Los componentes metálicos porosos, como tubos, placas y discos, son elementos base en conjuntos de filtración, sistemas de distribución de gas, restrictoras de caudal y celdas electroquímicas. La forma adecuada depende de dónde se ubique el componente dentro del sistema y de la función que deba cumplir. Esta guía resume las tres geometrías estándar, sus rangos dimensionales y las aplicaciones para las que mejor se adaptan.

Materiales y estructura de poro

Las tres formas se fabrican sinterizando polvo metálico de acero inoxidable 316L o titanio puro Grade 2 en un horno al vacío a 1000-1200°C. La estructura resultante presenta porosidad interconectada a través de todo el espesor de pared o del cuerpo, con tamaños de poro ajustables entre 0.22 y 100 µm según la granulometría del polvo y los parámetros de sinterizado. La porosidad típica se sitúa entre 30 y 45%, lo que significa que aproximadamente un tercio del volumen del componente es espacio poroso abierto.

La elección entre 316L y titanio depende del fluido de proceso. El 316L cubre la mayoría de los fluidos industriales, como agua, aire, nitrógeno, hidrocarburos, ácidos suaves y soluciones cáusticas. El titanio se especifica cuando hay cloruros, ácidos minerales fuertes como HCl o H2SO4, agua de mar o requisitos de biocompatibilidad en farmacéutica.

Tubos porosos

Rango de diámetro exterior: 14 – 200 mm (titanio) / 20 – 200 mm (316L)

Longitud: 100 – 1200 mm

Espesor de pared: 2 – 10 mm

Porosidad: 30 – 45%

Tamaño de poro: 0,22 – 100 µm

Los tubos porosos son la forma más versátil. Su geometría cilíndrica facilita la instalación directa en tuberías, la inserción en alojamientos o el montaje vertical en recipientes. El fluido puede circular de fuera hacia dentro en modo filtración o de dentro hacia fuera en modo sparging o aireación.

Sparging y aireación

Cuando un tubo poroso se presuriza con gas desde el interior, el gas sale a través de los poros formando burbujas finas y uniformes en la superficie exterior. El tamaño de burbuja depende del tamaño de poro: poros más finos generan burbujas más pequeñas, mayor superficie específica y mejor transferencia de masa. Las aplicaciones típicas incluyen oxigenación de aguas residuales, carbonatación de bebidas y reacciones gas-líquido en procesos químicos. Para aireación suelen emplearse poros de 10-50 µm; para bioreactores con difusión de burbuja fina, 2-10 µm es habitual.

Fluidización

En reactores de lecho fluidizado y sistemas de manejo de polvos, los tubos porosos distribuyen gas de forma uniforme a lo largo de su longitud y mantienen una fluidización estable. La pérdida de carga a través de la pared porosa actúa como resistencia natural y reduce la canalización, incluso cuando la densidad del lecho varía localmente. Esto representa una ventaja importante frente a los distribuidores de tubo perforado.

Filtración en línea

Cuando se usan como elementos filtrantes en línea, los tubos porosos trabajan en flujo de fuera hacia dentro. Las partículas quedan retenidas cuando el fluido atraviesa la pared hacia el interior limpio del tubo. La geometría cilíndrica proporciona una gran superficie de filtración en relación con el diámetro del alojamiento, y varios tubos pueden montarse en paralelo para aumentar la capacidad total.

Placas porosas

Tamaño máximo: 600 x 400 mm (titanio) / 300 x 300 mm (316L)

Espesor: 0.5 – 20 mm (titanio) / 0.5 – 10 mm (316L)

Porosidad: 30 – 45%

Tamaño de poro: 0,22 – 100 µm

Las placas porosas son componentes planos, rectangulares o cuadrados, con porosidad pasante uniforme. Se utilizan cuando se necesita una superficie permeable plana en lugar de una superficie cilíndrica.

Componentes para electrolizadores PEM

En los electrolizadores PEM, las placas porosas de titanio se utilizan en el lado anódico como capas de transporte poroso (PTL) y placas de distribución de flujo. Deben permitir que el agua llegue a la capa catalítica, conducir la electricidad y evacuar las burbujas de oxígeno. El titanio es necesario por la naturaleza altamente oxidante del entorno anódico. Para aplicaciones PTL, el espesor típico está entre 0.5 y 2 mm con porosidad ajustada al diseño de la celda.

Distribución de flujo

Cuando un fluido debe repartirse de forma uniforme en toda una sección, por ejemplo en la alimentación de un lecho empacado o sobre la cara de un intercambiador, una placa porosa actúa como distribuidor pasivo. La pérdida de carga a través de la placa obliga al fluido a redistribuirse lateralmente antes de atravesarla, reduciendo los efectos de chorro de distribuidores simples por boquilla.

Discos porosos

Diámetro: 5 – 400 mm (titanio) / 5 – 300 mm (316L)

Espesor: 0,5 – 20 mm

Tolerancia: diámetro exterior ±0.1 mm, espesor ±0.05 mm

Porosidad: 30 – 45%

Tamaño de poro: 0,22 – 100 µm

Los discos porosos son componentes circulares pensados para alojamientos, bridas y conexiones redondas. Son la forma más sencilla de instalar y muy habituales en aplicaciones pequeñas y de laboratorio.

Filtración de muestras y laboratorio

En química analítica y laboratorios de control de calidad, los discos metálicos sinterizados se utilizan como soportes filtrantes reutilizables en equipos de filtración al vacío, portamuestras en línea y embudos tipo Büchner. Un disco de 25 a 50 mm con grado de filtración de 0.22 a 1 µm permite filtración fina de muestras sin el coste recurrente de membranas desechables.

Difusión de gas

Los discos porosos pequeños de 5 a 50 mm se usan como elementos difusores en sensores, analizadores y pequeños contactores gas-líquido. El disco controla la tasa de paso del gas hacia una cámara de medición o un volumen líquido, proporcionando un caudal estable y repetible sin válvulas ni control activo.

Ecualización de presión

Los recintos cerrados, como cajas electrónicas, transductores de presión o paquetes de baterías, necesitan equilibrar presión interna y externa frente a cambios de temperatura o altitud. Un disco poroso pequeño, normalmente de 5 a 15 mm y con poros de 0.22 a 5 µm, permite un intercambio gaseoso lento mientras bloquea agua líquida, polvo y contaminantes. El principio es similar al de los respiraderos basados en Gore-Tex, pero en una versión metálica capaz de soportar más temperatura y carga mecánica.

Cómo elegir la forma correcta

La decisión suele depender de la geometría de instalación:

  • Tubo cuando el componente va en una tubería, recipiente o carcasa cilíndrica; cuando se necesita sparging distribuido o filtración en línea; o cuando hacen falta conexiones extremas como roscas, tapas o bridas.
  • Placa cuando la aplicación requiere una superficie permeable plana sobre una sección rectangular o cuadrada, en componentes de electrolizadores o para distribución de flujo a gran escala.
  • Disco cuando el componente encaja en un asiento o brida redonda, para equipos de laboratorio y banco, respiraderos o pequeños difusores de gas, o cuando el tamaño requerido es inferior a unos 300 mm.

Las tres formas están disponibles a medida. Si su aplicación requiere una dimensión no estándar, un grado de poro específico o una configuración especial de extremos, consulte nuestra página de componentes porosos o contáctenos con sus requisitos.