Teoría de la filtración de partículas

La teoría de filtración de partículas está muy documentada en la literatura y se ha verificado en la práctica el menor tamaño de partículas detectables de equipos de medición disponibles (Lee y Liu, 1980).

Captura de Partículas

La capacidad de un filtro de capturar partículas depende de diferentes fenómenos físicos y mecánicos, incluyendo la difusión, intercepción, así como los efectos de la inercia y filtración. Las interacciones electrostáticas entre las fibras y las partículas recolectadas también pueden ser de importancia decisiva, en especial en el caso de las fibras de polímeros sintéticos que pueden transportar altos niveles de carga electrostática. En un proceso de filtración ideal, cada partícula que entra al filtro se queda atrapada de manera permanente en contacto inicial con una fibra o una partícula ya atrapada. Cuando las partículas pequeñas se filtran a bajas velocidades del aire, las fuerzas de adhesión (fuerzas de van der Waal) exceden por mucho la energía cinética de partículas aéreas y dichas partículas; una vez atrapadas, es poco probable que se salgan del filtro. Cuando aumenta el tamaño de la partícula y la velocidad del aire, es más probable que las partículas más grandes "reboten".

Efectos de filtración

Las partículas que sean de un diámetro mayor que el claro entre dos fibras no pasan

Efectos de la inercia

Las partículas tienen un mayor momentum, lo que les dificulta más seguir en el flujo de aire alrededor de una fibra. Las partículas siguen su camino inicial propio, entran en contacto con la fibra y permanecen ahí. Estos efectos de la inercia aumentan con la mayor velocidad del aire, así como un mayor tamaño de partículas o del peso de la partículas.

Intercepción

Las pequeñas partículas siguen el caudal de aire alrededor de la fibra y son capturadas si se acercan demasiado a la fibra. El efecto aumenta con un mayor tamaño de partículas, menores diámetros en las fibras y/o menor claro entre las fibras (es decir, menor espacio entre ellas).

Efectos de difusión

La difusión en la dirección longitudinal de fibras medias puede encontrarse solo en el caso de partículas muy pequeñas como víruses. Las partículas se mueven de manera aleatoria dentro del caudal de aire debido al movimiento molecular Browniano. Este mecanismo solo es importante para partículas con diámetros < 1 micrón.

Efectos de difusión

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