Extracció localitzada

Índex
- Introducció
- Objectius
- 1.Principis generals de ventilació
- 2.Sistemes d’extracció localitzada
- 2.1.Campanes d’extracció
- 2.1.1.Propietats dels contaminants
- 2.1.2.Captació de contaminants: principis bàsics
- 2.1.3.Disseny de campanes
- 2.1.4.Dissenys específics
- 2.2.Procediment de disseny
- 2.2.1.El cas d’una sola campana
- 2.2.2.El cas de diverses campanes
- 2.3.Verificació i manteniment dels sistemes d’extracció localitzada
- 2.1.Campanes d’extracció
- Exercicis d'autoavaluació
- Bibliografia
Introducció
Quan això no és possible, una de les mesures previstes en l’article 5 d’aquest Reial decret és l’aplicació de:
“Mesures de ventilació o altres mesures de protecció col·lectiva, aplicades preferentment en l’origen del risc.”
Article 5 del Reial decret 374/2001
Objectius
-
Conèixer els principis físics dels sistemes d’extracció localitzada i ser capaços d’aplicar-los.
-
Ser capaços de dissenyar sistemes d’extracció localitzada de complexitat mitjana.
-
Ser capaços de verificar si un sistema d’extracció localitzada funciona dins de les seves especificacions mitjançant la presa de les mesures adequades.
-
Saber gestionar el manteniment d’un sistema d’extracció localitzada.
1.Principis generals de ventilació
1.1.Principis bàsics


1.2.Càlcul de la pèrdua de càrrega

1.3.Corba característica del sistema

1.4.Ventiladors



1.4.1.Corba característica d’un ventilador



1.4.2.Punt de funcionament d’un ventilador


2.Sistemes d’extracció localitzada

2.1.Campanes d’extracció
2.1.1.Propietats dels contaminants

2.1.2.Captació de contaminants: principis bàsics





Condicions de generació del contaminant
|
Velocitat de captura (m/s)
|
---|---|
Alliberat pràcticament sense velocitat en aire tranquil.
Exemples: evaporació des de dipòsits, desgreixatge, etc.
|
0,25-0,5
|
Alliberat a baixa velocitat en aire amb moviment moderat.
Exemples: cabines de pintura, ompliment intermitent de recipients, transferència entre
cintes transportadores a baixa velocitat, soldadura, pasivazo, recobriments superficials.
|
0,5-1
|
Alliberat amb velocitat en aire amb moviment.
Exemples: cabines de pintura poc profundes, ompliment de barrils, càrrega de cintes
transportadores, matxucadores.
|
1-2,5
|
Alliberat amb alta velocitat inicial en una zona de moviment molt ràpid d’aire.
Exemples: desbarbatge, regalim abrasiu, desemmotllament de foses.
|
2,5-10
(requereix un estudi específic)
|
2.1.3.Disseny de campanes

Q: cabal en m3/s
X: distància de la boca al focus en metres
A: superfície de la boca de la campana en metres quadrats
Tipus de campana
|
Descripció
|
Raó W/L
|
Cabal
|
---|---|---|---|
Escletxa
|
0,2 o menys
|
Q = 3,7LVX
|
|
Escletxa vorellada(1)
|
0,2 o menys
|
Q = 2,8LVX
|
|
Obertura plana
|
0,2 o més i rodona
|
Q = V(10X2 + A)
A = Superfície de la cara
|
|
Obertura plana(1)
|
0,2 o més i rodona
|
Q = 0,75V(10X2 + A)
|
|
Cabina
|
Segons treball
|
Q = VA = VWH
|
|
Campana de sostre
|
Segons treball
|
Q = 1,4 PDV
P = Perímetre
D = Altura
|


2.1.4.Dissenys específics



-
W ha de ser com a mínim el 75% de la més gran de les dimensions S o H.
-
La velocitat d’aire en conducte ha de ser superior a 15 m/s.
-
a l’escletxa: 1,78PD r
-
a l’entrada del conducte: 0,25PD c

-
La longitud H de la taula ha de ser com a màxim de 3 metres. Per a longituds superiors s’han de juxtaposar mòduls de longitud no superior a 3 metres.
-
Profunditat màxima de les taules: 0,6 metres.
-
Les pantalles disposades als extrems de la taula augmenten l’eficàcia de captació. Si no s’utilitzen, s’ha d’augmentar el cabal recomanat un 20%.
-
La velocitat de l’aire a les escletxes serà de 5 m/s, aproximadament, i al conducte de 10 m/s.
-
a l’escletxa: 1,78PD r
-
a l’entrada del conducte: 0,25PD c


Diàmetre mola (cm)
|
Gruix mola (cm)
|
Cabal (m3/h)
|
---|---|---|
≤ 12
|
2,5
|
375
|
12-25
|
3,75
|
510
|
25-35
|
5
|
850
|
35-40
|
5
|
1.050
|
40-50
|
7,5
|
1.300
|
50-60
|
10
|
1.500
|
60-75
|
12,5
|
2.050
|
75-90
|
15
|
2.700
|
-
La porta ajustable indicada en l’esquema té com a funció trencar la capa d’aire carregat de pols generada per la mola (vegeu la figura 19) i per això s’ha de mantenir tan a prop de la mola com sigui possible, i ajustar-s’hi progressivament a mesura que es desgasta la mola.
-
La velocitat de l’aire al conducte no ha de ser inferior a 20 m/s.
-
El cabal es calcula amb les dades de la taula.
-
La pèrdua de càrrega val 0,4PD c , en què PD c és la pressió dinàmica al conducte d’extracció.

Diàmetre mola (cm)
|
Gruix mola (cm)
|
Cabal (m3/h)
|
---|---|---|
≤ 12
|
2,5
|
660
|
12-25
|
3,75
|
1.020
|
25-35
|
5
|
1.290
|
35-40
|
5
|
1.480
|
40-50
|
7,5
|
1.800
|
50-60
|
10
|
2.050
|
60-75
|
12,5
|
2.670
|
75-90
|
15
|
3.400
|
-
La porta ajustable indicada en l’esquema té com a funció trencar la capa d’aire carregat de pols generada per la mola (vegeu la figura 19) i per això s’ha de mantenir tan a prop com sigui possible de la mola, i ajustar-s’hi progressivament a mesura que es desgasta la mola.
-
La velocitat de l’aire al conducte no ha de ser inferior a 20 m/s.
-
El cabal es calcula amb les dades de la taula.
-
La pèrdua de càrrega val 0,4PD c , en què PD c és la pressió dinàmica al conducte d’extracció.

-
Si és inferior a 50 cm és adequat fer servir una sola escletxa lateral.
-
Entre 50 i 90 cm d’amplària és aconsellable utilitzar una escletxa a cada costat.
-
Entre 90 i 120 cm cal usar dues escletxes.
-
Per a amplàries superiors a 120 cm la ventilació no sol ser una solució pràctica, i és recomanable el tancament.



L’obra de referència en aquest tema és la següent:
(25a. edició). Cincinatti: ACGIH.
Hi ha una traducció espanyola de la vintena edició en anglès:
. València: Generalitat Valenciana.
Per a més detall, es poden consultar les referències donades en la bibliografia.
2.2.Procediment de disseny
-
Distribució en planta d’operacions, locals, etc.
-
Esquema unificat del sistema de conductes, incloses les dimensions en planta i alçat, la situació del ventilador, la del sistema de depuració, etc. És convenient identificar cada tram de conducte amb lletres, nombres o un altre sistema similar.
-
Informació sobre els detalls de cada operació (materials i la seva toxicitat, manera d’operar, etc.) a fi de poder procedir a dissenyar les campanes.
-
Si una o més branques s’obstrueixen o són posades fora de servei es reduirà el cabal total del sistema i, per tant, disminuirà la velocitat, almenys en algunes parts.
-
La deterioració dels conductes, per exemple, per abonyegaments, augmentarà la resistència i disminuirà el cabal i la velocitat en la part danyada del sistema.
-
Les fuites en els conductes augmentaran el cabal i la velocitat aigua avall de la fuita, però disminuirà el cabal aigua amunt i en altres parts del sistema.
-
La corrosió o l’erosió de les pales del ventilador o el lliscament de la seva corretja de tracció reduiran el cabal i les velocitats.
-
Les velocitats han de ser adequades per a atrapar o arrossegar una altra vegada la pols que s’hagi pogut dipositar a causa d’una utilització inadequada del sistema d’extracció.
Naturalesa del contaminant
|
Exemples
|
Velocitat de disseny (m/s)
|
---|---|---|
Vapors, gasos, fums de combustió
|
Tots els vapors, gasos i fums
|
Indiferent (la velocitat econòmicament òptima sol trobar-se entre 5 i 10 m/s)
|
Fums de soldadura, pols molt fina i lleuger, pols seca
|
Soldadura
|
10-12,5
|
Fils de cotó, pols de fusta molt fina, pols de talc
|
12,5-15
|
|
Pols fina de cautxú, baquelita en pols per a emmotllament, fils de jute, pols de cotó,
llimadures (lleugeres), pols de detergent, raspadures de cuir
|
15-20
|
|
Pols ordinària
|
Pols de desbarbatge, fils de mola de polir (secs), pols de llana de jute, pols de
grans de cafè, pols de cuir, pols de granit, farina de sílice, maneig de materials
polsegosos en general, tall de maons, pols d’argila, foses (en general), pols de calcària
|
17,5-20
|
Pols pesant
|
Pols de serradura (pesant i humida), llimadures metàl·liques, pols de desemmotllament
en foses, pols en la rajada amb sorra, trossos de fusta, pols d’escombrar, llimadures
de llautó, pols en el foradament de fosa, pols de plom
|
20-22,5
|
Pols pesant humida
|
Pols de plom amb trossos petits, pols de ciment humit, fils de mola de polir (enganxosos)
|
> 22,5
|
2.2.1.El cas d’una sola campana


1
|
Identificació del tram
|
Tram únic
|
Comentaris
|
---|---|---|---|
2
|
Cabal, m3/s
|
0,42
|
Dada
|
3
|
Velocitat mínima, m/s
|
5,00
|
Dada
|
4
|
Diàmetre del conducte, mm
|
300,00
|
Triat per a complir la velocitat mínima
|
5
|
Velocitat real al conducte, m/s
|
5,90
|
Calculat amb l’expressió (3)
|
6
|
Pressió dinàmica, Pa
|
20,88
|
Calculat a partir de la definició de PD
|
7
|
Campana
|
||
8
|
Àrea de l’escletxa, m2
|
0,00
|
No escau
|
9
|
Velocitat en l’escletxa, m/s
|
0,00
|
No escau
|
10
|
Pressió dinàmica en l’escletxa, Pa
|
0,00
|
No escau
|
11
|
Factor de pèrdues en l’escletxa
|
0,00
|
No escau
|
13
|
Factor de pèrdues en l’entrada al conducte
|
0,25
|
Calculat de la figura 3.g
|
14
|
Altres pèrdues
|
0,00
|
No escau
|
15
|
Pèrdua de càrrega de la campana, Pa
|
5,22
|
Producte de la PD pel factor de pèrdues (0,25)
|
16
|
Conducte
|
||
17
|
Longitud, m
|
5,00
|
Dada
|
18
|
Factor de pèrdues n en PD
|
0,07
|
Calculat amb la fórmula 12 bis
|
19
|
Nre. de colzes de 90°
|
1,00
|
Dada
|
20
|
Factor de pèrdues n en colzes
|
0,20
|
Del gràfic de la figura 3.a
|
21
|
Pèrdues en PD en colzes
|
0,20
|
Producte del nombre de colzes pel factor de pèrdues (0,2)
|
25
|
Altres pèrdues
|
0,00
|
No escau
|
26
|
Factor de pèrdues global
|
0,27
|
Suma del factor de pèrdues en el colze i en el tram recte
|
27
|
Pèrdua de càrrega al conducte, Pa
|
5,60
|
Producte de la PD pel factor de pèrdues (0,54)
|
28
|
Campana + conducte
|
||
29
|
Pèrdua de càrrega total, Pa = pressió estàtica necessària del ventilador
|
10,82
|
Suma de la pèrdua de càrrega de campana i conducte
|
2.2.2.El cas de diverses campanes

-
Quan la relació entre la pressió estàtica més baixa i la més alta està compresa entre 0,95 i 1, la situació es considera equilibrada.
-
Quan la relació es troba entre el 0,95 i 0,8, s’incrementa el cabal en la branca que presenta menys pèrdua de càrrega fent servir l’expressió següent:
-
Quan la relació entre la pressió estàtica més baixa en valor absolut i la més alta sigui inferior a 0,8 es redissenya el conducte amb la PE més baixa.

-
Si PD3 és inferior a PD r , es produeix una desacceleració i no cal fer-hi correccions.
-
Si PD3 és més gran que PD r , es produeix una acceleració i la diferència entre PD3 i PD r és la pèrdua de pressió estàtica necessària per a compensar l’augment d’energia cinètica per a passar de PD r a PD3.

-
Campanes: la figura 3.g dóna per a campanes quadrangulars de 60°, n = 0,18.
-
Colze de 90°: amb R = D la figura 3.a dóna n = 0,2.
-
Colzes de 30°: amb R = D la figura 3.a dóna n = 0,5 · 0,2 = 0,1.
-
Unions: amb un angle de 30° la figura 3.c dóna n = 0,18.
1
|
Identificació del tram
|
1-E
|
2-EF
|
F-G
|
3-GH
|
3-GH
|
H-J
|
K-sortida
|
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
2
|
Cabal, m3/s
|
0,417
|
0,417
|
0,867
|
0,417
|
0,417
|
1,284
|
1,284
|
3
|
Velocitat mínima, m/s
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
4
|
Diàmetre del conducte, mm
|
300
|
300
|
400
|
300
|
275
|
500
|
500
|
5
|
Velocitat real al conducte, m/s
|
5,90
|
5,90
|
6,90
|
5,90
|
7,02
|
6,54
|
6,54
|
6
|
Pressió dinàmica, Pa
|
20,88
|
20,88
|
28,55
|
20,88
|
29,57
|
25,65
|
25,65
|
7
|
Campana
|
|||||||
8
|
Àrea de l’escletxa, m2
|
0,00
|
0,00
|
|
0,00
|
0,00
|
|
|
9
|
Velocitat a l’escletxa, m/s
|
0,00
|
0,00
|
|
0,00
|
0,00
|
|
|
10
|
Pressió dinàmica a l’escletxa, Pa
|
0,00
|
0,00
|
|
0,00
|
0,00
|
|
|
11
|
Factor de pèrdues a l’escletxa
|
0,00
|
0,00
|
|
0,00
|
0,00
|
|
|
12
|
Factor d’acceleració (0 o 1)
|
1
|
1
|
|
1
|
1
|
|
|
13
|
Factor de pèrdues a l’entrada al conducte
|
0,18
|
0,18
|
|
0,18
|
0,18
|
|
|
14
|
Altres pèrdues
|
0,00
|
0,00
|
|
0,00
|
0,00
|
|
|
15
|
Pressió estàtica després de la campana, Pa
|
24,64
|
24,64
|
|
24,64
|
34,90
|
|
|
16
|
Conducte
|
|||||||
17
|
Longitud, m
|
7,00
|
2,00
|
5
|
2,00
|
2,00
|
10,00
|
3,00
|
18
|
Factor de pèrdues n en PD
|
0,48
|
0,14
|
0,24
|
0,14
|
0,15
|
0,36
|
0,11
|
19
|
Nre. de colzes
|
1
|
1
|
0
|
1
|
1
|
0
|
0
|
20
|
Factor de pèrdues n en colzes
|
0,20
|
0,10
|
|
0,10
|
0,10
|
|
|
21
|
Pèrdues en PD en colzes
|
0,20
|
0,10
|
|
0,10
|
0,10
|
|
|
22
|
Nre. d’unions
|
0
|
1
|
0
|
1
|
1
|
0
|
0
|
23
|
Factor de pèrdues en unions
|
0,00
|
0,18
|
|
0,18
|
0,18
|
|
|
24
|
Pèrdues en PD en unions
|
0,00
|
0,18
|
|
0,18
|
0,18
|
|
|
25
|
Pèrdues en tram en PD (18 + 21 + 24)
|
0,68
|
0,42
|
0,24
|
0,42
|
0,43
|
0,36
|
0,11
|
26
|
Pèrdues en tram (Pa) (6 × 25) Pa
|
14,14
|
8,69
|
6,76
|
8,69
|
12,70
|
9,28
|
2,78
|
27
|
Altres pèrdues
|
|
|
|
|
|
|
|
28
|
Pèrdua total (26 + 27)
|
14,14
|
8,69
|
6,76
|
8,69
|
12,70
|
9,28
|
2,78
|
29
|
Campana + conducte
|
|||||||
30
|
Pèrdua de PE en tram (15 + 28) Pa
|
38,78
|
33,33
|
6,76
|
33,33
|
47,60
|
9,28
|
2,78
|
31
|
Pèrdua per correcció de velocitat
|
|
|
0,60
|
|
|
|
|
32
|
Pressió estàtica acumulada, Pa
|
–38,78
|
–33,33
|
–46,13
|
–33,33
|
–47,60
|
–55,41
|
|
33
|
Pressió estàtica de control, Pa
|
|
–38,78
|
|
–46,13
|
–46,13
|
|
|
34
|
Relació de pressions estàtiques
|
|
0,86
|
|
0,72
|
1,03
|
|
|
35
|
Cabal corregit (fórmula 3.36)
|
|
0,450
|
|
REDISE.
|
OK
|
|
|
36
|
Pressió estàtica a l’entrada del ventilador, Pa
|
|
|
|
|
|
–55,41
|
|
37
|
Pressió estàtica a la sortida del ventilador, Pa
|
|
|
|
|
|
|
2,78
|
38
|
Pressió dinàmica a l’entrada del ventilador, Pa
|
|
|
|
|
|
25,65
|
|
-
PC sc = 2,78 (línia 28 – columna K-sortida)
-
PE e = –55,41 (línia 32 – columna H-J)
-
PD e = 25,65 (línia 6 – columna H-J)
2.3.Verificació i manteniment dels sistemes d’extracció localitzada
2.3.1.Mesures en els sistemes d’extracció


2.3.2.Procediments de verificació
Exercicis d'autoavaluació
Solucionari
1.2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.