Cómo funciona el filtro para aire?Los motores de los automotores no funcionan solamente con combustible. El combustible debe mezclarse con aire a efectos de que se produzca la combustión.
El aire fresco penetra al sistema de admisión del motor, pasando previamente a través del filtro para aire.
En el tubo de admisión se mezcla con la nafta en un proceso llamado atomización.
La mezcla de aire y combustible es luego llevada por un conducto a la cámara de combustión del motor donde es encendida por las bujías.
Al quemarse la mezcla de aire y combustible crea un presión que impulsa a los pistones hacia abajo, y provoca la rotación del cigüeñal. Al girar el cigüeñal transmite esta fuerza a las ruedas e impulsa al vehículo. La cantidad de aire que penetra en un vehículo en funcionamiento es enorme. Por cada litro de combustible quemado en el proceso de combustión, se consumen de 10.000 a 12.000 litros de aire.
La función del filtro para aire es la de eliminar el polvo y otras partículas abrasivas antes que este aire penetre en los cilindros y finalmente a las partes en movimiento del motor.
Los contaminantes básicos transportados en el aire son: el polvo, la suciedad y el carbono. Las cantidades varían en gran medida según el lugar, teniendo las áreas industriales los niveles más altos de contaminación. Cuanto más contaminado sea el medio ambiente, más importante resultará el mantenimiento de un filtro para aire.
Medida del rendimiento del filtroPara llevar a cabo su función de manera adecuada, el filtro para aire debe poseer:
• Una alta eficiencia en la retención de los contaminantes;
• Una baja restricción a la circulación del aire;
• Una alta capacidad para la retención de la suciedad.
Estos criterios de rendimiento son establecidos por los fabricantes de motores y medidos por los procedimientos de prueba desarrollados por la Society of Automotive Engineers (SAE). Para analizarlos más cuidadosamente hacemos referencia a lo siguiente:
• Eficiencia:Es la relación entre el contaminante retenido por el filtro y el contaminante total que penetra en la entrada de la caja del filtro para aire. Por ejemplo, si ingresan 100 gramos de contaminante y dos gramos pasan a través del filtro, la eficiencia del filtro es del 98%. Es importante advertir que un filtro para aire con una eficiencia del 98% es el doble de eficaz, en la protección de un motor, que un filtro con una eficiencia del 96%. Si 100 gramos de polvo y suciedad ingresan por la toma, un filtro eficiente en un 98% permitirá que sólo pasen dos gramos, mientras que un filtro eficiente en un 96% permitirá que pasen cuatro gramos, o sea el doble.
• Necesidad de aire:Esto se refiere a la cantidad de aire requerida por un motor a su velocidad promedio. Un motor es, en efecto, una bomba de aire de desplazamiento constante. Cuando funciona lentamente, circula poca cantidad de aire, a medida que aumenta la velocidad aumenta la circulación de aire; el requerido cuando el motor está funcionando a su velocidad máxima, es denominado "máxima necesidad de aire". Los filtros para motores determinados, están diseñados para adaptarse a su necesidad de aire. Generalmente, cuando mayor sea la necesidad de aire más grande deberá ser el filtro.
• Restricción:La restricción es la resistencia a la circulación del aire a través del cartucho o conjunto del filtro. Un filtro para aire bien diseñado produce una baja limitación a la circulación, permitiendo la entrada de aire limpio a la cámara de combustión en las cantidades necesarias para una máxima eficiencia y potencia del motor. Si la restricción fuera muy elevada, el motor perderá potencia y consumirá mayor cantidad de combustible, en los motores carburados; mientras que en los de inyección producirá una pérdida de potencia.
• Capacidad:La capacidad se refiere a la aptitud del filtro para acumular contaminante. Escencialmente, es la cantidad de suciedad que puede acumular el filtro para aire antes que la restricción alcance el grado máximo. Cuando esto ocurre, el filtro debe ser reemplazado, la capacidad del filtro debe ser, por lo tanto, tan grande como sea posible.
Filtro para aire tipo seco
En 1949 Fram comenzó a ensayar un nuevo tipo de filtro para aire con medio de filtración seco que utilizaba papel. De este programa de prueba y diseño surgió el filtro para aire de tipo seco, de papel plegado. El conjunto de piezas que componen el filtro para aire de tipo seco, que apareció por primera vez en el Studebaker modelo 1953, es el más utilizado en la actualidad. Tal como se ilustra en la figura del costado, el cartucho del filtro reemplazable consiste en estos componentes: • Un tamiz exterior confeccionado en metal desplegado que protege el medio filtrante de papel y lo mantiene en su lugar.
• Un tamiz interior que respalda al papel filtrante, haciéndole de soporte cuando el flujo de aire tiene a desplazarlo. Además cumple con la función de parallama por si se produce una contraexplosión en el motor.
• El medio filtrante de papel que está plegado, provee una gran superficie para atrapar el polvo y la suciedad. El papel, que es una mezcla de fibras naturales y sintéticas, está ideado para retener la suciedad sin limitar la circulación de aire. Aunque este medio de papel parece muy simple, es realmente un material complejo. Está impregnado de una resina termoplástica curada térmicamente para agregar durabilidad y mantener la forma del pliegue. También soporta una serie de rígidos controles de calidad para asegurar que el papel cumpla con los requerimientos de eficiencia, capacidad, restricción y durabilidad.
Un medio filtrante de papel de tipo seco de alta calidad, proveerá más de un 99.8% de eficiencia en la retención de los contaminantes.
• Los sellos de plastisol de los extremos, actúan como un cierre entre el cartucho y la carcaza permanente. El plastisol moldeado es un plástico vinílico, liviano y durable, que asegura un sellado confiable. Como el medio filtrante de papel, los componentes del plastisol son cuidadosamente confeccionados y sometidos a rigurosos procedimientos de control de calidad.
• Intervalos de cambio de filtro. El filtro de aire de tipo seco debe ser cambiado de acuerdo a las recomendaciones del fabricante del motor. Puede ser necesario cambios más frecuentes si el vehículo transita en un área de alta concentración de polvo y suciedad. Un cartucho de filtro que exhiba pruebas de atascamiento o daños debe ser descartado y reemplazado.
El filtro para aire tipo panel
La permanente reducción en el espacio disponible para la instalación del filtro de aire, motivada por la búsqueda de la disminución de la resistencia aerodinámica mediante diseños de carrocería más aguzados, trompas más bajas y menor altura general (reducción del Cx) por parte de los fabricantes de automóviles, sea por motivos estéticos como por la búsqueda de la reducción del consumo de combustible, motivó la aparición de un nuevo tipo de filtro de aire, el filtro panel. Sumado a esto la necesidad de aumentar el tamaño de la cámara de aire, en la carcaza del filtro de aire previo al paso de aire para el mismo, con el fin de disminuir ruidos aumentando de esta forma el confort de los tripulantes del vehículo, más la mejor relación superficie filtrante versus volúmen total ocupado, definieron nítidamente la tendencia a favor de este tipo de filtros.
Una importante característica de estos filtros es la de ser parcialmente autolimpiantes. Como su disposición en la carcaza es paralela al piso, con la cara de ataque (ingreso) del aire mirando hacia abajo, la propia vibración del motor al detenerse hace que las partículas más pesadas que quedaron adheridas al filtro caigan por gravedad al fondo de la carcaza.
Filtro panel con prefiltro
Como el nombre lo indica, este tipo de filtro combina dos elementos, el elemento principal y un prefiltro, para proveer una protección extra y una vida útil más prolongada.
Los filtros dobles han sido utilizados durante largo tiempo para proteger a los camiones y equipos pesados.
Durante años, su costo fue muy elevado para permitir su adaptación a los motores de los automóviles; los ingenieros de Fram lograron éxito al perfeccionar el filtro doble balanceado para uso en automóviles, que provee una protección superior y ayuda a la eficiencia del motor.
Incorpora los siguientes componentes:
• Un prefiltro compuesto de un material sintético. Este medio filtrante es una mezcla de fibras sintéticas resistentes, diseñadas para eliminar los contaminantes finos del aire antes de que pasen a través del filtro interior. Al retener aproximadamente el 90% del polvo y la suciedad del aire, el filtro exterior actúa como un predepurador para prolongar la vida útil del filtro interior y mejorar su eficiencia.
• Un filtro principal de papel plegado que elimina las partículas grandes de suciedad restantes, provenientes del aire, antes de que pasen al motor. Este medio de papel es idéntico al del filtro ya descripto.
Juntos, los elementos del filtro exterior e interior proveen un porcentaje de eficiencia del 99.9% en la retención de los contaminantes. Por lo tanto, menos partículas de suciedad penetran en el motor asegurándole una mayor protección.
De qué manera el diseño doble mejora el rendimiento
Prolonga la vida útil del filtro, debido a que existen dos elementos de filtrado en lugar de uno, el filtro doble provee una mayor capacidad de retención de la suciedad. Además acumula una mayor cantidad de suciedad y dura más que los filtros convencionales. Como resultado, protege las válvulas, aros y paredes del cilindro de los contaminantes durante un período más prolongado.
Intervalos de cambio de filtro
Una inspección visual determinará cuándo debe ser reemplazado el filtro doble para aire. Mientras que el filtro exterior puede aparecer sucio, es posible que el cartucho esté aún dentro del plazo de duración útil. Por lo tanto, el mejor método es el de observar a través del filtro, preferiblemente con una luz fuerte. Si fuese evidente un saturamiento en el filtro principal, o el conjunto exhibiese cualquier signo de daño, el cartucho debe ser descartado y reemplazado por uno nuevo.
Instalación
El reemplazo de un filtro, de tipo seco o panel, es un procedimiento fácil y rápido.
En primer lugar se afloja la mariposa (en las carcazas de filtros redondos) o se destraban las sujeciones de la tapa (en el caso de las carcazas para filtros panel), y se retira la misma, luego se quita el filtro usado, se limpia el receptáculo y la tapa; se instala el nuevo filtro.
En el caso de los filtros redondos, van con cualquiera de los extremos hacia arriba, salvo que uno de ellos fuese más ancho, en cuyo caso éste irá hacia arriba.
Los filtros panel se instalan con el papel orientado hacia la boca de entrada de aire, en la mayoría absoluta de los casos esto significa hacia abajo.
