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

Ilustración de Mesa Seca de Salida de Humo a Través del Costado del Ducto, cortesía de Messer Cutting Systems (Menomonee Falls, WI)

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

Con frecuencia, los colectores de polvo integrados en sistemas de corte ayudan a reducir la exposición de los trabajadores a las emanaciones y a proteger la maquinaria costosa. En la selección y en el diseño de un colector de polvo, al tener en cuenta los polvos generados por la temperatura, se deben incluir los desafíos de filtración para los colectores debido al tamaño de las partículas, a las cargas y a los riesgos del polvo combustible.

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Los beneficios del medio de filtración de carga de superficie

Las partículas finas generadas por las aplicaciones de corte térmico requieren colectores de cartucho de alta eficiencia para funcionar bien. La carga de superficie, el medio de nanofibra y los patrones de flujo de aire descendente aumentan de manera considerable el rendimiento del colector. Las nanofibras ayudan a eliminar las partículas muy finas de la corriente de aire a través de diversos fenómenos de filtración, como la intercepción, la difusión y el impacto. Las nanofibras aumentan la eficiencia general del medio de filtración y hacen que las partículas se acumulen sobre la superficie del medio, en la que la limpieza por pulsos puede ser efectivo. 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 las emanaciones de la superficie del filtro. A menudo, el medio de filtración tipo cartucho sin nanofibras permite 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 Colector de Polvo

El tamaño de un colector de polvo depende del flujo de aire requerido para contener las emanaciones 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, más grande será el colector de polvo requerido. Otras variables también afectan el 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 dentro de una mesa 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 colector. Luego, el tamaño del colector se diseña según los factores que incluyen 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 dentro de 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 las emanaciones ascendentes. La velocidad de la corriente de aire descendente es la velocidad mínima de aire requerido para evitar que las emanaciones y las partículas se escapen de la mesa de corte, y para las aplicaciones de corte térmico es generalmente de 150 a 250 pies/min, pero puede variar según el tamaño y el diseño de la mesa.

La necesidad de un análisis de riesgos

Como sucede con cualquier proceso, los clientes deben realizar un análisis de riesgos antes de seleccionar una estrategia de colección de polvo. Por lo general, las chispas están presentes en cualquier proceso de corte térmico, y los polvos recolectados pueden ser combustibles y suponer riesgos de explosión o incendio. Se deben tener en cuenta las estrategias de mitigación en la fuente de ignición para cualquier estrategia de colector 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) publica varios estándares que ayudan a mitigar los riesgos asociados a los polvos 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) de muchos polvos, como el cromo hexavalente. Este puede ser un problema para 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 monitoreo en instalaciones que recirculan aire para reducir las emisiones de un proceso de corte.

Consulta con los expertos

Al tener en cuenta los desafíos de la filtración que presentan las aplicaciones de corte térmico, los fabricantes deben consultar a los expertos de filtración sobre las soluciones de colección 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 emanaciones o humos 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: Un manual de prácticas recomendadas, 27º 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 Subparte Z, Sustancias tóxicas y peligrosas)

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