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Diseño de Extractor para colección de Polvo por Aspersión Térmica

Por Paul Richard, gerente de productos OEM

La mayoría de las operaciones de aspersión térmica utilizan un sistema de colección de polvo para manejar compuestos rociados en exceso (suciedad, aire cargado de polvo), pero el sistema captura solo el polvo que llega a los filtros. El diseño adecuado del flujo de aire, fundamental para garantizar la captura y el transporte de las partículas transportadas por el aire, es un reto en las células de aspersión térmica. En este artículo se analiza este tema y se ofrecen algunas estrategias probadas para garantizarlo.

Reproducido con permiso de Sulzer Metco
Diseño del sistema adecuado

Los sistemas de ventilación de control del polvo de aspersión térmica por lo general incluyen conductos para transportar el aire cargado de polvo a un recolector de polvo y un ventilador para mover el aire a través del sistema. Una parte importante del diseño del sistema de ventilación es la estrategia utilizada para capturar el polvo en la celda o cabina de aspersión térmica. Con solo aumentar el flujo de aire a través de la celda no se aumentar sustancialmente la captura de polvo y este método normalmente desperdicia energía.  Con un análisis del diseño de la celda, la ubicación de origen del aire de recirculación y la posición objetivo de la aspersión térmica, es posible mejorar considerablemente la captura y la expulsión del polvo rociado en exceso.

 En primer lugar, hay que considerar el aire de recirculación que entra en la celda (cabina) de aspersión térmica cerrada. En última instancia, todo el aire cargado de polvo (sucio) que el colector de polvo extrae de la cabina debe ser reemplazado por aire que vuelve a entrar a la cabina. El aire de recirculación pasa por aberturas en la cabina o a través de una unidad dedicada para aire de recirculación habitualmente en el exterior del edificio, que luego entrega el aire directamente a la cabina mediante los conductos.  El diseño del sistema de aire de recirculación puede crítico para el diseño del sistema de control de polvo ya que puede causar que la cabina esté bajo presión negativa (vacío) o presión positiva.  Un leve vacío dentro de la cabina puede ayudar a evitar condiciones inesperadas de presión positiva mientras el colector de polvo está en proceso de limpieza por pulsos.  Durante la limpieza por pulsos, cortas ráfagas de aire de retorno pueden causar leves aumentos en la presión dentro de la cabina. Este aumento en la presión puede hacer que la puerta de acceso se abra de golpe y activar accidentalmente los interruptores de límite de seguridad de la puerta, creando una parada de emergencia accidental del proceso de aspersión. Se debería consultar a los fabricantes de cabinas sobre la cantidad de vacío que se puede aplicar a su celda de aspersión térmica.

Una estrategia para manejar el flujo de aire a través de la cabina es colocar las conexiones para el aire de recirculación frente a los puntos de extracción de aire en la cabina, creando un patrón de flujo de ventilación cruzada. Sin embargo, dado que las conexiones de aire de recirculación a menudo incorporan dispositivos de atenuación de sonido (silenciadores), generalmente tiene sentido colocar estas conexiones encima de la cabina. Cualquier estrategia de conexión que pueda aumentar la posibilidad de establecer un patrón de flujo de aire de ventilación cruzada en la cabina será útil para reducir el potencial de acumulación de polvo dentro de la cabina. 

La extracción del aire sucio de la cabina se puede hacer mediante un par de patrones de flujo de aire: ya sea descendente u horizontal. Aunque los patrones de flujo de aire descendente funcionan bien en diseños de colector de polvo, pueden presentar dificultades en un diseño de cabina. En una cabina con un patrón de flujo descendente, el piso de la cabina se convierte en una apertura con rejilla sobre una cámara.  El aire sucio se hace entrar a la cámara y a través de los conductos del colector de polvo. El diseño tiene la ventaja de utilizar la gravedad para ayudar a atraer el polvo hacia el colector y asegura que prácticamente todo el rociado en exceso termine siendo expulsado. El reto es mantener el polvo en movimiento con aire en esa cámara debajo del piso. Con un buen diseño, el polvo se puede forzar a pasar por la cámara pero, si el diseño de la cámara no está bien hecho, el polvo puede asentarse en la cámara y crear un reto de limpieza.  En una cabina de flujo descendente, la velocidad del aire en la sección transversal de la cámara suele mantenerse mucho más alta que la velocidad descendente en la cabina, a menudo a más de 2,500 pies por minuto para asegurar que el polvo no se asiente en la cámara.  Este requisito hace que el diseño de la cámara sea todo un desafío.

Las cabinas de flujo descendente también deben ser lo suficientemente altas como para dejar espacio para la cámara debajo del piso. A veces es posible utilizar un hoyo debajo de la cabina, pero generalmente las cabinas y sus cámaras se instalan sobre el piso del taller. 

El otro método de extraer el aire sucio de una cabina es mediante el patrón de flujo de aire horizontal. Este método de diseño requiere que la cámara se instale cerca de donde se hará la aspersión. Ofrece la ventaja de permitir diseños de extractores de cámara más pequeños y más específicos para la tarea. Los extractores más pequeños establecen patrones de flujo de aire dirigidos justo donde el aire es más necesario, detrás del objetivo de aspersión. El objetivo de este diseño es utilizar la velocidad inherente de los materiales rociados y del patrón de flujo del aire de recirculación que entra en la cámara para capturar tanto exceso de rociado como sea posible. Este enfoque normalmente requiere menos volumen de aire total para eliminar el exceso de rociado en comparación con una cabina de flujo descendente. Naturalmente, hay múltiples factores involucrados en este enfoque, pero las instalaciones que realizan aspersión de componentes de turbina han utilizado exitosamente este método durante años. 

En algunos casos, los objetivos de forma extraña requieren soluciones completamente personalizadas. Por ejemplo, la aspersión térmica de formas cilíndricas en tornos puede ser especialmente problemática. Un diseño de cabina de flujo descendente puede ser una buena estrategia para controlar el polvo, pero si no es posible tener una cabina de flujo descendente, unos extractores con ranuras cortas pueden funcionar igualmente bien. El extractor ranurado aprovecha la capacidad de la ranura para distribuir la extracción de aire a través de una amplia zona, aumentando la influencia de la extracción de aire por toda la longitud de un torno. Estos extractores más complejos deben basarse en las mejores prácticas de diseño del Manual de Ventilación Industrial, un Manual de Prácticas Recomendadas para el Diseño, publicado por el Consejo Estadounidense de Higienistas Industriales Gubernamentales.

Si no es posible encerrar completamente el proceso de rociado en una cabina, a veces se pueden utilizar extractores más pequeños como ventilación de escape local donde se esté realizando la aspersión.  Por supuesto, cualquier aspersión térmica hecha al aire libre se debe revisar correctamente para asegurar el cumplimiento de la normas ambientales y de salud. 

Otro reto para el control del polvo con cabinas de aspersión térmica es el uso de grúas pórtico para colocar los objetivos de aspersión dentro las cabinas y sacarlos posteriormente. Es frecuente el uso de diseños especiales de cabinas con aberturas superiores, pero esto puede interferir con el control de ubicaciones con aire de recirculación. Aunque estos obstáculos pueden comprometer los diseños perfectos, a menudo se pueden manejar dentro de niveles razonables. 

Incluso el diseño más cuidado de cabinas de aspersión térmica puede no capturar todo el polvo del exceso de rociado, por lo que siempre se debe considerar la limpieza como una parte del plan de control de polvo. En algunos casos, se pueden usar los mismos controladores que dirigen y colocan la pistola de aspersión térmica para activar la aspiración de puntos muertos o de bajo flujo de aire en la cabina.  Esto puede ayudar a eliminar el polvo restante mientras está en funcionamiento el colector de polvo. 

Al igual que con muchas actividades de ventilación industrial, las regulaciones locales, estatales o federales pueden influir en el diseño del sistema de ventilación de polvo por lo que se debe consultar a las autoridades gobierno antes de finalizar los diseños. También puede ser útil la asistencia de un profesional familiarizado con las prácticas de diseño de control de polvo.

Podemos ayudarte a obtener la solución óptima para tu aplicación.

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