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Comprensione delle velocità di trasporto per risparmiare denaro sulla raccolta di polvere

Di Ted Henderson, Responsabile di zona di Donaldson Torit

Quando si tratta di raccogliere la polvere, è essenziale comprendere l'importanza delle velocità di trasporto e il loro impatto sulla corretta progettazione di un sistema. Spostare l'aria troppo lentamente o troppo rapidamente attraverso i condotti può avere conseguenze significative che sono altrettanto problematiche. La velocità di trasporto ottimale può variare a seconda del tipo di polvere nell'applicazione, ma esistono diverse pratiche e dispositivi di progettazione che puoi utilizzare per selezionare e mantenere il volume d'aria ottimale e la velocità risultante.

Consulta il Manuale di ventilazione industriale

Il Manuale di ventilazione industriale 1 di ACGIH costituisce la fonte riconosciuta dal settore per determinare le pratiche di progettazione raccomandate nella ventilazione industriale e include una guida sulle velocità di trasporto (o trasmissione). In generale, più un particolato è pesante, maggiore è la velocità di trasporto richiesta per mantenerlo in movimento attraverso un condotto. Il particolato più leggero può essere mantenuto in movimento con velocità di trasporto inferiori, il che può contribuire a ridurre i tuoi costi operativi.  

Problemi causati da inadeguate velocità di trasporto

Che si tratti di particolato leggero o pesante, devi progettare i condotti in modo da evitare che il materiale si depositi nel vapore d'aria all'interno del condotto. (Figura 1).

Figura 1 - Per prevenire il depositarsi della polvere all'interno dei condotti, è necessaria un'adeguata velocità di trasporto.

Ad esempio, la polvere di piombo, che è relativamente pesante, richiede in genere una velocità di trasporto minima di 4.500 piedi al minuto, mentre il fumo di saldatura, che è molto più leggero, può richiedere da 2.000 a 2.500 piedi al minuto. Quando le velocità di trasporto non sono sufficienti a mantenere il materiale in movimento attraverso il condotto, esiste la possibilità che la polvere si disperda depositandosi nel condotto. Se il condotto non rimane libero da detriti, i carichi aggiuntivi potrebbero eventualmente danneggiare il condotto o i suoi supporti, l'accumulo di materiale può inoltre provocare altri problemi come combustibilità o corrosione.

Un altro effetto secondario dell'accumulo di polvere all'interno del condotto è la riduzione dell'area della sezione trasversale del condotto. Dal momento che il volume dell'aria di progetto prova ora a passare attraverso un'area della sezione trasversale più piccola, la velocità dell'aria dovrebbe aumentare attraverso quella sezione del condotto per mantenere il flusso di progetto. Se la ventola ha la capacità statica di superare la restrizione energetica aggiuntiva correlata a una velocità più elevata, la sezione del condotto può subire un aumento delle abrasioni a causa delle velocità più elevate. Il più delle volte la ventola non avrà sufficiente capacità statica e, quindi, diminuirà il volume d'aria totale causando un calo delle prestazioni di cattura all'interno della cappa e un peggioramento complessivo delle prestazioni del sistema.

È importante mantenere velocità sufficienti a impedire che la polvere si disperda nel condotto, ma eccessive velocità producono impatti negativi. Le polveri abrasive possono usurare il materiale del condotto, fino al punto di richiederne la sostituzione, e velocità eccessive possono accelerare tale usura. Ciò richiede inoltre molta più energia per spostare l'aria a una velocità superiore. L'acquisto di un ventilatore con maggiore capacità statica incrementerà il costo del capitale iniziale e i costi energetici per ogni giorno in cui il ventilatore è in funzione. Pertanto, mantenere il volume dell'aria di progetto in movimento alla giusta velocità di trasporto è una considerazione fondamentale nella progettazione del sistema.

Vantaggi dell'adeguato controllo delle velocità di trasporto

Esistono diversi metodi per controllare le velocità di trasporto: il primo è un buon progetto iniziale del condotto. Il processo di selezione del condotto deve garantire un'adeguata velocità di trasporto in base al volume d'aria di progetto.

Una delle difficoltà nelle applicazioni pratiche è che i sistemi potrebbero non funzionare sempre al loro volume d'aria ideale di progettazione. Il volume d'aria attraverso il sistema può essere abbastanza dinamico. Ad esempio, i setti filtranti puliti inizieranno, nel tempo, a caricarsi di polvere. La maggiore resistenza attraverso i filtri sporchi può quindi ridurre il volume d'aria erogato dalla ventola, con conseguente riduzione del volume d'aria attraverso il sistema di condotti e cappe. Questa riduzione del volume d'aria viene spesso corretta aprendo un regolatore in uscita sulla ventola a compensazione della resistenza sviluppata quando i filtri formano una torta di polvere. Tuttavia, il metodo del regolatore risulta efficace solamente se i dipendenti monitorano la situazione. Un errore ricorrente in questo approccio è quello di dimenticare di richiudere il regolatore per tornare al flusso di progetto quando si installano nuovi filtri, che non presentano la resistenza derivante da un accumulo di polvere. Quando vengono installati nuovi filtri, il regolatore viene spesso lasciato completamente aperto e il sistema funziona a un volume d'aria superiore. Si tratta di un errore che può comportare un volume d'aria eccessivo sulle cappe, che può creare problemi come la raccolta di prodotti indesiderati. Può inoltre aumentare i tassi di abrasione nel sistema di condotti, nonché ridurre drasticamente la vita utile effettiva dei filtri, richiedendo una sostituzione e una manutenzione più frequenti.

Figura 2 - Dispositivo di controllo del flusso d'aria (Airflow Controller)

Un modo più affidabile per mantenere il volume d'aria di progetto nel sistema consiste nell'utilizzare un dispositivo di controllo del flusso d'aria. (Figura 2). Questo dispositivo monitora la pressione statica nel sistema per polveri appena davanti al collettore e invia costantemente feedback a un variatore di frequenza sulla ventola per regolare la velocità della ventola. Questa regolazione della velocità della ventola è quindi in grado di garantire un volume d'aria costante attraverso il sistema di condotti e, dato che il volume d'aria e la velocità nei condotti sono proporzionali, la velocità di trasporto nei condotti rimane stabile e il sistema funziona in modo coerente alle condizioni di progetto, assicurando un'efficace raccolta della polvere.

Risparmio sui costi

È fondamentale comprendere le velocità di trasporto nel sistema di condotti per la raccolta della polvere. Velocità di trasporto eccessivamente basse o elevate possono comportare, in entrambi i casi, spiacevoli conseguenze derivanti dalla caduta della polvere nel condotto provocandone un'eccessiva abrasione, e l'ottimizzazione del volume d'aria nel sistema, utile a garantire la velocità di trasporto desiderata, produce vantaggi in termini economici. Puoi contenere i costi di capitale sulla ventola del sistema e ridurre le spese operative giornaliere relative a tale ventola operando a velocità di trasporto adeguate e ottimizzate. Ulteriori risparmi potranno derivare anche dal fatto che diminuirai i problemi relativi all'abrasione del condotto e/o alla caduta indesiderata di polvere al suo interno.


Industrial Ventilation: A Manual of Recommended Practice for Design (28a ed.). (2013). Amer Conf of Governmental.

 

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