Por Ted Henderson, Gerente de Distrito de Donaldson Torit
Cuando se trata de colección 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 ductos 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 la industria 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 ducto. Las partículas más livianas se pueden mantener en movimiento con menores velocidades de transporte, lo que puede ayudar a reducir sus costos operativos.
Problemas Causados por Velocidades de Transporte Inadecuadas
Ya sea que se vea enfrentado a partículas livianas o pesadas, debe diseñar los conductos para evitar que el material se deposite en el vapor de aire dentro de este. (Figura 1).
Como ejemplo, el polvo de plomo, que es relativamente pesado, generalmente requiere una velocidad de transporte mínima de 4,500 pies por minuto, mientras que las emanaciones o humos de la soldadura, que son mucho más livianas, puede requerir de 2,000 a 2,500 pies por minuto. Cuando las velocidades de transporte no son suficientes para mantener el material en movimiento a través del ducto, existe la posibilidad de que el polvo caiga y se deposite en el ducto. Si el ducto no se mantiene libre de desechos, el ducto o sus soportes con el tiempo pueden fallar 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 ducto es la reducción en el área de la sección transversal del ducto. 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 ducto 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 ducto puede experimentar un aumento en las abrasiones como resultado de las velocidades más altas. Lo más común es que el ventilador no tendrá 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 ducto, pero las velocidades excesivas del ducto causan impactos negativos. Los polvos abrasivos se desgastarán en el material del ducto, que con el tiempo deberá reemplazarse, y las velocidades excesivas pueden acelerar el desgaste. Además, requiere mucha más energía para mover el aire a una velocidad mayor. Comprar un ventilador con más capacidad estática aumentará el costo de capital inicial y aumentará los costos de energía cada día que el ventilador funciona. 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 Adecuadamente las Velocidades de Transporte
Existen varios métodos para controlar las velocidades de transporte; el primero es un buen diseño inicial del conducto. El proceso de selección del ducto debe garantizar una velocidad de transporte adecuada en función del volumen de aire de diseño.
Uno de los desafíos en aplicaciones prácticas es que es posible 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 de filtración limpios con el tiempo comenzarán a cargarse con polvo. La mayor resistencia en los filtros sucios puede reducir el volumen de aire entregado por el ventilador, lo que causa un menor volumen de aire a través del sistema de ductos 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 una pasta de polvo. Sin embargo, el método de regulador solo es eficaz si los empleados monitorean la situación. Un error común en este enfoque es no recordar 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 ductos y reducir drásticamente la vida útil de los filtros y requerir un reemplazo y mantenimiento más frecuentes.
Una forma más confiable 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 monitorea la presión estática en el sistema de polvo justo delante del colector y envía constantemente retroalimentación a un propulsor de frecuencia variable en el ventilador para ajustar la velocidad del ventilador. Este ajuste a la velocidad del ventilador puede mantener un volumen de aire constante a través del sistema de ductos y, debido a que el volumen de aire y la velocidad del conducto son proporcionales, la velocidad de transporte en los ductos permanece estable y el sistema funciona constantemente a las condiciones de diseño, asegurando una colección de polvo eficaz.
Ahorro de Costos
Es fundamental comprender las velocidades de transporte en su sistema de ductos de colección de polvo. Las velocidades de transporte excesivamente bajas o altas pueden causar las consecuencias indeseables de que el polvo caiga en el ducto y cause una abrasión excesiva del ducto, y la optimización del volumen de aire en el sistema para garantizar la velocidad de transporte deseada tiene ventajas económicas. Puede limitar los costos 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 ductos y/o la caída de polvo indeseable en los ductos.
1 Industrial Ventilation: A Manual of Recommended Practice for Design (28th ed.). (2013). Amer Conf of Governmental.
