La soluzione migliore per il controllo della nebbia tiene conto dei processi specifici del tuo negozio.

I moderni centri di lavorazione sono diversi da quelli delle generazioni passate. Le macchine odierne offrono velocità di lavorazione degli utensili molto più elevate, con fluidi per la lavorazione dei metalli erogati a pressioni più elevate. Ciò genera livelli elevati di particelle di nebbia più piccole (2 micron e più piccole) che devono essere catturate con un collettore di nebbie o un sistema di raccolta della nebbia. Tutte queste particelle più piccole sono più difficili da filtrare efficacemente. Se non gestite correttamente, le nebbie dei fluidi per la lavorazione dei metalli (MWF) possono rappresentare un pericolo per la salute e la sicurezza, per non parlare della difficoltà che ne consegue nell'attrarre e trattenere i dipendenti. Comprendere le differenze tra le tecnologie di raccolta della nebbia può aiutarti a progettare un sistema di controllo della nebbia ottimizzato per i tuoi processi specifici, creando un ambiente di lavoro più sicuro.

Cosa rende pericolosa la nebbia?

La nebbia di fluido per la lavorazione dei metalli si forma quando il fluido per la lavorazione dei metalli è sottoposto a forze meccaniche durante la lavorazione o la molatura. La nebbia si disperde nell'aria a causa dell'elevata pressione di erogazione, del movimento ad alta velocità delle macchine utensili e dell'attrito tra l'utensile e il pezzo in lavorazione. Questa nebbia può essere rilasciata nell'aria circostante la postazione di lavoro, generando un rischio di inalazione o causando irritazione agli occhi. Le dimensioni ridotte delle particelle di nebbia presenti oggi nella lavorazione meccanica aumentano il rischio potenziale di inalazione perché, in alcuni casi, il particolato di dimensioni inferiori al micron può penetrare più in profondità nei polmoni.1

L'esposizione prolungata alla nebbia dei fluidi per la lavorazione meccanica può causare diversi problemi di salute, tra cui patologie respiratorie. Infatti, l’asma da lavoro è uno dei disturbi professionali più diffusi, con conseguenti costi significativi in termini di assistenza sanitaria e di risarcimenti dei lavoratori.2

L'Occupational Safety and Health Administration (OSHA) riconosce questi pericoli e regolamenta i limiti di esposizione consentiti a determinati tipi di nebbia, il che significa che i datori di lavoro devono controllare attentamente la qualità dell'aria per garantire la conformità alle norme OSHA.

1 Agenzia per la protezione ambientale degli Stati Uniti: Effetti del particolato (PM) sulla salute e sull'ambiente

2 Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie: National Institute for Occupational Safety and Health (Istituto nazionale per la sicurezza e la salute sul lavoro, NIOSH): Fluidi per la lavorazione dei metalli

Mitigazione del rischio

Il metodo Hierarchy of Controls (gerarchia dei controlli) suggerito dal National Institute for Occupational Safety and Health può fornire una roadmap per l'implementazione di controlli efficaci contro l'esposizione al rischio di nebbia da lavorazione meccanica.

Applicando questa gerarchia, l'azienda dovrebbe implementare controlli ingegneristici fattibili, come un sistema di ventilazione locale di scarico, per ridurre l'esposizione nel caso in cui un processo non possa eliminare o sostituire i pericoli

Tra gli esempi di sistemi di ventilazione di scarico locale per nebbie di fluidi per la lavorazione dei metalli ci sono:

• Sistema singolo
• Sistema modulare
• Sistema centralizzato

È prudente e consigliabile utilizzare le risorse disponibili e ben informate per valutare e selezionare il sistema di controllo tecnico appropriato che sarà sufficientemente efficiente da soddisfare gli standard iniziali e nel tempo. Se il sistema di ventilazione di scarico locale viene modificato in qualsiasi modo, il sistema di controllo tecnico deve essere rivalutato.

Come funzionano i collettori di nebbie

La funzione primaria di un collettore di nebbie è quella di rimuovere le nebbie e le goccioline dal flusso d'aria. Per svolgere questo compito, un collettore di nebbie deve aspirare e fondere le gocce più piccole in gocce più grandi e drenare efficacemente il fluido raccolto. Le goccioline di nebbia possono essere catturate da un flusso d'aria in diversi modi, tra cui mezzi a stadi, precipitazione elettrostatica e separazione inerziale. A causa della necessità di una raccolta più efficiente delle particelle di nebbia più piccole, la filtrazione basata sui media ha sostituito le tecnologie più vecchie ed è diventata la soluzione standard per molti proprietari di processi.

I collettori che utilizzano i mezzi filtranti come meccanismo primario per la rimozione della nebbia solitamente ricorrono a più fasi di drenaggio gravitazionale. Ciò consente di selezionare specifici mezzi filtranti in ogni fase, in base alla quantità e alla dimensione delle particelle delle goccioline generate.

Una delle maggiori sfide nella filtrazione delle nebbie è bilanciare la necessità di un'efficienza di raccolta con quella di drenare le goccioline. È possibile ottenere efficienze di filtrazione più elevate con fibre più piccole e compatte; tuttavia, le fibre più piccole presenti nella maggior parte dei filtri in commercio necessitano di resine per essere tenute insieme. Le resine impediscono al liquido coalescente di drenare efficacemente. 

Ciò può rappresentare un problema, poiché i filtri realizzati con fibre piccole e compatte possono facilmente ostruirsi a causa delle particelle catturate, portando a una maggiore caduta di pressione, a velocità di cattura inferiori e a una durata del filtro minore (Figura 1).

Quando i setti filtranti sono realizzati con fibre di grandi dimensioni, le caratteristiche di drenaggio vengono notevolmente migliorate, ma la capacità dei setti di catturare le goccioline di nebbie (specialmente quelle più piccole) viene gravemente compromessa. Il media filtrante avanzato, progettato con una miscela interamente in vetro di fibre piccole e grandi con legame privo di resina, garantisce un drenaggio superiore (Figura 2). 

Fasi degli elementi di filtrazione

Un modo per aiutare a raggiungere i livelli di efficienza elevata desiderati e di drenaggio efficace è utilizzare stadi di filtrazione a più livelli. Se il drenaggio di uno qualsiasi di questi stadi di filtrazione non funziona correttamente, essi potrebbero ostruirsi, causando una riduzione della cattura.

1. Molti collettori di nebbie hanno uno strato di prefiltro, che generalmente comprende fibre, maglie o vagli generalmente di grandi dimensioni che catturano le goccioline più grandi e consentono di drenarle facilmente.
2. Un strato primario o secondario cattura la maggior parte delle goccioline rimanenti con un setto ad alta efficienza, continuando comunque a mantenere caratteristiche di drenaggio adeguate.
3. Un filtro finale/post-filtro è generalmente classificato come filtro HEPA (efficienza del 99,97% su particelle da 0,3 micron) o DOP (efficienza al 95% su particelle da 0,3 micron).

Alcuni collettori con setti fibrosi utilizzano supporti polivalenti nei filtri a maniche. Questi filtri non contengono molta resina, quindi drenano efficacemente e presentano una discreta efficienza. Tuttavia, la loro struttura non è molto stabile. Nel tempo, le fibre nel setto collasseranno tra loro, portando a un aumento nella caduta di pressione, a un flusso d'aria più basso e a una riduzione dell'efficienza di filtrazione

Progettazione del sistema di raccolta della nebbia

Anche quando si utilizzano i filtri HEPA per ottenere i massimi livelli di efficienza, è fondamentale disporre di un sistema complessivo progettato correttamente. Per progettare un sistema di ventilazione locale con raccolta della nebbia che soddisfi le esigenze dei tuoi processi specifici, considera questi fattori: 

• Ore di funzionamento tempo ciclo
• Tipo di metallo e processo
• Tipo di fluido per la lavorazione dei metalli
• Pressione del fluido
• Presenza di trucioli
• Tipo, dimensione e quantità di nebbia
• Obiettivi di efficienza e mitigazione della nebbia (fabbisogno CFM)
• Configurabilità e opzioni del collettore (caratteristiche)
• Esigenze della struttura

L'obiettivo è progettare un sistema che catturi l'aria carica di nebbia con il minimo flusso d'aria necessario. Se il flusso d'aria è troppo basso, la cattura non è sufficiente e l'aria carica di nebbia può fuoriuscire dagli schermi aperti e diffondersi nell'aria o in alcune aree della postazione di lavoro. Se il flusso d'aria è troppo elevato, l'energia viene sprecata poiché l'aria in eccesso viene aspirata attraverso il collettore e la durata del filtro può ridursi notevolmente. Per ottimizzare il flusso d'aria, è importante che la ventola sia dimensionata correttamente per mantenere un'adeguata velocità di cattura della cappa, superando al contempo le perdite statiche attraverso il sistema.

Metodi di dimensionamento 

Un fattore chiave per garantire un funzionamento efficiente e una cattura uniforme della nebbia è il dimensionamento della ventola del collettore in modo da soddisfare i requisiti del flusso d'aria e della pressione statica specificati dal sistema. Questa misura viene solitamente misurata in piedi cubi al minuto (CFM) e pollici di colonna d'acqua. Esistono vari metodi utilizzati per determinare il flusso d'aria necessario:

Ricambio d'aria: Utilizzato per il contenimento della nebbia a schermi chiusi su macchine chiuse.

Calcolo: Volume del vano macchina ft3 x 3-5 scambi al minuto = Flusso d'aria totale CFM

Dimensionamento dell'area aperta: Utilizzato per il contenimento a schermi chiusi o aperti su macchine chiuse.

Calcolo (schermo verticale): Tutte le aree aperte ft2 x 50 FPM = Calcolo del flusso d'aria totale CFM (schermo verticale con tetto): Tutte le aree aperte ft2 x 75 FPM = Flusso d'aria totale CFM

Dimensionamento dell'area circostante: Da utilizzare solo quando i sistemi di cattura alla fonte non possono essere utilizzati.

Calcolo: Volume ambiente ft3 x 10/20 minuti per scambio = flusso d'aria totale CFM

Il metodo di dimensionamento migliore per le macchine chiuse è determinato dalle performance desiderate. Ad esempio, ottenere un contenimento della nebbia e livelli di chiarezza visiva con gli schermi della macchina chiusi favorisce il metodo di ricambio dell'aria. Al contrario, il metodo dell'area aperta consente il contenimento mantenendo una pressione dell'aria negativa all'interno della macchina anche con schermi o aree aperti. Potrebbe essere necessario tenere conto di ulteriori considerazioni relative all'applicazione o alla progettazione. Un consulente specializzato in aria industriale può fornire ulteriori indicazioni per applicazioni specifiche.

Che cosa implica tutto ciò per l'acquirente di un sistema di raccolta delle nebbie?

Sono molti i fattori da considerare quando si decide come controllare al meglio la nebbia e proteggere i dipendenti. Comprendendo meglio come viene generata la nebbia e i pericoli associati, è possibile valutare diversi sistemi di raccolta della nebbia, scegliere quello più adatto ai propri processi specifici e assicurarsi che l'intero sistema sia ottimizzato per un'efficienza continua. Non esitate a rivolgervi a un professionista qualificato o a contattare Donaldson per ricevere supporto su prodotti e applicazioni, per assicurarvi di avere la soluzione di mitigazione della nebbia ottimale per la vostra applicazione.

Ulteriori risorse

Fluidi per la lavorazione dei metalli - Norme | Occupational Safety and Health Administration (osha.gov)

Ventilazione industriale: Un Manuale di pratiche consigliate (A Manual of Recommended Practice, ACGIH 1998) fornisce linee guida generali per il ricircolo dell'aria di scarico.