In molte situazioni della vita si può risparmiare, ma alla fine si rischia di pagare di più.  Ciò è particolarmente vero per i modelli di cappe per collettori di polveri. Piccole modifiche nella progettazione delle cappe spesso forniscono grandi risultati, soprattutto in termini di prestazioni e costi totali di esercizio.

I responsabili esperti sanno che la loro risorsa più preziosa sono i dipendenti, quindi non sorprende che il loro comfort sia una priorità assoluta per le aziende di successo. L'ACGIH – "Industrial Ventilation, A Manual of Recommended Practice for Design" è alla sua 28a edizione ed è considerato da molti lo standard mediante il quale dovrebbero essere misurate le soluzioni di raccolta della polvere. Integra le migliori pratiche di igiene industriale e mira a migliorare la zona di respirazione degli operatori e del personale nelle strutture. Questo manuale offre indicazioni sulle opzioni per la realizzazione delle cappe e presenta una strategia accettabile, buona e ottima per numerose configurazioni della coppa.

Quando si inizia a progettare una cappa, è utile considerare anche l'importanza di altri aspetti oltre al miglioramento della qualità dell'aria nell'ambiente di lavoro. La possibile natura combustibile delle polveri o la loro potenziale tossicità possono influenzare la progettazione della cappa e del sistema. La tua struttura potrebbe essere seriamente a rischio se non vengono rispettati determinati standard di pulizia. Oltre all'impatto sulle condizioni dei lavoratori, se la tua struttura risulta non conforme potrebbero essere inflitte multe salate.

Oltre alla qualità dell'aria sul posto di lavoro, i responsabili devono spesso bilanciare due considerazioni importanti in qualsiasi attività: la qualità del prodotto o del lavoro e i costi operativi.  A volte i risparmi non sono evidenti, come nel caso del potenziale miglioramento della progettazione della cappa per ridurre i costi di capitale nelle attrezzature come le ventole. Considerando che la progettazione del cofano può essere un fattore critico, analizziamo alcune opzioni diverse.

Progettazioni comuni della cappa

Se non è possibile isolare il processo, potrebbe essere necessaria una cappa esterna posizionata in prossimità dell'impianto per controllare le polveri generate durante il funzionamento. I cinque tipi base di cappe esterne sono elencati in ordine di efficacia crescente, ma anche in base al costo di fabbricazione crescente. Tuttavia, i costi iniziali di fabbricazione delle cappe possono essere rapidamente compensati se si confrontano considerazioni correlate quali:

• Miglioramenti nella pulizia dell'impianto e riduzione dei tempi di fermo per la realizzazione del prodotto.
• Possibili risparmi grazie a condotti, collettori e ventole più piccoli.
• Grazie a minori requisiti di energia e volume d'aria, è possibile ottenere una minore potenza della ventola, con conseguenti riduzioni dei costi di utenza correlati.

1.  La cappa con bordo vivo rappresenta la configurazione di cappa più comune e meno costosa. Si tratta semplicemente di un condotto aperto che termina in prossimità del punto di generazione della polvere. Questo approccio rappresenta il tipo di progettazione più semplice in assoluto.

Le cappe con bordo vivo, sebbene molto semplici da produrre, offrono le prestazioni peggiori nella raccolta dei contaminanti nel punto di generazione. Questa configurazione della cappa aspira l'aria non solo dalla parte anteriore dell'apertura del condotto, ma purtroppo anche da quella posteriore, il che la rende inefficiente. Questa configurazione crea anche un elevato grado di turbolenza che può contribuire ad aumentare le perdite di energia e potrebbe rendere necessaria l'applicazione di una ventola più grande. Questa configurazione della cappa non è ottimale dal punto di vista del costo totale di esercizio.

2.  Il cappuccio flangiato è relativamente semplice e ha un costo di fabbricazione basso; questa opzione è da preferire a quella con bordo vivo con l'aggiunta di una flangia. La cappa flangiata garantisce prestazioni migliori perché l'aria/energia utilizzata per raccogliere la polvere è limitata alla zona di fronte al condotto aperto. 

L'aggiunta di una flangia alla progettazione della cappa ne ottimizza le prestazioni e riduce il volume d'aria necessario per mantenere pulita la struttura. Migliora anche la qualità dell'aria nell'ambiente di lavoro dei dipendenti. Le flange non devono essere necessariamente rotonde se in una determinata situazione funzionano meglio quelle quadrate o addirittura triangolari, purché la forma favorisca l'ingresso dell'aria nella cappa dalla parte anteriore. Per quanto riguarda le flange, averne una è pur sempre meglio di non averne. Le cappe flangiate potrebbero comunque comportare turbolenze eccessive, quindi esploriamo i miglioramenti progettuali per vedere se possiamo contribuire a ridurle.

3.  Una cappa rastremata rappresenta il nostro ulteriore miglioramento nelle prestazioni della cappa. Consideriamo un condotto rotondo con una flangia rettangolare. Se pieghiamo in avanti i bordi della flangia e li colleghiamo lateralmente, possiamo creare un imbuto conico che continua a indirizzare l'aria nel condotto. Questo imbuto rastremato fa entrare l'aria nella cappa in modo più graduale rispetto a un ingresso con bordo vivo o flangiato, riducendo la turbolenza creata quando l'aria entra nel condotto sul retro della cappa. Questa transizione più graduale consente di risparmiare energia e di ridurre i costi di esercizio della ventola, offrendo risparmi a lungo termine a fronte di un piccolo aumento dei costi di fabbricazione della cappa. La reintroduzione di una flangia sulla parte anteriore della cappa concentra ancora una volta l'efficacia della cappa e riduce il volume d'aria totale. Crea inoltre le stesse opportunità di risparmio sui beni strumentali in termini di condotti di dimensioni più piccole, collettori più piccoli e minore potenza della ventola.

4.  Una cappa conica si trasforma da un'apertura rotonda, piuttosto che rettangolare. Inoltre, migliora la progettazione della cappa, favorendone le prestazioni. Questo approccio migliora le prestazioni della cappa riducendo ulteriormente la turbolenza generata quando l'aria entra nel condotto nella parte posteriore della cappa. Inoltre, riduce l'energia richiesta e fa risparmiare sulla potenza della ventola.  Ancora una volta, l'aggiunta di una flangia sulla parte anteriore della cappa ridurrà il volume d'aria necessario per controllare la polvere e offrirà i risparmi menzionati in precedenza in termini di costi di capitale quali condotti, collettori o potenza della ventola.  Come si può vedere, molte di queste sono lavorazioni relativamente semplici in lamiera che possono essere aggiunte a qualsiasi condotto aperto.

5.  La cappa a campana offre probabilmente il massimo delle prestazioni per la cappa esterna. Combina i vantaggi offerti dalle cappe flangiate con una transizione molto fluida dalla flangia all'ingresso del condotto. Questa transizione graduale riduce al minimo la turbolenza quando l'aria entra nel condotto.  Offre le prestazioni di riduzione del flusso d'aria di una flangia e la bassa turbolenza del particolare profilo di ingresso, e rappresenta la progettazione per la cappa esterna più efficace a disposizione nel settore.  Naturalmente, questo aumento delle prestazioni non è possibile senza un certo investimento. Poiché questo ingresso della cappa prevede in genere un cono avvitato per ottenere una realizzazione liscia, i costi sono più elevati.

Altri fattori da considerare: Posizione della cappa

Abbiamo parlato delle diverse configurazioni e forme del cofano, ma non trascuriamo un'altra questione critica: Dove dovrebbe essere posizionata la cappa rispetto alla fonte che genera la polvere?  Potresti anche aver scelto la cappa più costosa e performante, ma se non è posizionata correttamente, finirà per raccogliere molta e pochissima polvere. 

La posizione della cappa in prossimità del punto di generazione della polvere fa parte della descrizione per la raccolta alla fonte. Affinché il sistema garantisca una gestione efficace della polvere, la cappa deve essere posizionata il più vicino possibile al punto di generazione della polvere.  Questa realtà può aiutare a spiegare perché la vicinanza è così importante.  Considera le seguenti situazioni:

Esempio 1:

Una cappa con bordo vivo del diametro di 10,2 cm è posizionata a 30,48 cm di distanza dalla fonte di polvere e deve generare una velocità di cattura di circa 30,48 metri al minuto nella posizione di generazione della polvere per controllarla. Per stimare il volume d'aria necessario a produrre tale velocità, utilizziamo l'equazione del Manuale di ventilazione industriale.  Q=(10X² + A) V

• La distanza dalla fonte (x) è di 30,48 cm.
• L'area in sezione trasversale del condotto (A) è di 80,8 centimetri quadrati per un condotto da 10,2 cm.
• Il flusso d'aria totale richiesto è (Q) = [10(30,48 cm)² + (80,8 cm)]3.048 cm/min = 28,57 metri cubi al minuto.

Esempio 2:

La cappa con bordo vivo del diametro di 10,2 cm è ora posizionata a 15,24 cm di distanza dalla fonte di polvere e deve ancora generare una velocità di cattura di circa 30,48 metri al minuto nella posizione di generazione della polvere per controllarla. Per stimare il volume d'aria necessario, utilizziamo di nuovo la stessa equazione del Manuale di ventilazione industriale.  Q=(10X² + A) V

• La distanza dalla fonte (x) è ora di 15,24 cm.
• L'area in sezione trasversale del condotto (A) è ancora di 80,8 centimetri quadrati.
• Il flusso d'aria totale richiesto è (Q) = [10(15,24 cm)² + (80,8 cm)]3.048 cm/min = 7,33 metri cubi al minuto.

Come si può vedere, una variazione della distanza (x) ha un effetto notevole sul flusso d'aria totale richiesto. In questo caso, e nella maggior parte degli altri, il volume d'aria necessario si riduce di quattro volte quando la distanza viene dimezzata.  Si tratta di un cambiamento piuttosto significativo. Considera quanto potrebbero costare quei quindici centimetri di condotto in più rispetto a un collettore o a una ventola quattro volte più grandi del necessario.  E non dimenticare che puoi utilizzare condotti più piccoli perché è necessaria meno aria, con conseguente ulteriore risparmio sui costi.

Ma veniamo all'elemento critico della progettazione: il costo totale di proprietà. Speriamo che ora tu possa capire come una migliore progettazione della cappa contribuisce a ridurre i costi operativi, diminuendo il volume d'aria totale necessario per gestire le polveri. Ciò significa che puoi prendere in considerazione condotti, collettori e ventole più piccoli.  Quindi hai appena risparmiato denaro su tre grandi spese di capitale. 

Consideriamo ora i costi di gestione della ventola e del collettore. Con meno turbolenza e volumi d'aria totali inferiori, dovresti notare una riduzione della potenza necessaria per far funzionare il sistema.  E se si scarica meno aria dalla struttura, si riduce la richiesta di aria di ricambio, riducendo il carico sul sistema HVAC.  E qual è la durata di questi prodotti? Dieci anni? Vent'anni?  In che modo ciò inciderà sui costi annuali di elettricità e aria compressa?  Puoi vedere come piccole modifiche nei componenti semplici del sistema possono produrre grandi risultati nei costi di proprietà.

Le migliori pratiche nella progettazione delle cappe devono essere considerate in modo critico nella progettazione, dal miglioramento delle condizioni degli spazi di lavoro per i dipendenti e delle strutture fino al costo totale di proprietà delle attrezzature. Piccoli cambiamenti possono portare a grandi risultati, e spesso è proprio ciò di cui hai bisogno.