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Filtri a Maniche Vs. filtri a Cartucce

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Maniche filtranti vs. filtri a cartucce

Nell’ambito dei processi industriali, vi sono varie tecnologie che permettono di separare particelle solide e particolato. Se le particelle hanno dimensioni caratteristiche superiori a 10-50 μm, un’apparecchiatura che permette di ottenere risultati interessanti è il ciclone. Quest’ultimo, avvalendosi della forza centrifuga, mette le particelle in condizione di impattare contro le proprie pareti, facendole così precipitare per poi raccoglierle in un opportuno contenitore. Per particelle di dimensioni inferiori la tecnologia ciclonica presenta dei limiti intrinseci, ed è necessario ricorrere alla filtrazione meccanica

Cosa si intende con questo termine? Il significato è estremamente semplice: la separazione della fase solida avviene facendo passare il flusso gassoso attraverso un’apposita superficie filtrante, che trattiene le particelle e le separa così dal flusso.

Filtri a maniche Vs. filtri a cartucce

Sebbene il processo sia estremamente semplice, esistono molteplici soluzioni realizzative che sfruttano questo principio.

In particolar modo, operano secondo la filtrazione meccanica sia il filtro a maniche sia il filtro a cartucce: la differenza risiede nelle caratteristiche morfologico/strutturali del materiale utilizzato e in alcune peculiarità costruttive.

Eccolo, il confronto di nostro interesse!

Meglio filtro a maniche o filtro a cartucce? Quale dei due permette di ottenere le migliori performance? Quali sono le differenze? Partiamo con la nostra analisi.

Maniche e cartucce filtranti: principi di funzionamento

I mezzi filtranti a manica o a cartuccia presentano sia analogie che differenze. La prima cosa che possiamo notare è che, come precedentemente mostrato, entrambi promuovono una filtrazione di natura meccanica. In altri termini, entrambi ostacolano meccanicamente il trascinamento delle polveri all’interno del flusso gassoso. Una domanda chiave è: come lo ostacolano? Per rispondere a questa domanda, risulta opportuno introdurre la differenza tra filtrazione superficiale e profonda.

Che differenza c’è? Com’è possibile vedere nell’immagine, i materiali predisposti alla filtrazione superficiale bloccano le particelle sulla propria superficie, mentre quelli predisposti alla filtrazione profonda consentono la penetrazione delle particelle all’interno del proprio spessore. Frequentemente le particelle accumulate si comportano come ulteriore elemento filtrante, e permettono così di incrementare l’efficienza di separazione. È importante mettere in evidenza che, a fronte di un incremento di efficienza, si ha anche un incremento delle perdite di carico, che rendono necessaria una pulizia o una sostituzione dell’elemento filtrante. 

Filtrazione superficiale-profonda

Come avrai intuito, data la minor penetrazione delle particelle, i materiali che promuovono una filtrazione superficiale sono più semplici da pulire e durano maggiormente nel tempo. I materiali che promuovono invece una filtrazione profonda sono più difficili da pulire e, sebbene presentino costi iniziali inferiori, richiedono una sostituzione più frequente, in quanto i processi di pulizia rischiano di denaturarli.

Sia le maniche che le cartucce possono sfruttare i meccanismi di filtrazione prima descritti, in dipendenza dalla conformazione microscopica del materiale da cui sono costituite. I materiali utilizzati sono tipicamente di natura polimerica, con dei trattamenti e delle aggiunte che permettono di garantire determinate performance in specifici contesti.

Una differenza che, invece, è interessante mettere in evidenza è la diversa superficie filtrante. Infatti, frequentemente le cartucce filtranti hanno una conformazione a pieghe, che consente loro di avere una superficie filtrante molto superiore rispetto alle maniche tradizionali (a fronte di un maggior rischio di intasamento).

Passiamo ad un quesito pratico: come è possibile scegliere tra un filtro a maniche e un filtro a cartucce? Quali sono i parametri di scelta che permettono di optare per l’uno piuttosto che per l’altro?

Filtro a maniche o filtro a cartucce: questo è il dilemma!

Nell’ambito della scelta tra filtro a maniche e filtro a cartucce, vi sono molteplici fattori da prendere in considerazione per operare la scelta. 

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Maniche o cartucce - parametri di scelta

Tra questi possiamo annoverare:

  • Portata del flusso di processo. Questo parametro risulta essere di elevata importanza per operare la scelta, perché influisce profondamente sul dimensionamento dell’apparecchiatura e quindi sui relativi costi. Regole empiriche suggeriscono che i filtri a cartucce, nei contesti che ne permettono l’utilizzo, sono tipicamente più economici dei filtri a maniche per portate inferiori a 30.000-35.000 m3/h. Questa è una regola di massima: nulla sostituisce adeguate valutazioni e considerazioni in ogni specifico contesto.
  • Carico di polveri. Per quanto riguarda il carico di polveri, il confronto vede tipicamente vincitori i filtri a maniche.

Infatti, le maniche filtranti risultano essere utilizzabili in una gamma molto ampia di carichi polverosi, a differenza delle cartucce che risultano essere estremamente funzionali in contesti caratterizzati da una concentrazione limitata di polveri.

  • Natura delle polveri. Anche per quanto riguarda la natura delle polveri, le maniche tendono a mostrare una versatilità maggiore rispetto alle cartucce. Ad esempio, in caso di polveri igroscopiche è assai sconsigliato optare per filtri a cartucce.
  • Flessibilità. In accordo con le due precedenti considerazioni, le maniche filtranti presentano una maggiore flessibilità nei confronti di eventuali variazioni del processo produttivo. Processi produttivi che operano in condizioni estremamente precise e stazionarie possono optare, dietro opportuna valutazione e progettazione, per un filtro a cartucce. Se il processo produttivo risulta invece caratterizzato da intrinseche variazioni di funzionamento, un filtro a maniche risulta potenzialmente la principale scelta per effettuare la separazione di polveri.
  • Costi di esercizio e costi manutentivi. Frequentemente, nell’acquisto di sistemi di trattamento aria, viene valutato il costo dell’impianto o delle apparecchiature stesse. Questa analisi, che prende in considerazione il solo investimento iniziale, risulta riduttiva e poco funzionale. Una buona analisi di acquisto deve infatti valutare anche i costi di esercizio dell’impianto e le necessità manutentive. In cosa si traducono questi costi, in concreto? Tipicamente, le principali voci di costo sono il consumo elettrico del ventilatore e i costi di ricambio dei materiali filtranti. Per quanto riguarda il consumo elettrico, esso è funzione della portata garantita dal ventilatore e della sua prevalenza (utile a vincere le perdite di carico delle tubazioni e delle apparecchiature filtranti). Per quanto riguarda i costi di ricambio del materiale, essi sono funzione della potenziale pulizia ad esso applicabile e alla sua struttura. Infatti, materiali filtranti inizialmente più costosi possono presentare una possibilità di pulizia più efficace, e dunque durare maggiormente nel tempo. Come queste considerazioni si applicano a maniche e cartucce? Tipicamente le cartucce filtranti presentano maggiori problematiche a livello di pulizia. È anche vero che effettuare delle considerazioni di natura generale può essere fuorviante: la dedicata analisi e progettazione del singolo caso permettono di trovare la soluzione migliore per il contesto esaminato.

Filtro a manica o a cartuccia: la nostra esperienza

Nel paragrafo precedente abbiamo esaminato i parametri da prendere in considerazione per una scelta ottimale del sistema a filtrazione meccanica. Tecnosida®, in più di 35 anni di esperienza, ha effettuato un numero molto elevato di analisi e scelte progettuali. Quali sono le principali idee che sono emerse da questa esperienza?

  • Le cartucce presentano una superficie filtrante significativamente superiore rispetto alle maniche. Dunque, a parità su superficie filtrante, le cartucce determinano un ingombro minore dell’apparecchiatura, e risultano quindi estremamente funzionali in progettazioni con spazio limitato. Risultano essere un’ottima scelta nel caso di polveri non igroscopiche, che non intasano eccessivamente il materiale e che non hanno tendenza all’impaccamento. Come detto in precedenza, oltre alla natura delle polveri è importante prendere in esame anche la loro concentrazione.

  • Le maniche, seppur abbiano una superficie filtrante tipicamente inferiore alle cartucce, tendono a garantire una maggiore accessibilità della superficie filtrante stessa e risultano essere indicate per alte concentrazioni di polveri. Le varie morfologie assumibili dalle maniche filtranti ne permettono l’utilizzo in svariati contesti, garantendo alte efficienze e mantenendo un elevato potenziale di pulizia.Le varie morfologie assumibili dalle maniche filtranti ne permettono l’utilizzo in svariati contesti, garantendo alte efficienze e mantenendo un elevato potenziale di pulizia.

Dunque, cosa scegliere?

Alla luce di tutte le considerazioni sviluppate, qual è la scelta migliore? Maniche o Cartucce?

È bene sottolineare che la risposta a questa domanda non esiste. Esistono diversi processi industriali, con diverse condizioni di esercizio e ognuno con le proprie specifiche esigenze. La scelta dell’apparecchiatura filtrante da utilizzare è da effettuarsi sulla base di un’attenta analisi e di una corretta progettazione: l’esperienza e le conoscenze aiutano in ogni contesto a delineare la soluzione migliore, che risponda in modo pienamente funzionale alle esigenze del cliente.

Esamina il nostro filtro DUSTdown®, e scopri le nostre Case History! Potrai trovare una serie di applicazione dei nostri impianti di trattamento, per scoprire come funzionano e per approfondire i molteplici contesti industriali in cui possono essere usati.

A presto, con nuovi interessanti articoli!

Pubblicato il 26/10/2016
Autore Tecnosida S.r.l.

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