La Parte 4 de la Norma ISO/CD16900-4 especifica los métodos de ensayo y equipos necesarios para determinar la capacidad de los filtros de gas

La Norma internacional ISO/CD16900-4 emitida por el Comité Técnico ISO/TC94/SC15 responsable de los Equipos de Protección Respiratoria, cuyo secretariado ostenta DIN, comprende varios temas. La Parte 4 especifica los métodos de ensayo y equipos necesarios para determinar la capacidad de los filtros de gas.

La norma describe el método de prueba para determinar la capacidad individual o conjunta de los filtros de gas y mixtos que constituyen los sistemas de protección respiratoria (figura 1). Se incluye un ensayo de desabsorción para proporcionar información relativa a la habilidad del filtro para retener el gas adsorbido o absorbido.

Al objeto de comprender cuanto se especifica en la norma conviene definir los términos utilizados en el desarrollo del artículo.

• Adsorción o absorción: el proceso en el que una sustancia (el medio filtrante) absorbe o retiene otra (el gas de ensayo).
• Desabsorción: el proceso en el cual una sustancia (el medio filtrante) libera una sustancia absorbida o adsorbida.
• Tiempo de penetración: el tiempo transcurrido desde el inicio del ensayo hasta que se detecta, en la salida del filtro, el gas de prueba en la concentración previamente especificada.
• Equilibrio: La acción de llevar el filtro a una condición específica de humedad.
• Capacidad de gas: la masa o volumen de un gas de prueba específico que será eliminado o retenido por ciertos mecanismos (ejemplo, adsorción física o química, conversión catalítica, etc.), bajo especificadas condiciones de temperatura, humedad relativa, concentración de gas de prueba y caudal. La masa o el volumen se determinan midiendo el tiempo de penetración a una concentración definida. La ecuación matemática para calcular la capacidad de gas es C = V_fl x C_gas x t_br, cuyos términos a continuación se indican:

C = capacidad de gas [litros o mg]

V_fl = caudal de volumen [l/ min]

C_gas = concentración de gas [% en volumen o mg / m3

t_br = tiempo de penetración [min]

Principio

Los filtros de gas y los combinados (figura 2) se cargan con un determinado gas de prueba, bajo determinadas condiciones, para determinar el tiempo cuando se produce la penetración del gas aplicado a una especificada concentración. El tiempo de penetración, determinado de esta manera, por la concentración de gas de prueba es una medida de la capacidad del gas.

Figura 2: detalle interno de un filtro típico para a absorción de gas y de un filtro mixto para retención de partículas y absorción de gas.

Equipos

A continuación se describen los equipos necesarios para realizar los ensayos:

• Generación de gas

Si el gas de prueba no está disponible en la concentración requerida, se prepara de diferentes maneras. Ejemplos: dilución de un gas por un gas portador (aire) Evaporación de una sustancia química en gas portador (aire), Preparación in situ mediante una reacción química en la que el producto se recoge en gas portador (aire).

Debe tenerse en cuenta que la estabilización de la concentración del gas de prueba lleva algún tiempo debido a su adsorción en las paredes del sistema generador de gas y en la cámara de ensayo.

• Cámara de prueba

La cámara de prueba del filtro debe ser lo suficientemente grande como para acomodar el sistema de filtrado objeto de ensayo y también permitir una exposición homogénea del filtro. La construcción de la cámara debe ser resistente al gas de prueba, estanca y segura para soportar cualquier presión, ya sea positiva o negativa, que pueda generarse. La orientación de la muestra debe ser que el gas fluya horizontalmente y alienada en la dirección de la capa con mínimo espesor del filtro.

Nota: una corriente de gas directa no debe impactar frontalmente al filtro.

• Detección (figura 3)

El tiempo de respuesta del sistema de detección, que incluye líneas y conexiones de muestreo, será conocido y tomado en cuenta al informar del tiempo de penetración.

El detector debe tener suficiente sensibilidad y resolución para determinar con precisión la cantidad requerida a la concentración de la penetración especificada.

General

Se puede emplear cualquier método experimental para obtener la concentración especificada para el gas de prueba influente y para medir la concentración del gas de efluente, siempre que cumpla con los siguientes límites:

• Concentración de gas influente: ± 10% del valor especificado;
• Concentración del efluente: ± 20% del valor de penetración especificado

Condiciones de flujo de prueba

Todas las pruebas se realizarán de manera que el flujo del gas de prueba se dirija horizontal y axialmente a través del filtro. Se debe tener cuidado de que el gas de prueba no se dirija preferentemente a una parte del filtro o sistema filtrante.

La concentración del gas de prueba se estabilizará antes de comenzar la prueba.

Múltiples filtros (figura 4)

Cuando un filtro de un equipo con múltiples filtros se prueba separadamente, el flujo de aire especificado para el ensayo será dividido por la cantidad de filtros a través de los cuales se distribuye el flujo de aire. Sin embargo, si es posible que se pueda utilizar aislado el filtro del equipo con filtro múltiple, se usará el flujo de aire estipulado para la prueba.

Si las resistencias de los filtros cumplen la ecuación:

[∆ resistencia de flujo] max / resistencia media al flujo ≤ 0 2, entonces el filtro puede probarse como un filtro único con un flujo proporcionado.

Si las resistencias al flujo de los filtros no cumplen con esa ecuación, los filtros deben ser probados con el equipo filtrante al caudal completo.

Adsorción o absorción

Los gases de prueba utilizados serán aquellos contra los cuales los filtros están destinados a proporcionar protección. El gas de prueba será impulsado a través del filtro, en modo de flujo continuo, al caudal, humedad relativa y temperatura como se especifica en la norma correspondiente.

La concentración del gas de prueba en el aire efluente se registrará durante la prueba hasta que ocurre la penetración, o hasta que se haya alcanzado el tiempo de penetración mínimo requerido, (incluida la compensación para variaciones del valor nominal de la concentración de influentes), lo que antes ocurra.

El tiempo medido para la penetración t_br (medido) se corregirá mediante una proporción lineal simple del actual C_(actual) y las concentraciones de influyente especificado C_{(especificado)}, de acuerdo con la siguiente ecuación:

t_br (corr) = t_br (medido) x C_(actual) / C_{(especificado)}

Por ejemplo: concentración especificada = 5.000 ml/m³, concentración actual = 4.773 ml/m³, tiempo de penetración medido = 44 min.

Tiempo de penetración corregido = 44 min x 4.773 ml/m³ / 5.000 ml/m³= 42 min

Desabsorción

Los filtros se cargarán como especifica la norma correspondiente al equipo. Después de la carga, los filtros se almacenarán en un recipiente adecuado, sellado e impermeable lo más pequeño posible, a temperatura de 21 a 25 °C, por un período de entre 44 y 52 h.

Después de este almacenamiento, se debe pasar aire limpio a través del filtro a la velocidad de flujo, humedad relativa y temperatura utilizada en la prueba de absorción especificada en la norma del equipo, durante un período de 2 horas o hasta que se produce una penetración, lo que ocurra antes. La concentración del gas de prueba en el aire efluente deberá registrarse continuamente durante esta prueba

El informe de prueba incluirá información sobre los parámetros siguientes:

• el número de especímenes;
• preparación del dispositivo;
• cualquier acondicionamiento o prueba previa;
• prueba (adsorción/absorción, desabsorción);
• cualquier desviación del método;
• parámetros de prueba para la absorción/adsorción (gas de prueba, concentración / tiempo de la penetración, humedad, temperatura, caudales (flujo máximo continuo, picos a corto plazo);
• parámetros de prueba para la desabsorción (temperatura, tiempo);
• criterios de aprobación / reprobación; y
• condiciones de almacenaje.

Además del informe, en el ensayo de absorción, sobre el tiempo de penetración corregido o el hecho de que no ocurrió la penetración y del informe, en el ensayo de desabsorción, de la concentración máxima del gas de prueba en el aire efluente y el correspondiente tiempo.

Bibliografía

• ISO/CD 16900-4 Respiratory protective devices – Methods of test and test equipment – Part 4: Determination of filter capacity.
• Texto y figuras de la norma ISO correspondiente.
• Figuras gentilmente cedidas por MSA Spain, S.L.