Aire limpio en todo momento

Para encontrar las sustancias filtrantes adecuadas, los investigadores del Fraunhofer IWS utilizan un sistema de multiadsorción, con el cual se estudia simultáneamente el comportamiento de adsorción de gases en competencia. © Jürgen Jeibmann/Fraunhofer IWS / Los investigadores del Fraunhofer IWS utilizan un sistema de multiadsorción para investigar el comportamiento de adsorción de gases en competencia y encontrar sustancias filtrantes adecuadas. © Jürgen Jeibmann/Fraunhofer IWS

En una conversación conjunta, aproximadamente sobre los requisitos de la solución de filtro deseada, se establecen las bases para la selección de los agentes de secado adecuados. © Jürgen Jeibmann/Fraunhofer IWS / Los investigadores discuten las especificaciones de la nueva solución de filtro y seleccionan agentes de secado adecuados en esta base. © Jürgen Jeibmann/Fraunhofer IWS

Los mejores candidatos a adsorbentes se integran en el prototipo de sistema de filtración, que ha sido fabricado por la empresa ULT de Löbau. Una característica distintiva de este sistema en comparación con los sistemas de filtración convencionales es su monitoreo mediante sensores, que detecta automáticamente cuándo el medio de filtración está saturado con sustancias y necesita ser reemplazado. © Jürgen Jeibmann/Fraunhofer IWS

El proyecto MultiFUN fue financiado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

La fabricación de metales con láser y plasma libera muchas sustancias nocivas en el aire ambiente. El Instituto Fraunhofer para Tecnología de Materiales y Radiación IWS ha desarrollado ahora, junto con socios, un sistema de filtración que elimina de manera muy eficiente las diferentes sustancias del aire. Puede adaptarse individualmente a los distintos materiales y a las sustancias liberadas en cada caso. En el futuro, esta tecnología se utilizará en otras aplicaciones, como la fabricación aditiva.

Al trabajar con láseres o plasma en la fabricación de metales, se liberan micropartículas y gases y sustancias nocivas para la salud. En las empresas de procesamiento de metales, generalmente se eliminan estas sustancias mediante sistemas de extracción y ventilación en el lugar de trabajo. Cuando esto no es posible, los empleados llevan máscaras de protección. Sin embargo, con la creciente automatización de la producción, por ejemplo, mediante robots de fabricación, la protección contra emisiones a veces pasa a un segundo plano cuando no hay personas presentes de forma permanente. »Esto es problemático, porque los empleados deben entrar de vez en cuando en las salas para reparar daños, mantener las instalaciones o verificar la calidad de los productos«, dice Jens Friedrich, jefe del grupo de filtración de gases y partículas en el Instituto Fraunhofer para Tecnología de Materiales y Radiación IWS en Dresde. »Entonces, los empleados no tienen claridad sobre qué tan contaminado está realmente el aire.«

Un sistema de filtración para todo

Por ello, el Instituto Fraunhofer IWS en Dresde ha desarrollado, en un proyecto financiado públicamente, junto con empresas de Sajonia, un sistema de filtración que limpia el aire en los espacios de producción y, al mismo tiempo, captura de manera efectiva una gran variedad de sustancias nocivas. Hoy en día, los sistemas estándar son filtros de carbón activado, que retienen, por ejemplo, compuestos orgánicos volátiles, los llamados VOC. Sin embargo, en las empresas de procesamiento de metales y talleres, a menudo también se encuentran sustancias como formaldehído, óxidos de nitrógeno o compuestos problemáticos de azufre. Además, en la soldadura láser se liberan micropartículas de metal o material de soldadura. Hasta ahora, no existía un sistema que eliminara todas estas sustancias de manera igualmente eficiente del aire del ambiente. En el proyecto MultiFUN, los socios desarrollaron por primera vez un sistema de filtración flexible. Está compuesto por varios módulos intercambiables individualmente. Cada nivel de filtro contiene un medio filtrante específico que elimina determinadas sustancias del aire. Además del carbón activado, se utilizan zeolitas o polímeros porosos, así como también llamados compuestos de armazón organometálicos.

Pruebas con muchas sustancias diferentes

Para encontrar la sustancia filtrante adecuada, los investigadores del Fraunhofer IWS primero probaron en laboratorio una serie de sustancias para ver qué tan bien adsorben las diferentes sustancias nocivas del aire. Los mejores candidatos se integraron luego en el prototipo del sistema de filtración, fabricado por la empresa ULT de Löbau. Una característica especial en comparación con los sistemas de filtración convencionales es la sensores que detectan automáticamente cuándo el medio filtrante está saturado con sustancias y necesita ser reemplazado. El estado se muestra visualmente mediante LEDs de colores para cada nivel de filtro y clase de sustancia nociva. Por lo tanto, solo hay que cambiar el nivel de filtro correspondiente.

Mejor no prescindir de sistemas de filtración

Con la creciente automatización, actualmente aumenta el número de espacios de fábrica en los que el aire se limpia de manera insuficiente, por ejemplo, en instalaciones de fabricación 3D. »Esto inevitablemente conducirá a conflictos, porque nunca se puede prescindir completamente de las personas«, dice Jens Friedrich. »Es totalmente recomendable usar sistemas de filtración para proteger permanentemente la salud de los empleados, incluso cuando solo entran ocasionalmente en las áreas automatizadas.« En la fabricación aditiva con robots láser 3D, además, se liberan en grandes cantidades micropartículas que también ensucian el espacio y los talleres cuando se depositan. Estas partículas pueden contaminar productos de alta calidad. Además, representan un riesgo de accidente, ya que uno puede resbalarse con las bolitas que se acumulan en el suelo.«

Junto con varias empresas, el Fraunhofer IWS trabaja actualmente en el desarrollo de un sistema especialmente diseñado para filtrar las sustancias nocivas y compuestos que se liberan durante la fabricación aditiva. »Nuestro instituto cuenta con experiencia en procesamiento láser, conocimientos sobre materiales y experiencia en el desarrollo de sistemas completos«, dice Friedrich. »Por eso, somos el socio adecuado para desarrollar soluciones de filtración de este tipo.« También ve una demanda creciente de sistemas de filtración para la fabricación y el reciclaje de baterías, que eliminen diferentes sustancias del aire. Esto es especialmente importante porque en ellas se utilizan metales como níquel, manganeso y cobalto, que pueden formar compuestos que son peligrosos para la salud incluso en dosis muy pequeñas.

El proyecto MultiFUN fue financiado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (EFRE). Entre los socios se encuentran la ULT AG de Löbau, la empresa SEMPA SYSTEMS GmbH de Dresde, el fabricante textil Norafin Industries GmbH de Mildenau y el Instituto Fraunhofer IWS.