Najlepsze rozwiązanie w zakresie kontroli mgły uwzględnia specyficzne procesy w Twoim warsztacie.

Nowoczesne centra obróbcze różnią się od tych poprzednich generacji. Dzisiejsze maszyny charakteryzują się znacznie większą prędkością pracy narzędzi i wyższym ciśnieniem dostarczania płynów do obróbki metali. Powoduje to powstawanie większych ilości mniejszych cząsteczek mgły (o średnicy 2 mikronów i mniejszych), które należy wychwycić za pomocą kolektora mgły lub systemu zbierania mgły. Wszystkie te mniejsze cząsteczki są trudniejsze do skutecznego filtrowania. Jeśli nie będzie odpowiednio zarządzana, mgła płynów do obróbki metali (MWF) może stwarzać zagrożenie dla zdrowia i bezpieczeństwa, nie wspominając o trudnościach w przyciąganiu i utrzymywaniu pracowników. Zrozumienie różnic pomiędzy technologiami zbierania mgły może pomóc w zaprojektowaniu systemu kontroli mgły zoptymalizowanego pod kątem konkretnych procesów, co przełoży się na bezpieczniejsze środowisko pracy.

Co sprawia, że mgła jest niebezpieczna?

Mgła płynów obróbkowych powstaje, gdy płyn obróbkowy poddawany jest działaniu sił mechanicznych podczas obróbki skrawaniem lub szlifowania. Mgła unosi się w powietrzu na skutek wysokiego ciśnienia tłoczenia, szybkiego ruchu obrabiarek oraz tarcia między narzędziem a przedmiotem obrabianym. Taka mgła może przedostać się do powietrza w miejscu pracy, stwarzając ryzyko wdychania lub powodując podrażnienie oczu. Niewielkie rozmiary cząsteczek mgły dzisiejszych płynów do obróbki metali zwiększają potencjalne ryzyko wdychania, ponieważ w niektórych przypadkach cząsteczki o wielkości submikronowej mogą przedostać się głębiej do płuc.1

Długotrwałe narażenie na mgłę płynów do obróbki metali może powodować różne problemy zdrowotne, w tym schorzenia układu oddechowego. W rzeczywistości astma zawodowa jest jedną z najczęstszych chorób zawodowych, generującą znaczne koszty opieki zdrowotnej i odszkodowań pracowniczych.2

Administracja Bezpieczeństwa i Higieny Pracy (OSHA) uznaje te zagrożenia i reguluje dopuszczalne limity narażenia na określone rodzaje mgły, co oznacza, że pracodawcy muszą dokładnie kontrolować jakość powietrza, aby zapewnić zgodność z wymogami OSHA.

1Agencja Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych: Wpływ pyłu zawieszonego (PM) na zdrowie i środowisko

2Centra Kontroli i Zapobiegania Chorobom: Narodowy Instytut Bezpieczeństwa i Higieny Pracy (NIOSH): Płyny do obróbki metali

Łagodzenie ryzyka

Zalecana przez Narodowy Instytut Bezpieczeństwa i Higieny Pracy metoda hierarchii kontroli może stanowić plan wdrożenia skutecznych środków kontroli chroniących przed narażeniem na zagrożenie związane z mgłą płynów do obróbki metali.

Stosując tę hierarchię, firma powinna wdrożyć wykonalne środki kontroli inżynieryjnej, takie jak lokalny system wentylacji wyciągowej, aby zmniejszyć narażenie, jeśli proces nie jest w stanie wyeliminować lub zastąpić zagrożeń

Przykładami lokalnych systemów wentylacji wyciągowej dla mgieł płynów do obróbki metali są:

• System pojedynczy
• System komórkowy
• System scentralizowany

Zaleca się wykorzystanie dostępnych i rzetelnych zasobów w celu oceny i wyboru odpowiedniego systemu kontroli technicznej, który będzie wystarczająco wydajny, aby spełnić normy zarówno początkowo, jak i w dłuższej perspektywie. Jeśli system lokalnej wentylacji wyciągowej ulegnie jakiejkolwiek zmianie, należy ponownie ocenić system kontroli technicznej.

Jak działają kolektory mgły

Główną funkcją kolektora jest usuwanie kropelek i mgły ze strumienia powietrza. Aby zrealizować to zadanie, kolektor mgły musi wciągać i łączyć małe kropelki w większe, a także skutecznie odprowadzać zebrany płyn. Kropelki mgły można wychwytywać ze strumienia powietrza na kilka sposobów, w tym za pomocą osadzania etapowego, wytrącania elektrostatycznego i separacji bezwładnościowej. Ze względu na potrzebę wydajniejszego zbierania mniejszych cząsteczek mgły, filtracja oparta na mediach filtracyjnych zastąpiła starsze technologie i stała się standardowym rozwiązaniem dla wielu właścicieli procesów.

Kolektory, w których głównym mechanizmem usuwania mgły są media filtracyjne, zwykle wykorzystują wiele faz drenażu grawitacyjnego. Umożliwia to wybór konkretnego materiału filtracyjnego na każdym etapie, w zależności od ilości i wielkości cząsteczek wytwarzanych kropelek.

Jednym z głównych wyzwań w zakresie filtracji mgły jest równoważenie potrzeby wysokiej skuteczności z potrzebą odprowadzania kropelek. Wyższą wydajność filtracji można uzyskać, stosując mniejsze, ściśle upakowane włókna. Należy jednak pamiętać, że mniejsze włókna w większości dostępnych w sprzedaży filtrów wymagają żywic, aby utrzymać je razem, a żywice uniemożliwiają skuteczne odpływanie scalonej cieczy. 

Może to stanowić problem, ponieważ filtry wykonane z małych, ciasno upakowanych włókien mogą łatwo zatykać się wychwyconymi cząsteczkami, co prowadzi do większego spadku ciśnienia, niższej prędkości wychwytywania i krótszej żywotności filtra (rys. 1).

Kiedy media filtracyjne są wykonane z dużych włókien, charakterystyki odprowadzania ulegają znacznej poprawie, ale zdolność mediów do wychwytywania kropelek mgły (szczególnie mniejszych) jest poważnie ograniczona. Zaawansowane media filtracyjne, zaprojektowane z wykorzystaniem mieszanki małych i dużych włókien szklanych bez dodatku żywicy, zapewniają doskonałe właściwości drenażowe (rys. 2). 

Etapy mediów filtracyjnych

Jednym ze sposobów na osiągnięcie pożądanego efektu wysokiej skuteczności i wydajnego odprowadzania jest zastosowanie wielopoziomowego systemu filtracji. Jeśli którykolwiek z tych etapów filtrowania nie będzie działał prawidłowo, może dojść do jego zatkania, co spowoduje zmniejszenie skuteczności wychwytywania.

1. Wiele kolektorów mgły ma warstwę filtra wstępnego, która zwykle składa się zasadniczo z dużych włókien, siatki lub sit, które wychwytują największe kropelki i umożliwiają ich łatwe odprowadzanie.
2. Druga lub pierwotna warstwa przechwytuje większość pozostałych kropelek za pomocą mediów o wyższej skuteczności, ale wciąż zachowuje dobre właściwości odprowadzania.
3. Filtr końcowy to zazwyczaj filtr HEPA (skuteczność 99,97% w przypadku cząstek o wielkości 0,3 mikrona) lub filtr DOP (skuteczność 95% w przypadku cząstek o wielkości 0,3 mikrona).

Niektóre kolektory z mediami włóknistymi wykorzystują media podniesione w filtrach workowych. Filtry te nie zawierają dużej ilości żywicy, dzięki czemu skutecznie odprowadzają opiłki lub lepką mgłę i charakteryzują się dobrą wydajnością. Jednak ich struktura nie jest bardzo stabilna. Z biegiem czasu włókna w medium zapadają się, co prowadzi do zwiększonego spadku ciśnienia, niższego przepływu powietrza i zmniejszenia skuteczności filtracji.

Projekt systemu odciągu mgły

Nawet jeśli w celu osiągnięcia najwyższej skuteczności stosowane są filtry HEPA, kluczowe znaczenie ma prawidłowe zaprojektowanie całego systemu. Aby zaprojektować lokalny system wentylacji wyciągowej do zbierania mgły, który spełnia wymagania konkretnych procesów, należy wziąć pod uwagę następujące czynniki: 

• Godziny pracy Czas cyklu
• Rodzaj metalu i proces
• Rodzaj płynu do obróbki metali
• Ciśnienie płynu
• Obecność wiórów
• Rodzaj, rozmiar i ilość mgły
• Cele dotyczące wydajności i ograniczania mgły (potrzeby CFM)
• Konfigurowalność i opcje kolektora (funkcje)
• Potrzeby obiektu

Celem jest zaprojektowanie systemu, który wychwytuje zanieczyszczone powietrze przy jak najmniejszym koniecznym przepływie powietrza. Jeśli przepływ powietrza jest zbyt słaby, skuteczność wychwytywania jest niewystarczająca, a mgła może przedostawać się przez otwarte drzwi do powietrza lub obszarów w miejscu pracy. Jeśli przepływ powietrza jest zbyt duży, marnuje się energię, gdyż przez kolektor przepuszczany jest nadmiar powietrza, a żywotność filtra może ulec znacznemu skróceniu. Aby zoptymalizować przepływ powietrza, ważne jest, aby wentylator miał odpowiednią wielkość, pozwalającą na utrzymanie odpowiedniej prędkości przechwytywania powietrza przez pokrywę, a jednocześnie na ograniczenie strat statycznych w systemie.

Metody ustalania rozmiarów 

Kluczowym czynnikiem zapewniającym wydajną pracę i stałe wychwytywanie mgły jest dobranie odpowiedniej wielkości wentylatora kolektora, aby spełnić określone wymagania dotyczące przepływu powietrza i ciśnienia statycznego systemu. Zazwyczaj mierzy się to w stopach sześciennych na minutę (CFM) i calach słupa wody. Istnieją różne metody określania wymaganego przepływu powietrza:

Wymiana powietrza: Służy do ograniczania rozprzestrzeniania się mgły przy zamkniętych drzwiach w zamkniętych maszynach.

Obliczenia: Objętość obudowy maszyny w stopach sześciennych x 3–5 wymian na minutę = całkowity przepływ powietrza w CFM

Rozmiar otwartej przestrzeni: Służy do ograniczania rozprzestrzeniania przy zamkniętych lub otwartych drzwiach w zamkniętych maszynach.

Obliczenia (drzwi pionowe): Wszystkie otwarte obszary w stopach kwadratowych x 50 FPM = całkowity przepływ powietrza w CFM Obliczenia (drzwi pionowe z dachem): Wszystkie otwarte obszary w stopach kwadratowych x 75 FPM = całkowity przepływ powietrza w CFM

Rozmiary obszaru otoczenia: Stosowane tylko wtedy, gdy systemy przechwytywania źródła nie są dostępne.

Obliczenia: Objętość pomieszczenia w stopach sześciennych x 10/20 minut na wymianę = całkowity przepływ powietrza w CFM

Najlepszą metodologię określania wielkości maszyn zamkniętych ustala się na podstawie oczekiwanej wydajności. Na przykład osiągnięcie ograniczenia mgły i poziomu przejrzystości wizualnej przy zamkniętych drzwiach maszyny przemawia za metodą wymiany powietrza. Z drugiej strony, metoda otwartej przestrzeni polega na utrzymywaniu podciśnienia wewnątrz maszyny nawet przy otwartych drzwiach lub obszarach. W równaniu tym konieczne może być uwzględnienie dodatkowych kwestii związanych z zastosowaniem lub projektem. Konsultant ds. powietrza przemysłowego może udzielić dodatkowych wskazówek dotyczących konkretnych zastosowań.

Co to oznacza dla nabywcy kolektora mgły?

Istnieje wiele czynników, które należy wziąć pod uwagę przy podejmowaniu decyzji, w jaki sposób najlepiej kontrolować mgłę i chronić pracowników. Dzięki lepszemu zrozumieniu procesu powstawania mgły i związanych z nim zagrożeń możesz ocenić różne systemy zbierania mgły, wybrać najlepszy dla swoich procesów i upewnić się, że cały system jest zoptymalizowany pod kątem ciągłej wydajności. Zachęcamy do skorzystania z pomocy wykwalifikowanego specjalisty lub skontaktowania się z firmą Donaldson w celu uzyskania wsparcia dotyczącego produktów i zastosowań, aby zapewnić optymalne rozwiązanie w zakresie ograniczania mgły dla danego zastosowania.

Więcej zasobów

Płyny do obróbki metali – Normy | Administracja Bezpieczeństwa i Higieny Pracy (osha.gov)

Wentylacja przemysłowa: Podręcznik zalecanych praktyk (ACGIH 1998) zawiera ogólne wytyczne dotyczące recyrkulacji powietrza wywiewanego.