Test methods for assessing the performance of gas-phase air cleaning media and devices for general ventilation — Part 3: Classification system for GPACDs applied to treatment of outdoor air
De acuerdo con la OMS, en 2019, el 99% de la población mundial vivía en condiciones que no cumplían con las directrices de calidad del aire.1 En 2021, se revisaron las directrices de la OMS sobre la calidad del aire. Como resultado, se recomiendan límites más estrictos para el aire exterior y los requisitos del aire interior.2Esto se debe a que los riesgos derivados de la contaminación atmosférica se consideran ahora la mayor amenaza para la salud humana3Los gases contaminantes también están siendo objeto de un mayor escrutinio.
Además de examinar las las directrices de la OMS en cuanto a la calidad del aire, se actualiza la norma ISO 10121 para la investigación de filtros de carbón activo. A partir de 2022, estará activa la tercera parte de la serie de normas. La tercera parte introduce un nuevo sistema de clasificación para los filtros de carbón activado, que examinaremos con más detalle a continuación.
1 Cf. Velasco, R. et al (2022): P. 2.
2 Cf. WHO (2021a): P. 8.
3 Cf. WHO(2021b): P. XIV.
Fig.1: ISO 10121 en la secuencia histórica
La norma de ensayo ISO 10121 consta de tres partes para determinar el rendimiento de los medios y dispositivos de limpieza de fases gaseosas para ventilación general. La parte 1 se publicó en 2014. En ella, la norma ISO 10121-1:2014 describe un procedimiento de ensayo para tres tipos diferentes de medios filtrantes para la limpieza de fases gaseosas.4 La parte 2 ya se publicó en 2013. ISO 10121-2:2013 trata de los equipos necesarios para la limpieza de fases gaseosas.5
Desde 2022, la Parte 3 completa la serie de normas. La norma de ensayo ISO 10121-3 especifica los requisitos y métodos de ensayo para los dispositivos de limpieza del aire en fase gaseosa para su uso en sistemas de ventilación y aire acondicionado. Además, la norma ISO 10121-3:2022 introduce por primera vez un sistema de clasificación independiente para los filtros moleculares o dispositivos de limpieza del aire en fase gaseosa [gas phase air cleaning devices] (GPACD).6
4 Cf. DIN EN ISO 10121-1 (2014): P. 5.
5 Cf. DIN EN ISO 10121-2 (2013): P. 5.
6 Cf. ISO 10121-3 (2022): P. 1.
Para simular el rendimiento de un filtro de carbón activado, se utilizan diferentes gases durante el procedimiento de prueba. La prueba del filtro molecular se realiza de acuerdo con la norma ISO 10121-3 utilizando los gases de prueba ozono (O3), dióxido de azufre (SO2), dióxido de nitrógeno (NO2) y tolueno (C7H8).
No debe confundirse con el ozono de las capas altas de la atmósfera, sino con el ozono producido en el suelo. Por ejemplo, una de las fuentes más comunes de ozono es el smog estival, que se forma por reacciones entre gases y luz solar. La línea de calidad del aire de la OMS indica un límite máximo de 60 µg/m³ como concentración media en un periodo de seis meses.7
7 Cl. WHO (2021a): P. 5-6.
El dióxido de nitrógeno se produce principalmente por la combustión de combustibles en el tráfico, el transporte y la industria. El límite recomendado por la OMS es una concentración media no superior a 10 µg/m³ al año.8
8 Cf. WHO (2021a): P. 5-6.
El dióxido de azufre es un gas incoloro de olor fuerte. El SO2 se libera durante la combustión de combustibles como el petróleo y el carbón, o cuando se funden minerales que contienen azufre. La directriz de la OMS para la calidad del aire recomienda una concentración media diaria no superior a 40 µg/m³.9
9 Cf. WHO (2021a). P. 5-6.
Contaminante |
Tiempo promedio |
2021 AQG *-Level |
| O3 | Temporada alta |
60 |
| 8 horas | 100 | |
| NO2 | Anual |
10 |
| 24 horas | 25 | |
| SO2 | ||
| 24 horas | 40 | |
AGQs= Air Quality Guideline
Fuente: WHO 2021a: p. 135.
Fig. 2: Valores límite recomendados por las directrices de la OMS sobre la calidad del aire
El tolueno se utiliza como gas de referencia para compuestos orgánicos volátiles (COV) según la norma ISO 10121-3. Los COV son compuestos químicos orgánicos cuya composición les permite evaporarse en condiciones interiores normales, es decir, a temperatura ambiente y presión atmosférica normales. Las fuentes naturales se encuentran principalmente en la vegetación, como bosques, océanos, etc. Las fuentes antropogénicas, por su parte, tienen su origen en el transporte y los procesos industriales.10
10 Cf. Parvin, Mitali et al (2016): P. 101-103.
Los filtros de carbón activado son ideales para adsorber estos gases nocivos, ya que los filtros de aire convencionales son inadecuados para la separación de partículas de estas moléculas tan pequeñas. El rendimiento de adsorción de los filtros de carbón depende de varios factores. En primer lugar, hay que evaluar la concentración de aire contaminado y el caudal volumétrico en el punto de uso. La humedad y la temperatura también afectan al rendimiento de la adsorción. Al fabricar el filtro molecular adecuado, debe seleccionarse una granulometría apropiada de carbón activado y distribuirla por todo el medio filtrante. Por último, debe tenerse en cuenta la movilidad del gas portador en un aerosol para lograr el rendimiento de adsorción deseado.11
11 Vgl. IUTA (2021): P. 63.
Para la clasificación según la norma ISO 10121-3, se evalúa el rendimiento de adsorción de un filtro de carbón activado frente a los gases contaminantes ozono (O3), dióxido de azufre (SO2), dióxido de nitrógeno (NO2) y tolueno (C7H8). Para cada gas contaminante debe utilizarse un filtro de carbón activado de idéntico diseño, de modo que el resultado de la prueba no se vea influido por otras sustancias.
Durante la prueba se registran las siguientes características de clasificación:
La eficacia inicial se obtiene cuando el gas de ensayo pasa a través del filtro de ensayo. La capacidad absorbida del gas contaminante se registra como masa [g/m²] o como cantidad de sustancia [mol/m²] del gas de ensayo que fluye a través del filtro de carbón activado. En este contexto, las clasificaciones registradas en términos de cantidad de sustancia son idénticas para todos los gases de prueba en 1,5, 6 y 24,0, y cada una aumenta en un factor de 4 sobre las clases de filtro Light Duty (LD), Medium Duty (MD) o Heavy Duty (HD). En términos de masa, la clasificación también se divide en Light, Medium y Heavy Duty. Sin embargo, hay que tener en cuenta las diferentes masas moleculares de los gases, por lo que los valores que deben alcanzarse difieren en función del gas de ensayo.12
| Gas | mol/m² | g/m² | ||||
| LD | MD | HD | LD | MD | HD | |
| O3 | 1,5 | 6,0 | 24,0 | 72 | 288 | 1152 |
| NO2 | 1,5 | 6,0 | 24,0 | 96 | 384 | 1538 |
| SO2 | 1,5 | 6,0 | 24,0 | 69 | 276 | 1104 |
| Toluol | 1,5 | 6,0 | 24,0 | 138 | 553 | 2211 |
Fuente: ISO 10121-3:2022: P. 13.
Fig. 3: Clases de filtros según ISO 10121
La eficiencia del filtro de prueba se registra hasta que el valor cae por debajo del 50%. A continuación se detiene la prueba y se procede a la asignación final a las clases de rendimiento Light Duty (LD), Medium Duty (MD) o Heavy Duty (HD), así como a la asignación del valor en función de la eficiencia media, que se redondea hacia abajo en pasos del 5%. Para los filtros de carbón activo con una eficiencia ≤ 50%, sigue existiendo la clase de filtro Very Light Duty (vLD).13
El registro de la diferencia de presión inicial y de la diferencia de presión final según ISO 10121-3 es recomendable, pero no obligatorio, ya que la adsorción de gases contaminantes casi nunca provoca un aumento significativo de la diferencia de presión de un filtro de carbón activo.
12 Cf. ISO 10121-3 (2022): P. 13.
13 Cf. ISO 10121-3 (2022): P. 8.
Para clasificar mejor las nuevas clases de filtros, cabe esperar que un filtro de carbón activo Medium Duty 90 (MD 90) dure cuatro veces más que su homólogo Light Duty 90 (LD 90). La vida de servicio de un filtro de carbón activo Heavy Duty 90 (HD 90) es incluso 16 veces superior a la de un filtro de carbón activo Light Duty 90 (LD 90).
Fig. 4: Comparación de la vida de servicio de los filtros de carbón activo LD 90, MD 90 y HD 90
Con la introducción de la norma de ensayo ISO 10121-3:2022, se ha establecido por primera vez un sistema de clasificación para los filtros de carbón activado. Basándose en las clases de filtros, se puede determinar el rendimiento de adsorción para diferentes fases gaseosas. Esto debería facilitar al usuario la comparación de diferentes filtros de carbón activado.
Sin embargo, a veces no se tiene en cuenta la posibilidad de que se produzca un efecto regenerativo en el carbón activado. Además, debe tenerse en cuenta que las fases gaseosas están más concentradas durante el ensayo de lo que suele ocurrir en el aire interior. Además, debe considerarse la comparabilidad del gas sustitutivo tolueno para evaluar su importancia en comparación con el rendimiento de adsorción de los COV.14 Según un informe del Instituto de Tecnología Energética y Medioambiental, el tolueno es ciertamente adecuado como gas de referencia, pero es aconsejable realizar la prueba con una fase gaseosa específica si éste es el objetivo en función de la aplicación.15
La clasificación en las clases de filtros Light, Medium y Heavy Duty aumenta el valor informativo sobre la posible vida útil de los diferentes filtros de carbón activo en funcionamiento real. Nuestro equipo estará encantado de ayudarle a seleccionar el filtro de carbón activado con el rendimiento de adsorción adecuado para su aplicación.
14 Vgl. Ligotski, R. et al (2018): P. 467-474.
15 Vgl. IUTA (2021): P. 62.
¿Cuántas partes de la norma ISO 10121 están activas en la actualidad?
DIN EN ISO 10121-1 (2014): Methode zur Leistungsermittlung von Medien und Vorrichtungen zur Reinigung der Gasphase für die allgemeine Lüftung – Teil 1: Medien zur Reinigung der Gasphase (ISO 10121-1:2014); Deutsche Fassung EN ISO 10121-1:2014, P. 1-48.
DIN EN ISO 10121-2 (2013): Methode zur Leistungsermittlung von Medien und Vorrichtungen zur Reinigung der Gasphase für die allgemeine Lüftung – Teil 2: Einrichtungen zur Reinigung der Gasphase (GPACD) (ISO 10121-2:2013); Deutsche Fassung EN ISO 10121-2:2013, P. 1-50.
IUTA - Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. (2021): Verhalten von Adsorptionsfiltern und –medien für die Raumlufttechnik gegenüber innenraumrelevanten Schadstoffen währen der Betriebsdauer, in Innovationsreport 2021, Bereich Partikelprozesstechnik & Charakterisierung, P. 1-124.
ISO 10121-3 (2022): Test methods for assessing the performance of gas-phase air cleaning media and devices for general ventilation — Part 3: Classification system for GPACDs applied to treatment of outdoor air, P. 1-24.
Ligotski, R. / Sager, U. / Schmidt, F. (2018): Die Durchführung von Adsorptions-Filtertest gemäß DIN EN ISO 10121 – Teil 1: Adsorptionsversuche an Filtermedien, in Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft, 78, Nr. 11/12, P. 466- 474.
Parvin, Mitali / Van Langenhove, Herman / Walgraeve, Christophe / Do Hoai Duc (2016): Indoor-Outdoo Volatile Organix Compounds (VOCs) levels: The Case of Dhaka Urban and Industrial Area, Journal of Modern Science and Technology, Vol. 4, No. 1, September, P. 97-127.
Velasco, R. / Jarosinska, D. (2022): Update of the WHO global air quality guidlines: Sytematic reviews – An introduction, in: Environment International, 170, P. 1 - 6.
World Health Organization (2021a): Globale Luftgüteleitlinien der WHO – Feinstaubpartikel (PM2,5 und PM10), Ozon, Stickstoffdioxid, Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid – Zusammenfassung, P. 1-10.
World Health Organization (2021b): WHO global air quality guidelines – Particulate matter (PM2,5 and PM10) ozone, nitrogen dioxide, sulfur dioxide and carbon monoxide, P. 1 – 273.