Una empresa de la localidad de Vic en Barcelona dedicada a la carpintería metálica tiene una zona en su nave de producción en la cual se realiza un proceso de soldadura con cuatro puntos críticos: un puesto de soldadura automática y 3 puestos en los cuales se trabaja de forma manual.
Se nos pide que diseñemos un sistema de extracción de los humos y gases que se generan en esta zona y que evite su dispersión de por toda la nave.
Este sistema deberá funcionar de modo que no afecte a los operarios que están soldando en su puesto de trabajo.
DATOS A TENER EN CUENTA
Nuestra propuesta es construir una campana suspendida sobre el puesto de soldadura automática y 3 campanas específicas para bancos de soldadura.
En el caso de la campana suspendida, esta tendrá unas dimensiones de 0,58 X 0,58 m condicionada por la operación que se realiza en ese punto. Por necesidades del proceso, la distancia entre el borde de la campana y el área de soldado es de 1 m.
Los bancos de soldadura, se diseñarán según el esquema de la figura 1 con el objeto de captar los gases generados en la combustión en el punto en el que se producen y que el operario no tenga que respirar estos gases nocivos.
Figura 1: Bancos de soldadura
La anchura de estos bancos será de 1 m y la profundidad de 0,60 m. Tal como se explica en la ilustración, para que no se produzca una fuga de gases, la velocidad de captación deberá ser de 5 m/s por lo cual, cada una de las rendijas de aspiración será de 53 mm. de alto.
DETERMINACIÓN DE LAS NECESIDADES
Bancos de soldadura:
Para calcular las necesidades de cada uno de los bancos de soldadura, aplicaremos la fórmula estandarizada para estos casos:
Longitud mesa en m x 0,54 m³/seg
La cual aplicada a este caso nos da las siguientes necesidades:
l m x 0,54 x 3.600 = 1.944 m³/h
Campana suspendida:
Para calcular las necesidades del aire a evacuar a través de la campana suspendida en la zona de soldado automático aplicaremos la siguiente fórmula:
P x H x 0,25 m/s de velocidad de captación
Donde:
P= Perímetro de la campana en m
H= Distancia de captación en m
En este caso, P = 0,58 x 4 = 2,32 m y H = 1
Por lo tanto las necesidades de caudal a evacuar serán:
2,32 x 1 x 0,25 x 3600 = 2.088 m³/h
Las necesidades totales de aire a evacuar en la instalación serán:
3 Bancos de Soldadura x 1.944 m³/h = 5.832 m³/h
1 Campana suspendida x 2.088 m³/h= 2.088 m³/h
Total 7.920 m³/h
LA SOLUCIÓN
Para que esta instalación funcione correctamente deberemos diseñar los conductos de tal modo que la velocidad de circulación del aire por los mismos sea constante en torno a los 13-14 m/s por lo tanto los conductos que parten de cada uno de los bancos y de la campana, serán de 225 mm de diámetro y se conectarán al conducto principal que irá incrementando su sección a medida que se vayan incorporando los caudales de cada toma.
Para poder prescribir el ventilador mas adecuado, necesitamos determinar la pérdida de carga que se genera en la instalación por los diferentes accidentes de la misma: campanas, curvas, reducciones, injertos, salida, etc.
El cálculo se realizó por el sistema de coeficiente en función de la velocidad en cada uno de los tramos del conducto general con el siguiente resultado:
|
Tramo |
Longitud |
Caudal |
Diámetro |
Pérdida de carga |
|
A-B |
6 m |
1.950 m3/h |
225 mm |
30,28 mm c.d.a. |
|
B-C |
2 m |
2.900 m3/h |
300 mm |
9,40 mm c.d.a. |
|
C-D |
2 m |
5.850 m3/h |
400 mm |
3,60 mm c.d.a |
|
D-E |
5 m |
7.920 m3/h |
450 mm |
23,79 mm c.d.a. |
Pérdida de carga total de la instalación: 67,06 mm. c.d.a.
En esta pérdida de carga ya se ha previsto la que ocasionará un sombrerete antilluvia que se colocará al final del recorrido dado que la evacuación se realizará por el tejado de la nave.
Para cubrir estas prestaciones de 7.920 m3/h y 67 mm c.d.a. de pérdida de carga el ventilador prescrito fue:
Vista de la planta:
La pérdida de carga de esta instalación es de 172 mm c.d.a.
El conducto general tendrá una ligera inclinación en el sentido del aire y en su punto mas bajo colocaremos un sifón para decantar el aceite contenido en el aire y que se condensará tanto por rozamiento como por enfriamiento.
REFERENCIAS ESCOGIDAS
Recomendaciones:
Con el objetivo de poder afinar mas las prestaciones en cada punto de extracción, se recomendó la colocación de compuertas de regulación manual en cada ramal.
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