Oszczędzać można w wielu sytuacjach, ale ostatecznie może to sporo kosztować.  Dotyczy to w szczególności konstrukcji okapów odpylających. Niewielkie zmiany w konstrukcji okapu często przynoszą duże efekty – szczególnie w zakresie wydajności i całkowitych kosztów eksploatacji.

Doświadczeni menedżerowie wiedzą, że ich największym kapitałem są ludzie, nic więc dziwnego, że dla odnoszących sukcesy firm priorytetem jest komfort pracowników. ACGIH – Industrial Ventilation, A Manual of Recommended Practice for Design ma swoje 28. wydanie i przez wielu jest uważany za standard, według którego należy oceniać rozwiązania w zakresie odpylania. Dokument zawiera najlepsze praktyki higieny przemysłowej i ma na celu poprawę warunków oddychania operatorów i personelu w zakładach. Podręcznik ten zawiera wskazówki dotyczące dostępnych opcji okapów oraz przedstawia dobrą, lepszą i najlepszą strategię dla wielu konfiguracji okapów.

Rozpoczynając projektowanie okapu, warto wziąć pod uwagę także inne kwestie wykraczające poza poprawę jakości powietrza w miejscu pracy. Na sposób zakładania okapów i konstrukcję systemu wpływać może palność lub toksyczność płynów. Brak przestrzegania pewnych standardów czystości może narazić instalację na poważne ryzyko. Oprócz negatywnego wpływu na warunki pracy na zakład mogą zostać nałożone wysokie grzywny, jeżeli okaże się, że nie jest on zgodny z przepisami.

Oprócz jakości powietrza w miejscu pracy, menadżerowie często muszą brać pod uwagę dwa istotne czynniki w każdej firmie – jakość produktu lub pracy oraz koszty operacyjne.  Czasami oszczędności nie są oczywiste, jak na przykład potencjał ulepszonej konstrukcji okapu w celu obniżenia kosztów kapitałowych urządzeń, takich jak wentylatory. Biorąc pod uwagę, że konstrukcja okapu może mieć kluczowe znaczenie, przyjrzyjmy się kilku różnym opcjom.

Najczęściej spotykane konstrukcje okapów

Jeżeli nie ma możliwości obudowania procesu, konieczne może okazać się zastosowanie zewnętrznego okapu umieszczonego blisko miejsca operacji w celu kontrolowania ilości pyłu powstającego w trakcie operacji. Wymieniono pięć podstawowych typów okapów zewnętrznych według rosnącej skuteczności, a także rosnących kosztów produkcji. Początkowe koszty produkcji okapów mogą jednak szybko zostać zrekompensowane, uwzględniając takie czynniki, jak:

• Poprawa czystości zakładu i skrócenie przestojów podczas wytwarzania produktu,
• Możliwe oszczędności w przypadku zastosowania mniejszych kanałów, mniejszych kolektorów i mniejszych wentylatorów oraz
• Możliwość zmniejszenia mocy wentylatora dzięki mniejszemu zapotrzebowaniu na energię i objętość powietrza, co przekłada się na obniżenie kosztów eksploatacji.

1.  Okap z nieobrobionymi krawędziami to najpopularniejsza i najtańsza ze wszystkich konfiguracja okapów. To po prostu otwarty kanał, który kończy się w pobliżu miejsca wytwarzania pyłu. Projektowanie okapu w takim podejściu jest najprostsze.

Okapy z nieobrobionymi krawędziami, choć proste w produkcji, dają najgorsze rezultaty w zbieraniu zanieczyszczeń w miejscu ich powstawania. Taka konfiguracja okapu powoduje zasysanie powietrza nie tylko przed otworem kanału, ale niestety również za otworem okapu, co powoduje nieskuteczność. Taka konfiguracja powoduje również powstawanie dużych turbulencji, które mogą przyczyniać się do większych strat energii i potencjalnie większego wentylatora. Ta opcja konfiguracji okapu nie jest optymalna z punktu widzenia całkowitych kosztów eksploatacji.

2.  Okap z kołnierzem jest stosunkowo prosty i charakteryzuje się niskimi kosztami produkcji. Ta opcja ulepsza konstrukcję o nieobrobionych krawędziach poprzez dodanie kołnierza. Okap z kołnierzem zapewnia lepszą wydajność, ponieważ powietrze/energia używane do zbierania pyłu są ograniczone do strefy przed otwartym kanałem. 

Dodanie kołnierza do konstrukcji okapu zwiększa wydajność okapu i zmniejsza objętość powietrza potrzebną do utrzymania czystości w obiekcie. Poprawia również jakość powietrza w miejscu pracy pracowników. Kołnierze nie muszą być okrągłe, jeśli w danej sytuacji lepiej sprawdzą się kwadratowe lub trójkątne, pod warunkiem, że ich kształt skupia wlot powietrza do maski od przodu. Jeśli chodzi o kołnierze, coś jest naprawdę lepsze niż nic. W przypadku okapów z kołnierzem nadal mogą występować nadmierne turbulencje, dlatego przyjrzyjmy się udoskonaleniom konstrukcyjnym, aby sprawdzić, czy możemy pomóc ograniczyć to zjawisko.

3.   Okap zbieżny to nasza kolejna poprawa wydajności okapu. Rozważmy kanał okrągły z kołnierzem prostokątnym. Jeżeli złożymy krawędzie kołnierza do przodu i połączymy je po bokach, możemy utworzyć zwężający się lej, który nadal będzie kierował powietrze do kanału. Ten zwężający się lej pozwala na bardziej stopniowy przepływ powietrza do okapu niż wlot bez obróbki lub z kołnierzem, zmniejszając tym samym turbulencje powstające, gdy powietrze wpływa do kanału z tyłu okapu. To bardziej stopniowe przejście pozwala zaoszczędzić energię i obniżyć koszty eksploatacji wentylatora, oferując długoterminowe oszczędności przy niewielkim wzroście kosztów produkcji okapu. Wprowadzenie kołnierza na powierzchni okapu ponownie zwiększa skuteczność okapu i zmniejsza całkowitą objętość powietrza. Tworzy również takie same możliwości oszczędności w zakresie urządzeń kapitałowych pod względem mniejszych rozmiarów kanałów, mniejszych kolektorów i mniejszej mocy wentylatora.

4.  Przejścia okapu zbieżnego raczej z otworu okrągłego, a nie prostokątnego. Dzięki temu konstrukcja okapu zostaje jeszcze bardziej udoskonalona, a wydajność rośnie. Takie podejście poprawia wydajność okapu poprzez dalsze zmniejszanie turbulencji powstających, gdy powietrze wchodzi do kanału z tyłu okapu. Ponadto zmniejsza zapotrzebowanie na energię i pozwala zaoszczędzić na mocy wentylatora.  Powtarzając, dodanie kołnierza na powierzchni okapu zmniejsza objętość powietrza potrzebną do ograniczania zapylenia i zapewnia oszczędności, o których wspomniano wcześniej, pod względem kosztów kapitałowych, takich jak kanały, kolektory lub moc wentylatora.  Jak widać, większość z nich to stosunkowo proste konstrukcje z blachy, które można dodać do dowolnego otwartego kanału.

5.  Okap w kształcie dzwonu zapewnia prawdopodobnie szczytową wydajność okapu zewnętrznego. Łączy w sobie zalety okapów z kołnierzami z wyjątkowo płynnym przejściem od kołnierza do wlotu kanału. To płynne przejście minimalizuje turbulencje powietrza wpływającego do kanału.  Oferuje on zarówno wydajność przy zmniejszonym przepływie powietrza w kołnierzu, jak i niskie turbulencje profilu wejściowego misy wirującej, a także jest najbardziej efektywną konstrukcją okapu zewnętrznego dostępnego na rynku.  Zwiększona wydajność nie jest oczywiście możliwa bez pewnych inwestycji. Ponieważ wlot tego okapu zwykle składa się ze stożka obrotowego, co pozwala na uzyskanie gładkiego wlotu, koszty są wyższe.

Inne czynniki, które należy wziąć pod uwagę: Położenie okapu

Omówiliśmy już różne konfiguracje i kształty okapów, ale nie przeoczmy innego zasadniczego pytania: Gdzie należy umieścić okap względem źródła wytwarzania pyłu?  Możesz wybrać najdroższy i najbardziej wydajny okap, ale jeśli nie zostanie on prawidłowo umieszczony, będziesz zbierał dużo powietrza i bardzo mało pyłu. 

Położenie okapu blisko punktu wytwarzania pyłu jest częścią opisu zbierania u źródła. Aby system mógł skutecznie usuwać pył, okap musi znajdować się jak najbliżej punktu wytwarzania pyłu.  Ta rzeczywistość może pomóc wyjaśnić, dlaczego bliskość jest tak ważna.  Rozważ następujące sytuacje:

Przykład 1:

Okap o średnicy 4 cali i nieobrobionych krawędziach znajduje się w odległości jednej stopy od źródła pyłu i aby kontrolować ilość pyłu, musi generować prędkość przechwytywania 100 stóp/min w miejscu jego wytwarzania. Aby oszacować objętość powietrza potrzebną do uzyskania danej prędkości, posługujemy się równaniem z podręcznika Industrial Ventilation Manual.  Q=(10X² + A) V

• Odległość od źródła (x) wynosi jedną stopę,
• Przekrój poprzeczny kanału (A) o średnicy 4 cali wynosi 0,087 stopy kwadratowej, a
• Całkowity wymagany przepływ powietrza wynosi (Q) = [10(1ft)² + (0,087 ft²]100 ft/min =  1009 stóp sześciennych na minutę.

Przykład 2:

Okap o średnicy 4 cali i nieobrobionych krawędziach znajduje się teraz sześć cali (0,5 stopy) od źródła pyłu i aby kontrolować ilość pyłu, nadal musi generować prędkość przechwytywania 100 stóp/min w miejscu jego wytwarzania. Aby oszacować potrzebną objętość powietrza, ponownie posługujemy się tym samym równaniem, które zamieszczono w podręczniku Industrial Ventilation Manual.  Q=(10X² + A) V

• Odległość od źródła (x) wynosi teraz 0,5 stopy,
• Przekrój poprzeczny kanału (A) nadal wynosi 0,087 stopy kwadratowej, a
• Całkowity wymagany przepływ powietrza wynosi (Q) = [10(0,5ft)² + (0,087ft²]100 ft/min =  259 stóp sześciennych na minutę.

Jak widać, zmiana odległości (x) ma drastyczny wpływ na całkowity wymagany przepływ powietrza. W tym przypadku, jak i w większości innych, po zmniejszeniu odległości o połowę wymagana objętość powietrza zmniejsza się czterokrotnie.  To zmiana dość istotna. Zastanów się, ile może kosztować dodatkowe sześć cali kanału w porównaniu z kolektorem lub wentylatorem cztery razy większym, niż to konieczne.  Nie zapomnij, że możesz zastosować mniejsze kanały, ponieważ potrzeba mniej powietrza, co przełoży się na dodatkowe oszczędności.

Ale zajmijmy się tym kluczowym elementem projektu: całkowity koszt posiadania. Mamy nadzieję, że teraz widzisz, w jaki sposób lepsza konstrukcja okapu może przyczynić się do obniżenia kosztów operacyjnych poprzez zmniejszenie całkowitej objętości powietrza potrzebnej do usuwania pyłów. Oznacza to, że możesz rozważyć mniejsze kanały, mniejsze kolektory i mniejsze wentylatory.  Właśnie zaoszczędziłeś na trzech drogich wydatkach. 

Teraz rozważ koszty eksploatacji wentylatora i kolektora. Przy mniejszych turbulencjach i mniejszej całkowitej objętości powietrza można zaobserwować zmniejszenie mocy potrzebnej do pracy układu.  A jeżeli z wyciągasz mniej powietrza z obiektu, zapotrzebowanie na świeże powietrze będzie mniejsze, co zmniejszy obciążenie systemu ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji.  A jaka jest żywotność tych produktów? Dziesięć lat? Dwadzieścia lat?  Jak to wpłynie na Twoje roczne koszty energii elektrycznej i sprężonego powietrza?  W ten sposób możesz zobaczyć, jak niewielkie zmiany w prostych elementach składowych systemu mogą przynieść duże korzyści w zakresie kosztu posiadania.

Kluczowy czynnik brany pod uwagę podczas projektowania powinny stanowić najlepsze praktyki w dziedzinie projektowania okapów, począwszy od poprawy warunków pracy w obiekcie i dla pracowników, aż po całkowity koszt posiadania urządzeń. Małe zmiany mogą oznaczać duże rezultaty, a często właśnie tego potrzebujesz.