En Junio de 2006 se publicó la enmienda a la Norma Europea EN143:2000 relativa a filtros de partículas que se utilizan junto con piezas faciales para formar un equipo de protección respiratoria. En esta enmienda se introduce un nuevo método de ensayo para evaluar la eficacia de filtración de los filtros para partículas a lo largo del tiempo. De esta forma se complementan los procedimientos de ensayo hasta ahora descritos, que se habían considerado insuficientes y habían supuesto una pérdida de la presunción de conformidad que otorgaba la Norma EN143:2000.
Los filtros de partículas deben superar a partir de ahora el llamado “ensayo de carga” y el ensayo de almacenamiento. En este momento estamos en una etapa de transición en la que los fabricantes de filtros de partículas están ensayando sus filtros en los organismos notificados, de acuerdo con la enmienda de la Norma EN143:2000. Algunos organismos notificados han dado un plazo de un año, para someter los filtros a los ensayos y adaptar apropiadamente las instrucciones de uso, el marcado y el empaquetado.
En aquellos casos en los que tras el ensayo de carga y de almacenamiento se vea que la eficacia de filtración se mantiene, los filtros vendrán marcados como “R” y podrán usarse repetidamente, hasta su saturación. Aquellos filtros que no superen el ensayo tras el periodo de almacenamiento estarán marcados como “NR” acompañados por un aviso en las instrucciones de uso en el que se indique que los filtros son solamente de un solo turno.
Por tanto, invitamos a los usuarios de filtros de partículas a que contacten con sus proveedores y fabricantes para confirmar si los filtros cumplen el ensayo de carga de la enmienda de la Norma EN 143:2000, y si pueden considerarse reutilizables.
Mecanismos de Filtración de Partículas
Para entender porqué se han introducido estos ensayos de carga y almacenamiento, es importante revisar en primer lugar los mecanismos que intervienen en la filtración de partículas.
Cuando se diseña un filtro para partículas existen dos objetivos básicos que se pretenden conseguir:
• Por un lado, una alta eficacia filtrante;
• Por otro, comodidad para el usuario que se consigue mediante una baja resistencia a la respiración y un material que no acumule el calor.
Conseguir ambos objetivos no siempre es fácil, ya que uno compromete al otro. Ahí es donde entra la tecnología que cada fabricante utiliza en sus materiales. Se trata de alcanzar una alta eficacia de filtración y a la vez una comodidad adecuada para respirar a través del filtro. Esto se consigue combinando diferentes mecanismos de filtración.
La mayoría de los filtros de partículas basan su eficacia en el uso de materiales fibrosos no tejidos. Las fibras se entrecruzan para formar una red de “tejido no tejido”. Son los espacios que quedan entre las fibras lo que permite una transpirabilidad del filtro. Además, el material filtrante no funciona como un simple tamiz, las partículas no quedan atrapadas porque “no pasan” a través de los poros que deja el material filtrante. Por el contrario, las partículas quedan atrapadas en las fibras del filtro debido a diferentes mecanismos, los más comunes son captura por intercepción, impacto por inercia, captura por difusión y atracción electrostática.
Para entender cómo una partícula es capturada en el material filtrante, debemos ver primero cómo se produce el movimiento del aire a través del material filtrante. Cuando pasa a través del filtro, el aire forma unas líneas de flujo imaginarias que dividen el caudal de aire total. Aunque las líneas de flujo puedan juntarse cuando pasan alrededor del filtro para separarse después, el aire entre esas líneas de flujo no cruza de una sección a otro. Una partícula que sea arrastrada por el aire puede o no mantenerse dentro de las líneas de flujo en función básicamente de su tamaño.
 Fig. 1 – Líneas de flujo imaginarias a través del filtro |
Existen cuatro mecanismos principales de filtración. Uno de ellos o todos en conjunto pueden ser responsables de la eficaz retención de una partícula en suspensión en el aire, dependiendo de su tamaño, del peso, y del tipo de material filtrante utilizado:
• Captura por intercepción
• Impacto por inercia
• Captura por difusión• Atracción electrostáticaLos tres primeros se consideran mecanismos de filtración mecánica y se basan en que la partícula entra en contacto físico con la fibra del filtro; La atracción entre cargas de signo opuesto supone la base para otro de los mecanismos llamado filtración electrostática.
 Fig. 2 – Mecanismos de filtración |
Captura por intercepción
Este proceso describe el mecanismo de captura para partículas grandes que, aunque fluyen con las líneas de flujo, sobresalen tanto que entran en contacto con la fibra del filtro cuando pasan junto a ella.En cuanto la partícula toca la fibra se queda retenida.
 Fig. 3 – Captura por intercepción |
Impacto por inercia
Este mecanismo explica el comportamiento de las partículas más grandes en el aire. En lugar de seguir las líneas de flujo, siguen una trayectoria recta, por su inercia, e impactan con las fibras del filtro.
 Fig. 4 – Impacto por inercia |
Captura por difusión
Las partículas pequeñas y ligeras son capturadas por difusión. Estas partículas debido a su pequeño tamaño se ven amortiguadas por las propias partículas del aire. Tienen un movimiento aleatorio aumentando la probabilidad de entrar en contacto con una fibra de un filtro
 Fig. 5 – Captura por difusión |
Hay algunas partículas que permanecen en las líneas de flujo y siguen con el paso del aire. No son ni pequeñas, ni muy grandes o pesadas de forma que permanecen en las líneas de flujo y resultan más difíciles de captar.
Estas partículas son las que se consideran “más penetrantes”.
Al final estas partículas también son capturadas por una combinación de mecanismos de difusión e intercepción. La eficacia de filtración en estos casos se basa en un gran número de capas filtrantes para aumentar la probabilidad de que la partícula toque las fibras del filtro
 Fig. 6 – Partículas “más penetrantes” |
La relación entre el tamaño de las partículas, la penetración a través del filtro y los métodos de captura se refleja en este gráfico.
 Fig. 7 – Eficacia de la filtración en función del tamaño de partícula |
Podemos ver que las partículas más pequeñas no son las más difíciles de capturar. De hecho, el mecanismo de difusión es muy eficaz en eliminar partículas por debajo de 0,1 micras de diámetro.
Generalmente las partículas entre 0.1 y 1 micra son las más difíciles de filtrar.
Estas partículas constituyen el tamaño más penetrante.
El efecto del grosor del filtro
Como hemos visto los distintos mecanismos de filtración mecánica se basan en que la partícula entre en contacto con la fibra filtrante.Una única capa de fibras filtrantes sería muy poco eficaz, por lo que se colocan varias capas para captar la mayoría de las partículas.Esto tiene la desventaja de que aumenta la resistencia a la respiración del filtro y la sensación de calor, haciéndolo más incómodo.
Se trata por tanto de conseguir eficacias de filtración altas, con materiales lo más finos posibles para no aumentar la resistencia respiratoria y la sensación de calor. Este criterio es importante sobre todo cuando se trata de mascarillas autofiltrantes para partículas.
Filtración electrostática
Este método de filtración se basa en que las partículas son atraídas a la superficie de la fibra filtrante gracias a la presencia de cargas electrostáticas.
En lugar de esperar a que una partícula choque con la fibra del filtro, en este caso la fibra del filtro atrae a la partícula. Esto ocurre tanto con partículas grandes como pequeñas, puesto que la mayoría de las partículas en suspensión, ya sean gotas líquidas o aerosoles sólidos, tienen una cierta carga electrostática.
 Fig. 8 – Atracción electrostática |
La carga electrostática se añade en el filtro en el momento de su fabricación y permanece inalterada durante la vida estimada del filtro, es decir, hasta su fecha de caducidad.
El filtro híbrido mecánico/electrostático
En el intento de alcanzar bajas resistencias a la respiración, algunos fabricantes utilizan un filtro híbrido consistente en una capa de filtro electrostático y otra capa de filtro mecánico.
Un método alternativo consiste en fabricar filtros mecánicos utilizando fibras cargadas electrostáticamente. Esto combina las ventajas de ambos: El resultado es un filtro en el que la respiración resulta más fácil en comparación con un filtro mecánico de la misma eficacia de filtración, y con eficacia de filtración alta en comparación con un filtro electrostático por sí solo.
Elena Costa Ferrer
Elena Costa Ferrer – Jefe Técnico y de Marketing de 3M. Productos de Protección Personal y Medioambiente
Este contenido ha sido publicado en la sección Artículos Técnicos de Prevención de Riesgos Laborales en Prevention world.
