Ventilación de locales industriales: reglas para organizar el intercambio de aire

La función principal que realiza la ventilación de los locales industriales es la eliminación del aire usado y la inyección de aire fresco. Con su ayuda, en los talleres y oficinas de la empresa se crea un ambiente de aire confortable que cumple con los requisitos normativos.

Es difícil sobreestimar el papel de un sistema de ventilación eficaz. Después de todo, estará de acuerdo, solo en condiciones de aire limpio, temperatura y humedad normales se puede lograr un aumento de la productividad laboral.

Para entender cómo organizar un intercambio de aire suficiente en el edificio, es necesario comprender los tipos y características de funcionamiento de los diferentes sistemas de ventilación.

Explicaremos cómo funciona la ventilación natural y mecánica, describiremos las formas de organizar la ventilación local del área de trabajo y también explicaremos los principios del cálculo del intercambio de aire.

Clasificación de los sistemas de ventilación

Todos los sistemas de ventilación existentes se agrupan según 4 criterios:

1. Según el método de movimiento del aire, la ventilación se denomina: natural, mecánica o artificial, combinada, cuando están presentes ambas opciones simultáneamente.
2. Según la dirección del flujo de aire, los sistemas de ventilación se dividen en de suministro, de extracción o de suministro y extracción.
3. Según el lugar de acción, los sistemas de ventilación se agrupan en 3 grupos: general, local, combinado.
4. Según su finalidad, se distinguen sistemas de trabajo y de emergencia.

La base para el diseño de la ventilación para los puestos de trabajo en la producción son las normas establecidas en el SNiP 41-01-2003. El intercambio de aire natural y mecánico funcionan según diferentes esquemas.

Mientras que los procesos que ocurren en la ventilación natural dependen de la presión térmica y del viento y son prácticamente incontrolables para el ser humano, el intercambio de aire forzado solo es posible con su participación activa.

Esquema de acción del intercambio de aire natural

La ventilación de locales que se realiza mediante el primer método no es más que una simple ventilación. Ocurre sin intervención humana y es posible cuando las barreras no son lo suficientemente herméticas y permiten el paso del aire tanto desde el exterior como desde el interior.

La dirección está influenciada por la presión. Si sus valores son más altos en el exterior, se abre un camino para que el aire limpio penetre en el local desde la calle. En caso contrario, el aire caliente del local encuentra vías de salida hacia el exterior. A menudo estos procesos ocurren en paralelo.

La gran ventaja de la ventilación natural radica en que su instalación no requiere gastos significativos ni en equipos ni en suministro eléctrico. De todos los esquemas existentes, este es el más simple.

La ventilación natural activa ocurre de manera desorganizada debido a circunstancias fortuitas. Se observa en condiciones donde la temperatura del aire exterior e interior del edificio difieren marcadamente.

Contribuye a este proceso la aparición de zonas con valores de presión altos y bajos desde el lado del edificio que es intensamente azotado por el viento y desde su lado más protegido respectivamente. En tal situación, se observa infiltración: el aire entra al local por el lado de barlovento y sale por el lado de sotavento.

El coeficiente de intercambio de aire, que caracteriza la intensidad del proceso, no supera 0,5 en el método de ventilación natural.

La ventilación desorganizada no puede proporcionar condiciones confortables para las personas y el equipo en funcionamiento dentro de un local industrial. Aquí deben estar presentes sistemas especialmente diseñados.

La ventilación natural de tipo organizado se realiza mediante aireación o con deflectores. Tanto la entrada como la salida de aire del local se produce a través de aberturas en las estructuras de cerramiento o mediante conductos de aire. En la ventilación por conductos siempre hay un deflector.

Cuando se habla de ventilación en la industria, no solo se refiere al equipo, sino también a su mantenimiento técnico y a todo un conjunto de medidas relacionadas con la creación de un microclima saludable.

Ventilación natural con uso de aireación

En los talleres donde la tecnología prevé una gran generación de calor, la aireación implica un intercambio de aire a través de lucernarios y aberturas de ventanas bajo el efecto de la presión térmica y del viento. En los talleres fríos, la asimilación del aire se produce solo por la presión del viento.

Al instalar la aireación, es necesario tener en cuenta la rosa de los vientos; de lo contrario, pueden ingresar al local industrial emisiones nocivas de las chimeneas de empresas vecinas. Nada debe obstaculizar la salida de vapores y gases nocivos a través de los lucernarios.

Las mejores condiciones para la ventilación se logran ubicando el edificio a favor del viento con respecto a la industria peligrosa. La apertura y cierre de las ventanas debe estar automatizada para poder manejarlas desde abajo.

Su diferente ubicación permite regular la entrada de aire fresco. La aireación es una opción más adecuada para talleres de gran volumen donde no es posible aplicar ventilación mecánica debido a su alto costo.

Mediante la aireación, en algunos casos, es posible organizar un intercambio de aire eficaz basado en el tiro natural. Para ello, se instalan lucernarios de aireación y luz.

La altura recomendada para la entrada de aire en el local con este tipo de ventilación es de al menos 0,3 m y como máximo 1,8 m en período cálido, y de al menos 4 m en período frío. La opción óptima son ventanas de diseño especial a 3 niveles. Cuando hace calor, el aire fresco entra a través de las ventanas inferiores y el aire contaminado sale por las superiores.

La fila intermedia de ventanas garantiza el flujo de aire a temperaturas negativas. Durante el tiempo que la masa de aire tarda en llegar al nivel del suelo, logra calentarse.

Cuando es necesario extraer un gran volumen de aire, se requiere un deflector de tamaño considerable o varios más pequeños que, en conjunto, igualen la capacidad del mayor.

En edificios industriales de pequeño volumen, en los conductos o tuberías destinados a la extracción, se instalan deflectores. Con su ayuda se elimina el aire viciado de los talleres donde hay extracción general.

También se utilizan para evacuar gases calientes de hornos, prensas y forjas. Su instalación se basa en la trayectoria del flujo de aire predominante.

Ventilación artificial o mecánica

Al ser más avanzada que la natural, este tipo de ventilación requiere importantes inversiones financieras y operativas. En dicho sistema pueden incluirse dispositivos no solo de limpieza, sino también de ionización, humidificación y calentamiento del aire.

El esquema de ventilación mecánica incluye: pozo de toma de aire (1), calentador (2), suministro de aire (3), ventilador de extracción (4), conductos de la unidad de extracción (5), canales de ventilación (6), ciclón (7)

La ventilación mecánica puede ser de impulsión, de extracción o combinada, es decir, de impulsión y extracción.

Sus ventajas son evidentes:

• asegurar la captación de aire limpio y su tratamiento: calentamiento, secado, humidificación;
• trasladar masas de aire a distancias considerables;
• llevar aire limpio directamente al puesto de trabajo;
• eliminar el aire contaminado y purificarlo;
• independencia de funcionamiento – la eficacia del sistema no depende de las condiciones externas.

Por lo general, los sistemas de extracción e impulsión trabajan conjuntamente, pero a veces se recomienda utilizar solo uno de estos dos tipos.

La función de la ventilación de impulsión es garantizar el suministro de aire al lugar de trabajo que beneficie la salud de las personas.

Se aplica donde los procesos productivos van acompañados de grandes emisiones de calor que contienen una cantidad insignificante de sustancias nocivas. El aire limpio que llega por los conductos se distribuye en los puestos de trabajo mediante el uso de boquillas de distribución.

Los sistemas que extraen del local el aire que contiene diversos contaminantes se denominan de extracción. Este tipo de intercambio de aire se utiliza en locales industriales donde no hay emisiones nocivas y no se descarta un valor mínimo de parámetros como la tasa de renovación de aire.

Pueden ser almacenes, locales auxiliares o de servicio. El suministro de aire se garantiza mediante infiltración. Las sistemas de aspiración realizan bien la tarea de eliminar eficazmente el aire contaminado y depurarlo.

En caso de necesitar un intercambio de aire activo y fiable, se utiliza ventilación de impulsión y extracción. Para proteger de alguna manera los locales poco contaminados de los talleres vecinos con mayor nivel de contaminación, se crea una pequeña presión en el sistema.

El esquema de intercambio de aire en la empresa se instala basándose en cálculos. Su precisión es la clave para un funcionamiento competente y eficaz del sistema.

En la etapa de los trabajos de diseño para crear un sistema de ventilación de suministro y extracción, se calcula el caudal de aire, para lo cual se utiliza la fórmula:

Lots = 3600FWo, donde

F – área total de las aberturas en m², Wo – valor medio de la velocidad con la que se produce la aspiración de aire. Este parámetro depende de la toxicidad de las emisiones y del tipo de operaciones realizadas.

Los dispositivos de extracción receptores pueden ubicarse a diferentes alturas. Lo importante es que las corrientes de aire contaminado no alteren su trayectoria natural de movimiento. Las emisiones que tienen un peso específico mayor que el del aire siempre se encuentran en la zona inferior, por lo que también allí deben colocarse los dispositivos para su captación.

En el período otoño-invierno, el aire suministrado a la habitación debe calentarse. Para reducir los costos se utiliza recirculación, que implica calentar parte del aire purificado y devolverlo a la habitación.

Para el funcionamiento de la UTA con recuperación deben cumplirse 2 reglas:

1. Desde el exterior ingresa al menos un 10% de aire fresco, y en el aire devuelto, el contenido de impurezas contaminadas no supera el 30% con respecto a la capacidad máxima permitida.
2. Está prohibido aplicar la recirculación en la producción donde en la masa de aire haya polvo explosivo, microorganismos capaces de causar diversas enfermedades, o emisiones pertenecientes a las clases de peligro 1-3.

La elección del tipo de ventilación según el lugar de acción depende del peso de las emisiones, su concentración, la temperatura. La ventilación general permite evacuar todo el volumen de aire sucio independientemente de desde qué puntos ingrese.

La ventilación mecánica puede ser tanto general como local. La primera de ellas puede ser con conductos o sin conductos.

La variante de conductos es la más extendida. Aquí, para mover el aire a través de conductos especiales, se prevé la presencia de una unidad eyectora o se utiliza un ventilador — de tipo axial o centrífugo.

Si no hay conductos, el sistema se denomina sin conductos. En este caso, el equipo de ventilación se instala directamente en la pared o en el techo. La condición principal es la presencia de ventilación natural.

La posibilidad de que aparezcan emisiones con un alto grado de explosividad en el local no permite instalar equipos de ventilación en los conductos, por lo que en estos casos se utilizan eyectores.

El sistema de ventilación artificial general de suministro a menudo se conecta con la calefacción central. Fuera del edificio se organizan tomas de aire para la entrada de aire fresco.

Los conductos se ubican sobre el techo y sobre el suelo. Lo principal es que cerca de los receptores no haya industrias con emisiones nocivas.

Las aberturas de toma de aire deben estar a una distancia del suelo de al menos 2 m, y si la producción está ubicada en una zona verde, la distancia mínima permitida desde el nivel del suelo hasta el punto inferior de la abertura debe ser de 1 m.

El principio de funcionamiento de la ventilación general de suministro es simple:

• el ventilador aspira las masas de aire a través del calentador;
• el aire se calienta y se humidifica;
• los flujos de aire ingresan al edificio a través de conductos de ventilación especiales.

El volumen de aire entrante se coordina mediante válvulas o compuertas diseñadas para tal fin.

Los vapores concentrados y gases que no pudo eliminar la ventilación de extracción general y local son diluidos por el sistema de suministro general. También asimila el exceso de humedad y calor.

La ventilación artificial general del tipo suministro-extracción puede ser abierta o cerrada. En el primer caso, son dos sistemas independientes, uno de los cuales impulsa el aire y el otro elimina paralelamente el aire viciado previamente neutralizado.

Estos sistemas son adecuados para talleres donde se emiten sustancias de las clases de peligrosidad 1-2, y la propia producción pertenece a las categorías A, B, V.

Además de la ventilación de trabajo en locales de producción potencialmente peligrosos, también debe estar presente su variante de emergencia. Se realiza principalmente como extracción. Para los locales pertenecientes a las categorías A, B, E, el sistema se equipa con accionamiento mecánico.

Todos los elementos del sistema deben cumplir con los requisitos de PUE. En los talleres de categorías V, G, D, se permite la ventilación natural si el rendimiento se garantiza en las condiciones climáticas más desfavorables.

Las rejillas y los tubos de la ventilación de emergencia se ubican en los lugares de mayor concentración de sustancias peligrosas.

En los tubos y conductos de la ventilación de emergencia no es necesario instalar cubiertas. Las aberturas mismas no deben colocarse donde haya personas constantemente. Esto empeorará el microclima local.

El papel de la ventilación de emergencia consiste en reducir la saturación de emisiones con sustancias nocivas durante la evacuación de los trabajadores del taller. Cuantas más personas trabajan en la producción, más tiempo lleva el proceso de evacuación.

La ventilación de suministro de emergencia se instala en talleres donde, en caso de una situación de emergencia, se produzca una liberación de vapores o gases más ligeros que el aire. El cambio a la ventilación de emergencia debe ocurrir automáticamente tan pronto como el sistema normal falle.

Ventilación local de locales

La extracción local elimina el aire viciado en los lugares donde se contamina. El conjunto de campanas de extracción industriales incluye ventiladores de extracción, tuberías y rejillas de ventilación.

La ventilación local, destinada a eliminar de los equipos las sustancias pertenecientes a las clases de peligro 1 y 2, se dispone de manera que, con el sistema de ventilación desconectado, sea imposible poner en marcha el equipo.

En algunos casos se colocan ventiladores de reserva y se equipan las aspiraciones locales con automatización. Esta ventilación se divide en dos tipos: de impulsión y de extracción. El tipo de ventilación de impulsión se realiza en forma de cortinas térmicas y duchas de aire.

Cortinas de aire térmicas

Las aberturas que permanecen abiertas durante un tiempo prolongado (más de 40 min por turno) o que se abren con bastante frecuencia (más de 5 veces), contribuyen a la hipotermia de las personas que se encuentran en el local. El trabajo de las instalaciones de secado que emiten contaminantes también produce consecuencias negativas.

En estos casos se instalan cortinas de aire. Actúan como barrera en el camino del aire frío o muy sobrecalentado.

Las cortinas de aire y las cortinas de aire caliente se diseñan de manera que, en tiempo frío, al abrir las aberturas, la temperatura en los talleres no descienda por debajo del valor:

• 14°C — durante la realización de trabajos que no requieren grandes esfuerzos físicos;
• 12°C — cuando el trabajo se clasifica como de mediana intensidad;
• 8°C — al realizar trabajos pesados.

Si los puestos de trabajo se encuentran cerca de portones y aberturas tecnológicas, se instalan pantallas o tabiques. La cortina de aire caliente junto a las puertas que dan al exterior debe consistir en aire con una temperatura máxima de 50°C, y en los portones no más de 70°C.

Extracción local con uso de aspiraciones especiales

El sistema de extracción local mediante aspiraciones especiales primero captura y luego elimina las impurezas nocivas para la salud en forma de gases, humo y polvo.

Es una especie de ducha de aire, cuya función consiste en impulsar aire fresco en un lugar fijo y reducir la temperatura en la zona de admisión. Se utiliza en la producción donde los trabajadores están expuestos a altas temperaturas y energía radiante con una intensidad superior a 300 kcal/m² por hora, emitida por hornos de calentamiento y fundición.

Existen instalaciones tanto fijas como móviles. Deben proporcionar una velocidad de soplado de 1 a 3,5 m/s.

La aplicación de la ducha de aire es una de las formas de establecer el equilibrio térmico entre la persona y el entorno en el que se ve obligada a permanecer.

También existe el concepto de oasis de aire, que es el mismo dispositivo integrado en el sistema de ventilación local. Crea en una parte determinada del local de producción un microclima con parámetros específicos.

El aire purificado, suministrado a una zona aislada determinada, generalmente se somete a un tratamiento especial de temperatura y humedad.

El oasis de aire crea condiciones mejoradas en el lugar de trabajo y neutraliza el efecto de sustancias nocivas. A menudo son cabinas individuales, pero cuando su instalación no es posible, se dirige una corriente de aire a los puestos de trabajo.

Si el dispositivo de aspiración local se acerca directamente al lugar donde se liberan las sustancias que contaminan el espacio, se podrá extraer el aire que contiene un mayor porcentaje de estas sustancias que con la ventilación de intercambio general. La ventilación local permite reducir significativamente el intercambio de aire.

Cálculo del intercambio de aire

Si como resultado de la actividad productiva no se emiten sustancias nocivas, entonces la cantidad de aire necesaria para la ventilación se calcula mediante la fórmula:

L = N × Ln, donde

N es el número de personas que normalmente se encuentran en un espacio interior, Ln es el volumen de aire necesario para 1 persona, medido en m³/h. Según la norma, esto oscila entre 20 y 60 m³/h.

Utilizando un parámetro como la tasa de intercambio de aire, el cálculo se realiza mediante la fórmula:

L = n x S x H, donde

n — tasa de intercambio de aire en el recinto (para un recinto industrial n=2), S — superficie del recinto en m², y H — su altura en m.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Aquí tiene todo sobre los detalles de todo tipo de sistemas de ventilación:

Detalles sobre la instalación del sistema:

Cualquiera que sea el sistema de ventilación elegido, debe poseer dos propiedades principales: un diseño constructivo competente y funcionalidad. Solo si se cumplen estas condiciones se mantendrá un microclima óptimo para la salud en la producción.

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