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Aplicaciones láser y plasma: Selección de un sistema de captación de polvo

Ilustración de mesa seca de salida de humo a través del lateral del conducto, cortesía de Messer Cutting Systems (Menomonee Falls, WI).

Las aplicaciones de corte térmico, como el corte por plasma o láser, generan niveles considerables de humo y material particulado que pueden suponer un riesgo de salud para los operarios y dañar la maquinaria de corte.

Con frecuencia, los captadores de polvo integrados en sistemas de corte ayudan a reducir la exposición de los trabajadores al humo y a proteger la maquinaria costosa. En la selección y en el diseño de un captador de polvo, se deben tener en cuenta el polvo generado por la temperatura y los problemas de filtración para los captadores, debido al tamaño de las partículas, las cargas y los riesgos del polvo combustible.

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Los beneficios del medio filtrante de carga de superficie

Las partículas finas generadas por las aplicaciones de corte térmico exigen captadores de cartuchos de alta eficiencia para poder funcionar. La carga de superficie, el medio de nanofibra y los patrones de flujo de aire descendente aumentan de manera considerable el rendimiento del captador. Las nanofibras ayudan a eliminar las partículas muy finas de la corriente de aire a través de diversos fenómenos de filtración, como la interceptación, la difusión y el impacto. Estas nanofibras aumentan la eficiencia general del medio filtrante y hacen que las partículas se acumulen sobre la superficie del medio, en la que la limpieza por pulsos suele ser efectiva. Además, el patrón de flujo de aire descendente es fundamental para estabilizar la presión diferencial en las aplicaciones de corte térmico. Cuando el sistema de limpieza emite pulsos, el flujo de aire descendente ayuda a eliminar las partículas finas y el humo de la superficie del filtro. A menudo, el medio filtrante de cartuchos sin nanofibras deja que las partículas se incrusten dentro de las fibras del medio, lo que reduce
el flujo de aire para la mesa de corte y acorta la vida útil del filtro.

Cómo determinar el tamaño del captador de polvo

El tamaño de un captador de polvo depende del flujo de aire requerido para contener el humo y las partículas. En general, cuanto más ancha sea la mesa de corte, mayor será el flujo de aire requerido para contener el polvo y, por lo tanto, de mayor tamaño será el captador de polvo requerido. Otras variables también afectan al flujo de aire, como el tamaño de la mesa, la fracción de la mesa cubierta por la pieza de trabajo y la cantidad de zonas abiertas durante el proceso de corte. Algunas veces, las mesas de corriente de aire descendente están divididas (o separadas por zonas) para reducir el flujo de aire total requerido para capturar el polvo de una manera eficaz, y, por lo tanto, para reducir el tamaño del captador. Luego, el tamaño del captador se diseña según factores como la cantidad de cabezales de corte, la tecnología de corte (láser, plasma, oxicombustión, etc.), el material que se va a cortar y la planificación del soplete y de la velocidad de corte. Para las piezas de trabajo más grandes, las múltiples máquinas de corte pueden estar integradas en una única mesa de corriente de aire descendente.

El flujo de aire a través de la mesa de corte debe ser suficiente para generar una velocidad de corriente de aire descendente en la superficie de la mesa y superar el humo ascendente. La velocidad de la corriente de aire descendente es la velocidad mínima de aire requerido para evitar que el humo y las partículas se escapen de la mesa de corte que, en las aplicaciones de corte térmico, suele ser de 0,76 y 1,27 m/s (150 a 250 pies/min), pero puede variar según el tamaño y el diseño de la mesa.

La importancia de un análisis de riesgos

Como sucede en cualquier proceso, los clientes deben realizar un análisis de riesgos antes de seleccionar una estrategia de captación de polvo. Por lo general, las chispas están presentes en cualquier proceso de corte térmico, y los polvos captados pueden ser combustibles y crear riesgos de explosión o incendio. Se deben tener en cuenta las estrategias de mitigación en la fuente de ignición para cualquier estrategia de captador de polvo seco. Además, es necesario considerar también los riesgos de capturar material particulado de distintos metales. La Asociación Nacional de Protección contra el Fuego (NFPA) ha publicado varios estándares que ayudan a mitigar los riesgos asociados con el polvo de metales combustibles.

En los últimos años, la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) redujo de manera significativa los límites de exposición permitidos (PEL) al polvo que emanan distintos materiales, como el cromo hexavalente. Esto puede ser un problema en aquellas aplicaciones que cortan metales con cromo, como acero inoxidable, que es notablemente más alto que otros metales comunes como el acero al carbono o el aluminio. Puede ser necesario un filtro de supervisión en instalaciones que reconducen el aire para reducir las emisiones de un proceso de corte.

Consulte a los expertos

Al considerar los problemas de la filtración que presentan las aplicaciones de corte térmico, los fabricantes deben consultar a los expertos de filtración sobre las soluciones de captación de polvo que cumplen con los requisitos de la agencia con jurisdicción (AHJ), protegen las maquinarias de corte y minimizan la exposición del trabajador a las partículas y humo perjudiciales que generan estas aplicaciones.

Referencias
American Conference of Governmental industrial Hygienists, Industrial Ventilation - A Manual of Recommended Practice, 27th Edition [Conferencia estadounidense de higienistas industriales gubernamentales, ventilación industrial: Manual de prácticas recomendadas, 27.ª edición)
National Fire Protection Association No. 68, Standard on Explosion Protection by Deflagration Venting (Asociación Nacional de Protección contra Incendios nº 68, Estándar de protección contra explosiones mediante ventilación por deflagración)
National Fire Protection Association No. 69, Standard on Explosion Prevention Systems (Asociación Nacional de Protección contra Incendios nº 69, Estándar de sistemas de prevención de explosiones)
National Fire Protection Association No. 70 (Asociación Nacional de Protección contra Incendios nº 70), National Electrical Code®
National Fire Protection Association No. 484, Standard for Combustible Metals (Asociación Nacional de Protección contra Incendios nº 484, Estándar de metales combustibles)
Occupational Safety and Health Administration, 1910 Subpart Z, Toxic and Hazardous Substances (Administración de Seguridad y Salud Ocupacional, 1910 subapartado Z, Sustancias tóxicas y peligrosas)

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