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Por Ted Henderson, Director de zona de Donaldson Torit
Cuando se trata de captación de polvo, es esencial comprender la importancia de las velocidades de transporte y su impacto en el diseño adecuado de un sistema. Mover el aire a través de los conductos demasiado despacio o demasiado rápido puede tener consecuencias importantes que son igualmente problemáticas. La velocidad de transporte óptima puede variar según el tipo de polvo en la aplicación, pero existen varias prácticas de diseño y dispositivos que puede utilizar para seleccionar y mantener el volumen de aire óptimo y la velocidad resultante.
Consulte el Manual de ventilación industrial
El Manual de ventilación industrial 1 de ACGIH es el recurso reconocido por el sector para determinar las prácticas de diseño recomendadas en ventilación industrial, e incluye una guía sobre las velocidades de transporte. En general, cuanto más pesada es una partícula, mayor es la velocidad de transporte requerida para mantenerla en movimiento a través de un conducto. Las partículas más ligeras se pueden mantener en movimiento con menores velocidades de transporte, lo que puede ayudar a reducir sus costes operativos.
Problemas causados por velocidades de transporte inadecuadas
Ya sea que se trate de partículas ligeras o pesadas, debe diseñar los conductos para evitar que el material se deposite en el vapor de aire dentro del conducto. (Figura 1).
Figura 1. Para evitar la sedimentación de polvo dentro de los conductos, se necesita una velocidad de transporte adecuada.
Como ejemplo, el polvo de plomo, que es relativamente pesado, necesita una velocidad de transporte mínima de 22,8 m/s (4500 ft/min), mientras que el humo de soldadura, que es mucho más ligero, puede requerir de 10,1 m/s a 12,7 m/s (2000 a 2500 ft/min). Cuando las velocidades de transporte no son suficientes para mantener el material en movimiento a través del conducto, existe la posibilidad de que el polvo caiga y se deposite en el conducto. Si el conducto no se mantiene libre de desechos, el conducto o sus soportes pueden fallar con el tiempo debido a las cargas adicionales, o la acumulación de material puede crear otras preocupaciones como combustibilidad o corrosión.
Otro efecto secundario de la acumulación de polvo dentro del conducto es la reducción en el área de la sección transversal. Debido a que el volumen de aire de diseño ahora intenta pasar a través de un área de sección transversal más pequeña, la velocidad del aire tendría que aumentar a través de esa sección del conducto para mantener el flujo de diseño. Si el ventilador tiene la capacidad estática para superar la restricción de energía adicional relacionada con una velocidad más alta, la sección del conducto puede experimentar un aumento en las abrasiones como resultado de las velocidades más altas. Lo más común es que el ventilador no tenga suficiente capacidad estática y, como consecuencia, el volumen total de aire disminuirá reduciendo el rendimiento de captura en el extractor y causando una disminución general en el rendimiento del sistema.
Es importante mantener velocidades suficientes para evitar que el polvo caiga en el conducto, pero las velocidades excesivas del conducto provocan efectos negativos. Los polvos abrasivos se desgastarán en el material del conducto, que con el tiempo deberá reemplazarse, y las velocidades excesivas pueden acelerar el desgaste. Además, necesita mucha más energía para mover el aire a una velocidad mayor. Comprar un ventilador con más capacidad estática aumentará el coste de capital inicial y aumentará los costes de energía cada día que el ventilador funcione. Por lo tanto, mantener el volumen de aire de diseño en movimiento a la velocidad de transporte correcta es una consideración fundamental en el diseño del sistema.
Ventajas de controlar las velocidades de transporte
Existen varios métodos de control de la velocidad de transporte; el primero es un buen diseño inicial del conducto. El proceso de selección del conducto debe garantizar una velocidad de transporte adecuada en función del volumen de aire de diseño.
Uno de los problemas en aplicaciones prácticas es que los sistemas no funcionen a su volumen de aire de diseño ideal en todo momento. El volumen de aire a través del sistema puede ser bastante dinámico. Como ejemplo, los medios filtrantes limpios con el tiempo comenzarán a cargarse de polvo. La mayor resistencia en los filtros sucios puede reducir el volumen de aire que suministre el ventilador, lo que causa un menor volumen de aire a través del sistema de conductos y el extractor. Esta reducción en el volumen de aire a menudo se corrige abriendo un regulador en la salida en el ventilador para compensar la resistencia desarrollada a medida que los filtros acumulan pasta de polvo. Sin embargo, el método de regulador solo es eficaz si los empleados supervisan la situación. Un error común en este enfoque es no acordarse de cerrar el regulador nuevamente para volver al flujo de diseño cuando se instalan filtros nuevos, que ya no tienen la resistencia de una acumulación de polvo. A menudo, el regulador se deja en la posición completamente abierta cuando se instalan nuevos filtros y el sistema funciona a un volumen de aire incrementado. Este error puede provocar un volumen de aire excesivo en los extractores, lo que puede crear problemas, como acumulación de productos no deseados. También puede aumentar las tasas de abrasión en el sistema de conductos y reducir drásticamente la vida útil de los filtros y exigir una sustitución y un mantenimiento más frecuentes.
Figura 2. Controlador de flujo de aire.
Una forma más fiable de mantener el volumen de aire de diseño en el sistema es mediante el uso de un controlador de flujo de aire. (Figura 2). Este dispositivo supervisa la presión estática en el sistema de polvo justo delante del captador y envía constantemente retroalimentación a una transmisión de frecuencia variable en el ventilador para ajustar la velocidad. Este ajuste a la velocidad del ventilador puede mantener un volumen de aire constante a través del sistema de conductos y, debido a que el volumen de aire y la velocidad del conducto son proporcionales, la velocidad de transporte permanece estable y el sistema funciona constantemente a las condiciones de diseño, asegurando una captación de polvo eficaz.
Ahorro de costes
Es fundamental comprender las velocidades de transporte en su sistema de conductos de captación de polvo. Las velocidades de transporte excesivamente bajas o altas pueden causar las consecuencias indeseables de que el polvo caiga en el conducto y cause una abrasión excesiva, y la optimización del volumen de aire en el sistema para garantizar la velocidad de transporte deseada tiene ventajas económicas. Puede limitar los costes de capital en el ventilador del sistema y puede reducir los gastos operativos diarios de ese ventilador al operar a velocidades de transporte apropiadas y optimizadas. Se pueden lograr ahorros adicionales, ya que también reducirá los problemas relacionados con la abrasión de los conductos y/o la caída de polvo indeseable en los conductos.
1 Industrial Ventilation: A Manual of Recommended Practice for Design [Ventilación industrial: manual de prácticas recomendadas en el diseño] (28.ª Ed.). (2013). Amer Conf of Governmental.
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