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Un disco metallico poroso (spesso denominato disco filtrante metallico poroso o filtro sinterizzato) è un componente metallico circolare dotato di micropori interconnessi al suo interno. Viene utilizzato principalmente per la filtrazione di precisione, la distribuzione gas-liquido, la catalisi e la dissipazione del calore
I. Materiali principali
– Acciaio inossidabile (i tipi più comuni): 304, 316L (resistente agli acidi e agli alcali, resistente alle alte temperature, per uso generico)
– Leghe speciali: Hastelloy, Inconel, Monel (ambienti altamente corrosivi o con temperature estremamente elevate)
– Metalli puri: nichel, titanio, rame (resistenti alla corrosione, conduttori elettrici e termici)
II. Due tipi principali
1. Tipo a sinterizzazione in polvere (poroso di precisione)
– Processo: sinterizzazione ad alta temperatura di polveri metalliche per la formazione di pori interconnessi di dimensioni micrometriche (0,1–120 μm)
– Caratteristiche: pori di dimensioni uniformi, permeabilità all'aria stabile, elevata resistenza e possibilità di rigenerazione tramite controlavaggio
– Resistenza alla temperatura: da -20 °C a 600 °C, resistenza alla pressione fino a 40 MPa
2. Tipo punzonato meccanicamente (foro passante macroscopico)
– Processo: stampaggio/foratura laser, fori di forma regolare (rotondi, quadrati, irregolari)
– Diametro del foro: da 0,5 mm a diverse decine di mm
– Caratteristiche: resistenza estremamente elevata, ottima ventilazione e dissipazione del calore, altamente decorativo
III. Principali vantaggi in termini di prestazioni
– Resistenza alle alte temperature e alle alte pressioni: supera di gran lunga quella dei materiali filtranti in plastica e fibra
– Resistenza alla corrosione: resistente ad acidi, alcali, solventi organici e vapore ad alta temperatura
– Lavabile e riutilizzabile: lunga durata, basso costo
– Struttura stabile: nessuna perdita, nessuna migrazione delle particelle
– Personalizzazione flessibile: è possibile personalizzare le dimensioni dei pori, lo spessore, il materiale e la forma
IIII. Applicazioni tipiche
Gli impieghi dei dischi metallici porosi (principalmente dischi filtranti in acciaio inossidabile sinterizzato) sono molto specifici e riguardano soprattutto condizioni di alta temperatura, alta pressione, forte corrosione e lavaggi ripetuti. Di seguito sono riportati gli scenari più comuni e pratici:
1. Filtrazione di sostanze chimiche e fluidi
– Filtrazione di olio per alte temperature, olio lubrificante e olio idraulico
– Soluzioni acide e alcaline, solventi organici e filtrazione di polimeri fusi
– Recupero delle particelle di catalizzatore e separazione solido-liquido delle sospensioni
Caratteristiche: resistente alla temperatura e alla pressione, non produce scorie, lavabile con vapore e rigenerabile.
2. Filtrazione e distribuzione del gas
– Eliminazione di olio e acqua dall'aria compressa, filtrazione dell'aria sterile
– Filtrazione del vapore, depolverazione dei gas di combustione ad alta temperatura
– Distribuzione uniforme del gas nei reattori, nei dischi di aerazione e nei distributori. Questo è il disco di distribuzione del gas situato sul fondo di molti fermentatori e letti fluidizzati.
3. Settore alimentare e farmaceutico
– Filtrazione di precisione per bevande, succhi, sciroppi e oli alimentari
– Filtrazione di grado sterile per soluzioni farmaceutiche e acqua per preparazioni iniettabili
– Componenti traspiranti, ignifughi e antideflagranti per apparecchiature farmaceutiche
Requisiti: qualità alimentare, sterilizzazione a caldo e assenza di rilascio di sostanze.
4. Apparecchiature per il vuoto e la pressione
– Ventose a vuoto, piastre di supporto porose per essiccatori a vuoto
– Smorzamento, stabilizzazione della portata e riduzione del rumore per sensori di pressione e misuratori di portata
– Componenti per la limitazione della portata e la riduzione del rumore per valvole e strumenti
5. Tutela dell'ambiente e trattamento delle acque
– Filtrazione profonda delle acque reflue, piastre di supporto per moduli a membrana MBR
– Aerazione con ozono, piastre di distribuzione dell'aria per impianti di flottazione
– Disidratazione dei fanghi, piastre filtranti per la separazione solido-liquido
6. Energia e metallurgia
– Filtrazione della sospensione per batterie agli ioni di litio
– Filtrazione del fuso nella fusione dei metalli
– Guide di flusso/filtri porosi per celle a combustibile e apparecchiature a idrogeno
7. Macchinari e resistenza alla fiamma
– Componenti principali del dispositivo antincendio (impedisce il passaggio della fiamma, consente il flusso del gas)
– Silenziatori, rete antirumore
– Impianti idraulici, filtrazione del circuito dell'olio motore
I dischi metallici porosi vengono generalmente utilizzati in applicazioni che richiedono filtrazione, distribuzione dell'aria, divisione del flusso o supporto, specialmente in condizioni operative difficili (alte temperature, alta pressione, corrosione e necessità di pulizia).
V. Principio di filtrazione dei dischi metallici porosi:
Grazie alla presenza di micropori uniformi e interconnessi all'interno del metallo, le particelle solide presenti nel fluido vengono “trattenute”, consentendo al fluido pulito di passare.
1. Principio di base: setacciatura + intercettazione in profondità
I dischi metallici porosi sono solitamente realizzati in polvere sinterizzata e presentano una rete interna di micropori densi e interconnessi.
Durante la filtrazione:
1. Setacciatura superficiale (particelle grossolane): le particelle di dimensioni superiori a quelle dei pori vengono bloccate direttamente sulla superficie del disco e non riescono a passare.
2. Intercettazione profonda (particelle fini): le particelle leggermente più piccole della dimensione dei pori, una volta entrate nei canali tortuosi interni, subiscono: – Collisione
– Adsorbimento
– Rimanere incastrati in canali stretti
In fin dei conti, anche loro sono intrappolati all'interno del metallo.
3. Passaggio dei fluidi: le molecole di liquidi o gas sono molto piccole e possono attraversare agevolmente la rete microporosa, fuoriuscendo dall'altro lato.
2. Perché è migliore dei normali filtri?
– Filtri standard: sono dotati solo di uno strato superficiale, si intasano facilmente e si rompono.
– Metallo poroso: l'intero spessore è costituito da uno strato filtrante, caratterizzato da un'elevata capacità di trattenere lo sporco, un'elevata resistenza alla pressione e un'elevata resistenza alle alte temperature.
