Le applicazioni di taglio termico, come il taglio al plasma e laser, generano livelli consistenti di fumi e particolato che possono presentare rischi per la salute degli operatori e arrecare danno ai macchinari da taglio.

Spesso i collettori di polveri integrati nei sistemi di taglio aiutano a ridurre l'esposizione dei lavoratori ai fumi e aiutano a proteggere i macchinari costosi. Quando si seleziona e si progetta un collettore di polveri, la considerazione delle polveri di origine termica dovrebbe tener conto delle problematiche di filtrazione per i collettori dovute alla dimensione delle particelle, al carico e alla combustione delle polveri.

I vantaggi dei mezzi filtranti con carico superficiale

Le particelle fini generate dalle applicazioni di taglio termico richiedono che i collettori a cartuccia ad alta efficienza funzionino efficacemente. Il carico superficiale, i setti in nanofibra e le configurazioni con flusso d'aria discendente aumentano notevolmente le prestazioni del collettore. Le nanofibre agevolano la rimozione del particolato molto fine dal flusso d'aria attraverso svariati fenomeni di filtrazione tra cui intercettazione, diffusione e compressione. Le nanofibre aumentano l'efficienza complessiva del mezzo filtrante e costringono il particolato ad accumularsi in corrispondenza della superficie del mezzo dove la pulizia a impulsi può rivelarsi efficace. La configurazione del flusso d'aria discendente è altrettanto fondamentale per stabilizzare la pressione differenziale nelle applicazioni di taglio termico. Mentre il sistema di pulizia pulsa, il flusso d'aria discendente facilita l'evacuazione del particolato fine e dei fumi dalla superficie del filtro. I mezzi filtranti a cartuccia senza fibre fini spesso consentono al particolato di essere incorporato nelle fibre dei mezzi, con conseguente riduzione del flusso d'aria verso il tavolo da taglio e una durata più breve di vita utile del filtro.

Determinazione della dimensione del collettore di polveri

La dimensione di un collettore di polveri dipende dal flusso d'aria richiesto per contenere i fumi e il particolato. In generale, più ampio è il tavolo da taglio, maggiore è il flusso d'aria necessario per contenere la polvere e, di conseguenza, maggiore è il collettore di polveri richiesto. Altre variabili influenzano anche il flusso d'aria, tra cui la dimensione del tavolo, la frazione dello stesso coperta dal pezzo da lavorare e il numero di zone scoperte sul tavolo durante il processo di taglio. I tavoli con flusso d'aria discendente sono spesso compartimentati (o suddivisi in zone) per ridurre il flusso d'aria totale richiesto per catturare efficacemente le polveri, riducendo pertanto le dimensioni del collettore. Quindi, le dimensioni del collettore sono personalizzate in base a fattori tra cui il numero di teste di taglio, la tecnologia di taglio (laser, plasma, ossitaglio, eccetera), il materiale da tagliare, la velocità di taglio e la durata di funzionamento della torcia. Per i pezzi da lavorare più grandi, è possibile integrare più macchine da taglio all'interno di una singola tavola con flusso d'aria discendente.

Il flusso d'aria attraverso il tavolo da taglio deve essere sufficiente per generare una velocità di aspirazione discendente in corrispondenza della superficie del tavolo che neutralizzi i fumi che si sollevano. La velocità di aspirazione discendente minima dell'aria necessaria per evitare che fumi e particolato fuoriescano dal tavolo da taglio e per le applicazioni di taglio termico è tipicamente tra 150 e 250 piedi/min, ma può variare in base alla progettazione e alle dimensioni del tavolo.

Necessità di analisi dei pericoli

Come per tutti i processi, prima di selezionare una strategia di raccolta delle polveri, i clienti devono eseguire un'analisi dei pericoli. Tipicamente, le scintille sono presenti in qualsiasi processo di taglio termico e le polveri raccolte possono essere combustibili, presentando rischi di esplosione e/o incendio. Le strategie di mitigazione della sorgente di innesco devono essere prese in considerazione nell'ambito di qualsiasi strategia di raccolta delle polveri secche. Inoltre, è opportuno anche prendere in considerazione i rischi derivanti dalla cattura di particolato derivante da metalli di varia natura. La National Fire Protection Association (NFPA) pubblica una serie di standard volti a limitare i rischi associati alle polveri metalliche combustibili.

Negli ultimi anni, l'Occupational Safety and Health Administration (OSHA) ha ridotto significativamente i limiti di esposizione ammissibili (PEL) consentiti di molte polveri come il cromo esavalente. Ciò può costituire un problema per le applicazioni di taglio dei metalli con il cromo come l'acciaio inossidabile, che è significativamente più alto rispetto ad altri metalli comuni come l'acciaio al carbonio o l'alluminio. Potrebbe essere necessario un filtro di monitoraggio negli impianti che fanno ricircolare l'aria per ridurre le emissioni derivanti da un processo di taglio.

Consulenza con gli esperti

Tenendo in considerazione le difficoltà in materia di filtrazione poste dalle applicazioni di taglio termico, i produttori devono consultare esperti di filtrazione per soluzioni di raccolta delle polveri che soddisfino i requisiti dell'agenzia competente (AHJ), proteggano i macchinari da taglio e riducano al minimo l'esposizione dei lavoratori ai fumi nocivi e al particolato generati da tali applicazioni.

Riferimenti

American Conference of Governmental Industrial Hygienists, Industrial Ventilation - A Manual of Recommended Practice, 27ª edizione

National Fire Protection Association n. 68, Standard on Explosion Protection by Deflagration Venting

National Fire Protection Association n. 69, Standard on Explosion Prevention Systems

National Fire Protection Association n. 70, National Electrical Code®

National Fire Protection Association n. 484, Standard for Combustible Metals

Occupational Safety and Health Administration, 1910 Subpart Z, Toxic and Hazardous Substances