A melhor solução de controle de névoa considera os processos específicos da sua usina.

Os centros de usinagem modernos são diferentes daqueles das gerações passadas. As máquinas atuais oferecem velocidades de ferramenta muito mais rápidas, com fluidos de usinagem aplicados em pressões mais altas. Isso gera níveis elevados de partículas de névoa menores (2 mícrons ou menos) que precisam ser capturadas com um coletor de névoa ou sistema de coleta de névoa. Todas essas partículas menores são mais difíceis de filtrar de forma eficaz. Se não for gerenciada adequadamente, a névoa de fluido de usinagem (MWF) pode representar riscos à saúde e à segurança, além de dificultar a atração e a retenção de funcionários. Entender as diferenças entre as tecnologias de coleta de névoa pode ajudar você a projetar um sistema de controle de névoa otimizado para seus processos específicos, criando um ambiente de trabalho mais seguro.

O que torna a névoa perigosa?

A névoa do fluido metalúrgico é formada quando o fluido metalúrgico é submetido a forças mecânicas durante a usinagem ou retificação. A névoa se torna aerotransportada devido à alta pressão de entrega, ao movimento de alta velocidade das máquinas-ferramentas e ao atrito entre a ferramenta e a peça de trabalho. Essa névoa pode ser liberada no ar do ambiente de trabalho, representando risco de inalação ou causando irritação nos olhos. O pequeno tamanho das partículas de névoa do MWF atual aumenta o risco potencial de inalação, pois, em alguns casos, partículas submicrométricas podem penetrar ainda mais profundamente nos pulmões.1

A exposição prolongada à névoa de MWF pode causar uma variedade de problemas de saúde, incluindo problemas respiratórios. Na verdade, a asma relacionada ao trabalho é um dos distúrbios ocupacionais mais prevalentes, resultando em custos significativos em saúde e indenização trabalhista.2

A Occupational Safety and Health Administration (OSHA — Administração de Segurança e Saúde Ocupacional) reconhece esses riscos e regula os limites de exposição permitidos para determinados tipos de névoa, o que exige que os empregadores controlem rigorosamente a qualidade do ar para assegurar a conformidade com a OSHA.

1United States Environmental Protection Agency (Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos): Efeitos ambientais e na saúde causados por material particulado (MP)

2Centers for Disease Control and Prevention (Centros de Controle e Prevenção de Doenças): The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH - Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional): Fluidos metalúrgicos

Mitigação de riscos

O método de Hierarquia de Controles recomendado pelo National Institute for Occupational Safety and Health pode fornecer um roteiro para implementar controles eficazes contra a exposição ao risco de névoa de MWF.

Aplicando esta hierarquia, a empresa deve implementar Controles de Engenharia viáveis, como um sistema de ventilação de exaustão local, para reduzir a exposição se um processo não puder eliminar ou substituir os perigos

Exemplos de sistemas de ventilação de exaustão local para névoas de fluidos de usinagem incluem:

• Sistema único
• Sistema celular
• Sistema centralizado

É prudente e recomendado aproveitar recursos disponíveis e bem informados para avaliar e selecionar o sistema de controle de engenharia apropriado que será eficiente o suficiente para atender aos padrões inicialmente e ao longo do tempo. Se o sistema de ventilação de exaustão local for alterado de alguma forma, o sistema de controle de engenharia deverá ser reavaliado.

Como funcionam os coletores de névoa

A principal função de um coletor de névoa é remover a névoa e as gotículas de névoa do fluxo de ar filtrado. Para realizar essa tarefa, um coletor de névoa deve aspirar e coalescer pequenas gotas em gotas maiores e drenar efetivamente o fluido coletado. Gotas de névoa podem ser capturadas de uma corrente de ar de várias maneiras, incluindo elementos em estágios, precipitação eletrostática e separação inercial. Devido à necessidade de capturar partículas menores de névoa com maior eficiência, a filtração por elementos substituiu tecnologias mais antigas e tornou-se a solução padrão para muitos proprietários de processos.

Coletores que utilizam meios filtrantes como mecanismo primário para remoção de névoa normalmente empregam múltiplas fases de drenagem gravitacional. Isso permite a seleção de elementos filtrantes específicos em cada estágio, com base na quantidade e no tamanho das partículas das gotas geradas.

Um dos desafios da filtração de névoa é equilibrar a necessidade de captura eficiente com a necessidade de drenagem das gotículas. Maiores eficiências de filtração podem ser alcançadas com fibras menores e mais compactadas. No entanto, fibras menores na maioria dos filtros prontos para uso exigem resinas para mantê-las unidas, e as resinas impedem que o líquido coalescido seja drenado de forma eficaz.  

Isso pode ser um problema, pois filtros feitos de fibras pequenas e compactadas podem facilmente entupir com partículas coletadas, levando a uma queda de pressão maior, velocidades de coleta mais baixas e vida útil mais curta do filtro (Figura 1).

Quando o elemento filtrante é feito de fibras grandes, as características de drenagem são amplamente melhoradas, mas a capacidade da elemento de capturar gotículas de névoa (especialmente as menores) é severamente comprometida. Elemento filtrante avançado projetado com uma mistura de fibras pequenas e grandes de vidro, com ligação sem resina, proporcionando drenagem superior (Figura 2).  

Estágios do elemento filtrante

Uma maneira de ajudar a alcançar a alta eficiência e drenagem eficaz é através do uso de camadas. Uma maneira de ajudar a alcançar alta eficiência e drenagem eficaz é através do uso de camadas.

1. Muitos coletores de névoa possuem uma camada de pré-filtro, que é tipicamente composta de fibras geralmente grandes, malha ou telas que capturam as gotículas maiores e permitem que sejam drenadas facilmente.
2. Uma camada secundária ou primária captura a maioria das gotículas restantes com um meio filtrante de maior eficiência, mantendo boas características de drenagem.
3. Um filtro final/posterior é tipicamente classificado como HEPA (99,97% eficiente em partículas de 0,3 micrômetro) ou DOP (95% eficiente em partículas de 0,3 micrômetro).

Alguns coletores de elemento fibroso utilizam elementos filtrantes tipo manga elevados. Esses filtros não contêm muita resina, por isso drenam com eficácia com limalha ou névoa pegajosa e têm uma eficiência boa. No entanto, sua estrutura não é muito estável. Com o passar do tempo, as fibras nos elementos entram em colapso, o que causa aumentos na queda de pressão, menos fluxo de ar e redução na eficiência da filtragem

Design do sistema de captação de névoa

Mesmo quando filtros HEPA pós-etapa são usados para alcançar os mais altos níveis de eficiência, é fundamental que todo o sistema seja adequadamente projetado. Para projetar um sistema de coleta de névoa com ventilação por exaustão local que atenda às necessidades dos seus processos específicos, considere estes fatores: 

• Horas de operação / Tempo de ciclo
• Tipo de metal e processo
• Tipo de fluido de usinagem
• Pressão do fluido
• Presença de cavacos / limalha
• Tipo, tamanho e quantidade de névoa
• Metas de eficiência e mitigação de névoa (necessidades de CFM)
• Configurabilidade e opções do coletor (recursos)
• Necessidades das instalações

O objetivo é projetar um sistema que capture o ar carregado de névoa utilizando a menor quantidade de fluxo de ar possível. Se o fluxo de ar estiver muito baixo, a captura será insuficiente e o ar carregado de névoa poderá escapar por portas abertas e atingir o ar ou áreas do ambiente de trabalho. Se o fluxo de ar estiver muito alto, haverá desperdício de energia, pois o excesso de ar será puxado pelo coletor e a vida útil do filtro poderá ser significativamente reduzida. Para otimizar o fluxo de ar, é importante que o ventilador seja dimensionado adequadamente para manter a velocidade de captura necessária enquanto supera as perdas estáticas do sistema.

Métodos de dimensionamento  

Um fator essencial para garantir operação eficiente e captura consistente da névoa é dimensionar o ventilador do coletor para atender aos requisitos de fluxo de ar e pressão estática especificados pelo sistema. Isso normalmente é medido em pés cúbicos por minuto (CFM) e polegadas de coluna de água. Existem vários métodos usados para determinar o fluxo de ar requerido:

Troca de ar: Usado para contenção de névoa em máquinas enclausuradas com portas fechadas. radas.

Cálculo: Volume do gabinete da máquina ft3 x 3-5 trocas por minuto = Fluxo de ar total CFM

Dimensionamento de área aberta (Open Area Sizing):  Usado para contenção em máquinas enclausuradas com portas fechadas ou abertas.

Cálculo (porta vertical): Todas as áreas abertas em ft² × 50 FPM = Fluxo de ar total em CFM (cálculo para porta vertical com cobertura). Todas as áreas abertas em ft² × 75 FPM = Fluxo de ar total em CFM.

Dimensionamento da área ambiente (Ambient Area Sizing): Usado somente quando sistemas de captura na fonte não são uma opção.

Cálculo: Volume da sala em ft³ × 10/20 minutos por troca = Vazão total de ar em CFM.

A melhor metodologia de dimensionamento para máquinas enclausuradas é determinada pelo desempenho desejado. Por exemplo, alcançar a contenção de névoa e níveis adequados de clareza visual com as portas da máquina fechadas favorece o método de troca de ar. Por outro lado, o método de área aberta dimensiona a contenção ao manter pressão negativa dentro da máquina, mesmo com portas ou áreas abertas. Considerações adicionais de aplicação ou de projeto podem precisar ser incluídas no dimensionamento. Um consultor de ar industrial pode fornecer orientação adicional para aplicações específicas.

O que isso significa para o comprador de um coletor de névoa?

Há muitos fatores a considerar ao decidir a melhor forma de controlar a névoa e proteger os funcionários. Ao compreender melhor como a névoa é gerada e os riscos associados, você pode avaliar diferentes sistemas de coleta, escolher o mais adequado ao seu processo específico e garantir que todo o sistema esteja otimizado para eficiência contínua. Não hesite em consultar um profissional qualificado ou envolver a Donaldson para suporte de produto e aplicação, garantindo que você tenha a solução ideal de mitigação de névoa para sua operação.

Mais recursos

Fluidos metalúrgicos - Normas | Occupational Safety and Health Administration (osha.gov)

Ventilação industrial: Um Manual de Práticas Recomendadas (ACGIH 1998) fornece diretrizes gerais para a recirculação do ar de exaustão.