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Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Higiene Ocupacional II Unidad 2 CONTENIDOS 1. Mecánica de fluidos 2. Hipótesis básicas 3. Concepto de partícula fluida 4. Ecuaciones generales de la mecánica de fluidos. Fluidos 5. Ventilación Industrial, Ventilación general. Ventilación forzada o aspiración localizada 6. Diseño de captaciones. Diseño de conductos. Diseño de equipos de control y retención de los agresores 7. Colectores gravitacionales secos, Colectores inerciales secos, Colectores centrífugos secos 8. Filtros secos 9. Precipitadores electrostáticos 10. Colectores 11. Filtros húmedos 12. Diseño de ventiladores 13. Diseño de evacuaciones | Higiene Ocupacional II 1/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Mecánica de fluidos La mecánica de fluidos es la rama de la mecánica de medios continuos (que a su vez es una rama de la física) que estudia el movimiento de los fluidos (gases y líquidos) así como las fuerzas que los provocan. La característica fundamental que define a los fluidos es su incapacidad para resistir esfuerzos cortantes (lo que provoca que carezcan de forma definida). También estudia las interacciones entre el fluido y el contorno que lo limita. La hipótesis fundamental en la que se basa toda la mecánica de fluidos es la hipótesis del medio continuo. | Higiene Ocupacional II 2/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Hipótesis básicas Como en todas las ramas de la ciencia, en la mecánica de fluidos se parte de hipótesis en función de las cuales se desarrollan todos los conceptos. En particular, en la mecánica de fluidos se asume que los fluidos verifican las siguientes leyes: Conservación de la masa y de la cantidad de movimiento. Primera y segunda ley de la termodinámica. Pero probablemente la hipótesis más importante de la mecánica de fluidos es la hipótesis del medio continuo. Hipótesis del medio continuo La hipótesis del medio continuo es la hipótesis fundamental de la mecánica de fluidos y en general de toda la mecánica de medios continuos. En esta hipótesis se considera que el fluido es continuo a lo largo del espacio que ocupa, ignorando por tanto su estructura molecular y las discontinuidades asociadas a esta. Con esta hipótesis se puede considerar que las propiedades del fluido (densidad, temperatura, etc.) son funciones continuas. La forma de determinar la validez de esta hipótesis consiste en comparar el camino libre medio de las moléculas con la longitud característica del sistema físico. Al cociente entre estas longitudes se le denomina número de Knudsen. Cuando este número adimensional es mucho menor a la unidad, el material en cuestión puede considerarse un fluido (medio continuo). En el caso contrario los efectos debidos a la naturaleza molecular de la materia no pueden ser despreciados y debe utilizarse la mecánica estadística para predecir el comportamiento de la materia. (Ejemplos de situaciones donde la hipótesis del medio continuo no es válida pueden encontrarse en el estudio de los plasmas. | Higiene Ocupacional II 3/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Concepto de partícula fluida Este concepto esta muy ligado al del medio continúo y es sumamente importante en la mecánica de fluidos. Se llama partícula fluida a la masa elemental de fluido que en un instante determinado se encuentra en un punto del espacio. Dicha masa elemental ha de ser grande como para contener un gran número de lo suficientemente moléculas, y lo suficientemente pequeña como para poder considerar que en su interior no hay variaciones de las propiedades macroscópicas del fluido, de modo que en cada partícula fluida podamos asignar un valor a estas propiedades. Es importante tener en cuenta que la partícula fluida se mueve con la velocidad macroscópica del fluido, de modo que está siempre formada por las mismas moléculas. Así pues un determinado punto del espacio en distintos instantes de tiempo estará ocupado por distintas partículas fluidas. Descripciones lagrangiana y euleriana del movimiento de un fluido A la hora de describir el movimiento de un fluido existen dos puntos de vista. Una primera forma de hacerlo es seguir a cada partícula fluida en su movimiento, de manera que buscaremos unas funciones que nos den la posición, así como las propiedades de la partícula fluida en cada instante. Ésta es la descripción Lagrangiana. Una segunda forma es asignar a cada punto del espacio y en cada instante un valor para las propiedades o magnitudes fluidas sin importar la partícula fluida que en dicho instante ocupa ese punto. Ésta es la descripción Euleriana, que no está ligada a las partículas fluidas sino a los puntos del espacio ocupados por el fluido. En esta descripción el valor de una propiedad en un punto y en un instante determinado es el de la partícula fluida que ocupa dicho punto en ese instante. La descripción euleriana es la usada comúnmente, puesto que en la mayoría de casos y aplicaciones es más útil. Usaremos dicha descripción para la obtención de las ecuaciones generales de la mecánica de fluidos. | Higiene Ocupacional II 4/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Ecuaciones generales de la mecánica de fluidos Las ecuaciones que rigen toda la mecánica de fluidos se obtienen por la aplicación de los principios de conservación de la mecánica termodinámica a un volumen fluido. Para generalizarlas usaremos y la el teorema del transporte de Reynolds y el teorema de la divergencia (o teorema de Gauss) para obtener las ecuaciones en una forma más útil para la formulación euleriana. Las tres ecuaciones fundamentales son: la ecuación de continuidad, la ecuación de la cantidad de movimiento, y la ecuación de la conservación de la energía. Estas ecuaciones pueden darse en su formulación integral o en su forma diferencial, dependiendo del problema. A este conjunto de ecuaciones dadas en su forma diferencial también se le denomina ecuaciones de Navier-Stokes. No existe una solución general a dicho conjunto de ecuaciones debido a su complejidad, por lo que para cada problema concreto de la mecánica de fluidos se estudian estas ecuaciones buscando simplificaciones que faciliten la resolución del problema. En algunos casos no es posible obtener una solución analítica, por lo que hemos de recurrir a soluciones numéricas generadas por ordenador. A esta rama de la mecánica de fluidos se la denomina mecánica de fluidos computacional. | Higiene Ocupacional II 5/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Flujo Laminar Es uno de los dos tipos principales de flujo en fluido Se llama flujo laminar o corriente laminar, al tipo de movimiento de un fluido cuando éste es perfectamente ordenado, estratificado, suave, de manera que el fluido se mueve en láminas paralelas sin entremezclarse si la corriente tiene lugar entre dos planos paralelos, o en capas cilíndricas coaxiales como, por ejemplo la glicerina en un tubo de sección circular. Las capas no se mezclan entre sí. El mecanismo de transporte es exclusivamente molecular. Se dice que este flujo es aerodinámico. En el flujo aerodinámico, cada partícula de fluido sigue una trayectoria suave, llamada línea de corriente. La pérdida de energía es proporcional a la velocidad media. El perfil de velocidades tiene forma de una parábola, donde la velocidad máxima se encuentra en el eje del tubo y la velocidad es igual a cero en la pared del tubo. Se da en fluidos con velocidades bajas o viscosidades altas, cuando se cumple que el número de Reynolds es inferior a 2300. Más allá de este número, será un flujo turbulento. La ley de Newton de la viscosidad es la que rige el flujo laminar: Esta ley establece la relación existente entre el esfuerzo cortante y la rapidez de deformación angular. La acción de la viscosidad puede amortiguar cualquier tendencia turbulenta que pueda ocurrir en el flujo laminar. En situaciones que involucren combinaciones de baja viscosidad, alta velocidad o grandes caudales, el flujo laminar no es estable, lo que hace que se transforme en flujo turbulento. Flujo laminar de un fluido perfecto en torno al perfil de un objeto. | Higiene Ocupacional II 6/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Distribución de velocidades en un tubo con flujo laminar. Flujo Turbulento En mecánica de fluidos, se llama flujo turbulento o corriente turbulenta al movimiento de un fluido que se da en forma caótica, en que las partículas se mueven desordenadamente y las trayectorias de las partículas se encuentran formando pequeños remolinos aperiódicos, como por ejemplo el agua en un canal de gran pendiente. Debido a esto, la trayectoria de una partícula se puede predecir hasta una cierta escala, a partir de la cual la trayectoria de la misma es impredecible, más precisamente caótica. Las primeras explicaciones científicas de la formación del flujo de turbulento proceden de Andréi Kolmogórov y Lev D. Landau (teoría de Hopf-Landau). Aunque la teoría modernamente aceptada de la turbulencia fue propuesta en 1974 por por David Ruelle y Floris Takens. Distribución de velocidades al interior de un tubo con flujo turbulento | Higiene Ocupacional II 7/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Ventilación Industrial, Ventilación general. Ventilación forzada o aspiración localizada Ventilación Industrial Los ambientes industriales necesitan ser ventilados, no sólo desde el punto de vista de los agresores que pudieran estar presentes sino y fundamentalmente, desde el punto de vista del confort. Podemos reconocer dos tipos de ventilación, una general y otra local. Para mejor detallar sus modos de operación las trataremos por separado. Antes de entrar en detalle conviene destacar la necesidad de una ventilación general que sea capaz de renovar y cambiar el aire viciado que contiene productos de la respiración, bacterias, olor a gente, humo de tabaco, problemas de “viciación” del aire comunes a toda aglomeración humana bien sea con fines domésticos, recreativos o laborales. Es decir que aun en el caso de que no hubiera agresores presentes es necesario proveer ventilación general. Ventilación general Es el reemplazo del aire existente en un ambiente de volumen dado por igual volumen de aire fresco y limpio a un ritmo determinado. Esta ventilación es necesaria para evitar concentraciones indebidas de olores humanos, de humos de tabaco, de bacterias, eliminar productos de combustión, eliminar el CO2 producido por la respiración, crear movimiento de aire y mantener una concentración de O2 adecuada a las necesidades de la respiración. En general la viciación física precede a la química. El aire que no se renueva produce efectos desagradables por olores ofensivos y sensación de encierro, mucho antes de que se verifiquen incrementos de CO2 o disminuciones del contenido de O2. Los caudales de renovación de aire se dan corrientemente en tres formas: Caudal por persona y por hora (m3/pers. Hora). Volúmenes del local por unidad de tiempo, para aquellos locales donde no puede precisarse el número de personas que estarán en un momento dado. Caudales de aire por unidad de superficie de piso (m3/m2 hora), comúnmente | Higiene Ocupacional II 8/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL definidos en locales donde debe garantizarse ventilación a nivel del piso (vgr. Garajes). Los niveles recomendados en cada caso figuran en el decreto 4160 reglamentario de la ley nacional de Higiene y Seguridad en el Trabajo nº 19.587 y que se transcribe a continuación. TABLA nº 2: AIRE FRESCO: CANTIDADES MINIMAS REQUERIDAS Ventilación General Locales Cantidad mínima de aire fresco Caudales en: r/h M3/hora pers. Fábricas, trabajos sedentarios 6 Fábricas, trabajos activos 10 Fundiciones 10 Molinos 8 Instalaciones de galvanizado 20 Talleres de imprenta 6 Cervecerías (Cámaras de fermentación) 20 Tintorerías 30 Limpieza y planchado 12 Refinerías de aceite (Sala de bombas) 15 Frigoríficos (matadero) 12 Áreas de pintura a soplete 60 Panaderías (cuadra) 20 Panaderías (cuadra si hay horno) Laboratorios Laboratorios mecánicos y eléctricos 60 8 6 Laboratorios químicos 50 Hilanderías 8 Tejedurías 6 Manufactura de tabaco 12 | Higiene Ocupacional II 9/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Lavaderos (locales de lavado) 15 Lavaderos a vapor Locales de planchado y clasificación Carpinterías 22 15 8 Establecimientos metalúrgicos 6 Fábricas de papel 20 Fábricas de celulosa 30 Fábrica de pastas alimenticias 8 Fábrica e productos químicos 10 Talleres de forja 30 Taller mecánico de reparación de automotores 8 Id. En garajes 15 Locales para máquinas 12 Locales para calderas 20 a 60 según potencia térmica instalada Locales para bombas 4 Locales para transformadores 12 Locales para medidores eléctricos Locales para medidores de gas 12 6 Lugares de trabajo en general 30 Restaurantes y lugares afines 12 20 Oficinas en general 6 25 Oficinas privadas 6 40 6 50 Oficinas privadas (fumando considerablemente) Cocinas Depósitos para sustancias no fermentescibles, no putrescibles ni olorosas: De menos de 50 m3 6 De más de 300 m3 2 | Higiene Ocupacional II 10/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Valores intermedios comprendidos entre estos valores Baños, sanitarios Escaleras, corredores, pasillos, pasajes, paliers, vestíbulos 10 3 Las velocidades de movimiento de aire por circulación y ventilación natural deberían ser de 6 a 12 m/min en invierno y de 12 a 18 m/min en verano. Las aberturas de ingreso de aire fresco por ventilación natural deben estar lo más bajas posibles, casi al nivel del piso, para provocar un buen arrastre de renovación de todo el local industrial, y las aberturas de ventilación para salida de aire viciado lo más altas posible. El aire viciado en contacto con el hombre y los procesos industriales calientes se dilata y tiende a elevarse razón por la cual, la ventilación natural se produce con movimiento ascensional. Las fuerzas aeromotrices naturales son producidas por el viento y la calefacción. El viento es difícil de evaluar con precisión por su naturaleza cambiante en velocidad y dirección, pero con dispositivos especialmente diseñados puede aprovecharse la energía del viento para introducir aire o sacarlo de un ambiente industrial, tal como se utiliza en la ventilación de las bodegas de los barcos. En ventilación natural es conveniente duplicar la superficie de ventilación para salida del aire respecto de la superficie de entrada. La regulación de la ventilación debe hacerse en la superficie de entrada a nivel del piso. Suelen dar un gran resultado regulaciones tipo persianas que pueden llegar a cerrar la circulación del aire, proveyendo un régimen de regulación muy satisfactorio (Figura 28). | Higiene Ocupacional II 11/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL En locales muy grandes y de ancho superior a los 15 metros deberá estudiarse la posibilidad de ingresar el aire por el piso, a través de trincheras especialmente diseñadas. Estas trincheras deberán ubicarse en dirección perpendicular a las ventilaciones de techos para garantizar una distribución uniforme (figura 29). La sola presencia del hombre en aire de reposo produce, por fenómenos convectivos, una velocidad ascensional en su entorno de 6 m/min. También los procesos calientes producen velocidades de aire ascensionales que pueden calcularse por la fórmula de Sutton (Figura 30). V (m/min) = 3,28 H 1/3 Z 0,29 R (m) = 0,221 Z 0,88 En las fórmulas las letras representan H: cantidad de calor transferida a la masa de aire por el cuerpo caliente en la unidad de tiempo (Kcal/h). Z: altura de la sección considerada sobre la fuente puntual. | Higiene Ocupacional II 12/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL No sólo los procesos calientes movilizan el aire y eventualmente los tóxicos contenidos en él. Hay fuerzas inherentes a los procesos en sí mismos al contar con órganos en movimiento que inducen al movimiento del aire, escapes normales de aire comprimido en herramientas neumáticas corrientes de aire en locales industriales independientes del proceso. | Higiene Ocupacional II 13/47 o Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Por esta razón en la industria siempre existe la posibilidad de que los agresores presentes se dispersen por todo el ambiente industrial en forma errática con lo cual, la ventilación general no resuelve el problema de contaminación, pues aunque logre algo por efecto de dilución dentro del sector de trabajo, deja siempre expuesto al trabajador que se encuentra próximo a una fuente de emisión, y aunque logre sacar todos los agresores presentes, no haría más que transferirlos desde el espacio interior al aire ambiente exterior poniendo en peligro la salud de los moradores vecinos. La ventilación natural debe proyectarse y hacerse en todas las industrias. El error consiste en creer que ese sistema eliminará por completo los contenidos tóxicos provenientes de los procesos industriales. Para lograr eso, habrá que transitar primero las prioridades de corrección que ya hemos puntualizado más atrás a saber: sustitución, cambio o mejoras en el proceso y por último aislamiento. Si esta secuencia se ha seguido y se ha cumplido, la ventilación natural proveerá renovaciones de aire fresco compatibles con una situación de calidad física del aire, sin olores ofensivos, sin sensación de encierro. Partimos de la base que si un tóxico o agresor químico ha sido liberado al ambiente de trabajo y se ha dispersado por cualquiera de las razones apuntadas, será difícil poder eliminarlo con criterio de eficacia. Cuando se agoten las prioridades comentadas y formando parte del criterio de aislamiento, habrá que recurrir a la aspiración forzada o ventilación artificial en la cual, el movimiento del aire se provoca artificialmente por medios mecánicos en forma controlada y formando parte de un proyecto de ingeniería de ventilación forzada del cual, hablaremos más adelante. Para terminar con el tema de la ventilación natural vamos a consignar algunos valores de ventilación natural o renovaciones de aire que se verifican a través de las paredes de los edificios aunque puertas y ventanas estés cerradas. Cuanto más antiguo es un edificio más posibilidades tiene de facilitar la ventilación por juntas y grietas. En edificios de 100 años .. 1 a 2 renov./hora En edificios de 50 años .. 0,75 renov./hora En edificios de 10 años .. 0,5 renov./hora La filtración de gases a través de la mampostería es cuatro veces mayor si es con mortero de cal que con mortero de cemento. Para locales que no tienen capacidad de aberturas para ventilación natural, se puede forzar la ventilación natural con extractores mecánicos, respetando siempre el criterio de las renovaciones horarias para cada destino, lo que permitirá definir las características mecánicas y aerodinámicas de los ventiladores. Para no repetir el tema dos veces, nos remitimos, en materia de ventiladores y extractores al tema de la ventilación forzada o aspiración localizada, por ser más específico su uso en ella. | Higiene Ocupacional II 14/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Ventilación forzada o aspiración localizada Consiste en captar el aire contaminado cerca de la fuente de emisión del agresor, conducirlo por conductos especialmente diseñados y previa separación del tóxico aspirado del aire con el que está mezclado, la evacuación de la corriente de aire al ambiente exterior. En consecuencia, el tema de aspiración localizada tendrá los siguientes componentes: Diseño de captaciones. Diseño de conductos. Diseño de equipos de control y retención de agresores aspirados. Diseño de ventiladores. Diseño de evacuaciones. Para desarrollar este tema conviene previamente conocer el comportamiento de los agresores en el aire que los contiene. Los gases y vapores se difunden con rapidez en el aire, se mezclan generalmente con él y en consecuencia, aspirando el aire, se aspira también el agresor. Cuanto más cerca de la fuente de emisión se coloque la captación, se aspirará el agresor antes de su dispersión lo que equivale a tener aislada la fuente de emisión. En el caso de las partículas, los fenómenos de mezcla y dispersión en el aire son un poco más complejos y dependen fundamentalmente del tamaño de las mismas. El tamaño de las partículas en suspensión en el aire, oscila entre 0,2 y 20 micrones. Sucede asimismo que las partículas más grandes (entre 10 y 20 micrones) constituyen el mayor peso dentro de una cantidad determinada de material particulado, pero son el menor número. Por el contrario, las partículas de menos de 10 micrones son una pequeña parte del peso, pero constituyen el mayor número. En general podríamos decir que las partículas más grandes son la parte más pesada de una muestra pero la menos numerosa. Una masa de material particulado presenta semejanzas con influido. Puede ser comprimida, al trasportarla en un recipiente que se mueva “salpica”, puede ser vertida en otro recipiente, puede ser clasificada granulométricamente haciendo pasar la masa por aire a velocidades distintas, etc. Estas propiedades podrán ser aprovechadas en todos los diseños de control de material particulado. Las partículas en suspensión en el aire están sometidas a la acción de la gravedad y al movimiento browniano dependiendo la prevalencia entre uno y otro fenómeno, del tamaño de las mismas. | Higiene Ocupacional II 15/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL En caída libre, además de las fuerzas gravitacionales hay fuerzas de resistencia que se oponen a la caída, provocadas por efectos de rozamiento con el aire. La velocidad terminal de una partícula se alcanza cuando las fuerzas que la obligan a caer se igualan con las de resistencia, y a partir de ese momento sigue con velocidad uniforme, pudiendo verificarse un movimiento en zona laminar, intermedia o turbulenta, dependiendo del número de Reynolds. Las partículas de menos de 75 micrones de diámetro en caída libre se mueven siempre en la zona laminar. Las comprendidas entre 75 y 1000 micrones caen en las zonas laminar e intermedia y las de más de 1000 micrones de diámetro ingresan a la zona de turbulencia. En consecuencia, las partículas que tienen trascendencia higiénica alcanzan su velocidad terminal dentro de la zona del movimiento laminar. Las velocidades terminales de partículas según su diámetro serían: Diámetro (micrones) Velocidad terminal (cm/seg) 1 0,008 10 0,8 40 13 Si admitimos que en ambientes industriales las corrientes de aire son cómo mínimo de 6 m/min lo que equivale a 10 cm/seg se concluye que, teniendo en cuenta sólo la acción de la gravedad, las partículas finas (hasta 10 o 20 micrones) no tienen posibilidades de moverse independientemente en el aire en que se encuentren suspendidas. De lo anterior surge un principio importante en aspiración localizada y es que los polvos finos de trascendencia higiénica, pueden ser considerados como carentes de pedo o de capacidad de movimiento independiente en el aire, razón por la cual el control de este tipo de material particulado se reduce al control del aire en el que se encuentra suspendido. De todo lo expuesto pueden clasificarse las partículas en suspensión en Partículas Inerciales o sea aquellas que responden a las leyes de la inercia y/o gravitación, y partículas finas que quedan suspendidas en el aire que las contiene. Vale la pena hacer un paralelo conceptual entre ambas para mejor entender todo lo referente a aspiración localizada. Partículas Inerciales Partículas Finas 1. Caen por acción de la gravedad. 1. Forman suspensiones estables. 2. Constituyen el mayor peso. 2. Constituyen el mayor número. 3. N tienen significación higiénica. 3. Tienen trascendencia higiénica. | Higiene Ocupacional II 16/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL 4. Pueden separarse de la masa de aire 4. Se separan sólo por filtración. por gravedad o por impacto. 5. Difractan la luz. 5. No difractan la luz. 6. Se muestrean por aspiración. 6. Deben muestrearse por sedimentación 7. Se controlan con el movimiento del o en forma isocinética en conductos. aire. 7. Se controlan con dificultad. Las partículas de diámetro muy pequeño se ven afectadas por el movimiento browniano, producido por un verdadero bombardeo de las moléculas del fluido que contiene las partículas, que provoca un movimiento errante y continuo en todas las direcciones. Mediante fórmulas especiales pueden calcularse los desplazamientos browniano y gravitacional para partículas según el diámetro, con el objeto de tener una idea más acabada de las diferencias de acción entre ambas. El cálculo se ha hecho para partículas esféricas de densidad unitaria en 1 segundo y con el aire a 1 atmósfera y 20 ºC de temperatura. Diámetro Desplazamiento gravitacional Desplazamiento browniano 0,1 0,3 29,8 0,25 1,87 16,1 0,5 7,5 10,6 1 30 7,2 2,5 187 4,5 Se advierte que entre o,25 y 0,5 micrones de diámetro se producen las dispersiones más estables. En esa zona las velocidades gravitacionales son similares a las velocidades brownianas. A partir de 0,5 micrón hacia arriba aumenta la inestabilidad de las suspensiones por acción gravitacional, como así también crece la inestabilidad para diámetros inferiores a 0,25 micrones por aumento de la velocidad por efecto browniano. Estas características de los materiales particulados permiten ser aprovechadas cuando se necesita separarlos de la masa de aire que los contiene. Así, por ejemplo, en un movimiento de rotación, las partículas tienden a alejarse del centro de rotación por efecto de las fuerzas centrífugas. También si en el movimiento del aire se interpone un obstáculo, las partículas suspendidas a raíz de su inercia tienden a seguir en la trayectoria en la que estaban separándose de la masa de aire y chocando con la superficie del obstáculo y quedando retenida por impacto. Las fuerzas electrostáticas también pueden separar los aerosoles de la masa de aire que los contiene, bien sea usando la carga eléctrica que tienen o bien cargándolos artificialmente. La fuerza de separación es consecuencia de | Higiene Ocupacional II 17/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL la interacción de la carga de la partícula con el campo eléctrico en el que se está moviendo. Un efecto parecido se puede lograr con calor, haciendo desplazar las partículas de una zona caliente a otra más fría, llamándose este fenómeno precipitación térmica. Se puede lograr aglomerar partículas dispersas por efectos de coagulación, mediante coagulación browniana, mediante turbulencia o coagulación sónica. | Higiene Ocupacional II 18/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Diseño de captaciones A los efectos de la captación de contaminantes para verificación forzada o aspiración localizada deben tenerse en cuenta los siguientes principios o criterios generales de diseño. El aire limpio debe recorrer al trabajador de arriba hacia abajo y/o de atrás hacia delante, para que en todo momento quede separado de los agresores (figura 31). Las campanas o dispositivos de captación deben encontrarse lo más próximo posible al lugar de emisión. Esto se debe a que la velocidad de aspiración decrece y se hace casi cero a dos diámetros de la boca de aspiración en razón del notable incremento de la sección de pasaje (Figura 32). Las campanas o dispositivos de captación deben diseñarse de tal modo que se ajusten estrictamente a las necesidades de captación para evitar incrementar demasiado e inútilmente el caudal de aspiración. Como debe garantizarse una cierta velocidad de ingreso al borde del dispositivo de captación, el caudal resultará de multiplicar la velocidad por la superficie, menor será el caudal, manteniendo una velocidad adecuada de aspiración (Figura 33). Las campanas o dispositivos de captación pueden diseñarse adoptando velocidades de captación en el borde, pero más racional sería calcular una velocidad mínima en la superficie límite (Figura 34), es decir teniendo en cuenta la distancia hasta la cual debería ser efectiva la captación. Estas velocidades en la superficie límite dependen de la existencia de corrientes laterales de aire en el local industrial que pudieran interferir con las velocidades de captación. A manera de orientación se dan algunos valores de velocidades en superficie límite en m/min. Características del local Factor de seguridad bajo Sin corrientes de aire apreciables o con posibilidades de colocar pantallas Corrientes de aire moderadas Corrientes de aire intensas sin posibilidades de colocar pantallas Factor de seguridad alto 12 a 15 15 a 18 15 a 18 18 a 21 21 a 24 24 a 30 Las velocidades a lograr en el borde de las campanas o dispositivos de aspiración dependen también de lo que se está aspirando. A título de orientación se dan algunos valores: Taller de electrólisis……………………………………………. 45 m/min Soldadura eléctrica…………………………………………….. .45 m/min | Higiene Ocupacional II 19/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Cocinas…………………………………………………… 12 a 30 m/min Cabinas de pintura a soplete……………………………………. 45 m/min Cabinas de arenado……………………………………………. 150 m/min Campanas en general para procesos fríos………….………. 15 a 60 m/min | Higiene Ocupacional II 20/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Debe ponerse especial énfasis en el diseño de las campanas. Cada situación tendrá un diseño ideal y no pueden darse fórmulas definitivas sino criterios de tipo general. En el caso de campanas integrales o cabinas deben respetarse algunas normas según se aprecia en (Figura 35). Para el caso de aspiraciones laterales que se usan mucho en recipientes no líquidos cuyos vapores son agresores, debe tenerse especialmente en cuenta la zona de influencia de la campana de aspiración. Si la batea o recipiente fuera muy grande, la eficiencia de captación se reduciría notablemente. En esos casos se pueden hacer diseños de barrido o soplado lateral combinado con la aspiración que levantan mucho la eficiencia de aspiración (Figura 36). Otros tipos de campanas y/o aspiradores se detallan someramente en las Figuras 37, 38 y 39. Cuando por errores de diseño las campanas han resultado muy grandes y su velocidad de captación es educida puede intentarse resolver el problema reduciendo la superficie de captación (Figuras 40 y 41). Para los casos en que deben llevarse a cabo operaciones sobre una mesa (típico caso de soldadura) puede aspirarse usando la misma mesa de campana (Figura 42). Cuando se desee investigar las corrientes de aire en inmediaciones de campanas o las trayectorias del aire aspirado se puede utilizar un dispositivo muy simple que provoca densas nubes de humo fácilmente movibles por las corrientes de aire permitiendo visualizar sus recorridos. El aparato consiste en una pera de caucho que hace pasar aire por una solución de amoníaco arrastrando sus vapores y poniéndolos luego n contacto con los vapores de una solución de ácido clorhídrico. Se forman así vapores de cloruro de amonio blanco y abundante que al ser movilizados por las corrientes de aspiración permite seguir con facilidad sus trayectorias (Figura 43). Para los casos en que haya que aspirar sustancias combustibles o explosivas deben tomarse recaudos especiales para evitar los riesgos de explosión o incendio en los sistemas de aspiración. Deben diseñarse especialmente los ventiladores o extractores sacando fuera del contacto con la sustancia combustible los motores eléctricos de los ventiladores. En muchos casos puede ser útil reemplazar el ventilador por un eyector accionado a aire comprimido o vapor (Figura 44) para evitar todo peligro de chispas o calentamientos por la fricción de los metales. Diseño de conductos Los agresores aspirados deben ser conducidos por conductos especiales hasta los equipos de control y/o tratamiento antes de su eliminación. Estos conductos deberán ser de un material adecuado a las características del tóxico o agresor que circule para que no sea atacado por el mismo. Este ataque puede ser por abrasión y desgaste en el caso de partículas y ataque químico o corrosión en el caso de vapores o nieblas. Conocidas entonces las características del material o sustancia a transportar por los conductos podrá decidirse acerca de la calidad del material. Como criterio fundamental, toda circulación que conduzca agresores o tóxicos debe diseñarse en depresión | Higiene Ocupacional II 21/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL en decir, a presión menor que la atmosférica. Esto tiene por objeto el que si el conducto tuviera alguna solución de continuidad, por la misma no ingresaría aire exterior al conducto. Diseñar los conductores en presión mayor que la atmosférica Produce el efecto contrario, es decir el de fugas, por las soluciones de continuidad de los conductos y que, tratándose de sustancias tóxicas volverían a dispersarse por el ambiente de trabajo, de donde justamente estamos tratando de retirarlas. | Higiene Ocupacional II 22/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL | Higiene Ocupacional II 23/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Otro criterio fundamental es respetar las velocidades mínimas de trasporte, principalmente cuando se transportan partículas. Si no se respetan estas velocidades mínimas del aire en los conductos, las partículas decantan y se van quedando en los mismos llegando a taparlos por completo. Las velocidades mínimas de transporte serían: Polvo de granos…………………………………………….. 10 m/seg Polvo de caucho……………………………………………. 10 m/seg Harina………………………………………………………. 15 m/seg | Higiene Ocupacional II 24/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Aserrín de madera………………………………………….. 15 m/seg Polvo metálico……………………………………………... 15 m/seg Viruta de madera…………………………………………… 18 m/seg Carbón fino…………………………………………………. 20 m/seg Óxidos de plomo……………………………………………. 25 m/seg Para hacer el planteo más genérico se pueden expresar las velocidades mínimas de transporte en relación al tamaño de las partículas y a su peso específico según el siguiente cuadro, y para tramos horizontales. Tamaño de partículas (mm.) Velocidad de transporte (m/seg) 1 8,25 x γ /(γ + 1) 2 11,00 x γ /(γ + 1) 3 12,75 x γ /(γ + 1) 4 14,50 x γ /(γ + 1) 5 15,75 x γ /(γ + 1) 7 18,00 x γ /(γ + 1) 10 21,00 x γ /(γ + 1) Aunque se respeten estas velocidades mínimas de transporte, y en el caso de conductos para transportar material particulado, deben evitarse los largos recorridos horizontales, las curvas bruscas y cualquier otra singularidad que pudiera provocar el depósito del polvo. | Higiene Ocupacional II 25/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Cuando hay que hacer grandes recorridos horizontales es preferible reemplazar el transporte por aire por un transportador a tornillo. En todos los casos hay que tratar que los recorridos desde la captación hasta el equipo de separación del agresor de la masa de aire que lo transporta sea el menor posible. Si hubiera que hacer recorridos más largos es preferible hacerlos cuando el aire que transporta el agresor o tóxico haya sido debidamente purificado. En aspiraciones de este tipo, los ventiladores o extractores deben estar colocados a final del sistema, es decir incluso después de los equipos de retención. Esto garantiza que toda la instalación esté en depresión y que el ventilador sea atravesado o recorrido por aire que ya no contiene los agresores o tóxicos lo que permite prolongar la vida útil del ventilador, su mantenimiento y conservación y en el caso de aire caliente permite trabajar sobre un aire más frío, que ha ido perdiendo calorías a lo largo de los conductos y de los equipos de retención, y que por lo tanto al estar contraído, aumenta el rendimiento del ventilador. La circulación del aire por los conductos se hace a costa de una pérdida de energía por rozamiento, pérdida de energía que aumenta con la velocidad esta pérdida de energía se puede calcular en función de la velocidad y del diámetro del conducto y expresarla en forma de pérdida de carga o presión en milímetros de columna líquida por metro de conducto. También en las singularidades de la tubería, empalmes, curvas, estrechamientos, ensanchamientos, derivaciones, etc., se producen pérdidas de carga que también son una función del diámetro, de la velocidad y de coeficientes que tienen en cuenta la forma de la singularidad. Todas estas pérdidas de carga se pueden calcular y valorar en mm. De columnas líquidas y sumadas a las pérdidas de carga en conductos, permitirá definir la presión de trabajo que deberá tener el ventilador para vencer esas resistencias al movimiento del aire en el sistema de conductos. Cuando se trate el diseño de ventiladores hemos de tener muy en cuenta este dato para que junto con el de caudal, pueda servirnos para dimensionar el ventilador adecuado a cada necesidad. Tanto para la pérdida de carga en conductos como en sus singularidades hay disponibles en plaza y en la bibliografía especializada, tabla y gráficos de donde pueden obtenerse estos valores para el caso de ser necesario un diseño. En la Figura 45 se trascribe un ábaco que permite calcular la pérdida de carga o pérdida de energía en una cañería de sección circular y en el cual constan los diámetros expresados en m/seg, los gastos o caudales en m3/h y las pérdidas de carga o energía en milímetros de H2O por cada metro de conducto. Así mismo se trascribe en la Figura 46 un ábaco o diagrama que presenta las secciones equivalentes entre conductos rectangulares y circulares y que permite hacer extensivo el ábaco de la Figura 45 que fue confeccionado para conductos circulares, a los conductos rectangulares equivalentes. Como una aproximación grosera se puede definir la siguiente regla práctica para conductos circulares; cada 50 diámetros de recorrido de conducto circular se produce una pérdida de carga o energía igual a V2/2g = Pérdida de carga cada 50 diámetros donde: | Higiene Ocupacional II 26/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL V = velocidad del aire en el conducto. g = aceleración de la gravedad. Tal como se había comentado más atrás, las singularidades de los conductos también producen pérdidas de carga o de energía. Para calcularlas la fórmula a emplear sería: Pérdida de carga = K (V2/2g) Donde: V = velocidad del aire g = aceleración de la gravedad K = coeficiente que se determina experimentalmente para cada singularidad ( Figuras 47, 48, 49 y 50). Diseño de equipos de control y retención de los agresores Los equipos de control y retención de agresores químicos están indicados por las siguientes razones. Prevención de un riesgo para la salud Prevención de molestias y riesgos ambientales al vecindario Recuperación de material valioso De no proyectarse este tipo de equipos de retención no se haría otra cosa que cambiar los tóxicos de lugar, por mejor ventilación forzada que se haga. Ya se han tratado más atrás, cuando hablamos de materiales particulados y sus propiedades las formas en que podemos aprovechar sus características para separarlos. Los sistemas de retención pueden ser secos o húmedos según que se use algún líquido para humectar o retener partículas y/o gases y vapores. Para mejor entender el funcionamiento de estos equipos los detallaremos por separado: | Higiene Ocupacional II 27/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL | Higiene Ocupacional II 28/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL | Higiene Ocupacional II 29/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL | Higiene Ocupacional II 30/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL | Higiene Ocupacional II 31/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Figuras 45 y 46 | Higiene Ocupacional II 32/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Colectores gravitacionales secos, Colectores inerciales secos, Colectores centrífugos secos Son cámaras de sedimentación donde al descender la velocidad del aire que transporta las partículas y hacerse casi cero, comienzan a operar las fuerzas gravitacionales y las partículas caen hacia la parte inferior de la cámara, donde habrá que prever tolvas de recolección con mecanismos de descarga para retirar el material acumulado. En estos equipos se retienen partículas de 50 a 75 micrones o mayores requieren bastante espacio. (Figura 51). Colectores inerciales secos Son equipos que aprovechan la separación por impacto de las partículas inerciales encada cambio de dirección por recorridos laberínticos que se hacen a través de un tipo de persianas fijas que obligan a frecuentes y variados cambios de dirección. Las partículas son derivadas hacia las tolvas de acumulación que deben tener dispositivos de descarga. (Figura 52). | Higiene Ocupacional II 33/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Colectores centrífugos secos Tienen una gran difusión y se usan con frecuencia. Tienen el nombre genérico de ciclones y funcionan con el principio de hacer recorrer el aire a trayectoria circular de velocidad definida que imprime a las partículas fuerza centrífuga, siendo separadas de la corriente de aire por este método. (Figura 53). | Higiene Ocupacional II 34/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL El material separado sedimenta con mayor rapidez pues combina las fuerzas gravitacionales con las centrífugas. La relación entre las velocidades gravitacionales y centrífugas está dada por la expresión del factor de Separación, según la fórmula que sigue: Fs = V 2 / r.g Donde: V = velocidad circunferencial del aire r = radio de curvatura de la corriente de aire g = aceleración de la gravedad Cuanto mayor sea la velocidad de ingreso o velocidad circunferencial dentro del ciclón, y menor su diámetro mayor será el factor de separación es decir será más pequeña la partícula que pueda ser separada. La disminución del radio de curvatura del ciclón ha dado lugar al diseño de multiciclones de uso extendido en nuestro medio. El pequeño radio aumenta la eficiencia de retención pero obliga a instalar varios ciclones en paralelo para poder satisfacer las exigencias volumétricas del aire a tratar. | Higiene Ocupacional II 35/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL En la parte inferior del ciclón debe haber una tolva de acumulación de material retenido y un dispositivo de válvula de apertura que deje salir el material retenido pero que no deje salir el aire. Normalmente en la base de la tolva se conectan dispositivos automáticos de descarga tipo tornillo que cumplen con los dos requisitos. Los ciclones de gran diámetro y baja eficiencia cuyas pérdida de carga oscilan entre 20 y 40 mm H 2 O, tienen buena eficiencia de captación para partículas mayores de 40 o 50 micrones. Los ciclones de alta eficiencia con pérdidas de carga del orden de 75 y 150 mm de H 2 O pueden captar partículas de hasta 10 micrones. Los multiciclones llegan a retener partículas inferiores a los 10 micrones. Colectores secos dinámicos: son equipos que aprovechan la fuerza centrífuga de un ventilador axial para separar el polvo aspirado. El polvo, entonces, circula por las paletas hacia la parte exterior donde es colectado en una canaleta especial. Es un sistema muy compacto pues el separador y ventilador constituyen la misma unidad. Filtros secos Funcionan haciendo pasar el aire con material particulado por una malla filtrante o tela que puede ser de algodón, lana o fibra de vidrio. Estas telas pueden disponerse en forma de mangas o bolsas, o formando paneles. Evidentemente la malla de los filtros es superior al diámetro de las partículas que retiene. Cuando están limpias dejan pasar algo de material, pero a medida que se colmatan van aumentando la eficiencia de filtración, como así también va aumentando la pérdida de carga por el pasaje a través del manto filtrante. Generalmente cuando la pérdida de carga supera los 150 mm. De H2O de procederse a la limpieza. La limpieza de las mangas se hace interrumpiendo el proceso de filtración y vibrando o sacudiendo; el material retenido cae en la tolva de acumulación. Para no tener que interrumpir la aspiración hay equipos que poseen limpieza automática en contracorriente de aire por soplado enérgico. Instalando un manómetro de columna de agua conectado antes y después de las mangas puede visualizarse con precisión el momento en que hay que proceder a la limpieza. Generalmente y debido a la gran superficie filtrante son instalaciones voluminosas que ocupan mucho espacio. Deben trabajar sobre aire seco para evitar condensaciones. Las mangas de algodón aguantan hasta 80ºC de temperatura de los gases y las de lana hasta 94ºC. Para mayores temperaturas se emplean telas de fibra sintética como el ORLON y puede llegarse a temperaturas de 350ºC usando mangas de tela de fibra de vidrio (Figura 54). | Higiene Ocupacional II 36/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Se han desarrollado diversos tipos de filtros de mangas que varían sólo en sus mecanismos de limpieza. Cuanto más continua es la limpieza más constante puede mantenerse el caudal de trabajo aumentando la eficiencia de captación. Precipitadores electrostáticos Se caracterizan por una alta eficiencia y casi no tiene resistencia al paso del aire. El polvo que pasa se carga eléctricamente al pasar cerca de electrodos ionizados de carga negativa y luego es recolectado sobre placas o tubos de carga eléctrica positiva. Como no se puede acumular indefinidamente polvo sobre las placas, se debe proceder a su limpieza periódica que se lleva a cabo vibrando o golpeando las placas con lo cual el polvo se desprende y cae. Un tipo especial de precipitador electrostático tiene tubos colectores en lugar de placas. Estos tubos están colocados en posición vertical y llevan suspendido en el centro el alambre ionizador. El material retenido en las paredes de los tubos se retira mediante lavado de una delgada película de agua. Se usan en la captación y retención de aerosoles solubles como las nieblas de ácido sulfúrico. | Higiene Ocupacional II 37/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Es muy importante garantizar uniformidad de flujo en todo el sistema y deben proveerse dispositivos de distribución uniforme del aire dentro del precipitador. La eficiencia de retención en independiente del diámetro de las partículas y es muy eficiente aun para partículas de diámetro inferior a un micrón. Se emplean para control de gases calientes y en general para evitar contaminación externa producida por procesos de combustión, en acerías, etc., aunque es raro encontrarlo especificado en diseños de higiene industrial. No están indicados para la colección de polvos inflamables debido al riesgo de presencia de chispas cuando se acorta la distancia entre electrodos por la acumulación de polvo (Figura 55). Colector húmedo gravitacional Consiste en una torre de lavado donde el aire asciende en contracorriente con una lluvia de agua dividida en finas gotas. Tiene buena eficiencia en la retención de gases o vapores que tengan buena solubilidad en el líquido de lavado. Es poco eficiente cuando se trata de retener el polvo. Colector húmedo inercial En principio es parecido al anterior, pero dentro de la torre cuenta con círculos laberínticos que obligan al aire a recorridos sinuosos separándose las partículas por inercia. | Higiene Ocupacional II 38/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Se suelen usar también, en cabinas de pintura provocando el impacto sobre una lámina de agua que escurre y que arrastra a las partículas retenidas. En otros casos suelen recubrirse las placas y persianas de los colectores inerciales secos con sustancias adhesivas que retienen el material particulado proyectado por impacto. En las cabinas de pintura se suelen recubrir las persianas de los circuitos laberínticos con grasa mineral. Colectores húmedos centrífugos Se basan en el principio de establecer dentro del aparato un flujo helicoidal del aire que por fuerza centrífuga lanza las partículas hacia la pared exterior recorrida por una película delgada de agua. Otros tipos de sistemas obligan al aire a pasar por una o varias lluvias de agua, cuyas gotas, forman también un aerosol que aumenta la posibilidad de arrastre de partículas durante el movimiento centrífugo dentro del ciclón. A veces el agua se inyecta como chorro y es pulverizada por la misma corriente de aire; otras veces se la pulveriza finamente. Colectores húmedos dinámicos Su funcionamiento es igual al de tipo seco, con el agregado de una boquilla de inyección antes de ingresar al ventilador centrífugo. La humectación del material particulado aumenta sus posibilidades inerciales por incremento de masa de las partículas húmedas. Colectores húmedos de orificio El principio de funcionamiento es mantener un tanque de nivel constante de líquido y hacer pasar el aire con el agresor, sea polvo o gas, por medio de orificios, canales, etc., de manera que el mismo aire tome volúmenes importantes de agua. Al mezclarse bien y humectarse convenientemente puede luego ser separado con mayor facilidad. Estos equipos están indicados para trabajar con material particulado inflamable o explosivo, y para materiales particulados que sean en sí mismos muy adhesivos, tales como las partículas del pulido de metales. La pérdida de carga de estos equipos es de 65 a 150 mm de H 2O . | Higiene Ocupacional II 39/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Filtros húmedos El tipo clásico es la torre de lavado vertical rellenada de material filtrante que bien puede ser el material cerámico, cobre o ripio. El aire a lavar se hace circular de abajo hacia arriba y el caudal lavador líquido de arriba hacia abajo. Son equipos muy eficientes para la separación de gases, vapores y/u olores. Con gran cantidad de material particulado tienden a obstruirse por lo que no se los recomienda para ese uso. La composición y naturaleza del líquido a usar depende principalmente del tipo de gas, vapor u olor a retener. Cabe manifestar, por último, que sea cual fuere el equipo que se adopte, siempre queda por resolver el problema del destino final del material retenido. Si tiene valor residual puede comercializarse o volver al proceso. Si no tiene valor comercial debe destinárselo a enterramiento por sistema de rellenamiento sanitario. Para el caso de los colectores húmedos, el problema se complica pues el material retenido forma una suspensión acuosa que no puede descargarse en cualquier parte. A veces puede ser el destino final la colectora cloacal siempre que la toxicidad del material retenido no sea objetable. En otras condiciones será necesario deshidratar el material retenido para su enterramiento final. En otros casos puede ser una buna solución la incineración, sobre todo si se trata de material particulado combustible. En general y pensando en la disposición final, siempre es preferible la colección seca que la húmeda, ya que tiene menos problemas de disposición para el material retenido. | Higiene Ocupacional II 40/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Diseño de ventiladores Para poder diseñar o seleccionar un ventilador es necesario conocer de antemano qué caudal en m3/min deberá proporcionar y qué presión tendrá disponible para vencer las pérdidas de carga del sistema. Para ello es necesario haber calculado previamente el diagrama de conductos, sus pérdidas de carga o energía localizadas o generales y evaluadas, a través de las captaciones, el caudal o flujo de aire que se deberá hacer circular. Cada ventilador posee una curva característica en la que se relacionan los caudales, las potencias y la presión estática y/o dinámica. Es imprescindible contar con esta información para poder decidir acerca de un ventilador. Normalmente los fabricantes proveen esta información junto con los catálogos de los equipos que ofrecen. Hay dos tipos de ventiladores; uno, los centrífugos que logran presiones elevadas y caudales relativamente altos (Figura 56) y los helicoidales que logran grandes caudales pero con presiones pequeñas (Figura 57). Uno u otro ventilador tienen aplicaciones específicas que deben ser decididas teniendo en cuenta las necesidades del proyecto y las características técnicas de los ventiladores disponibles en plaza. Los ventiladores centrífugos aumentan su caudal proporcionalmente al cuadrado del diámetro y proporcionalmente al ancho de las paletas. La presión es proporcional al cuadrado de la velocidad. Por esta razón, hay ventiladores centrífugos de todo tipo que cubren una importante gama de presiones y caudales. El impulsor es una especie de rueda de paletas que gira dentro de una carcasa en forma de voluta. El aire ingresa por el eje del rotor de paletas y sale tangencialmente la carcasa. Hay varios tipos de paletas que cumplen diversas finalidades. Existen paletas planas, curvadas hacia atrás y curvadas hacia delante. Los ventiladores helicoidales tienen, en general, poca presión pero brindan, de acuerdo al diseño, grandes caudales de aire. Normalmente se los usa instalados sobre las paredes para ingresar o sacar aire. Al estar instalado sobre una pared, el conducto tiene escasa longitud y la pérdida de carga es pequeña, brindando así el máximo de caudal. Si este tipo de ventiladores se instala en tramos largos de conductos, no puede vencer las resistencias debidas a la pérdida de carga y en consecuencia no hace circular el aire. La forma de los álabes o hélices pueden variar un poco la presión que desarrollan. Con un diseño especial pueden | Higiene Ocupacional II 41/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL lograrse presiones un poco más elevadas. El problema más grande que tienen es que el motor es atravesado por la corriente de aire que se aspira. Algunos diseños resuelven este problema, aprovechando las curvas o singularidades para la instalación de estos ventiladores. En general son brindar el mismo caudal y presión. | Higiene Ocupacional II 42/47 más ruidosos que los centrífugos para Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Los ventiladores de flujo axial (Figura 58) han sido desarrollados sobre el principio de funcionamiento de los helicoidales pero mejorando su disponibilidad de presión con diseños especiales. Estos ventiladores tienen dispositivos que les permiten cambiar el ángulo de incidencia de las hélices o paletas. Para lograr presiones elevadas se instalan dos ventiladores de flujo axial con sus sentidos de rotación en dirección contraria. También se puede lograr incrementos de presión con una sola hélice pero dotando al conducto de aletas directrices fijas a la entrada y a la salida del rotor. | Higiene Ocupacional II 43/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Los ventiladores dobles de sentidos contrarios de rotación reciben el nombre de ventiladores de dos etapas en contrarrotación (Figura 59). Cuando no se cuenta en plaza con ventiladores que cumplan nuestras especificaciones siempre se pueden introducir en el diseño registros manuales o estrangulamientos, para regular el caudal y/o la presión, como así también pueden usarse by-pass para derivar o ingresar parte del caudal total. | Higiene Ocupacional II 44/47 Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL A veces puede lograrse modificación de las características cambiando la velocidad de rotación siempre que el acople no sea directo. Modificando poleas o relaciones de transmisión puede modificarse la velocidad de rotación y con ello sus características. También podría intentarse modificar eléctricamente la velocidad de rotación de los motores, pero esto resulta más complicado y costoso en el caso de los motores de corriente alternada pero fácil y simple en motores de corriente continua (variadores de velocidad Ward-Leonard). Aunque no sea un problema para la industria (que admite niveles de presión sonora mayores) pero sí para el uso de ventiladores por inyección y aspiración en edificios domésticos y públicos, creemos oportuno transcribir algunos datos de velocidad de salida por conductos y difusores en relación al ruido que producen. Los valores se dan en metros por segundo. Comercialmente Tipo Silencioso Boca con rejilla 1,50 1,50 a 3,75 >5 Difusor suave 3,75 3,75 a 5 > 8,5 Toberas 5 5 a 12,5 > 12,5 silencioso | Higiene Ocupacional II 45/47 Ruidoso Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Diseño de evacuaciones Los conductos finales de equipos de aspiración cuyos efluentes hayan sido convenientemente tratados, pueden evacuarse a cualquier altura con respecto al nivel del piso. Sin embargo, criterios de seguridad hacen aconsejable evacuar siempre a los cuatro vientos. Para evitar el problema del ingreso de agua de lluvia en los conductos de evacuación se han desarrollado toda clase de sistemas y coberturas conocidas genéricamente con el nombre de sombreretes. Estos dispositivos si no están bien diseñados provocan una pérdida de carga adicional sin ninguna finalidad práctica, razón por la cual, deben ser tenidos especialmente en cuenta. Lo ideal sería contar con salidas libres, sin interferencias de ninguna especie. Para lograr esto con evacuaciones verticales se puede diseñar un sombrerete tipo como invertido, con el vértice hacia abajo, con lo cual, se protege del agua de lluvia el conducto y no se entorpece la natural salida del aire evacuado. Hay disponibles en plaza varios diseños que cumplen con el mismo objetivo. Si es posible las evacuaciones deben estar lo más alejadas posibles de ventanas y ventilaciones naturales para evitar el ingreso de los agresores y tóxicos otra vez al ambiente de trabajo cuando por algún motivo funcione satisfactoriamente el equipo de retención. | Higiene Ocupacional II 46/47 no Universidad Nacional de Tres de Febrero UNTREF VIRTUAL Actividades Ventilación Dinámica de las partículas – movimiento laminar y turbulento – fuerzas y velocidades – Proyección de partículas – Partículas de forma irregular. Ventilación general – Natural – Localizada, mecánica de los fluidos – influencia del viento y la temperatura – Ventilación forzada localizada, principios básicos – sistemas de captación. Cálculo de ventilación necesaria – Legislación nacional, parámetros de evaluación – Métodos usuales en la industria – Investigar: Sistemas de ventilación en minas de extracción de minerales Síndrome de edificio enfermo Calcular: Sistema de ventilación en un sector de planta en donde se efectúan tareas de soldadura de aporte | Higiene Ocupacional II 47/47
