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Introducción a la ventilación Industrial

Conceptos Básicos

VENTILACION

Ventilación significa "desplazamiento de aire". En la practica de Ingeniería que nosconcierne, eldesplazamiento de aire tiene como finalidad la extracción o el suministro de aire desde ohaciaun ambiente, respectivamente

DIFERENCIA ENTRE HVAC Y VENTILACION INDUSTRIAL

El propósito del HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning), es mantener el

confort térmicoy eliminar los olores producidos por la actividad humana, en recintos tales comooficinas,auditorios y residencias

El propósito de la Ventilación Industrial es controlar las emisiones de contaminantes(polvo,gases, olores, sustancias tóxicas), así como de calor, en los procesos industriales. Laventilación industrial no intenta eliminar el calor o los contaminantes presentes, sino dereducir la

presencia de los mismos en el ambiente, hasta un nivel aceptable para la salud humana

(ejemplo: tóxicos) o para la continuidad del trabajo (ejemplo: extracción de aserrín)

AEROSOL

El aerosol es una partícula (sólida o liquida) cuyo movimiento esta gobernado por elmovimientodel aire en el cual se encuentra suspendido

CLASIFICACION DE LOS CONTAMINANTES

Desde el punto de vista de la mayoría de las aplicaciones de la Ventilación Industrial,loscontaminantes pueden ser clasificados en alguna de las siguientes categorías:

http://www.same.cl/media/Home/im020001.htm



- Polvos (partículas sólidas entre 0.25 y 20 micrones)- Humos (partículas resultantes de una reacción química con cambio de estado)- Neblinas (gotas de liquido finamente atomizado)- Gases (sustancias en estado gaseoso que solo pueden estar en fase liquida bajo

presiones muy altas)- Vapores (sustancias en estado gaseoso que a temperaturas y presiones ordinarias seencuentran en estado liquido)

A su vez, estos contaminantes pueden ser tóxicos, irritantes, cancerígenos, explosivos,combustibles, etc.

LINEAS DE CORRIENTE Y CAMPO DE VELOCIDADES

Las líneas de corriente son las trayectorias de las partículas de aire dentro de, por ejemplo, un

recinto industrial. El campo de velocidades es el conjunto de dichas líneas de corriente

VENTILACION INDUSTRIAL: SINTESIS

La síntesis de todos los conceptos anteriores, permite reescribir y entender laVentilaciónIndustrial como sigue

"La Ventilación Industrial consiste en el control de los contaminantes producidos por los

procesos industriales. Para esto, se utiliza el aire para extraer los diversos tipos decontaminantes (aerosoles, gases, etc.), reduciendo la presencia de dichos contaminanteshastaniveles aceptables para la salud humana y para la continuidad del trabajo"

Sistemas de Control de

Polvo

De baja presión




1. PRECISIONES CONCEPTUALES

Conceptualmente los sistemas de captación de polvo de baja presión (SCPBP) son unconjunto de dispositivos y/o elementos ordenados que actúan sobre las fuentes deemisión

(polvo), impidiendo que éstos se dispersen en el entorno.

Los SCPBP, de acuerdo al nivel actual de la tecnología disponible, actúan sobre losmedios contaminantes básicamente bajo el siguiente esquema :

"Encapsulando las fuentes de emisión y creando una corriente de aire que arrastre loscontaminantes, a través de ductos hacia un equipo especialmente diseñado pararetenerlos.Estos Sistemas de Control de Polvo se denominan de Baja Presión" (SCPBP).

2. DEFINICIÓN DE SISTEMAS DE CONTROL DE POLVO DE BAJA PRESIÓN

(SCPBP)

Conceptualmente las instalaciones de un SCPBP, están conformado por : (ver figura)

a) Los Sistemas de Ventilación Local Exhaustora (SVLE). b) Los Equipos de Retención (ER).

a) Sistemas de Ventilación Local Exhaustora (SVLE)------------------------------------------------------------------------Los SVLE son los encargados de captar las partículas desde los puntos de emisión ytransportarlas hasta el o los equipos de retención. Sus principales componentes son lascampanas captadoras, ductos de transporte, chimenea de descarga y un ventilador centrífugoexhaustor, este último es el que suministra la energía necesaria para lograr lasvelocidades decaptura y transporte de las partículas y vencer las pérdidas de carga del Sistema y de losEquipos de Retención.

"Desde la perspectiva de control ambiental, los SVLE son los responsables de lamantención de la calidad del aire en el entorno del lugar de trabajo".

El dimensionamiento de los SCPBP recae fundamentalmente en la determinación de los

"volúmenes de aire" a ser manejados por el SVLE. La definición de los volúmenes decaptura, esfunción directa de las características particulares de la fuente de emisión a controlar. Enlaliteratura especializada, se dan valores de referencia para determinadas situaciones

particulares.

La eficiencia de los SVLE depende fundamentalmente de las características físicas y

geométricas del lugar, de los puntos de emisión (causas), velocidades de captura ytransporte



aplicados a las partículas.

Es necesario tener presente que los SVLE actúan sobre los volúmenes de aire inducido(causante del arrastre del polvo), producto del manejo de materiales; es decir, no esfunción de

estos sistemas extraer las partículas de polvo y gases del flujo de material, sino crear condiciones para que estas partículas no la abandonen.

b) Equipos de Retención (ER)---------------------------------------Los ER son equipos especialmente diseñados para colectar las partículas captadas ytransportadas por SVLE. El objetivo final del diseño de estos equipos, es crear condiciones y/ofuerzas que obliguen a las partículas y gases a dejar el flujo de gas transportador. Existeuna

diversidad de familias de equipos colectores, cada una de las cuales utiliza mecanismosderetención que aprovecha una o más propiedades físico/químicas de los contaminantes en

suspensión y del gas transportador.

"En los SCP, los ER son los responsables de la calidad del aire en el entorno de loslugares de trabajo".

Su capacidad nominal de manejo de aire, queda definida por el SVLE, al cual el ER está

conectado.

3. IDENTIFICACIÓN DE LAS FUENTES DE EMISIÓN

Para efecto del diseño de Ingeniería de los SCPBP y medir la efectividad de éstos, esnecesario identificar y precisar las diferentes causas de emisiones de polvo que segeneran alinterior de las Plantas de Proceso.

Polvo y gases de Proceso. Es aquel generado por el arrastre del aire inducido a la

salida/entradade los equipos del proceso.

Polvo y gases por sellos defectuosos. El movimiento del material al interior de losequipos de

proceso provoca áreas (volúmenes) de sobre-presión y depresión. Esto obliga a que losequiposdeban estar completamente sellados tanto en las áreas de sobre-presión, para que noemitan

polvo, como en las áreas de depresión para que no ingrese aire inducido, el que a la postre

redunda en un aumento de las áreas de sobre-presión.



Polvo por derrames de material. Ejemplo: Raspadores fuera de las tolvas de recepción, perforaciones en chutes de traspaso, etc.

Polvo y gases fugitivos de áreas externas (viento). Es el polvo arrastrado por el viento proveniente

de los caminos, secado de barros anódicos, del acopio grueso, etc.

Polvo depositado sobre las estructuras. La presencia de este polvo, consecuencia de lasfuentesde emisión antes descritos, es una condición permanente al interior de las Plantas deProceso.Los movimientos de aire en el interior mantienen constantemente una concentración de

polvo ensuspensión.

Los SCPBP están definidos para minimizar las emisiones de polvo, y mejorar la calidad

del aire al interior de las Plantas. Actúan exclusivamente sobre los polvos de procesos.

Introducción a la ventilación Industrial

Mecanismos de Captura

En las descripciones siguientes, se usará el término blanco para designar cualquier objetocolocado en el camino de los contaminantes, destinado a capturarlos.

El blanco puede ser partícula (gota de agua, polvo de cal), una fibra de tela, etc.

Los contaminantes pueden ser aerosoles (partículas liquidas o sólidas), vapores o gases.

La captura de los contaminantes se produce por uno de los efectos siguientes, o por unacombinación de estos.

· EFECTO DE INTERCEPCION

Ocurre cuando la distancia libre entre los blancos (por ejemplo, las fibras de una tela) esmenor




que el diámetro de las partículas

· IMPACTO INERCIAL

Cuando una corriente de aire se aproxima a un objeto, las líneas de corriente se abren

(sedeforman, se curvan), para pasar alrededor del objeto. Sin embargo, la inercia propia dela

partícula tiende a mantener la trayectoria en línea recta, separándola de la línea de flujoeimpactando al blanco

· INTERCEPCION DIRECTA

La intercepción directa ocurre cuando la partícula sigue las líneas de flujo, pero el radiode la

partícula es mayor que la distancia entre la partícula y la superficie del blanco

· DIFUSION BROWNIANA

Ocurre cuando las partículas no siguen exactamente las líneas de flujo, sino que soncontinuamente desviadas por efectos de choque molecular, ocasionando una trayectoriaerrática,que, en el tiempo, sigue la misma dirección que las líneas de corriente. En este caso, esfactibleque, aun cuando el radio de la partícula sea mucho mayor que la distancia entre la

partícula y el blanco, esta logre impactarlo gracias a la trayectoria que sigue

· ABSORCION

Absorción por un liquido en el cual es gas es soluble

· ADSORCION

Adhesión de los contaminantes en la superficie del blanco, debido al efecto de fuerzasmoleculares superficiales

· CONDENSACION

Es el paso de la fase vapor a la fase liquida, debido al descenso de temperatura. Este paso permite la transformación de los vapores en partículas susceptibles de ser capturadas por algunode los mecanismos indicados anteriormente

· REACCION

Ocurre cuando el contaminante reacciona químicamente con el blanco, obteniéndose productos



que son no-contaminantes

EJEMPLOS:

Desulfurización de Gases-------------------------------------Se logra mediante una combinación de adsorción y Efecto de Intercepción. Loscontaminantes(gases sulfurados) impactan partículas de cal, siendo adsorbidas por estas. Las partículasdecal, a su vez, son retenidas en las telas del filtro de mangas

Abatimiento de Neblinas Acidas----------------------------------------------

Se logra mediante una combinación de Intercepción directa con absorción. Las neblinasácidas(aerosoles líquidos) son absorbidas por gotas de agua, las que se recogen en unacorrienteliquida

Control de Olores-------------------------Se logra mediante una combinación de difusión browniana de los contaminantes (ácidosulfhídrico, meltilrcaptano, etc), siendo el blanco son partículas pulverizadas de unliquidoneutralizador de olores. Este, luego de capturar los contaminantes, reaccionaquímicamente conellos, obteniéndose productos inofensivos

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