuk, tzw. C-MEM zero lub moduły po 64 sztuki. Pozwala to na zwiększenie wydajności filtracji.

Na polskim rynku działa wiele firm zajmujących się produkcją oraz sprzedażą wkładów filtracyjnych. W razie problemów z doborem odpowiedniego w przypadku danego zakładu rozwiązania, można zwrócić się do którejś z nich z prośbą o pomoc. A co z ofertami dotyczącymi zamienników? Jeżeli spełniają wymagane normy, to zasadniczo nie ma przeciwskazań, aby kupić tańszy wkład. Pojawia się jednak pytanie czy w ostatecznym rozrachunku będzie to opłacalne? Niższa cena, to niższa jakość i krótsza żywotność. Do montażu zamiennika można podejść na zasadzie jednorazowej próby, polegającej na sprawdzeniu właściwości i skuteczności danego rozwiązania. Ważne jednak, by pochodziło ono ze sprawdzonego, pewnego źródła, w przeciwnym razie istnieje ryzyko, że uszkodzeniu ulegnie samo urządzenie, w którym wymienia się wkład filtracyjny.

Autor: Sabina Frysztacka

Pełny tekst w wersji PDF poniżej lub proszę kliknąć link do pobrania pliku PDF
GM_2022_3_22_25_Filtry