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Sistemas para la captación de humos y nieblas industriales
Desde que Nikolay Gavrilovich inventó la soldadura por arco, en el siglo XIX, se han producido notables avances en su desarrollo, convirtiéndose en un método de fabricación fundamental hasta nuestros días.
Los procesos de soladura están presentes en innumerables sectores como la automoción, ferroviaria, aeroespacial, oil&gas, industria pesada…, en las que se emplean diversas técnicas, desde la soldadura por arco con electrodos y por plasma, hasta las desarrolladas a partir de los años 80 como la soldadura por láser, y más adelante las TIG y MIG.
La incorporación de robots para la automatización de los procesos de soldadura ha incrementado las velocidades de soldadura y las ratios de producción.
Para lograr mantener una calidad de aire aceptable en las modernas plantas industriales, captar la neblina producida por humos de soldadura o aceites industriales se ha convertido en una prioridad, formando parte importante del mantenimiento general.
Tal y como Bob Morfeld, Brian Yappel y Jeff Maccora de Donaldson Inc comentan en su artículo sobre como diseñar sistemas de niebla, podemos distinguir tres estrategias para la captación de nieblas:
1- Un captador instalado en cada máquina productiva
2- Instalación celular con un captador que recoja las nieblas de varias máquinas
3- Captador de nieblas centralizado para dar servicio a la gran mayoría de las máquinas productivas.
Desde has más de 50 años, Donaldson ha desarrollado soluciones para la filtración de humos y sólidos para las más diversas industrias, a través de un amplio catálogo de productos diseñados a medida para cumplir con las exigencias requeridas en cada aplicación.
Todas las nieblas producidas por humos o aceites industriales tienen en común requieren su mitigación para preservar la salud de los trabajadores ante los óxidos de metal y los gases, así como peligrosas caídas por resbalamiento. Además, no contar con estos equipos hará que seamos incapaces de cumplir con las regulaciones legales, así como no retener el talento en nuestra empresa.
Vamos a comenzar por la primera de las estrategias, la instalación de un solo captador por máquina productiva.
Sin duda es la aplicación más común por su rápida y sencilla instalación. Esta solución permite no instalar conductos o un número muy reducido de ellos. Este tipo de instalación es la más fácil de aplicar en toda la planta, resolviendo problemas de instalación derivados de obstáculos como grúas, conductos…
Como ya hemos dicho anteriormente, dependiendo de la aplicación que tratar aplicaremos una de las tecnologías de captación disponibles en el catálogo de Donaldson. Por este motivo, la instalación de un equipo por máquina, a menudo proporciona una vida útil del filtro más prolongada.
Asimismo, nos brindará la posibilidad de poner en marcha únicamente la máquina que se necesaria en cada momento, pudiendo sincronizarse con los tiempos de mantenimiento del equipo. El mantenimiento del refrigerante se reducirá debido a que evitaremos la contaminación cruzada y la neblina recogida en el filtro se drena nuevamente al depósito del refrigerante.
Por el contrario, la instalación de un equipo por máquina exige motores de arranque diferentes, lo que incrementa los costos de instalación. Asimismo, tendremos más elementos filtrantes que mantener.
Por lo general la opción Celular consta de un captador que da servicio de 3 a 5 máquinas que habitualmente realizan un mismo trabajo de manera secuencial, utilizando un sistema de refrigeración común, dejando de trabajar conjuntamente.
Durante el tiempo de inactividad de estas máquinas, podremos realizar el mantenimiento de nuestra captador sin interrumpir los procesos de fabricación. Asimismo, al haber un número menor de equipos, reduciremos los costes de instalación y mantenimiento, reduciendo el consumo de energía.
Por otro lado, al disponer de varios puntos de captación, probablemente con diferentes tipos de refrigerantes, la vida de los elementos filtrantes puede verse afectada negativamente.
El segundo asunto a considerar es la instalación de conductos y su distribución para evitar acumulaciones de nieblas o fugas, los expertos de Donaldson indican que un ángulo de 1ª a 3ª es bueno.
La tercera opción, la captación de nieblas centralizada nos permitiría poder gestionar hasta un centro con 20 máquinas. Pese a podernos ahorrar costos en su instalación, esta opción no es muy común en los modernos procesos de maquinado y fluidos de corte.
Una clara desventaja se produce cuando existe un problema en la captadora ya que dejamos de prestar servicio a toda la planta o sección. Asimismo, requiere de mucho espacio y una cuidadosa selección del emplazamiento de la captadora, así como del diseño de instalación de los conductos, requiriendo unos ventiladores con mayor presión estáticas y potencia de cada motor.
Además de estos inconvenientes, hay que sumar una posible insonorización del equipo para evitar los ruidos producidos por sus mayores ventiladores y motores, la contaminación cruzada y los costos de eliminación de los refrigerantes
Para lograr definir correctamente la mejor solución para la captación de nieblas y humos en sus procesos de fabricación deberíamos de realizarnos las siguientes preguntas:
- ¿Con que tipos de materiales trabajamos?
- ¿Qué volumen de nieblas o humos generamos?
- ¿Nuestros equipos están abiertos o cerrados?
- El área de trabajo, ¿es abierta o está dividida en celdas individuales de trabajo?
- En el caso de humos de soldadura, ¿ el soldador está fijo en una posición o se mueve alrededor de la pieza?
- ¿Existen limitaciones de espacio?
- ¿Existen obstáculos, como grúas, columnas… a salvar?
- ¿Es importante tener la capacidad de reorganizar las células de trabajo?
- ¿Necesitamos puntos de captación fijos o bien unidades móviles?
La captación ambiental es una alternativa a la captura en la fuente al abordar la filtración general del aire del espacio de trabajo.
Un enfoque de captación ambiental está diseñado para limitar las concentraciones generales promedio de humos de soldadura. A diferencia de los métodos de captura en la fuente, a captación ambiental no aborda cada proceso de soldadura, sino que se centra en los niveles de humos de soldadura en promedio en todo el volumen general de la habitación.
La clave para una captación ambiental efectiva es mantener un movimiento de aire adecuado en todo el volumen de aire alrededor de la zona de trabajo designada. Los humos de soldadura suben de manera natural a una capa de estratificación aproximadamente a 3 a 4,5 mt por encima del suelo del taller. Ubicar la entrada de aire para un colector ambiental a esta altura respalda su efectividad.
Devolver el aire filtrado cerca del nivel del piso ayuda a respaldar la circulación natural en una instalación.
Las captadoras ambientales generalmente se colocan en toda la instalación. La cantidad de captadores necesarios para una operación está determinada por el tamaño del área de trabajo, la velocidad de soldadura y la aplicación. La captación de datos ambientales puede ser una solución adecuada cuando las estaciones de soldadura o las áreas de trabajo se reconfiguran con frecuencia.
Con el respaldo de más de 250.000 instalaciones
globales durante cuatro décadas y una red selecta de socios, ningún otro fabricante de equipos es más capaz -o más confiable- para resolver los desafíos de recolección de polvo, humo y niebla que Donaldson.
Como en el caso de la soldadura, en el mecanizado húmedo se ha producido un notable incremento de requerimientos en cuanto a presión a la que se debe de suministrar el fluido refrigerante y lubricante, así como a su cantidad, debidos principalmente al incremento de las velocidades de mecanización.
La cantidad de niebla generado se ha incrementado y las partículas que componen esta niebla has disminuido de tamaño, dando como resultado un deterioro de la calidad del aire interior.
Las necesidades de mitigar las nieblas se hacen cada vez más necesarias y por ello es importante elegir una solución que se ajuste a las necesarias de nuestro proceso.
Durante más de 40 años, Donaldson ha proporcionado su experiencia en la captación y filtrado de nieblas para un variado rango de aplicaciones, incluido el mecanizado y el trabajo con metales.
Con más de 90.000 captadores de nieblas instalados, Donaldson dispone de una solución para su aplicación, incluyendo procesos húmedos como el corte, el mecanizado, el torneado y el rectificado.
Disponemos de captadores de niebla para flujos de 100 a 5.500 CFM con componentes certificados UL y una garantía de 10 años. Una gama de medias filtrantes avanzadas que mejoran el rendimiento y eliminan partículas submicrónicas, extendiendo la vida de sus elementos filtrantes y equipos.
El colector de polvo es el principal componente para lograr un aire más limpio en su instalación productiva, pero si no puede hacer que el aire sucio ingrese en el colector de manera eficiente, se arriesga a un mayor uso de energía, un desempeño menor del colector, y se generarán condiciones de inseguridad en la planta.
Los ductos se usan para conducir la suciedad y el aire desde el punto de colección al colector. Debe estar correctamente dimensionada para crear una "velocidad de transporte" que mantenga la suciedad en movimiento.
El tamaño del ducto se basa en 2 variables: las partículas que se deben recoger y el volumen de aire que se debe mover. Mientras más pesada sea la suciedad, se necesitará una velocidad del aire más alta.
Ejemplo
Polvo de acero transportado @ 1066 metros por minuto (velocidad). Un molino típico utiliza 152,4 metros cúbicos de aire por minuto para controlar el polvo. Para mover todo este aire, seleccione un tamaño adecuado de ductos, en este ejemplo, un ducto de 5 pulgadas de diámetro rinde aproximadamente 1066 pies por minuto para un volumen de aire de 850 metros cúbicos por hora.
Si los ductos son demasiado estrechos, pueden ocurrir dos problemas:
- Una mayor pérdida de presión (delta P) y un incremento del consumo energético debido a la mayor velocidad.
- El aumento de delta P reducirá el volumen de aire que ingresa en el extractor de colección, lo que reduce el desempeño del colector de polvo.
Si los ductos son demasiado largos, pueden ocurrir dos problemas:
- Si no se aumenta el volumen de aire, la suciedad no se podrá transportar por los ductos y el material se acumulará en el interior.
- Si las partículas son pesadas, los ductos serán más pesados de lo que puede resistir el soporte de estructura, y es posible que caiga al suelo.
Resultado final
El tamaño correcto del sistema de conductos es un factor clave en el sistema de colección de polvo
Otro factor que marca una gran diferencia y afecta de manera directa e importante al resultado final de nuestra instalación es el medio filtrante.
La combinación de la solución de niebla adecuada con los requisitos específicos de la aplicación es fundamental para garantizar el rendimiento. Donaldson ofrece una gama de tecnologías de medios filtrantes de alta eficiencia y cuenta con experiencia especializada para aplicarlas de manera adecuada.
El medio patentado Synteq XP está diseñado con una combinación de fibras pequeñas y grandes con un sistema de unión sin resina. Se ha demostrado que las fibras pequeñas aumentan la eficiencia de filtración, mientras que las fibras más grandes brindan soporte
estructural y canales de drenaje despejados. El resultado es un drenaje superior, lo que genera una menor caída de presión y una vida útil más prolongada del filtro.
El medio de fibra de vidrio de alto espesor es una buena opción cuando hay una gran cantidad de virutas en la niebla, o cuando la niebla es cerosa, pegajosa o excesivamente sucia. Generalmente aplicada en operaciones de esmerilado de superficies, soldadura fuerte, fundición a presión, electroerosión o soldadura blanda, la fibra de vidrio de alto espesor tiene excelentes características de carga para partículas sólidas y aún así permite que la niebla recolectada se drene. Los filtros hechos de fibra de vidrio de alto espesor están disponibles en niveles de eficiencia ASHRAE del 65 % o 95 %.
Los filtros DOP del 95 % se usan a menudo como filtros posteriores para mejorar la eficiencia del sistema de recolección de niebla primaria. Eliminan el 95 % de partículas/gotas de niebla de 0,3 micrones de tamaño, tienen una buena capacidad de retención y
cumplen con la mayoría de los estándares de emisiones.
Los filtros posteriores HEPA eliminan el 99,97 % de partículas/gotas de niebla de 0,3 micrones de tamaño. Los filtros se usan en conjunción con un sistema de recolección de niebla primaria cuando existen especificaciones de eficiencia críticas o cuando los trabajadores están expuestos directamente al aire de descarga del sistema de recolección de niebla.
En resumen, la elección de un sistema de captación de humos o nieblas, por su complejidad, debe de contar con el soporte de un estudio profesional que sólo un especialista en filtración puede aportar para disponer de las últimas tecnologías en equipos de captación, medias filtrantes y experiencia en instalaciones.
Con cientos de miles de instalaciones en todo el mundo durante más de 40 años, Donaldson es una opción de garantía que Fires pone a su servicio con personal homologado por Donaldson para su instalación y mantenimiento.
