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Filtri a cartuccia – Filtri a sacco

Comparazione tra i filtri a cartuccia ed i filtri a sacco

In molte applicazioni in cui é richiesta una filtrazione, la scelta tra filtri a cartuccia o a sacco deve essere presa in considerazione. Entrambi sono filtri a sedimentazione che, mediante filtrazione, riducono la quantitá di sedimenti trasportati dal fluido.
Ci sono alcune differenze tra questi due tipi di filtri:

-  La scelta del filtro a cartuccia dipende dall’applicazione. Questi ultimi sono infatti preferibili per sistemi con concentrazione dei contaminanti minore di 100 ppm, il che significa che il livello di contaminazione é minore dello 0.01% in peso.

I filtri a cartuccia possono essere di tipo superficiale o a profonditá: questi ultimi catturano le particelle e i contaminanti in tutto lo spessore del mezzo filtrante, mentre, in quelli superficiali (solitamente costituiti da mezzi filtranti sottili, come carta, maglie metalliche, o tessuti) il particolato é bloccato sulla superficie del filtro.
I filtri superficiali sono piú indicati per la filtrazione di sedimenti composti da particolato di dimensione omogenea. Per esempio, se tutte le particelle sono della dimensione di 5 micron, una cartuccia plissettata (a fisarmonica) é la piú indicata perché ha una area superficiale maggiore delle altre. Confrontati con le cartucce plissettate (a fisarmonica), i filtri a profonditá hanno una area superficiale limitata ma hanno il vantaggio dello spessore del mezzo filtrante.

Generalmente si puó affermare che, se l’area superficiale aumenta, flussi maggiori possono essere trattati. Inoltre il filtro dura piú a lungo e la capacitá di ritenzione del particolato aumenta. I filtri a cartuccia sono normalmente usa e getta, il che significa che devono essere sostituiti una volta che il filtro é saturo.

- I filtri a sacco sono frequentemente usati per la rimozione di polveri in applicazioni industriali. Il flusso puó passare dall’esterno all’interno del filtro (il che significa che la separazione del particolato avviene sulla superficie esterna del filtro) o nel senso opposto a seconda delle applicazioni. Normalmente viene usato il secondo metodo, in modo da catturare il particolato nella superficie interna del sacco.

I filtri a sacco sono generalmente disegnati per non essere sostituiti una volta otturati. Infatti alcuni filtri a sacco per il trattamento di flussi aeriformi, come la rimozione di polveri, possono essere ripuliti, per esempio, con scuotimento meccanico o riflusso con aria compressa (questi ultimi sono anche detti filtri a sacco a flusso inverso).

I filtri a sacco sono per la gran parte filtri a superficie.

- Spannometricamente, per concentrazioni maggiori di 5 mg/m3 é piú indicato l’uso di filtri superficiali, mentre, per concentrazioni minori di 0.5 mg/m3, sono preferibili filtri a profonditá. In generale i filtri superficiali possono essere ripuliti piú facilmente, mentre i filtri a profonditá devono essere smaltiti quando saturi.


- Esempi di applicazione:
Cartridge filter Bag filter
Liquid filtration

bulk chemicals

petrochemicals

water purification

hydraulic fluids

cosmetics/pharmaceuticals

reagent grade chemicals

paints, varnishes

semiconductors

sugars

electric utilities

paints/varnishes

often used as final filtration

after other filters

bulk chemicals

food industry (vegetable oils, vinegar)

semiconductors

coolants

cleaning fluids

paints

varnishes

waxes

plastisols

Gaseous filtration

i.g. dust removal in industrial

atmospheres

compressed air filtering:

atmospheric dust, smoke, fumes, solid contaminants in the system

often used as final filtration

after other filters

i.g. dust removal form air in industries

- Materials:

Cartridge filter Bag filter
depends on type of cartridge filter

nylon

polypropylene

polyester

porous PTFE film

In the following table the compatibility of polypropylene bag filter/cartridge filters at room temperature is listed. Polypropylene is often used as filtering material.

Compatibility

Compatibility

Acids
Acetic acid
Carbonic acid
Citric acid
Formic acid
Hydrochloric acid
Hydrofluoric acid
Nitric acid
Phosphoric acid
Sulphuric acid

++

++

++

++

++

++

++

++

++

Chlorinated solvents

Carbon tetra fluoride

Chloroform

Trichloroethylene

+

+

+

Alcohols

Butanol

Ethanol

Ethylene glycol

Glycerin

Isopropanol

Methanol

++

++

++

++

++

++

Esters

Amyl acetate

Butyl acetate

Ethyl acetate

Methyl acetate

++

++

++

++

Alkalis

Ammonium hydroxide

Potassium hydroxide

Sodium hydroxide

++

++

++

Ketones

Acetone

Methlyethyl ketone

+

+

Aromatics

Benzene

Toluene

Xylene

0

0

0

Oils

Cottonseed oil

Mineral oil

+

++

Ethers

Dioxane

Ether

Tetrahydrofurane

++

+

+

Other fluids

Formaldehyde

Gasoline

Hexane

JP-4

Kerosene

Mineral spirits

Phenol

Pyridine

Turpentine

Varnish

++

+

+

++

++

++

++

+

+

+

Compatible in most situations: ++

Limited compatibility, testing is suggested: +

Generally not compatible, testing is suggested: 0

Source: Filters and Filtration Handbook, 3rd edition, Christopher Dickenson, Elsevier Advanced Technology

- Filtration rate:

Bag filters are in general designed for applications with a desired filtration rate from 1 to 1000 micron.

Cartridge filters have a filtration rate from 0.1 up to 500 micron.

In both cases distinction between absolute and nominal filtration rate should be made:

The absolute filtration rate indicates the maximum size of a particle that can pass through the filtration unit.

The nominal filtration rate indicates that a certain percentage of material, bigger than the nominal filter rating will be able to pass through the filter. The % efficiency rating (e.g. 98 %) of the nominal filtration rate indicates the amount of larger particles that will be blocked by the filter.

The beta ratio is a mathematical expression, that indicates the ration between the number of particles of a given size entering and leaving the filtration unit.

The Beta Ratio is defined as follows:

Beta (x) = Number of particles > size (x) upstream / Number of particles > size (x) downstream
[Where x = particle size in microns]

The beta ratio indicates how good a filter works: if one out of every three of the particles (>xµm) in the fluid pass through the filter, the filter's Beta ratio at xµm is "3." If only one out of every 300 of the particles (>xµm) pass through the filter, the Beta ratio at xµm is "300." Therefore, filters with a higher Beta ratio provide better particulate control and hence better system protection.

- Pressure drop over filter:

When a flow passes through a filter, a certain pressure drop occurs. This pressure drop depends on the filter media, the filter housing and the flow.

An increasing pressure drop over the filter indicates that the filter has to be replaced: When a filter is nearly clocked, pressure drop higher than in a new, clean filter.

This replacement pressure drop differs from system to system, and is dependent on the filter media.

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