ESCUELA DE TECNOLÓGICO "HIGIENE INDUSTRIAL EN TALLERES MECANICOS Y SUSTRACCIÓN DE FUENTES CONTAMINANTES OCUPANDO ESTRACTORES Y CAMPANAS" TRABAJO DE GRADUACIÓN PARA OPTAR AL GRADO DE TÉCNICO EN1NGENJERIA MECÁNICA ASESOR : Tec. Ju!ián Rivera PRESENTADO PÓR: HECTORANTON/O V/GIL NAVARRO NOVIEJJBRE DE 2002. SOYAP ANGO, EL SALVADOR. CENTRO AMÉRICA ESCUELA DE TECNOLÓGICO "filGIENE INDUSTRIAL EN TALLERES MECANICOS Y SUSTRACCIÓN DE FUENTES CONTAMINANTES OCUPANDO ESTllACTORES Y CAMPANAS" TRABAJO DE GRADUACIÓN PARA OPTAR AL GRADO DE TÉCNICO EN1NGENIERIA MECÁNICA ASESOR: Tec. Ju/ián Rivera PRESENTADO PÓR: HECTOR ANTONIO V/GIL NAVARRO NOVIEMBRE DE 2002. SOYAP ANGO, EL SALVADOR. CENTRO AMÉRICA UNIVERSIDAD DON BOSCO FACULTAD DE ESTUDIOS TECNOLÓGICOS JURADO EVALUADOR DEL TRABAJO DE GRADUACIÓN HIGIENEINDUSTRIAL EN TALLERES MECÁNICOS Y SUSTRACCIÓN DE FUENTES CONTAMINANTES OCUPANDO EXTRACTORES Y CAMPANAS. 7 /z{j!;J ING. HEBER PORTILLO JURADO ING. JULIAN RIVERA PINEDA ASESOR JURADO UNIVERSIDAD DON BOSCO RECTOR ING. FEDERICO MIGUEL HUGUET RIVERA SECRETARIO GENERAL HNO. LIC. MARIO OLMOS, S.D.B. DECANO DE LA FACULTAD DE ESTUDIOS TECNOLÓGICOS ING. VICTOR CORNEJO. ASESOR DEL TRABAJO DE GRADUACION ING. JULIAN RIVERA PINEDA JURADO EXAMINADOR. ING. FEDERICO MENDEZ ING. HEBER PORTILLO Dedico este trabajo. A Dios por haberme permitido realizar mis estudios satisfactoriamente. A mis padres por apoyarme incondicionalmente en cada paso que doy. A la insdtución y profesores por compartir con nosotros sus conocimientos. A todos mis amigos por la confianza, paciencia que me han brindado. A la mujer que más amo por estar ahí siempre. Que dios los bendiga. INDICE CONTENIDO. I­ H­ III­ W­ V­ VI- , INTR.ODUCCION ..................................•.................•.................... ... 1 ANTECEDENTES ........................ . ......................... ......................... 2 , DESCRI.PCION DEL PREFECTO ....................................................... 3 JU'STIFICACIÓN ........................................................................ 4 -5 OBJETWO GENERAL Y OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... ... ... ... ...... ... ... ... 6 LIMITACIONES Y ALCANCES ......................................................... 7 VII- METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN .......................................... 8 , 'VIH"- .MA.R.CO TEO.RICO ............. _ ....•......••.•...•••.•.... .•.......•...•.....•.•••.•..••..•• 9 1.0 Principios de la Ventilación Industrial.. . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9 1.1 Principios de la Higiene Industrial.. . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9 1.2 Métodos Generales de Control ...... ... ... ..................... ..................... ...... JO 1.2.1 Métodos de Control Sobre el Foco de Contaminación .................. ... 10-11 1.2.2 Métodos de control sobre el medio de difusión... ......... ... ... ......... ...... 12 1.2.3 Métodos de control sobre el receptor ... ...... - ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 12 -13 2.0 Objetivo de la ventilación Industrial.. .... ........................ ............... ... 13 - 17 2. 1 Ventilación Mecánica ... ... ... . .. ... . .. ... ... ... ... . .. . .. ... .. . . . . . .. .. . .. . .. . .. . 17 - 18 2.2 Clasificación de los Métodos de Ventilación ......... ... ......... ... ... ... ...... ... 18 2. 3 Sistemas de Extracción ... ......... ... ... ......... ...... ... ......... ...... ...... ...... .. 19 2.4 Principios de Diseño... ... . . . . . . . .. ... ... . .. .. . .. . ... . .. . . . ... .. . ... . .. .. . . . . ... 20 - 22 2.4. 1 Gases y vapores... . .. .. . . .. ... ... .. . ... .. . ... . . . ... ... . . . ... . .. ... . . . . . . 22 - 2 3 3.0 Ventilación localizada ... ... ... ... ... ...... ...... ...... ... ... ... ... ...... ... ... ... ...... ... .... 23 3.1 Conceptos Básicos de la Ventilación Localizada... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 23 - 25 3.2 Campanas ... ...... ... ...... ... .................. ... ... ... ... ... ............... ... ... ... .. 25 3.2.1 Clasificación de Tipos de Campanas ............ ... ...... ...... ... ... ... ........ 26 3.2.1.1 Ence"adas ... ... ......... ... .................. ...... ... ... ... ... ... ....... 26 3.2.12 Exteriores ............ ...... .................. ... ............... ... ... 26 -28 3.2.1.3 Receptoras ......... ......... ... ...... ...... ... ......... ... ... ......... ...... 29 3.3 Captación del Contaminante... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 29 - 31 /X­ X­ Xl­ XII­ XHJ­ XW­ XV- 3.3.J Velocidaddecapturo ... ... .................. ... ... ............... ... ...... 32 3. 3.2 Cálculos de Caudal Necesarios ... ... ... ... ........................ 32 - 34 3.3.3 Perdida de Carga ................................. ............... ... .. 35 - 36 4.0 Campanas Sobrepuestas ...... ............ ........................... ............... ..... 36 - 37 4. 1 Conductos ... ... .................................... ......... ..................... ...... ... 38 4.2Definiciones Básicos ...... ...... ... ... ......... ......... ......... ............ ... ... 38-39 4.2.1 Ecuaciones Fundamentales... ... ... . .. ... ... .. . ... ... ... ... . .. ... .. . ... ... ... 40 4.2.1.1 Ecuación de Continuidad... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 40 4.3 Ecuación de Bemoulli ... ......... ......... ... ...... ...... ...... ............... ......... 41 4.4 Perdidas en Conductos ... ... ...... ................................. ... ... ......... 42 - 43 4.4.1 Curva Característica de una Conducción ... ...... ... ............... ... 43 - 44 4.4.2 ConductosMúltiples... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 44 - 46 4.4.3 Defectos Comunes en los Sistemas de Duetos... .. . ... ... ... ... ... ... .. . ... 47 4.5 Separación de Contaminantes ... ... ........................... ......... ... ... ... 47 - 48 4.5.1 Puri.ficadoresdelAire ... ... .................. ... .................. ... ......... 48 4.5.2 Eficiencia de Purificadores de Aire... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. . ... 48 - 49 4.5.3 ColectoresdePolvo ... ...... ...... ... ...... ............ ...... ... ......... ... •• 50 5. O Purificadores de aire para Humos Metálicos y Carbonos ... .................. ..... 50 5.1 Purificadores de AireparaGasesy Vapores ......... ...... ............ ... .. 51 -52 5.1.1 Ventiladores........ . ...... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 53 5.1.2 Ventiladores Centrífugos ... ...... ... ...... ...... ......... ... ............ 54 -55 5. l. 3 Ventiladores de Corriente Axial... ... ... ... . .. ... ... ... ... ... ... . .. ... . 55 -56 5.1.4 Ruidos de los Ventiladores ... ...... ......... ... ...... ... ............... ... ...• 56 6.0 Prevención de Incendios ... ...... ............... ... ......... ......... ... ...... ......... ... .... 57 , SITUACION ACTUAL .................................................................... 58 SOLUCIONES PROPUESTAS .......................................................... 58 RECOMENDACIONES ............................................................ ....... 59 CONCLUSIONES .......................................................................... 59 , GLOS.ARIO TECNICO ............................................................... 60-64 , BIBUOGRAFM ............................................................................ 6S ANEXOS.............................................................................. 66 - 80 1 I INTRODUCCION. El desa"ollo de este proyecto se enfocará en la importancia de mantener él más alto grado de bienestar fisico, mental y social de los trabajadores en los talleres mecánicos, y evitar el desmejoramiento de la salud causado por las condiciones de trabajo y protegerlos en sus ocupaciones de los riesgos resultantes de los agentes nocivos que causan las enfermedades. Y optener un aire limpio, sin contaminantes dentro del área de trabajo, Los procesos que se llevan acabo dentro de la industria moderna, requieren del uso de compuestos químicos y sustancias contaminantes, los cuales deben manejarse dentro de los límites normados para no causar ambientes de trabajo dañinos, ya sea en operarios o en las maquinarias En el desa"ol/o de este trabajo se definen diferentes tipos de contaminantes, así como las maneras para su control, las cuales se analizarán, desde el punto de vista de la Higiene Industrial mecánica. La Higiene Industrial. Es una ciencia y un arte que tiene por objeto el reconocimiento, evaluativo y control de aquellos factores ambientales o tensiones que se originan en el lugar de trabajo y que pueden causar enfermedades, perjudiciales a la salud o al bienestar, o incomodidades e ineficiencia entre los trabajadores. De ésta definición se podría deducirse los objetivos y principios de lo que suele denominarse Higiene Industrial, Higiene del Trabaio, Higiene y Seguridad Industrial. Medicina del Trabaio, Medicina Ocupacional, Salud Ocupacional, etc. Diversos nombres que con ligeras diferencias de matices, señalan a la disciplina encargada de proteger la salud de los trabajadores. En esté trabajo no se pudo obtener un enfoque de enfermedades profesionales ya que no se pudo encontrar información de estadísticas, Hechas en nuestro país ya que en el país, desde 1993. No se pudo continuar con el procedimiento estadístico, ya que las empresas y talleres no proporcionan información de las enfermedades de sus trabajadores lo que si se pudo encontrar son las sustancias nocivas a la salud como son las que producen una enfermedad de corto a largo plazo. (anexos)Tabla de la Pag. 67 y 68. 2 JI ANTECEDENTES Se han realizado investigaciones de carácter informativo como, tesis, revistas y documentación, encontradas en algunas universidades del país. Universidad Don Bosco, Universidad de El Salvador, Universidad José Simeón Caña(UCA) Algunas de las informaciones encontradas son las siguientes: ./ Cursos de Higiene y Seguridad Industrial. Haddad, Ricardo y Otros. (1970). F acuitad de Ingeniería y Arquitectura. Universidad de El Salvador. 6 -18 Abril. San Salvador. El Salvador . ./ Curso sobre Ventilación Industrial. Pérez Polo, Pedro(l992). Fundación industrial de Prevención de riesgos ocupacionales. FIPRO 17-21 Agosto. San Salvador. El Salvador . ./ Curso de Higiene del trabaio. Universidad de El Salvador 6-17 de abril de 1970. Consultor del Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS) de la Organización Panamericana de la Salud ./ Manual de Instalaciones de Ventilación y Climatización. EDICIONES CEAC, S. A 2º edición: Julio (1989). Barcelona, España . ./ Fundamentos de Calefacción. Ventilación y Acondicionamiento de Aire. Raymonda. Havrella, Editorial MC GRAW - HILL, México S.A de CV.1983 3 111 DESCRIPClON DEL PROYECTO El proyecto surge de la necesidad de eliminar ciertos factores contaminantes que dañan la salud del trabajador mientras realiza sus actividades cotidianas de trabajo en el Taller Mecánico. Esta necesidad se· da por la utilización de un deficiente sistema de Higiene y seguridad industrial capaz de brindar un agradable y sano ambiente de trabajo. Se dan a conocer algunos métodos específicos, como lo son los extractores de humo y ventiladores industria/es. En esta investigación de carácter exploratorio, se hace una recopilación de información con él fin de que sirva de apoyo en un futuro diseño de ventilación y extracción de humo en los talleres mecánicos de soldadura eléctrica y autógena. La Higiene Industrial es la ciencia encargada de velar por la salud o comodidad del trabajador en su lugar de labores. Esto se consigue conociendo todos los factores de que depende el lugar de trabajo que cumpla con los requisitos de higiene y salud industrial, por lo cual es necesario evaluar las clases· de contaminantes (en este caso el humo), métodos de control y otros que se darán en la elaboración del trabajo. Uno de los métodos más utilizados para controlar los contaminantes jluidos(por ejemplo el humo) es la ventilación, la cual puede ser: de acuerdo a su movimiento; natural o mecánico (en este caso mecánico), y de acuerdo a su función, general o localizada (en este caso localizada). Al decidirse a la construcción de un sistema de ventilación localizada es necesario apoyarse en teorías y conceptos necesarios, ya sean fisicos o matemáticos, como por ejemplo flujo del contaminante, volumen del área de trabajo, cantidad y velocidad del contaminante, etc. La ventilación localizada consta de varios elementos en su construcción como son las campanas, conductos, ventiladores, purificador de aire y tolva. Todos estos elementos son indispensables y es necesario tener ciertos criterios para seleccionar el más adecuado, ya que de cada uno existe una gran variedad y no simplemente se escoge aleatoriamente. 4 IV JUSTIFICACION. La investigación parte de la necesidad que se ha identificado entre los lugares de trabajo(J'a/leres Mecánicos). Entre las más importantes podemos mencionar las siguientes. Las enfermedades ocupacionales constituidas por consecuencia de las condiciones imperantes en el ambiente de trabajo o de las actitudes de los trabajadores, con prueban este aserto diversos estudios estadísticos que demuestran la existencia de una co"elación estrecha entre el número y gravedad de los accidentes y enfermedades ocupacionales y las condiciones del equipo y las maquinas, las concentraciones de sustancias tóxicas en él aíre de los lugares de trabajo y las actitudes de trabajadores y empresarios. Como consecuencia de lo anterior resulta posible medir, determinar y evaluar la existencia, grado y magnitud de condiciones de trabajo desfavorables y predecir. En base de estas determinaciones, la magnitud del riesgo a que están expuestos los trabajadores y el número y gravedad probables de los accidentes y enfermedades ocupacionales que se pueden esperar dentro de un período dado. Los accidentes y enfermedades ocupacionales no constituyen hechos imprevisibles ni son producto del azar. Tampoco deben considerarse como una fatalidad ineludible ni como inherentes a determinadas ocupaciones. Por el contrario, representan la consecuencia de una cadena causal de diversos hechos y circunstancias que, si son conocidos y analizados, permiten su prevención. Existen niveles de tolerancia para las distintas sustancias tóxicas que pueden encontrarse en el ambiente de trabajo, capaces de producir una enfermedad ocupacional si ingresan al organismo en cantidad suficiente. Por debajo de estos límites permisibles pueden esperarse que, en condiciones normales, no se produzcan enfermedades o molestias a los trabajadores. Las erifermedades ocupacionales son originadas por la combinación de: ./ A) Una concentración ambiental de contaminantes superior a los límites permisibles . ./ B) Un tiempo de exposición de los trabajadores suficientemente largo. 5 La cantidad de cualquier tóxico que ingresa al organismo estará determinada por la combinación de concentración ambiental y tiempo de exposición, y si el producto de ambos es suficientemente elevado se puede alcanzar una concentración orgánica superior ·ala que los procesos metabólicos pueden eliminar o a la que el cuerpo humano puede soportar sin alteración de sus fimciones fisiológicas normales. Es posible, en consecuencia, prevenir las enfermedades ocupacionales actuando sobre la concentración de los contaminantes en el ambiente de trabajo o sobre el tiempo de exposición de los trabajadores. Enfermedades Ocupacionales. La diferencia fundamental entre el accidente del trabajo y la enfermedad ocupacional es que mientras el primero, como ya lo dijimos, se presenta de una manera repentina, interrumpiendo el proceso normal de trabajo, la enfermedad ocupacional se desa"ol/a en forma lenta, necesitando a veces varios años para poder ser diagnosticada, y constituye una consecuencia del proceso normal de producción, cuando no se emplean las precauciones necesarias para evitarles (*Tabla J- O). Consecuencias para la Economía. No es fácil hacer un calculo más o menos preciso del costo total para un país de los accidentes y enfermedades ocupacionales. En él debería considerarse el valor de los equipos y maquinarias destruidas o deterioradas y de las materias primas y productos elaborados dañados, el costo de la atención medica y de las compensaciones pagadas, lo que dejan de ganar los operarios afectados, etc. Esto es relativamente fácil para los accidentes denunciados y, especialmente, los que afectan a trabajadores asegurados. Las grandes industrias, por su parte, que saben bien que los accidentes del trabajo pueden alcanzar costos elevados, suelen mantener buenas estadísticas, especialmente cuando cuentan con departamentos de Seguridad encargados de la prevención. *Tablas se encuentran en anexos 6 V OBJETIVO GENERAL Elaboración de un estudio teórico que sirva para la implementación de un sistema de Higiene y Seguridad Industrial que beneficie a los trabajadores de talleres mecánicos de soldadura eléctrica y autógena, por medio de una fonnulación de sistema de Higiene y purificación del aire del área de trabajo. . También obtener que los trabajadores se vean libres, a lo largo de toda su vida de trabajo, de cualquier daño a su salud ocasionado por las sustancias que manipulan o elaboran, los equipos, maquinarias y herramientas que se utilizan, o por las condiciones en que se desarrollan sus actividades. En igual fonna intenta garantizarles un ambiente agradable y libre de incomodidades. OBJETIVOS ESPnCIFICOS. • De tenninar los elementos necesarios para la ventilación mecánica y describirlos. • Proporcionar procedimientos de cálculos en los que se puedan apoyar en un futuro diseño. • Poder obtener directamente un sistema adecuado de ventilación e Higiene en los talleres de mecánica para un mayor desempeño de las labores. 7 VI ALCANCES Y LIMITACIOi'i~S ./ Alcances. Promover y mantener él más alto grado de bienestar físico, mental y social de los trabajadores y Obtener mayor énfasis en la Higiene y Seguridad Industrial en los talleres, ya que no hay una ley que exija una seguridad en la industria mecánica. Y Controlar las condiciones ambienta/es que podrían afectar a la salud y el bienestar de los trabajadores al constituir un riesgo potencial de accidentes o enfermedades ocupacionales, y para obtener la recuperación de la salud de los trabajadores enfermos. Y poder Ejercer una mayor eficiencia y dinamismo en los lugares de trabajo por medio de la Seguridad e Higiene Industrial y se utiliza las técnicas de la ingeniería, la medicina y la química, como asimismo las de otras disciplinas afines, para medir, evaluar . ./ Limitaciones. Las limitaciones son de tipo econ6mico, ya que no es fácil de adquirir, por ser de un costo elevado y no todo taller o empresa tiene las facilidatíes de optener un sistema de extracción de contaminantes, por eso este trabajo solo quedará á nivel de apoyo bibliográfico para beneficio de los estudiantes de la UDB. 8 Vil METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION. La metodología fue recaudar información de difererdes Universidades del país y buscar antecedentes del tema en las diferentes bibliotecas y en contrámos manuales como el de Curso de Higiene del trabajo. De la Universidad de El Salvador, Curso sobre Ventilación Industrial. De la Universidad de El Salvador Libros como Fundamentos de calefacción Ventilación y Acondicionamiento de Aire, Manual de Instalaciones de Ventilación y ClimatizaciÓfl:. Libros de Higiene y Seguridad industrial Cursos de Higiene y Seguridad Industrial. Universidad de El Salvador, de conductos y de fontanería para poder obtener Solución al problema de las enfermedades laborales. y asiendo un estudio de las estadísticas que nos comprometen con la mortandad a largo plazo de los trabajadores en el área Industriales. VIII MARCO TEORICO 1.0 PRINCIPIOS DE LA VENTILACION INDUSTRIAL. 1.1 PRINCIPIOS DE LA filGIJiNE INDUSTRIAL 9 Se puede definir la higiene industrial como la ciencia de arte dedicada al reconocimiento, evaluación y control de aquellos factores ambientales, o tensiones emanadas o provocadas en el lugar de trabajo y que pueden ocasionar enfermedades, perjuicios de salud o al bienestar, o incomodidad o ineficiencia entre los trabajadores, o ciudadanos de la comunidad La metodología a seguir en la implementación de un sistema de higiene industrial, que consiste en: • Reconocimiento o identificación de los contaminantes presentes en la atmósfera de trabajo, lo que implica la necesidad de conocer los materiales empleados, procesos de fabricación y productos intermedios y acabados que se realizan. • Evaluación o cuantificacion. que implica la medición de las concentraciones de dichos contaminantes. Este dato, al igual que el tiempo en el que el operario se encuentra en contacto con los contaminantes y, a veces, otros datos complementarios, configura lo que se entiende por exposición a contaminantes. La comparación de dicha exposición con los propuestos por el criterio o norma de valoración que se emplee, definirá el riesgo para la salud del trabajador. • Control. es decir la eliminación o reducción de la contaminación del ambiente de trabajo hasta niveles considerados adecuados. Se le ha dado gran importancia al estudio del reconocimiento y la evaluación, incluyendo el grado de toxicidad, estudio epidérmicos y pruebas del ambiente de trabajo, pero lo más importante es el control del problema, el cual curiosamente ha sido ignorado. 10 1.2 ME1üIJOS GENERALES DE CONTROL Para seleccionar los métodos aplicables a un determinado caso, habrá que considerar por separado los distintos elementos que integran un proceso desde el punto de vista de higiene industrial de la siguiente manera: • Foco de emisión del contaminante. • Medio de programación del contaminante. • Receptor del contaminante. Las acciones de control se deben efectuar por este orden: (1.2.1) El foco de contaminación, ajin de impedir la emisión del contaminante. (1.2.2) El medio de difusión, ajin de evitar su propagación. (1.2.3) El receptor afln de evitar los efectos patológicos. Los tipos de control pueden ser clasificados como de ingeniería o de administración. Lo más conveniente, es aprovechar la efectividad en la combinación de los dos tipos de controles. 1.2.1 METODOS DE CONTROL SOBRE EL FOCO DE CONTAMINACIÓN. Las formas de actuación sobre el foco de contaminación, son las siguientes: a. Selección de equipo v diseños adecuados. La prevención de riesgos profesionales debe de empezar en las faces de proyectos y diseños de la planta o instalaciones, ya que en este momento, las medidas de control pueden ser integradas mas fácilmente. b. Sustitución de productos. Otra forma de lograr una notable mejoría consiste en la sustitución de productos que posean las mismas características y con menos grado de agresividad en contaminación. Por ejemplo, el cambio de asbesto por fibra de vidrio, disolventes orgánicos para limpiezas por mezclas abonosas: n - hexano por hexanos u otros hidrocarburos similares como Heptanos u Óptanos, pinturas con base de solventes en hidrocarbonos por 11 pinturas de base de agua, materias primas no procesadas en vez de su estado en polvo etc. c. Modificación del. proceso. Por otros menos contaminantes, como puede ser sustituir el desengrase manual por otro automático en fase de vapor. d Encerramiento del proceso. Operaciones peligrosas pueden ser aisladas mediante un encerramiento, con lo cual se minimiza la exposición. Por ejemplo en capsulamiento de una máquina ruidosa en cuyos a/rededores existan puestos de trabajo fzjos o también cuando se procesan materiales muy tóxicos y se emplean manipuladores teledirigidos para manejar el equipo desde un lugar alejado. El aislamiento o encerramiento total puede conseguirse mediante automatización. Generalmente, hay que tomar medidas de control, especialmente en los períodos dedicados para limpieza de equipos aislados. e. Aislamiento de proceso. En operaciones donde se produce unos elevados índices de contaminación, y donde sea fácil la aplicación de algunos de los anteriores métodos. Por ejemplo en las operaciones de vaciado de atena que se realizan en locales situados lo mas lejos posible de las zonas habituales de trabajo. f. Métodos Húmedos. La aplicación de aceites, agua u otros líquidos pueden reducir las concentraciones gaseosas del contaminante, si se dan sobre la fuerza generadora. Por ejemplo operaciones de desbaste de rocas, donde se usa el agua para disminuir los niveles de polvo, y también Humedeciendo los suelos con agua en ensambladores de baterías por él deposito de plomo. g. Extracción localizada. Los sistemas de extracción localizada captan los contaminantes (ya sean líquidos, sólidos o gaseosos), en su lugar de origen antes de que pasen al ambiente del trabajo. Es recomendable usar ese procedimiento cuando no sea posible alguno de los anteriores. h. Mantenimiento. Un buen funcionamiento de la instalación evita, en muchos casos, emisiones de contaminantes al medio de trabajo. 12 1.2.2 METODOS DE CONTROL SOBRE EL MEDIO DE DIFUSION. Cuando el control no se puede efectuar sobre el foco de emisión, debe hacerse sobre el medio de difusión, así como: • Limpieza. En general, una adecuada limpieza conduce a una disminución de los niveles de contaminación. Por ejemplo, limpieza de polvo sobre las máquinas e instalaciones, de"ames de líquidos volátiles, etc. • Ventilación por dilución. Consiste en diluir el aire contaminado con aire puro, a fin de mantener las concentraciones de los contaminantes presentes por debajo de límites aceptables. (Presión positiva en el local). • Aumento de la distancia entre emisor v receptor. El contaminante llegará ya diluido al operario, si la distancia hasta el foco de emisión es considerable. • Sistema de Alarma. En zonas donde el contaminante pueda superar una concentración predeterminada. 1.2.3 Ml!aODOS DE CON1"ROL SOBRE EL RECEPTOR. Cuando los métodos de control sobre el foco y medio de difusión se vuelven insuficientes, se justifican el uso de las siguientes medidas, que se citaran por prioridad ./ Orientaciones Higiénicas. Con lo que se logra que el trabajador no haga sus comidas en ambientes de trabajo, lavarse las manos, usar equipo de protección, etc . ./ Formación e información. Este sistema de producción es un método complementario a los de Ingeniería y se basa en que los operarios o usuarios, al estar informados sobre los riesgos que existen y sobre las formas de controlarlos, puedan obrar con mayor eficacia. ./ Rotación del oersonal. Como un sistema de protección, reduce el peligro al que esta expuesto el operario al material tóxico, no disminuyendo las concentraciones, pero sí la dosis, al reducir el tiempo de exposición. 13 ./ Ence"amiento del. trabaiador. Cua-ndo es dificil, o no adecuado, ence"ar los procesos, es conveniente colocar cabinas o cuartos de control, etc. ./ Protección personal. Este recurso es el último a ser utilizado y sólo debe aplicarse donde no hallan controles técnicos o donde hallan exposiciones cortas o no frecuentes. 2.0 OBJETIVO DE LA VENTILACION INDUSTRIAL La importancia que tiene en la industria mantener un ambiente limpio de contaminación en el área de trabajo es bien sabido. La industria moderna, con su complejidad de operaciones y procesos ha tenido un incremento en el uso de componentes químicos y sustancias con alto contenido tóxico, las cuales emiten gases, partículas y/o vapores que al tenerlos en concentraciones excesivas pueden ser nocivas para los trabajadores, crear condiciones de trabajo penosas o, incomodas que afecten el rendimiento laboral, como guantes de calor y vapor de agua. Para co"egir estos problemas existen varias posibilidades, las cuales en conjunto se suelen denominar "Higiene Operativa", siendo la ventilación una de las técnicas, quizás la más importante y extendida, utilizable para el control de los contaminantes, y de las condiciones del aire interior de los locales industriales. Un buen diseño de ventilación puede controlar olores, humedad, acondicionamientos de productos y otras condiciones no deseables en el área de trabajo. El potencial de peligro para la salud de una sustancia en el ambiente de trabajo es caracterizada por el valor límite de tolerancia (TLV). El TLV esta definido como la concentración de una sustancia que viaja en el aire, la cual al entrar en contacto con el trabajador en exposiciones diarias sin protección, puede provocar efectos adversos en su salud. El promedio de tiempo - peso(/WA), esta definido como un promedio de concentraciones en tiempo y peso para una jornada normal de ocho horas (40 horas a la semana), en el cual no se producen efectos adversos en la saluden el operario; este es usualmente usado para determinar un nivel de exposición segura. 14 Los valores TLV son publicados por la ACGIH (American Conference of Govermental Industrial Higienist) con revisiones hechas anualmente con un desa"ollo en la toxicidad de las sustancias. Los valores TL V se dividen, de acuerdo a los efectos que producen. a. Sustancias para las cuales él limite co"esponden a un promedio ponderado. Son las más numerosas, Se reconocen porque su nombre no lleva indicaciones adicionales. Incluyen las capaces de ejercer un efecto generalizado sobre el organismo y las i"itantes. Para ellas debe entenderse que durante la jornada de trabajo pueden aceptarse desviaciones de los límites permisibles estipulados, siempre que cualquier incremento sea compensado por una disminución equivalente de tal manera que el promedio ponderado para las 8 horas sea inferior al límite propuesto. Como es de comprende, estas desviaciones no pueden ser excesivas. Puede ocurrir que si el organismo se ve expuesto a una concentración demasiado elevada de sustancias tóxicas e i"itantes, aún durante un lapso corto, se produzca una molestia o daño serio. La ACGIH sugiere, por esto, la aplicación de un/actor de desviación, que depende de la magnitud del límite permisible, de acuerdo a lo siguiente *Tabla 1 - l. No se da indicaciones para los valores superiores a 1000, por lo que se debe entender que tienen factores de desviación J. De acuerdo a lo anterior, los trabajadores expuestos a monóxido de carbono, con un límite permisible de 50 ppm o ppm, o 55mglm1, podrían estar sometidos durante parte de su jornada de trabajo a concentraciones hasta de 75 ppm (Factor de desviación 1.5), siempre que hubiese suficientes períodos con concentraciones inferiores a 50 ppm para que el promedio ponderado para la jornada completa sea también inferior a 50 ppm. Si el contaminante, en cambio fuese plomo con limite permisibles 0.2 mglm1, podría aceptarse hasta un máximo de 0.6 mglm (factor de desviación 3) siempre que el promedio ponderado para las 8 horas fuese inferior a 0.2 mg/m3• Además de los dos ya nombrados se puede citar como ejemplos de integrantes de este grupo los de la *Tabla 1- 2. b. Sustancias similares a las del grupo anterior, pero que pueden ser absorbidas a través de la piel intacta. Para este grupo, que comprende 98 compuestos, debe entenderse que 15 los límites serán rebajados en una cierta proporción variable de acuerdo a las circunstancias, cuando se estima que los trabajadores no están suficientemente protegidos para impedir la absorción por vía cutánea. En la lista de ACGIH se agrega a continuación del nombre la palabra piel *Tabla 1 - 3. c. Sustancias de acción o muy Irritantes. Si se aplican los factores de corrección anotados anteriormente se pueden alcanzar suficientes para producir, aún con exposiciones breves, un daño permanente, una sensibilización del organismo, o un efecto altamente irritante. En estos casos se estima necesario considerar los correspondientes limites permisibles como un máximo que no debe ser sobrepasado en ningún momento. En la lista que está a continuación (*Tabla 1 - 4). Se señalan las 24 sustancias de este grupo anteponiendo a sus nombres la letra "c", inicial de la palabra "ceilling" (techo). Se incluye también en este grupo productos sobre los cuales no se tiene un conocimiento suficiente, por lo que se estima que el límite aceptado no encierra un factor de seguridad suficiente. d. Sustancias similares a las del grupo anterior, pero que ademas son capaces de ser absorbidas a través de la piel intacta. Como en el caso (b) para este grupo, que incluye solo diez compuestos, el límite permisible, además de ser considerado como un máximo, debe rebajarse en un porcentaje en concordancia con la mayor o menor posibilidad de absorción cutánea. En la lista de ACGIH se indican procediendo sus nombres de la letra "C" y agregando después de ellos la palabra "skin" (piel). Los tóxicos que se encuentran en este grupo •Tabla 1 - 5. e. Partículas minerales que contiene s11ico libre cristalizada. El límite permisible para los polvos que contienen s11ice libres cristalizada, sea como cuarzo o cristoba/ita, se estipula en millones de partículas por pie cúbico de aire (Mpppc), y se calcula de acuerdo a una fórmula que incluye el porcentaje de sílice en el polvo. *Tablas se encuentran en anexos. 16 250 Límite permisible = (Mpppc) %deSi02+ 5 f. Partícul.as con menos del 1 % de sRice libre cristalizada. Se incluye en este grupo los sílicatos, otras substancias minerales, y partículas consideradas inertes. Su límite permisible se estipula en numero de partículas por volumen de aire. Comprende los siguientes(*Tabla 1 - 6). g. Substancias altamente tóxicas o reconocidamente cancerígenas. Para las 9 substancias en este grupo no se establecen límites permisibles, sino que se recomienda la prohibición total de su uso o, al menos, evitar los contactos por cualquier vía oral, respiratoria, o la piel. Ellas son: • Acetilamino Fluoreno. • Amonidife/ino Benzidina y sus sales diclorobenzidina. • Dimetilaminoazobensol Beta - Naftilamina. • Nitrodifenilo N-Nitrodimetilamina Beta- Propilactona. Se incluye también a los productos de la composición del tejlón marca registrada del politetraj/uorodilino entre los que se ha identificado algunos muy tóxicos, para los cuales aun no se ha establecido un valor límite, pero cuyas concentraciones deberían de mantener siempre lo más bajo posible. i. Gases o vapores inertes. Aunque este grupo incluye sólo substancias inertes, que carecen de efectos tóxicos, pueden actuar como asf,xiantes por desplazamiento del aire, con la consiguiente rebaja del contenido de oxígeno. No se puede indicar en estos casos un límite permisible pero se estipula que la concentración de oxígeno en la mezcla no puede ser inferior a85% sobre la fuente. En el planteamiento del problema acerca de la Higiene Industrial se encuentran el tratamiento de los medios de contaminación en un taller o empresa, los cuales pueden 17 afectar en una gran manera a los trabajadores haciendo que éstos tiendan a ser más propensos a enfermedades, lo cual afecta a los talleres y empresas en términos de reducir la producción debido a que el empleado al estar mas tiempo enfermo tiende a disminuir su eficiencia laboral. Por estas causas un taller o empresa se encuentra en él deber de proporcionar una área de trabajo limpio, dada al desempeño del empleo, y así eliminar fuentes de emisión de enfermedades. La instalación de ventilación tiene como objetivo primordial el proceder a la renovación del aire de locales, talleres o empresas, manteniéndolo entre determinados límites la calidad, para lo cual hay que eliminar del mismo todas las impurezas, como lo son los gases, polvos y humedad excesivo que pueden ser dañinos para la salud En parte de la investigación hay que tomar en cuenta ciertos factores que son necesarios, como por ejemplo, las dimensiones del local, cantidad de gente que trabaja en el local y la ubicación del local. Para poder efectuar este trabajo las instalaciones de ventilación precisan disponer de una energía que ponga el aire en movimiento. Esta energía puede conseguirse de manera natural o por medios mecánicos, en este caso ocuparemos medios mecánicos como lo son los extractores de humo. 2.1 VENTILACION MECANICA. Cuando no se puede efectuar la ventilación natural, como ocurre en muchos casos, es necesario recurrir a la ventilación por medios mecánicos, con lo cual se consigue la necesaria renovación del aire dentro de los locales. Esta circulación de aire tiene mucha importancia ya que hay que conseguir el alcance a todos los puntos del taller y no pasando por el camino mas corto hacia la salida, por lo cual deben disponerse las bocas de entrada con álabes direcciones de la corriente en el sentido adecuado. Lógicamente, para que exista una buena ventilación de tipo mecánico es necesario que exista una salida de aire equivalente a la entrada para poder efectuar la renovación de/mismo. 18 La ventilación por sistema mecánico suele efectuarse por medio de ventiladores y extractores de aire que pueden instalarse de forma individual en el lugar elegido o bien utilizar una ventilación colectiva adecuada. Una de las formas co"ientes de ventilación individual es la que se efectúa en las cocinas por medio de las campanas extractoras de humo. Estas campanas precisan de un componente ventilador extractor que efectúa la aspiración principal y al mismo tiempo es necesario disponer de otra abertura en la parte superior en donde se complemente la aspiración del local. 2.2 CLASIFICACION DE LOS METODOS DE VENTILACION. Esencialmente la ventilación es un cambio de aire en local o recinto. Para ello se extrae el aire viciado (Sistema de Extracción) y/o se introduce aire fresco (Sistema de Suministro) para mantener un ambiente saludable en el área de trabajo. Un programa completo de ventilación debe considerar ambos sistemas de suministro y extracción. El movimiento del aire puede llevarse a cabo con ayuda de ventiladores (Ventilación Mecánica) o aprovechando la diferencia de peso especifico entre el aire interior y exterior del local o por la acción del viento (Ventilación Natural). En cuanto a su función de ventilación puede ser general o localizada. Si la cantidad de aire extraído de un lugar de trabajo es mayor que la cantidad de aire exterior inyectado, el espacio experimentara una presión menor que la presión atmosférica local. Esto puede ser deseable cuando se usa un sistema de ventilación por dilución para control o aislamiento del contaminante, en un área específica sobre la planta. Frecuentemente esta condición se da en las áreas de extracción localizadas donde no se requiere reemplazo de aire. *Tablas se encuentran en anexos .. 2.3 SISTEMAS DE EXTRACCION. Los sistemas de extracción están clasificados en dos grupos: l. El sistema de extracción general, y 2. El sistema de extracción localizada. 19 El sistema de extracción general puede ser usado para controlar el calor y/o remoción de contaminantes generados en el espacio por el desprendimiento de materiales con grandes cantidades de aire. Cuando se usa para controlar el calor, el aire puede ser climatizado y reciclado. Cuando se usa para controlar contaminantes {Sistema de dilución), una cantidad suficiente de aire exterior debe ser mezclada con el contaminante, así el promedio de concentración es reduce a niveles seguros. Este contaminante es típicamente descargado a la atmósfera. Un sistema de inyección (Suministro) es usado usualmente en conjunto con un sistema de extracción general para reemplazar el aire extraído. Los sistemas de ventilación por dilución son normalmente usados para el control del contaminante únicamente cuando una extracción localizada es imposible. Los sistemas de extracción localizada buscan capturar el contaminante lo más cerca posible del foco de emisión. Este es el método preferido de control porque es más efectivo y los flujos de extracción son pequeños comparados a los requerimientos de flujo de una extracción general. Estos sistemas están compuestos de cuatro elementos básicos. La campana, el sistema de conducto, sección de ji/traje y ventilador. El aire es descargado usualmente a la atmósfera, pero no debe ser reciclado. *Tablas se encuentran en anexos 20 2.4 PRINCIPIOS DE DISEÑO. El fenómeno de mezcla de aire contaminado con aire limpio en el interior de un local es bastante complejo, pero es posible plantear un modelo teórico que permita una aproximación al estudio del problema, si se hace cierta hipótesis. a. Mezcla perfecta. Es decir, la concentración del contaminante en el aire del local es la misma en todos los puntos. b. Generación de contaminantes uniforme. Es decir, la velocidad máxima de liberación del contaminante en el recinto es constante. c. El aire de ventilación. Introducido en el local esta excepto de contaminante. Con esta hipótesis, es posible, formular un alcance de materia del contaminante contenido en el local. Contaminante generado Por unidad de tiempo Contaminante que sale Por unidad de tiempo Acumulación en la Unidad de tiempo Que, en forma de ecuación diferencial, se expresa: G=Q. C+ Vdcldt Donde: G: Velocidad de generación del contaminante(mglmin.). Q: Caudal del aire de ventilación (p3/min.). C: Concentración del contaminante en el aire del local (mglm). V. Volumen del local(p3). De/ dt: Variación de la concentración ambiental con el tiempo(mglmin). 21 La solución de la ecuación anterior, es: -Qtlv -Qtlv C= Coe + GIQ (1-e) Donde Co: Concentración en el instante inicial. En la fig. 1-1 se presenta gráficamente esta función en coordenadas normalizadas, puede observarse como la concentración ambiental evoluciona asintóticamente hada un valor dado por el cociente GIQ. La conclusión es que con un sistema de ventilación general la concentración final que se alcanzará en el local dependerá de la velocidad con que se genere el contaminante y el caudal de ventilación, sin que tenga influencia el volumen del local. El coeficiente QIV tiene dimensiones de inverso del tiempo y es el parámetro clásico utilizado para medir tazas de ventilación expresadas por "renovaciones por minuto'~ Como ya se ha indicado, este cociente tiene influencia sobre la concentración final que se alcanza en el local ventilado solo influye el tiempo que se tarda en alcanzar el valor limite. Cuando mayor es el número de renovaciones, menos tiempo se tarda en conseguir la concentración final. Así pues, es generalmente incorrecto, especificar una ventilación general en términos de renovación por minuto, siendo el caudal la forma correcta de especificar. La confusión tiene su origen en la aplicación de la ventilación general a locales de uso social y no industrial(habitaciones, restaurantes, etc.), en los que los focos de generación son los individuos, así cuando mayor sea un local mayor será el número de personas, y mayor debe ser el caudal de ventilación con la que la relación caudal necesario por volumen (QIV) se mantendrá mas o menos constantes y, en este caso, es útil y cómodo especificar la ventilación en minutos por cambio de aire. No obstante, en el caso de la ventilación industrial no tiene sentido ya que no hay relación entre el volumen del local y la cantidad de contaminantes que pueda generarse. *Tablas se encuentran en anexos. 22 Fig. 1-1, Evolución de la concentración en un local con ventilación general V:iG/0 o VIO 2 \IIQ 3WO TI f; J.I P 0 2.4.1 GASES Y VAPORES. La acción de la gravedad sobre un volumen de gas o vapor no se determina por el peso de las moléculas de gas, sino por el peso medio de todas las moléculas de cualquier naturaleza que se encuentra en la mezcla. Estas mezclas moleculares son permanentes y no puede haber separación espontánea de las moléculas pesadas frente a las más ligeras. La relación de densidad será, densidad de la mezcla del aire y no densidad del vapor de la sustancia frente a la densidad del aire. La máxima concentración posible que se puede alcanzar por un vapor determinado esta limitada por la presión de vapor del disolvente a la temperatura en cuestión. Pv C = xlOO (%) 760 C= Pv -- xlO 6(ppm) 760 El peso molecular medio de una mezcla es. C(PM(vapor) + (100- C)x29) Pm promedio = 100 23 Este peso molecular promedio en relación con el aire 29 proporciona el peso específico de la mezcla. Lo anteriormente expuesto no es válido cuando se trabaja con vapores de disolventes en ebullición. En problemas de ventilación es normal encontrar concentraciones del 0.5 al 0.9% en volumen del vapor. 3.0 VENTILACIÓN LOCALIZADA. 3.1 CONCEPTOS BASICOS DE LA VENTILACIÓN LOCALIZADA. Los sistemas de ventilación localizadas están diseñadas para capturar y mover las primeras emisiones de los procesos que se den en una Planta, de manera que controlan su presencia en el medio de trabajo. La campana de extracción localizada, es el punto de entrada en un sistema de extracción y se definirá para incluir toda abertura de succión restando importancia a su co,ifiguración fisica. La función primordial de la campana es crear un campo de flujo de aire, el cual captura eficientemente el contaminante y lo transportara dentro de la misma. La fig. 1-2, provee las nomenclaturas asociadas con campanas de extracción localizada. Fig. 1-2, Principios de las campanas de Extracción. WN1N111f­~--..,,.-a:.~ DIIIIIIO.,.,. • ..,._,,,,,,_,. a.ttdilfliflllcillr••.._•~• La- MM?rtM1Pft'iflNM'9 l,"Mladlld ........ __,. ~--,_ ... _,_,.del ....... ,,_,__...._,.wtDálllld.fllfllllddD o.. __ ..,º.,,..,.,•• IIIIINIIMd ..,.......,.,,.. ......... ~. 24 La, jig. 1-3, representa la instalación típica de ventilación por extracción local compuesta de: Campana, mediante la cual es capa el contaminante del aire. Conductos, para llevar el contaminante a un punto central. Dispositivo, para limpiar el aire como por ejemplo, un filtro para el polvo o un colector centrífugo, para purificarlo antes de expulsarlo al exterior. Ventilador y su motor, para producir la corriente de aire requerida a través del sistema. Fig. 1-3 Instalación de ventilación localizada, Compuesta por campana, conductos, purificador de aire y ventilador 3. 2 CAMPANAS. 25 Los elementos de captación denominados campanas, son los puntos de un sistema de extracción localizada, a través de los cuales el aire contaminado penetra en los conductos comprendidos a todas las aberturas por las que se produce succión, sin considerar sus formas o tipos de montaje. Su principal característica es su eficacia, que puede definirse como la capacidad para captar efectivamente el contaminante generado. Ningún sistema de extracción local puede considerase como efectivo a menos que el contaminante sea arrastrado a la campana. Evidentemente, el valor de la instalación será nulo si el polvo, humo, gas o cualquier que sea el contaminante, no es captado y arrastrado dentro de la campana, no importa cuan bien construidos estén los conductos y los interceptores o cuan grande sea el ventilador. 26 3.2.1 CLASIFICACION DE TIPOS DE CAMPANAS. W. Hemeon (1963) fue, quizás el primero en describir un simple esquema para categorizar el diseño de campanas. Él concluye que toda campana de extracción localizada cae dentro de tres categorías. Encerradas, Exteriores y Receptoras. La clasificación de las campanas dentro de una de las tres categorías es de gran ayuda, desde el proceso de diseño, cual es diferente para cada una. El elemento clave de la clasificación de las campanas es la localización, de las mismas, relativo al punto de generación o escape de contaminante. La localización relativa de la campana con respecto al foco, ayuda a determinar la cantidad de flujo de aire necesario para efectuar la captura. El proceso de diseño para cada tipo de campana es discutido en las siguientes secciones. 3.2.1.1 ENCERRADAS. Si una campana está diseñada para que los contaminantes escapen del proceso dentro de la mísma, ésta es clasificada como encerrada (fig. 1-4). Este tipo de campanas es generalmente el más eficaz desde el punto de vista Ingenieril. El control efectivo de emisión en más fácil en este caso que en el exterior, donde el flujo de extracción debe ser alcanzado y capturar el contaminante como es generado. Dentro de estas clasificaciones se tienen: 1- Completamente encerradas (fig. 1-5), donde el proceso de trabajo es conducido enteramente dentro de la campana de extracción. Este tipo ofrece gran protección al usuario, así como poco consumo energético, ya que de los tres tipos, este es el que requiere menos cantidad de aire para asegurar un control adecuado. Para diseñar este tipo de campanas se requiere crear el ambiente con presión negativa, con el fin de asegura que el contaminante no escape del encierro y tener un sistema eficiente del ji/traje del aire a extraer. 27 2- Cabinas, ésta es la segunda sub - categoría de ence"adas, las cuales son ence"adas simplemente con un lado parcial o completamente abiertos para aprovechar acceso. Ejemplos, campana para: sie"a de corte abrasivo (fig. 1-6) y pintado por atomizado. Las cabinas son clasificadas como ence"adas porque el contaminante se escapa dentro de la misma campana, como en el caso anterior. Como el contaminante es generado dentro de la campana, la presencia de un lado abierto da la posibilidad que este se tienda a escapar. Para prevenir esto, una alta velocidad del aire es necesario para mantener a través de estas áreas abiertas(l/amadas cara de la campana). 3- Túneles, son similares a las cabinas, excepto que estas tiene dos caras abiertas para el flujo del proceso para los cuales se determinan las velocidades necesarias para una captura eficiente. o Fig.1-4 Campana encerrada. msr:111v rm ,..,,., para cada rueda. l'uerr:as de <1eas o con b1 sa,,,-as ,ra manr:en1mt enn. norma 1ment:e cerradas. Flg.J-5. Encerramiento. Cuanto más encle"e la campana a la fuente, menor es la capacidad de aire requerida para el control di! esta línea de pulido. RIIE.M AMACIVA SIEN 28 Fig. 1-6 La campana debe estar fabricada de manera que la Velocidad inicial del contaminante lo impulse hacia la abertura de la misma. 29 3.2.1.2 EXTERIORES. La diferencia básica entre una campana ence"ada y una exterior, es que en éstas el contaminante no es atrapado en el punto de escape. El contaminante se genera fuera de la campana de la misma forma que éste se difunde en la atmósfera de la planta. Una campana típica es la campana portátil para soldadura. La captura del contaminante deberá ser provocado por el movimiento del aire, generado por un ventilador, a través de duetos conectados a la campana. Desafortunadamente, muchos efectos adversos pueden ocurrir entre la generación y la captura, Un buen diseño de estas campanas debe asegurar al operario, no tener exposiciones peligrosas a su salud del contaminante. 3.2.1.3 RECEPTORAS, Estas son campanas exteriores las cuales siguen el proceso de la generación del contaminante con el movimiento de la fuente. Las dos propiedades de generación del contaminante que son comúnmente utilizadas en campanas receptoras son momentúm de partículas y la ascensión de gases calientes. 3.3 CAPTACIÓN DEL CONTAMINANTE. Cuando se conecta un conducto a la entrada de un extractor, se produce succión o zona de baja presión en el otro extremo del conducto. El aire del recinto se dirigirá desde todas las direcciones hasta esa zona de baja presión. Así como se muestra en la (fig. 1-7), el aire se moverá, debido a la succión, hacia la abertura a un conducto libremente suspendido, llegando simultáneamente desde la parte anterior y posterior. Las líneas de puntos que se dirigen a la abertura del conducto (lineal de co"iente) indican la dirección del flujo de aire en este punto y las que se dirigen a las campanas del conducto (líneas de co"iente) indican la dirección del flujo de aire en este punto. Las líneas curvas enteras 30 representan las secciones de las superficies formadas por los puntos de igual velocidad Lo que se necesita para controlar el polvo es una velocidad de aire V, en el punto en que ese polvo se forma y a una distancia X de la abertura del conducto, Jo suficientemente grande como para ª"astrar las partículas hacia las campanas (es decir hacia el conducto). Si la cantidad de aire que entra en el tubo es Q, la velocidad en la superficie curva que pasa por el punto que el contaminante se produce, esta dada por la ecuación V =QI A, donde A es el área de la esfera. El área de una ecuación es 4 veces el cuadrado de su radio X y esta expresada por la ecuación: A=4x2 Entonces: Q V - 4X1 Esta relación indica que la velocidad en un punto donde se produce polvo es: a) Proporcional al volumen de aire Q que pasa por el conducto (p3/ min.). b) Inversamente proporcional al cuadro de la distancia X a la abertura. En la práctica, la ecuación básica ha sido modificada empírica mente y, cuando X es menor que 1.5 veces el diámetro de la campana, adopta la forma: bQ V = XZ+ bA Donde es la velocidad de la línea central a una distancia X de la campana V= {p3/min.). Q: Flujo de aire en el conducto (p3/min.). X· Distancia sobre el eje de la campana(p) A: área de la abertura de la campana(p2). B: Una constante que depende de forma de la abertura de la campana. Para aberturas circulares o cuadradas, b es prácticamente 0.1 y la ecuación se convierte en: 0.1 Q V= X 2 +0.l A Cuando X es muy grande comparada con A. la ecuación se transforma en: Q V=--- 10X2+A ~rt:ura 51n Borde • .. ,....- l .... , 1-...~ ....... .... .-: ... ~ , , ,& .. - , \ 1 .. # , .. - -. --~ ,.._ JI - ... ~ ,-~- -- l )"- .. ... ,.. ~ .. .l • 1. J ,- -.,:¡.., ~- ~ '- ., c... ... 11 ~ ~ ,. r,.,. 1 i,' . 8 H -1' DCL DDWE:7P.O Abert:Ura co borde ·- ... ~ ... \. . -, ~ ... , . ' -· 1 ,, ~ ' ... \ 1 .. .. . .. u-· :·' ... ~--.,. - - - - -1 .. :; .. -~ - ,j .:- ] , . -.. • ... / ' .. , , ~,,. i,"' ',I' ..... . - -1' DCL DIAMFTRO Fig. 1-7 Perfiles de velocidad expresadas como porcentaje de 31 .1 La velocidad en la abertura (líneas curvas enteras) y líneas de flujo (lineas de puntos) en los casos de abertura a circulares y con borde. 32 3.3.1 VELOCIDAD DE CAPTURA. No es posible establecer una recomendación de carácter general a cerca de la velocidad de aíre necesaria para capturar las partículas contaminantes en las zonas donde se genera, ya que hay operaciones que originan trayectorias multidireccionales y velocidades muy diversas, mientras que otras operaciones originan trayectorias bien definidas, por ejemplo la operación de pulido, en la que además su velocidad es siempre inferior a la tangencial de la muela. En la *tabla 1-7 Se indican los valores generalmente aceptados para la velocidad de captura, en función de la velocidad con que se genera el contaminante, en la boca de la campana para aquellas que se encie"a en su interior el proceso, o en las cercanías del foco de generación para campanas exterior a él. 3.3.2 CALCULOS DE CAUDAL NECESARIOS~ Cuando una campana determinada aspira un cierto caudal, provoca en cada punto del espacio una velocidad de aire que será característica de cada punto del espacio de la geometría de la campana. Es necesario conocer esta distribución de velocidades para poder calcular el caudal de aire necesario para la extracción. Existe una gran diferencia entre la distribución del flujo producido por una abertura que aspira aíre, (fig. 1-8). A medida que nos alejamos de la abertura de aspiración, la velocidad decrece mucho más rápido en una aspiración que en una impulsión, debido a que en la aspiración el fluido es ª"astrado desde todas las direcciones. Las campanas más simples se asimilan a los llamados sumideros, el cual se define en un punto hacia el cual fluye uniformemente él aíre, y desde él es continuamente eliminado. Los resultados teóricos obtenidos para los distintos tipos de sumideros, sólo constituyen una buena aproximación de la distribución de velocidades en una abertura real a distancias superior es a un diámetro, o anchura en caso de rendijas en las cercanías de las aberturas, las velocidades reales difieren considerablemente de la teórica, por lo 33 que es preciso acudir a resultados experimentales. Esto se ve claramente en la (fig. 1-8). En que se comparan las diferencias entre una aspiración real y los cálculos teóricos. Esta diferencia entre lo teórico y lo real, es debido a la obstrucción al flujo que representa el propio tubo, ya que en realidad no es un punto, sino una superficie plana. En las cámaras circulares y cuadradas, la velocidad en el eje puede expresarse con buena aproximación mediante la fórmula de Dalla valle: Q V 10:XZ+A Donde: V: Velocidad de distancia X X: Distancia punta a boca Q : Caudal de aspiración A : área en la boca. Fórmula valida para valores de X inferiores a 1.5 D. Para bocas rectangulares, la distribución de velocidades no es simétrica con respecto al eje de la campana. Por lo que debe recurrirse a la presentación tridimensional o con distribuciones de velocidad, según los dos planos de simetría de la campana. Con objeto de aumentar la eficacia de una campana, se recurre a un artificio consistente en la colocación de bajles o parlantes dejlectores (*jig. 1-9) las cuales ejercen su influencia impidiendo que el aire fluya desde la parte posterior en la campana, aumentando así la velocidad en la parte anterior y reduciendo la perdida por la entrada o turbulencia al evitar que se aspire el aire que está de tras del frente de la abertura. Para la misma cantidad total de aire extraído una mayor proporción provendrá de la zona frontal del conducto. Esto es beneficioso, puesto que el aire que viene desde atrás de la abertura no ayuda a controlar el contaminante de la zona frontal. Un borde puede aumentar en un 20 - 30% de la co"iente útil de aire para un mismo volumen total movilizado. Generalmente, el ancho del borde es igual al diámetro de la campana. 34 La anchura ideal de la pantalla, debe ser tal que intercepte la linea de igual velocidad del 10%, si bien en la práctica, suele estar una anchura igual al diámetro de la boca de aspiración con un valor máximo de 6" (15 cm). El uso de bafles permite reducir el caudal de aíre aspirado para una efectividad dada en un 30% aproximadamente. En la *Tabla. 8, se indican fórmulas aproximadas para el cálculo del caudal de aire en eje, de los tipos más comunes de campanas simples. vet11ador 'A!1oddad tronr117 dt!7 aire en i1tllbiJ:i ~rr:uras=J. .1oom/llrin 1 La ve1oddad de1 a1re a una d1st:anda de JO ~ces e 7 d1 lllrlt!t:ro de 7 condtlcro es aprccimadament:e e1 101' de 1a ve7oddad tronra1 en 1a abertura por donde sa1e e1 chorro. EXTRACCION , .. ,./ _, __ "f' __ ._. 1 130 m/min ·-~----~-a¡ít d Lave1oddad de1 a1re a una dist:anda 1gua7 a1 diillflet:ro de1 conducro es aprox1madanent:e e 7 1011 de 1a ve1oddad f'ronra1 en 1a abierr:ura de ex-rra<:ci on F1g.:i - s E1 '"arrasrre'" de un ven'H1ador es comp1et:anent:e dtst:1nro, segun ñmc1ones, ext:rayendo o soplado. *Fig. 1-9 se encuentra en anexo. 3.3.3 PERDIDA DE CARGA. Al ejercer la succión, el aire entra en el conducto. Aplicando el teorema de Bernoulli entre los puntos 1 y 2, se tiene: p1=p2 +..,Ei+Pe 2g 3S Donde : Pe = Perdida de presión debida a las turbulencias a la entrada del conducto. Pe depende de la fórmula geométrica de la boca y en la velocidad del aire Vi. Otras veces se indica el coeficiente de entrada Ce, Ce~w;;_ P1-P2 Si pe = O : Ce = 1; el valor de Ce se va haciendo más pequeño cuanto mayor es la perdida de carga. *Tabla 1 • 9. nos da factores de perdida para varios tipos de campanas. Cuando es necesario lograr una velocidad uniforme de aire en una superficie relativamente grande, se suele acudir al empleo de campanas de boca rectangular con una relación ancha y larga pequeña que se denomina rendija. Para un co"ecto funcionamiento, es imposible lograr que la velocidad del aire en ella sea la misma en todos los puntos. Para conseguir esto, se coloca inmediatamente atrás de la ranura un ensanchamiento llamado pleno (fig. 1-1 O). La uniformidad en el flujo a lo largo de la rendija depende de: • La relación entre las secciones de la rendija y el pleno. La distribución será tanto más uniforme cuanto mayor sea la sección del pleno respecto a la de la rendija. Por necesidad de espacio, la sección del pleno debe ser como mínima el doble de la rendija, por lo tanto, la velocidad del aire en el pleno, no debe ser superior al 50% en la rendija. 36 • El valor absoluto de la velocidad en la rendija: cuanto mayor sea dicha velocidad, más uniforme será la distribución del flujo, pero dado que la perdida de carga es proporcional al cuadrado de la velocidad en la rendija, no es económico emplear velocidades muy elevadas, y en la práctica se adoptan velocidades entre 985 y 1,970 fpm (5 y JO mis). tmmsicion EntradQ de la CtlmpMQ Fjg. 1-10 a Campana Simple ~---,,.- 4000 el flujo es turbulento. o - 5'$ Re=p. V.D. µ Tiempo .. Fig. 1-11, Fluctuaciones de velocidad en el flujo turbulento. El origen del eje de coordena.das al valor metHo de la velocidad. 40 4.2.1 ECUACIONES FUNDAMENTALES. Las ecuaciones fundamenta/es se obtienen por aplicación de los principios básicos de la mecánica. 4.2.1.1 ECUACION DE CONTINUIDAD. Se basa en el principio de la conservación de la masa del fluido que circula por el fluido, esto se observa en la siguiente ecuación y ( fig. 1-12): Donde: p=Densidad p1V1S1 = fJ2VzSz V= Velocidad medidas. S= Secciones de conductos. En Condiciones normales V1S1= ViSi, por lo que el caudal de aire a lo largo de una conducción puede considerarse constante. Sí: Velocidad " U1 Dursidad .. dl Area .. Sl ViSi=VzSz Q1=Qz Oirect:ion de fhgo Fig. 1- 12. Principio tk: Contimlidlld Velot:idad .. V2 DfflBldod = d2 Areca =S2. • Se considera invariable la densidad del aire, dado por las variaciones de presión que sufre el aire raramente superan 0.1 átomos, lo que representa una variación máxima del 10% y puesto que la de la densidad es proporcional a la densidad será menor al 10% que puede desproporcionarse sin grandes e"ores. 41 4.3 ECUACIÓN DE BERNOULLL Se obtiene por la aplicación, al movimiento del fluido a la segunda ley de Newton, con ciertas hipótesis, como se trata de fluidos incomprensibles y sin rozamiento interno, que imponiendo el régimen turbulento se obtiene la siguiente ecuación: gH+P+ _L =cte. 2g Donde: G =gravedad H=altura. P = presión manometrica. Cada término de la expresión anterior, tiene dimensiones de energía por unidad de volumen, por lo que dicha expresión expresa el principio de la conservación de la energía del fluido, sin rozamiento interno, o bien, la energía del fluido, en ausencia de trabajo externo y de rozamiento, es constante a lo largo de la conducción. Entre gases G.H puede despreciarse. Donde: Pe = Expresión estática. Pe+.E. = CTE. 2g V2 /G =Expresión dinámica. La suma de ambas es la expresión total. Los valores de las tres presiones se van tomando como referencia la presión atmosférica (fig. 1.13). Dado que todos los fluidos reales poseen rozamiento interno, la ecuación de Bernoulli se aplicq añadiéndole un término adicional, que tiene en cuenta la perdida de la energía mecánica. P 1+ V21/2g =Pi/2g 42 Estas perdidas representan una disminución de la presión total que se va produciendo a lo largo de la conducción, esta disminución se denomina perdida de carga, y es una medida de energía pérdida por rozamiento. ~ P, fL, .. Ft - . . . .-- t • . . Flg. 1-13. MedidD8 de la presiones EatQticoa. dinamicay total 4.4 PERDIDAS EN CONDUCTOS. La perdida de carga entre tuberías rectas con un régimen turbulento, se calcula mediante la ecuación de Darsy - Weis - Bach: Donde: Hf =.E_ LPJP D 2g H¡ = Perdida de carga por unidad de volumen en mm e.a. L = Longitud de tubería. D = Diámetro. El coeficiente fes una magnitud sin direcciones, que dependen de la velocidad, del diámetro, densidad, viscosidad, y de ciertas características de la rugosidad de la pared La experiencia y el análisis dimensional ha mostrado que f puede considerarse con una aproximación aceptable como función del número de Reynolds, y de la rugosidad relativa entre EID. Esta función se ve en la (*Tabla .JO). 43 En ventilación, se expresa la perdida de carga en pulgadas de columna de agua. (*Tabla. 11 y Tabla. 12). Para conductos de sección rectangular, los cálculos se efectúan con el diámetro equivalente como se mira en la (*Tabla. 13). 4.4.1 CURVA CARACTERISTICA DE UNA CONDUCCIÓN. Se llama curva característica de una conducción, o de un conjunto de ellas que se desembocan en un único conducto general, a la gráfica que representa la variación de las perdidas de cargas que se producen al circular por ella el aire en fimción del caudal del mismo. La (fig. 1-14). Representa la forma de una parábola que pasa por el origen. Puede aplicarse según el siguiente razonamiento. En la conducción, se produce una perdida de carga proporcional a la presión dinámica. Pe = n. pd = n. Pa =n.(QI.A)' a= n. Ql/2.A' = K. QZ Donde: Pe= Diferencia de presión en la conducción. P d = Presión dinámica del fluido. Q = Caudal de flujo. A = área de la sección transversal. n =densidad Por lo que la perdida de carga es proporcional al cuadrado del caudal. Las curva característica de una conducción es muy importante en el estudio del comportamiento de un sistema de extracción y fundamentalmente su dinámica. También es importante la sección del tipo de ventilador más conveniente. 44 p Perdida de carga o e Caudal Fig. 1-14. Curva característica de un sistema. 4.4 .. 2 CONDUCTOS MULTIPLES. Los sistemas de extracción local con campanas múltiples presentan problemas (Fig. 1-15), después de calcular cual es el caudal necesario en cada campana para controlar el contaminante en cuestión, el objetivo de quien diseñe el sistema es determinar el tamaño de los caños y sus accesorios (codos, uniones y reductores de manera que el aire se distribuya en cada campana en la forma deseada). Cuando dos ramales que vienen de dos campanas (campana A y B, por ejemplo) se unen mediante una unión y para formar el conducto principal (o su principal o colector), la diferencia de presión estática entre el punto de unión y la abertura frontal o entrada de la campana A, debe necesariamente ser la misma que entre ese mismo punto y la entrada de la campana B. Sí se quiere que exista el mismo caudal en ambas campanas, las perdidas por fricción en cada ramal deben ser las mismas. Pero si el ramal de la campana A es más largo o tiene, los codos, su perdida por fricción, para un mismo diámetro de conductos en ambos ramales, será mayor qúe la de B. La velocidad en el ramal de A será menor y entonces, por la campana A entrará menos aire que la campana B. 45 ¿ Cómo puede fabricarse las campanas para que tengan el mismo caudal? Hay dos soluciones. la primera es la más aconsejable l. Suponiendo que cada campana ha sido fabricada para extraer la cantidad de aire calculada, el equilibrio puede lograrse eligiendo el conducto y sus accesorios que permitan igual cantidad de presión en ambos ramales, cuando el flujo de aire a través de la campana A y de la B tiene las velocidades deseadas. Si una de las campanas esta extrayendo mas de lo que debe se puede instalar resistencia al pasaje del aire, la velocidad de este sea menor y de esta manera también disminuirá el caudal que entra en esta campana. 2. El equilibrio de los caudales también puede conseguirse mediante el empleo de reguladores de cada ramal. Estos reguladores son tabiques co"edizos con amortiguadores que pueden disponerse de manera que bloqueen parcialmente el Pasaje de aire, traduciendo la cantidad que entra en la campafla. Sin embargo, este no es el procedimiento preferido. Su etapa principal, no obstante, está en que con menos trabajo, se considere el resultado deseado. Las ventajas del primer método son: • Si desde un principio se han elegido co"ectamente las velocidades, el conducto no se tapará. • Los operarios no se podrán modificar el sistema y privar a otro del lugar de trabajo del aíre necesario para el control. • La erosión será menor y no habrá acumulación de polvo con pelusas causadas por la obstrucción de los reguladores. El primer método es el preferido cuando se manejan materiales tóxicos cuando deben eliminarse polvos exclusivos, del magnesio o radioactivos. El segundo método deja la posibilidad de co"egir volúmenes de extracción mal calculados y también permite alguna flexibilidad para futuros cambios y adiciones. Sin embargo, una regia cardinal para el diseño de los sistemas de extracción de metales que como una vez que se ha instalado y balanceado un sistema de campanas no debería de agregarse ninguna otra. Tal adición podría cambiar el caudal del aire y hacer que algunas campanas resultasen ineficaces. 46 En lo que a características de diseño se refiere, no hay diferencias en un sistema que opere ya sea por baja presión positiva (soplando, o negativa aspirando). Usualmente, sin embargo, los sistemas de aspiración poseen una elevada velocidad de aire con el fin de mantener el polvo en suspención dentro del conducto. Los sistemas de presión positiva son (aquellos que proporcionan aire pare ventilar un ambiente determinado), operan con velocidades relativamente bajas en los conductos. Deben entenderse el significado de dos términos vinculados con la velocidad de los conductos. • Presión de velocidad: es la presión o la succión que debe de crear el ventilador para mover el aire a cierta velocidad • Perdidas por fricci6n en el conducto: para una misma velocidad del aire los conductos de diámetro pequeño determina una perdida por fricción mayor que los diámetros más grandes. Por ejemplo para una misma velocidad en cada ramal un conducto de 25" (JO cm) de diámetro requiere de energías extremadamente alto. Los codos y las secciones con reducciones en lo que un ramal se conecta con un conducto principal agregan perdidas por .fricción. Cuanto más pronunciado sea el codo y más abrupta la variación del diámetro en las piezas de transición mayor será la perdida por fricción. Fi.g. 1-15 Instalación dpica de un sistema de extracd6n local: Campana, colector y ventilador. 47 4.4.3 DEFECTOS COMUNES EN LOS S'lSTEMAS DE DUCTOS. Una inspección rápida de un sistema de extracción puede dar una idea sobre lo apropiado de su diseño. Por ejemplo, los conductos de sección cuadrada o rectangular, tan comunes en la calefacción y ventilación raramente son empleados para la extracción local, en cambio los conductos de sección circular son usados casi universalmente debido a sus menores perdidas por fricción. Las velocidades en los conductos de los sistemas de extracción local son mayores para evitar el depósito de partículas. Los codos y las uniones en T, que acompañan con accesorios a los conductos para quemadores, deben de ser escrupulosamente evitados. Debido a sus ángulos pronunciados, requieren un derroche de energía y debe de calcularse un ventilador mayor del que normalmente haría falta, para evitar que el polvo se deposite en los conductos por efectos de las turbulencias por esos ángulos. Estos depósitos podrían tapar los conductos. Otra evidencia de diseño defectuoso de los conductos es una cañería de poco diámetro (7.5 a JO cm). Extendiéndose hasta una campana aislada situada de 6-12 m. Una cañería así difícilmente podría mantener el caudal requerido a causa de la alta perdida por presión. No hay que dejarse confundir por la vieja regla que dice la suma de las áreas de las secciones de todos los ramales debe de ser igual a la sección del conducto principal. Esto no será cierto en un sistema balanceado. 4.5 SEPARACION DE CONTAMINANTES. La separación de contaminantes puede ser necesaria, por tres causas: > Que la separación del contaminante en el interior de la industria resultante más rentable que su vertido al exterior. Por ejemplo el interés en la recuperación del producto. > Que el vertido del contaminante al exterior origine un problema de contaminación atmosférica. 48 > Que por necesidades del proceso deba proceder a la limpieza del aire que sé introduce en el local como compensación. 4.5.1 PURIFICADORES DEL AIRE. Estos se clasifican en dos grupos: • Hay purificadores industriales que generalmente se asocian a sistemas de extracción local pero que, a veces, forma parte de un sistema extracción general cuyo propósito es eliminar contaminantes del aire (polvo, niebla, humo, vapores, gases, olores) que, de otra manera, podría alterar el ambiente exterior, ya sea dentro de la misma planta o, más generalmente, la densidad de la misma. Deben ser limpiados del contaminante retenido, por ello circula una corriente de aire relativamente moderada a una presión estática comparativamente alta. • Hay purificadores por los cuales pasa el aire a velocidades relativamente alta pero a baja presión estática y son empleados en casas y en edificios comerciales, de oficina, públicos y otros, en sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado. 4.5.2 ENCIENCIA DE PURlPICADOlcES DE AIRE~ Se considera como separador todo aparato o sistema que retenga en mayor o menos proporción uno varios contaminantes arrastrados por un gas liquido. La retención de un separador nunca es total y será tanto más eficaz cuanto mayor sea su poder de retención. La eficiencia de estos dispositivos se establece mediante la relación entre la cantidad de polvo (u otro contaminante) recogido por el purificador y la cantidad que entre al mismo. Generalmente la medida se expresa en términos de peso de polvo. El empleo de expresión ''eficiencia en el peso'~ se explica si se tiene en cuenta que en la industria se emplean a menudo interceptores de polvo como parte del equipo de producción, que el peso del producto que se maneja, envasa o recupera, entra en la importante consideración de los costos. 49 La mayoría de los purificadores inerciales de aire (por Ejemplo, los ciclones) tiene una eficiencia de captación variable, que depende del tamaño de las partículas. Estos colectores pueden capturar prácticamente el 100% de las partículas grandes (digamos mayores de 40 micrómetros), pero su eficiencia disminuye rápidamente a medida que disminuye el tamaño de la misma. Pueden llegar a ser totalmente ineficientes en la recolección de partículas menores de 5 micrómetros, que son las que interesan por su efecto sobre la salud La manera más normal se expresa la eficiencia de un separador es el rendimiento n: n Cantidad retenida R xlOO Cantidad que entra E Si el contaminante es un gas o vapor, el rendimiento suele calcularse partiendo de concentraciones máximas. Para materiales particulada se puede referir a concentraciones máximas o el número de partículas, y también se expresa algunas veces como función del índice de oscurecimiento, como relación entre las cantidades de gas contaminado anterior y posterior al separador que produce idéntico oscurecimiento de un papel de filtro normalizado. Lógicamente, los diversos rendimientos no son comparables entre Sí. En los procesos de separación de partículas, el rendimiento suele ser función del tamaño de la partícula. Partiendo del espectro de tamaño de las partículas a separar y de los rendimientos parciales, se puede estimar el rendimiento global del separador. Para cuantificar la eficacia de separadores de gran rendimiento, se utilizan frecuentemente otros parámetros como: La penetración de (p), el factor de descontaminación (DF) y el índice de descontaminación (DI). P = 100- n; DF= 1oonoo- n; DI= Log DF En la (*tabla 16). se comparan las características importantes de los filtros empleados en sistema de ventilación. En las ( *Tablas. 14 y 15), se comparan los ámbitos de tamaños de las partículas que pueden ser captadas por diferentes clases de colectores y filtros. Como se muestra en las Tablas(gráficas): so 4.5.3 COLECTORES DE POLVO. El polvo se forma en los procesos de desintegración tales como el pulido, la molienda, las va/aduras y la perforación. El polvo ya formado puede ser dispersado mediante el manipuleo, transporte y descarga de los materiales a granel y también durante su peso, mezcla y envase. El tamaño de la partícula de polvo varia desde las dimensiones sub - microscópicas (de bajo de 0.5 micrómetros) pasando por las de las partículas que pueden probablemente causar lesiones en los pulmones (0.5 -5 micrómetros para sílice libre, por ejemplo) y llegar hasta los tamaños de las mallas de los tamices estándares (malla 325 = 40 micrómetros, aproximadamente). 5.0 PURIFIC'ADORES DE AIRE PARA IHIMOS METALICOS Y CARBONOS. Los humos metálicos provienen de operaciones tales como las de combustión, sublimación, destilación y especialmente la condensación de los vapores desprendidos de un metal fundido. La composición de estos humos puede ser distinta a la del material que la origina. Los de plomo, cadmio, óxido de zinc y óxido de hie"o (soldadura) son ejemplos típicos. Sus partículas están debajo de un micrómetro, por consiguiente poseen movimientos brownianos (es decir, demasiado pequeñas para sedimentar) y son notables uniformes en su tamaño. El humo carbonoso es generalmente orgánico y se origina en la combustión incompleta del carbón, el petróleo, la madera y otras sustancias combustibles. Con frecuencia son obscuros y negros e impiden el paso de la luz. Sus partículas se comparan en tamaños con la de los humos metalúrgicos. *Tablas se encuentra.n en anexos 51 5.1 PURIFICADORES DE AIRE PARA GASES Y VAPORES. Los vapores pueden definirse como la forma gaseosa de una sustancia normalmente se presenta en estado liquido o sólido a temperatura ambiente. Los gases y vapores no tienen partículas, sino moléculas aisladas dispersadas entre las moléculas de aire. Cómo los gases y vapores difunden, no son aplicables los interceptores que dependerán de la existencia de filtros o de la fuerza centrifuga. Los métodos que generalmente se usan son los siguientes. • ABSORCIÓN: En una torre con relleno o burbujeo se emplea un liquido que resuelve o relaciona químicamente con el gas o vapor y lo elimina del aire en forma segura. La eliminación de este liquido puede presentar problemas de control de afluentes y contaminantes de las corrientes de agua. • ADSORCIÓN: Muchas partículas sólidas poseen una acción absorbente frente a ciertos gases y vapores. El fenómeno se produce en la superficie del absorbente, que es dónde el gas y el sólido se ponen en contacto. El materia/, mas ampliamente empleado para quitar olores es el carbón activado que, en forma de gránulos, se coloca en bandejas, frascos o recipientes perforados. Estos materiales pueden absorber ciertos gases y vapores hasta el 50% de su propio peso. Para volver a usar, se puede reactivar por calentamiento. Se lo emplea frecuentemente para retener vapores de solventes y este es un método particularmente indicado, pues la sustancia absorbida puede ser luego recuperada. • COMBUSTION: Si el gas o vapor puede ser oxidado transformándose en productos inofensivos o inodoros, entonces se puede aplicar la combustión. Todos los hidrocarburos pueden ser eliminados de esta manera, siendo los únicos productos finales agua y dióxido de carbono. El método más satisfactorio para consumir gases o vapores olorosos o molestos es el de la pos - combustión por medio de una llamada directa. Es necesario, sin embargo, tomar las precauciones apropiadas. Estas incluyen el de dispositivos contra el retroceso de la llamada y la operación fuera del ámbito inflamable de la mezcla de vapores. Se puede emplear un catalizador para acelerar la combustión. La combustión catalítica resuelve al problema de la eliminación de vapores y olores de pinturas, 52 barnices, esmaltes, hornos de cocción, enrarecimiento de aceites de pescado y grasas animales, tostado de café, procesado de asfalto, manufactura de plástico y campanas extractoras de cocinas. Las unidades catalíticas deben procesar vapores esencialmente puros para poder lograr un control efectivo y prolongado. El catalizador se desactiva o envenena por acción de los vapores, tales como el mercurio, el zinc y el arsénico. Sí el aire que llega contiene gran cantidad de polvo no combustible debe separárselo primero. • CONDENSACION: Bajando la temperatura del aire que ingresa, el vapor puede pasar al estado liquido y, en esta forma, ser separado. Para enfriar el vapor se emplean diferentes tipos de condensadores y unidades refrigeradoras. 53 5.1.1 VENTILADORES. Hasta ahora se luin descrito campanas, conductos y dispositivos purificadores de aíre destinados a sistemas en el conjunto ventilador - motor. Se usan dos tipos de ventiladores: centrífugos y de co"iente axial (Fig. 1-16). Para mover el aire que contiene material particulado solo puede usarse el ventilador centrifugo de hoja radial. Fig. 1-16. Tipos de ventiladores. ~R AIClAI. aJH TA81QUE \IEKrllADORES DE R.f(IO NUAl. --..... -~"' ""\ I \ l .· , . J r ' ' ~' l .,, .... _.._...,,,. PALETA RECTA O RN)IAL 54 5.1.2 VENTILADORES CENTRIFUGOS. Dependiendo de cómo estén orientadas las paletas, los ventiladores centrífugos son todos modificados de tipo básico de la rueda de paletas. Se emplea dónde la presión estática es mediana o alta; por ejemplo, a partir de 1 O pulgadas. O más de un manómetro de agua (6 psi) • La rueda de paleta es el caballito de batalla de dos ventiladores en el campo de la ventilación industrial. Sus paletas radiales planas fabricadas en chapas de acero, no se tapan con el material que pasa y al mismo tiempo resiste considerablemente la abrasión. Este ventilador ha sido usado durante décadas en tallares de pulido o carpintería, dónde por entre las paletas pasan pelusas, astillas y virutas. Tiene una velocidad de operación moderada, factor de ruido y eficiencia mecánica mediana. • En un ventilador centrifugo las paletas curvadas hacia atrás permiten una velocidad periférica más alta y por consiguiente una eficiencia mayor del ventilador. Como en las paletas se deposita material, será necesario disponer siempre antes del ventilador un purificador de aire. A pesar de que este tipo de paletas determina un mayor factor de ruido, su alta eficiencia hace que se lo prefiera para sistemas de extracción destinados a grandes volúmenes. • Las paletas curvadas en dirección de rotación permiten lograr un ventilador que requiera poco espacio, tiene baja velocidad de trabajo y bajo factor de ruido. Debido a estas características es preferido para las instalaciones de calefacción y aire acondicionado y también porque en este diseño las presiones estáticas varían de bajas a moderadas. Como el material llevado por el aire quedará adherido a las paletas cortas y curvas, haciendo que el rotor se desequilibre, esta clase de ventilador debe también ser precedido por un purificador de aire. • Los ventiladores con paletas derechas y curvadas hacia delante requieren más energía a medida que la co"iente de aire aumenta, si la resistencia real del sistema de conductos es menor que la estimada para el Ventilador seleccionado, la co"iente de aíre real excederá el Estimado, se necesitará mas energía y el motor resultará sobrecargado. SS • Por el contrario, los ventiladores con paletas derechas y curvadas hacia atrás tiene una demanda de energía que alcanza un máximo. Si el motor que impulsa el sistema esta capacitado para cumplir este máximo, no resultara sobrecargado en ninguna condición a una determinada velocidad Por esta razón, a estos aparatos se los llama ventiladores no sobrecargables. Existe una variedad de diseños intermedios entre estos dos extremos que son los ventiladores con paletas curvas hacia delante y completamente curvas nada atrás, que presenta diversos grados de semejanza con el rendimiento de cada uno de los tipos. 5.1.3 VENTILADORES DE CORRIENTE AXIAL. Los ventiladores de esto clase son modificaciones del Conocido ventilador familiar o ventilador da hélice. En ello, él aíre sale en la misma dirección que entro, mientras que en los ventiladores centrífugos lo hacen en ángulo recto. • Los ventiladores de hélice mueven grandes volúmenes de aire venciendo pequeñas resistencias. Están generalmente instalados, ya sea pedestales para ventilación del operario y obtener circulación general o en paneles de las ventanas o en las paredes sin conexión o conducto alguno. A menudo se olvida que su limitación es la de no poder operar venciendo la fricción que se origina en el conducto. • En los sistemas de extracción de los locales dónde se hace pulverizaciones se suele instalar un ventilador de hélice de paleta angosta, En estos casos las conexiones de los conductos deben ser mantenidas en un mínimo. Estos ventiladores son sensibles a cualquier resistencia extra, y un pequeño aumento en ellas hará que el volumen de aire desplazado disminuya marcadamente. • Los ventiladores auxiliares con aletas tienen, en la sección de conductos cortos tabiques que rectifican la corriente de aire. Operan contra presiones estáticas bajas, Por ejemplo 4 pulgadas de agua (1.145 Psi). Deben emplearse solamente con aire limpio. 56 Para extracciones por el techo o las paredes, se dispone de ventiladores de descarga directa con paletas curvas hacia atrás, similares a los centrífugos. 5.1.4 RUIDOS DE LOS VENTILADORES. Excepto los modelos de baja velocidad, los ventiladores son generalmente ruidosos. Estos pueden resultar de un factor de distracción. El ruido de los ventiladores constituye un problema tanto como dentro de la planta como para los vecinos en el exterior de la misma. Los fabricantes de ventiladores, a través de organizaciones técnicas tales como la Air Moving and Association (AMCA) y la American Society of Hearting Refrigemting ami Air Conditionig Engineers (ASHRAE), están desa"ollado escalas de ruido en los ventiladores basadas en consideraciones como la velocidad en el extremo de las paletas, la potencia en el freno y la presión. A menudo, y un ventilador de gran tamaño operando a baja velocidad y muchas veces aun con reducida potencia, resulta económicamente mejor a largo término y produce mucho menos ruido molesto. Una regla practica para lograr un nivel de ruido razonable es mantener la velocidad periférica del ventilador en 5,900 plmin. o menos Cuando el ruido de soplo propio de la unidad es molesto, la solución esta en rodear el ventilador con un ce"amiento que lo atenúe. Dependiendo del tamaño, el ce"emiento puede ser de mampostería, chapa metálica gruesa y una de madera terciada de 3/4 "si la unidad es pequeña. Este aditamento debería estar fo"ado completamente con material acústico - absorbente. El ventilador y el motor deben estar orientados de manera que el aire en su trayecto hacia el ventilador pese sobre el motor y lo enfríe. 51 6.0 PREJ/ENCION DE INCENDIOS. Es importante referirse a normas existentes, talas como la NFPA Standard 91 Blower and Exhaust Systems for Duct, Stock and Vapor Removal or Conveying. Cuando los ventiladores mueven materiales inflamables, sean sólidos o vapores, elemento rotativo tiene que ser de material no fe"oso o resistente a las chispas y la envoltura estar construida o fo"ada con este material. Esté requerimiento también co"esponde al elemento rotativo y a su envoltura cuando el material sólido pasa a través del ventilador es capaz de producir chispas. Los motores de ventiladores situados en ambientes o áreas en las cuales se generan o mueven vapores o polvos inflamables deben de ser del tipo aprobado para esa condición o por el peligro partículas. Cuando los sistemas de extracción se usan para vapores, gases, polvos, material o residuos inflamables o combustibles, es necesario descargar la electricidad estática de las correas mediante peines colectores u otros medios efectivos. 58 IX SITUACIÓN ACTUAL Por el momento los problemas más comunes en el área mecánica son enfermedades pulmonares a largo plazo, por la inhalación de gases tóxicos cuando se está efectuando una soldadura eléctrica ó autógena. No hay directamente en ningún taller mecánico una Higiene y Seguridad Industrial adecuada a su trabajo ejercido. Ningún trabajador esta protegido ya sea con mascarías ni un sistema adecuado de ventilación o de extracción de los humos tóxicos por eso se toman estas medidas de seguridad e higiene y dar a conocer algunos de los métodos para ejercer un sistema de ventilación y extracción de desechos de gases o humos del lugar de trabajo. X SOLUCIONES PROPUESTAS. Características generales del proyecto: El proyecto será: • Poder poseer un sistema adecuado de Higiene y seguridad !ndustrial y un sistema de ventilación adecuada, ya sea en talleres pequeños como grandes. Ya que en nuestro país no hay una ley que exija una seguridad en la industria mecánica. • Optener una mayor eficiencia y no un atraso en las producciones en los lugares de trabajo por medio de un sistema de Higiene y seguridad industrial. • La aplicación de las técnicas de prevención de los accidentes y enfermedades ocupacionales no constituye un gasto ni una inversión no reproductiva. Por el contrario, resultan económicamente interesantes para los empresarios. XI XII 59 RECOMENDACIONES. • Dada la importancia de un sistema de Higiene Industrial. ventilación y extracción de humo, recomendamos que se trate en lo posible de implementar este sistema a los lugares que lo necesiten, ya que es un factor muy importante para la salud de las personas que laboran dentro de los talleres, fabricas, etc. • Este trabajo es una base informativa y se recomienda que al momento de diseñar la construcción del sistema Higiene y Seguridad Industrial. ventilación y extracción de humo se le tenga bien en cuenta para conocer algunos elementos importantes, ya que para la construcción de un proyecto de ventilación y de Higiene y Seguridad Industrial se necesitan conocimientos más avanzados. CONCLUCIONES. Dada la investigación de este proyecto, concluimos que en el momento que se disponga la construcción de un sistema de Higiene y Seguridad industrial, se podrá evitar accidentes y enfermedades ocupacionales. Con éste estudio se logro responder las preguntas de los distintos procesos y pasos, en el caso del método de ventilación mecánica, el de ventilación localizada es él más eficiente y apropiado (como se explico en el desa"ollo del trabajo), y con respecto a los factores que se toman en cuenta especificamos cada uno de ellos como por ejemplo clase de contaminante. caudal. velocidad. etc. 60 XIII GLOSARIO TECNICO. A - Acondicionamiento de táre. Un sistema científico para controlar la temperatura, humedad, ventilación y purificación del aire en una estructura cerrada. - Acumulador de sucdón. Recipiente liquido que retiene temporal mente el exceso de mezcla refrigerante aceite y la regresa en cantidades que el compresor puede manejar en forma segura. -Absorbente. Un sólido o líquido que absorbe otras sustancias. -Aire libre. Area total de las aberturas en una rejilla a través de las cuales puede pasar el aire. -Aire (calor espedfico). Cantidad de calor absorbido por un peso unitario de aire por unidad de elevación de temperatura. - Aire acondicionado industrial. Acondicionamiento de aire para otros usos que no sean confort. -Altura estática. Presión de fluido expresada en términos de altura de la columna de un fluido como agua o mercurio. - A"astre. Agua aca"eada que sale de una to"e de enfriamiento debido al movimiento del aire. -Aspiración. Movimiento producido en un flujo por una succión -Aspiración. Introducción de aire dentro de la co"iente primaria de aire. B - Bulbo húlfledo. Se coloca un trozo de algodón en la punta del termómetro del bulbo seco. Para obte~r una lectura de bulbo húmedo, el trozo de algodón debe mojarse y tener una cantidad suficiente de aire que pase por él. Bulbo seco. Se refiere a un termómetro normal. 61 e - Calda. Distancia reco"ida por el aire que ha caído o bajado de nivel de una salida. - Calor latente (calor oculto). El cambio de estado de líquido a sólido o de sólido a líquido o de líquido a vapor que utiliza calor latente que no puede ser medido con un termómetro. - Calor latente de condensación. Utilízado para cambiar el vapor a estado líquido. - Calor latente de evaporación. Utilizado para cambiar de líquido a vapor. - Calor latente de fusión. Utilizado para cambiar de sólido a líquido o de líquido a