Por Nathan Hildebrand, Engenheiro de aplicações Donaldson Torit
Em muitas situações da vida você pode economizar, mas pode pagar mais caro no final. Isso é especialmente verdadeiro para o projeto de coifas para coletores de poeira. Pequenas mudanças no design da coifa muitas vezes produzem grandes resultados, especialmente em desempenho e custo total de operação.
Gerentes experientes sabem que seu maior patrimônio é seu pessoal, portanto não é surpresa que o conforto do trabalhador seja uma prioridade máxima para as empresas de sucesso. O ACGIH – Industrial Ventilation, A Manual of Recommended Practice for Design está em sua 28ª edição e é considerado por muitos como o padrão pelo qual as soluções de coleta de poeira devem ser medidas. Ele incorpora as melhores práticas de higiene industrial e foca na melhoria da zona de respiração dos operadores e dos funcionários nas instalações. Este manual oferece orientação para as opções de coifas e apresenta uma boa, melhor e a melhor estratégia de caso para muitas configurações de coifa.
Ao iniciar o projeto da coifa, é útil considerar também a importância das preocupações além da melhoria da qualidade do ar no espaço de trabalho. A possível natureza combustível dos pós ou sua possível toxicidade pode influenciar o projeto da coifa e do sistema. Suas instalações podem correr sérios riscos se não forem cumpridas certas normas de limpeza. Além do impacto sobre as condições do trabalhador, multas pesadas poderiam ser aplicadas se sua instalação for considerada fora de conformidade.
Além da qualidade do ar no local de trabalho, os gerentes frequentemente têm que equilibrar duas considerações significativas em qualquer negócio: qualidade do produto ou do trabalho e custo operacional. Às vezes, a economia não é óbvia, como o potencial para melhorar o design da coifa para reduzir os custos de capital em equipamentos como os ventiladores. Dado que o projeto da coifa pode ser uma consideração crítica, vamos explorar algumas opções diferentes.
Designs comuns de coifas
Se você não conseguir enclausurar seu processo, poderá precisar de uma coifa externa localizada perto da operação para controlar a poeira gerado durante a operação. Os cinco tipos básicos de coifa externa estão listados em sua ordem de aumento de eficácia, mas também em seu crescente custo de fabricação. Entretanto, os custos iniciais de fabricação das coifas podem ser rapidamente compensados quando se comparam considerações relacionadas, como:
- Melhorias na limpeza da fábrica e redução do tempo de parada para fabricar seu produto;
- Possível economia nos correspondentes dutos menores, coletores menores e ventiladores menores; e
- Com requisitos menores de energia e volume de ar, você pode observar uma potência menor do ventilador, o que significa reduções nos custos de recursos relacionados.
1. A coifa com borda crua representa a mais comum e menos cara de todas as configurações de coifa. É apenas um duto aberto que termina perto do ponto de geração de poeira. Essa abordagem é a mais simples quando se trata de design de coifas.
As coifas com borda crua, embora muito simples de produzir, proporcionam o pior desempenho na captação de contaminantes no ponto de geração. Esta configuração da coifa puxa o ar não apenas de frente para a abertura do duto, mas, infelizmente, também de trás da abertura da coifa, o que a torna ineficiente. Esta configuração também cria um alto grau de turbulência que pode contribuir para o aumento das perdas de energia e um ventilador potencialmente maior. Esta opção de configuração da coifa é menos do que ideal do ponto de vista do custo total da operação.
2. A coifa flangeada é relativamente simples com um baixo custo de fabricação, e esta opção melhora o projeto da borda crua com a adição de um flange. A coifa flangeada proporciona melhor desempenho porque o ar/energia utilizado para coletar a poeira é limitado à zona em frente ao duto aberto.
A adição de um flange a um projeto de coifa concentra seu desempenho e reduz o volume de ar necessário para manter a limpeza da instalação. Também melhora a qualidade do ar no ambiente de trabalho de seus funcionários. Os flanges não precisam ser redondos se os quadrados ou mesmo triangulares funcionam melhor em uma situação, desde que a forma concentre a entrada de ar na coifa pela frente. Quando se trata de flanges, pouco é melhor do que nada. Coifas flangeadas ainda podem envolver excesso de turbulência, então vamos explorar melhorias no projeto para ver se podemos ajudar a reduzir isso.
3. Uma coifa afunilada oferece nossa próxima melhoria no desempenho de coifas. Considere um duto redondo com um flange retangular. Se dobrarmos as bordas dos flanges para frente e conectá-las em seus lados, podemos criar um funil afilado que ainda direciona o ar para dentro do duto. Este funil afilado facilita a entrada do ar no coifa mais gradualmente do que uma entrada crua ou flangeada, reduzindo a turbulência criada quando o ar entra no duto na parte de trás da coifa. Esta transição mais gradual economiza energia e diminui o custo operacional do ventilador, oferecendo economia a longo prazo por um pequeno aumento nos custos de fabricação da coifa. A reintrodução de um flange na face da coifa mais uma vez concentra a eficácia da coifa e reduz o volume total de ar. Também cria as mesmas oportunidades de economia de equipamentos de capital em termos de dutos menores, coletores menores, e menor potência do ventilador.
4. Uma coifa cônica migra de uma abertura redonda, em vez de retangular, da coifa. Também leva seu projeto da coifa um passo adiante para melhorar o desempenho. Essa abordagem melhora o desempenho da coifa, reduzindo ainda mais a turbulência gerada à medida que o ar entra no duto, na parte de trás da coifa. Também reduz a energia necessária e economiza em potência do ventilador. Novamente, a adição de um flange na face da coifa reduzirá o volume de ar necessário para controlar a poeira, e oferece a economia mencionada anteriormente em termos de custos de capital, tais como dutos, coletores ou potência do ventilador. Como você pode ver, a maioria dessas são fabricações relativamente simples em chapa metálica que podem ser adicionadas a qualquer duto aberto.
5. A coifa boca de sino oferece o que é provavelmente o auge do desempenho da coifa externa. Ela combina os benefícios oferecidos pelas coifas flangeadas com uma transição muito suave do flange para a entrada do duto. Esta transição suave minimiza a turbulência à medida que o ar entra no duto. Ela oferece tanto o desempenho de redução do fluxo de ar de um flange quanto a baixa turbulência do perfil de entrada do copo repuxado e é o projeto de coifa externo mais eficaz disponível. É claro que este aumento de desempenho não é gerado sem algum investimento. Uma vez que esta entrada de coifa tipicamente envolve um cone repuxado para produzir a fabricação de entrada suave, os custos são mais altos.
Outros fatores a considerar: Posição da coifa
Portanto, falamos de diferentes configurações e formas de coifa, mas não vamos ignorar outra questão crítica: Onde a coifa deve estar localizada em relação à fonte geradora da poeira? Você pode ter escolhido a coifa mais cara e de maior desempenho, mas se não estiver bem posicionada, você está coletando muito ar e muito pouca poeira.
A posição da coifa perto do ponto de geração de poeira faz parte da descrição para a coleta da fonte. Para que o sistema alcance um controle eficaz da poeira, a coifa precisa estar o mais próximo possível do ponto de geração de poeira. Esta realidade pode ajudar a explicar por que a proximidade é tão importante. Considere as seguintes situações:
Exemplo 1:
Uma coifa com borda crua de 4 polegadas de diâmetro está localizada a um pé da fonte de poeira e precisa gerar uma velocidade de captura de 100 pés/min na posição de geração de poeira para controlá-lo. Para estimar o volume de ar necessário para produzir essa velocidade, usamos a equação do Industrial Ventilation Manual. Q=(10X² + A) V
- A distância da fonte (x) é de um pé,
- A área da seção transversal do duto (A) é de 0,087 pé quadrado para um duto de 4 polegadas, e
- O fluxo de ar total necessário é (Q) = [10(1 pé)² + (0,087 pé²]100 pé/min = 1.009 pés cúbicos por minuto.
Exemplo 2:
A coifa com borda crua de 4 polegadas de diâmetro está agora localizada a seis polegadas (0,5 pé) da fonte de poeira e ainda precisa gerar uma velocidade de captura de 100 pés/min na posição de geração de poeira para controlá-lo. Para estimar o volume de ar necessário, usamos novamente a mesma equação do Industrial Ventilation Manual. Q=(10X² + A) V
- A distância da fonte (x) agora é de 0,5 pé,
- A área da seção transversal do duto (A) ainda é de 0,087 pé quadrado, e
- O fluxo de ar total necessário é (Q) = [10(0,5 pé)² + (0,087 pé²]100 pés/min = 259 pés cúbicos por minuto.
Como você pode ver, uma mudança na distância (x) tem um efeito dramático sobre o fluxo de ar total necessário. Nesse caso, e na maioria dos outros, o volume de ar necessário é reduzido por um fator de quatro quando a distância é cortada pela metade. Essa é uma mudança bastante significativa. Considere o que esse duto adicional de seis polegadas pode custar em comparação com um coletor ou ventilador quatro vezes maior do que o necessário. E não se esqueça de que você pode fazer dutos menores porque é necessário menos ar, resultando em economia adicional de custos.
Mas passemos a esse elemento crítico do projeto: custo total de propriedade. Esperamos que agora você possa ver como um melhor projeto de coifa pode ajudar a reduzir os custos operacionais, reduzindo o volume total de ar necessário para controlar seu poeira. Isto significa que você pode considerar dutos menores, coletores menores e ventiladores menores. Assim, você acabou de economizar dinheiro em três grandes itens de alto custo.
Agora considere os custos de funcionamento do ventilador e do coletor. Com menos turbulência e menores volumes totais de ar, você deve observar reduções na potência necessária para operar o sistema. E, se você expele menos ar de suas instalações, há menor demanda de ar de reposição, reduzindo a carga em seu sistema HVAC. E qual é a vida útil desses produtos? Dez anos? Vinte anos? Como isso afetará seus custos anuais de eletricidade e ar comprimido? Então, você pode perceber como pequenas mudanças em componentes simples do sistema podem produzir grandes resultados em seu custo de propriedade.
Desde melhores instalações e condições de espaço de trabalho dos funcionários até o custo total de propriedade do equipamento, as melhores práticas no projeto da coifa devem ser uma consideração crítica em seu projeto. Pequenas mudanças podem significar grandes resultados, e isso muitas vezes é exatamente o que você precisa.
