Sistemas de aspiración: tipos, funcionamiento, criterios de selección de la instalación
Los procesos de producción a menudo van acompañados de la emisión de partículas de polvo o gases que contaminan el aire del local. Los sistemas de aspiración, diseñados e instalados de acuerdo con los requisitos normativos, pueden ayudar a resolver el problema.
Se analizará cómo funcionan y dónde se aplican estos dispositivos, cuáles son los tipos de complejos de purificación de aire. Se indicarán los principales componentes de trabajo, se describirán las normas de diseño y las reglas de instalación de los sistemas de aspiración.
Contenido del artículo:
Cómo funciona
La contaminación del aire – es una parte inevitable de muchos procesos de producción. Para cumplir con las normas sanitarias establecidas de pureza del aire, se utilizan procesos de aspiración. Con ellos se pueden eliminar eficazmente polvo, suciedad, fibras y otras impurezas similares.
La aspiración consiste en una succión que se realiza mediante la creación de una zona de baja presión en las inmediaciones de la fuente de contaminación.
Para crear tales sistemas, se requieren conocimientos especializados serios y experiencia práctica. Aunque el funcionamiento de los sistemas de aspiración está estrechamente relacionado con los sistemas de ventilación, no todo especialista en ventilación puede manejar el diseño e instalación de equipos de este tipo.
Para lograr la máxima eficiencia se combinan los métodos de ventilación y aspiración. El sistema de ventilación en el local de producción debe estar equipado con un sistema de ventilación de suministro y extracción para garantizar un suministro constante de aire fresco desde el exterior.
La aspiración se aplica ampliamente en las siguientes áreas de la industria:
- producción de trituración;
- procesamiento de madera;
- fabricación de productos de consumo;
- otros procesos que van acompañados de la emisión de grandes cantidades de sustancias nocivas para la inhalación.
Garantizar la seguridad de los empleados con medios de protección estándar no siempre es posible, y la aspiración puede convertirse en la única oportunidad para establecer un proceso de producción seguro en el taller.
La eliminación de contaminantes mediante sistemas de este tipo se realiza a través de conductos de aire especiales que tienen un gran ángulo de inclinación. Esta posición permite evitar la aparición de las llamadas zonas de estancamiento.
El indicador de eficiencia de dicho sistema es el grado de no expulsión, es decir, la relación entre la cantidad de contaminantes eliminados y la masa de sustancias nocivas que no ingresaron al sistema.
Se distinguen dos tipos de sistemas de aspiración:
- Sistemas modulares – dispositivo estacionario;
- Monobloques – unidades móviles.
Además, los sistemas de aspiración se clasifican según el nivel de presión:
- De baja presión – menos de 7,5 kPa;
- De media presión – 7,5-30 kPa;
- De alta presión – más de 30 kPa.
El equipamiento del sistema de aspiración de tipo modular y monobloque es diferente.
Los monobloques constan de los siguientes elementos:
- ventilador;
- separador;
- acumulador de residuos.
El separador es un filtro para la purificación del aire que pasa a través del dispositivo. El acumulador de residuos puede ser estacionario, es decir, integrado en el monobloque, o desmontable.
Dicha unidad se puede adquirir ya lista e instalarla simplemente en un lugar adecuado para realizar los procedimientos de aspiración. Además, no es difícil conectarlas a los sistemas centralizados existentes.
Los sistemas modulares son más complejos de instalar y más costosos, pero su uso es significativamente más eficiente que en el caso de las construcciones monobloque. Tales sistemas no son estándar; primero se diseñan teniendo en cuenta las condiciones y tareas específicas.
Para ello se considera una serie de factores:
- características del local de producción;
- particularidades del proceso tecnológico;
- calidad del medio transportado, etc.
Por lo general, se trata de un sistema centralizado que consta de un conjunto de conductos de aire y una unidad de succión. Para grandes empresas, se puede utilizar un sistema con no solo uno, sino dos o más unidades de este tipo.
El material de los conductos de aire puede variar, según la naturaleza y cantidad de los contaminantes que se pretenden transportar a través de ellos.
Las estructuras de metal negro se consideran las más resistentes, pero también las más costosas. En cualquier caso, las secciones individuales de la línea de aire se conectan herméticamente mediante bridas atornilladas.
Entre las ventajas de los sistemas de aspiración se pueden destacar:
- la relativa simplicidad de la construcción;
- la compatibilidad con varios tipos de equipos de producción;
- seguridad para el medio ambiente;
- la posibilidad de automatización del trabajo;
- la mejora de la seguridad contra incendios del recinto, etc.
Entre los inconvenientes de estas instalaciones se encuentran, en primer lugar, el aumento de los costes de electricidad, especialmente si el diseño es incorrecto, así como la baja resistencia al desgaste de los conductos metálicos. Estos aspectos deben tenerse en cuenta al elegir la estructura adecuada.
Por qué es necesario el diseño
Para crear un sistema de aspiración modular, se diseñan los siguientes elementos:
- la aspiración local;
- los conductos inclinados;
- sistemas de filtros;
- un ventilador de alta presión, etc.
Como aspiración local se pueden utilizar diferentes modelos de dispositivos, por ejemplo, aspiración lateral, estructuras tipo 'paraguas', 'cubierta' y otras. Los conductos se tienden desde el punto de recogida de residuos hasta el punto de su traslado al exterior.
El sistema de filtración puede implicar tanto la eliminación de las masas de aire limpias del recinto como su devolución tras la filtración al punto de extracción.
Antes de elaborar el proyecto de una instalación de aspiración, es necesario realizar una peritación técnica del estado del objeto. En esta etapa se pueden detectar y corregir las deficiencias del sistema. También se pueden someter a una verificación similar los sistemas de ventilación y aspiración existentes.
La eficacia de la aspiración depende en gran medida de los volúmenes de aire que pasan por los conductos por unidad de tiempo. Cuanto mayor sea este indicador, más caro resultará el montaje de la estructura, así como los gastos de su explotación.
Si se seleccionan correctamente los componentes del sistema, tanto los costes iniciales como los de explotación se pueden reducir considerablemente.
Esto incluye la selección del dispositivo de extracción de aire adecuado, cálculos precisos para la distribución del aire de suministro, etc. Como resultado, la carga sobre el sistema se reducirá, los filtros requerirán una limpieza menos frecuente, la vida útil de los ventiladores aumentará, etc.
Algunos propietarios de instalaciones industriales, al seleccionar un sistema de limpieza, siguen el camino de menor resistencia. Se basan en los parámetros de una instalación de tipo ciclón, simplemente comunicando al proveedor las condiciones de funcionamiento: caudal de aire y naturaleza de los contaminantes.
Como resultado, obtienen un dispositivo cuyo rendimiento se selecciona según tablas sin considerar otros parámetros. Los diseñadores experimentados afirman que este enfoque suele provocar mayores costos y una reducción en la eficiencia del equipo.
El costo de una unidad ciclónica es mayor cuanto mayor es el volumen de aire que se mueve a través de ella. Si se optimiza el sistema de distribución de aire existente, se pueden seleccionar aspiraciones y filtros que proporcionen el efecto necesario con un menor caudal de aire.
Dicho equipo resultará más económico; el ahorro puede ascender aproximadamente a un tercio del costo total. Por eso, antes de elegir el equipo para un sistema de aspiración, se debe realizar una pericia técnica e invitar a diseñadores experimentados.
Características de la instalación de estas estructuras
Dado que por los conductos de los sistemas de aspiración se transportan grandes volúmenes de contaminantes, a dichas estructuras se les exigen mayores requisitos de resistencia, a diferencia de los sistemas de ventilación de impulsión.
Para su fabricación se utiliza acero con un espesor de 1,2 a 5,0 mm, y para las piezas perfiladas se recomienda usar acero cuyo espesor sea 1,0 mm mayor que el material del conducto.
Está prohibido fijar los conductos de aspiración con abrazaderas en suspensión. Solo se permite el uso de abrazaderas fijadas mediante soportes; en algunos casos se utilizan cadenas como sujeción.
La distancia máxima entre soportes debe ser de tres metros para tuberías de diámetro superior a 40 mm y de cuatro metros – para diámetros de 400 mm o menos. Estos parámetros garantizarán una resistencia suficiente de la estructura y reducirán el riesgo de rotura de los conductos durante la operación.
Otra particularidad de los conductos de aspiración es que a menudo es necesario desmontarlos para limpiar los contaminantes acumulados en las paredes. Además, debido al rápido desgaste, algunos elementos deben reemplazarse periódicamente.
Por esta razón, se recomienda utilizar para la instalación de las estructuras elementos de conexión de montaje rápido, en lugar de las bridas tradicionales, que se deterioran rápidamente por los frecuentes montajes y desmontajes.
Para regular los flujos de aire se utilizan compuertas oblicuas, que presentan menor resistencia al flujo y previenen mejor la acumulación de suciedad. No se recomienda el uso de válvulas de mariposa reguladoras en sistemas de aspiración. Es muy importante que los conductos de aire estén ubicados en el ángulo correcto.
La posición de la estructura depende de la velocidad del flujo de aire requerida, que se determina según la naturaleza de los contaminantes a eliminar. Así, para garantizar una velocidad de aproximadamente 20 m/s, se necesita una inclinación de 60°, para una velocidad de 45 m/s – un ángulo de menos de 60°, etc.
Si la naturaleza de los contaminantes permite prever la acumulación de polvo pegajoso en los conductos, se recomienda diseñar dichos sistemas de aspiración industrial desde el principio calculando la velocidad máxima de desplazamiento de las masas de aire.
Para facilitar el proceso de limpieza de la estructura, se insertan en el interior de los conductos de aire revestimientos especiales hechos de película, papel y otros materiales adecuados. Los ventiladores domésticos comunes e incluso algunos industriales no son adecuados para sistemas de aspiración, incluso si tienen una capacidad suficientemente alta.
Se necesitan dispositivos con mayor resistencia al desgaste, que puedan funcionar durante mucho tiempo bajo cargas elevadas sin interrupciones.
Un problema común en los sistemas de aspiración de baja eficiencia – las pérdidas de aire. Para prevenir este fenómeno, los especialistas recomiendan seleccionar ventiladores con cierto margen de potencia. En la práctica, las pérdidas de aire pueden alcanzar el 30% en comparación con los datos calculados.
Una elección incorrecta del punto de succión local puede afectar negativamente a todo el sistema. No se debe seleccionar dicho elemento sin tener en cuenta las características del proceso tecnológico.
En algunos casos será eficaz una cubierta tipo “paraguas”, en otros – una “vitrina”, campana extractora, cabina, etc. Este punto debe ser acordado obligatoriamente con el tecnólogo en la producción específica.
Para la limpieza gruesa del aire del polvo se utilizan bolsas de polvo, cámaras de polvo sin tabiques, conductos de gas con tolva, ciclones secos y otros dispositivos similares, según la naturaleza del polvo.
Para la limpieza media, se suelen utilizar depuradores, y la limpieza fina se realiza mediante un conjunto de medios que puede incluir un precipitador electrostático de tipo ciclónico y un filtro de mangas; en algunos casos se utiliza un tubo Venturi de alta presión u otras unidades adecuadas.
Por qué surgen problemas
Incluso si hay un sistema de aspiración en el local de producción, es necesario verificar periódicamente el nivel de contaminantes en el aire. Puede ocurrir que el sistema funcione en modo normal, los filtros estén en orden, pero la contaminación del aire siga siendo demasiado alta.
La causa de las deficiencias pueden ser algunos fenómenos:
- polvo acumulado en los conductos de aire;
- bajo rendimiento del ventilador de extracción;
- caudal de aire demasiado elevado;
- insuficiente entrada de masas de aire fresco.
Si se acumula una gran cantidad de polvo en los conductos de aire, esto indica que en el proyecto se establecieron velocidades de movimiento del aire demasiado bajas. Otra causa de este fenómeno son los defectos en la configuración de los elementos del sistema de aspiración.
La presencia de curvas demasiado pronunciadas, tramos con poca pendiente, la falta de suficientes compuertas de limpieza, etc., puede dificultar la eliminación oportuna de partículas de polvo del sistema.
Una instalación incorrecta o errores pueden causar pérdidas de aire demasiado elevadas en el sistema, lo que conduce a una reducción general del rendimiento del dispositivo. La fuga de flujos de aire también puede ocurrir como resultado de un funcionamiento incorrecto del sistema de filtración. Por esta razón, se recomienda incluir un porcentaje suficiente para dichas pérdidas en los cálculos.
Si pasa suficiente cantidad de aire a través del sistema, pero el rendimiento del sistema aún no muestra la eficiencia esperada, quizás se deba reconsiderar el diseño de la campana de extracción local.
Debe estar ubicado de manera que recoja la máxima cantidad de contaminantes, impidiendo que ingresen al aire de la sala. Esta estructura se diseña de modo que no interfiera con el trabajo y el desplazamiento del personal.
Si no ingresa suficiente cantidad de aire fresco en el local, entonces no será suficiente para el funcionamiento del sistema de aspiración. Para compensar la mayor eficiencia del intercambio de aire, en el local de producción se instala una ventilación de suministro con recuperación.
En los talleres calientes, no es necesario calentar el aire que ingresa del exterior; basta con hacer una abertura en la pared y cerrarla con una compuerta.
Conclusiones y video útil sobre el tema
Aquí se presenta una revisión del desempaque e instalación del sistema de aspiración móvil RIKON DC3000 para la industria de la carpintería:
En este video se demuestra un sistema de aspiración estacionario utilizado en la fabricación de muebles:
Los sistemas de aspiración – son una forma moderna y confiable de limpiar el aire en instalaciones industriales de contaminantes peligrosos. Si la estructura está correctamente diseñada e instalada sin errores, demostrará una alta eficiencia con costos mínimos.
¿Tiene algo que añadir o tiene preguntas sobre el tema de los sistemas de aspiración? Por favor, deje comentarios en la publicación. El formulario de contacto se encuentra en el bloque inferior.
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De que los sistemas de aspiración – son sistemas muy complejos de calcular y diseñar, me convencí por experiencia propia. La empresa en la que trabajaba estaba ampliando la producción. Construimos por nuestra cuenta un taller de carpintería. Teniendo una formación superior en construcción, intenté diseñar yo mismo el sistema de aspiración para eliminar el polvo y los residuos pequeños de las máquinas. No fue fácil. Comprendí que hay demasiados matices. Los manuales y guías resultaron insuficientes. Se necesitan conocimientos especializados para no tener que rehacer todo el sistema después.
Oleg, en los comentarios, por supuesto, se escribe de todo, pero ¿por qué escribir de manera tan insustancial sobre algo que ya es obvio? Y aquellos que quisieran intentarlo por sí mismos y luego vieran su comentario, podrían al menos aportar un poco más de concreción. ¿Qué conocimientos son específicos y qué matices importantes hay que considerar? ¿Con qué problemas se enfrentó usted en primer lugar? Más, más concreción.