Fundamentos de la ventilación industrial: todo sobre cálculos y tipos de sistemas

El sistema de ventilación de las instalaciones industriales crea y mantiene indicadores climáticos, cuyas normas están reguladas por las instrucciones de la supervisión sanitaria y epidemiológica.

Las tasas de humedad, temperatura y flujo de aire son importantes para la salud de los empleados de la planta y el cumplimiento del proceso. A diferencia de las instalaciones domésticas, en las instalaciones de producción también se controlan indicadores como la cantidad de impurezas mecánicas y químicas en el aire.

En algunos casos, el microclima en la habitación debe proporcionar condiciones óptimas para el almacenamiento (por ejemplo, en los depósitos de museos o bibliotecas), luego la conveniencia del personal se desvanece en un segundo plano.

Clasificación de los sistemas de ventilación en producción.

Los sistemas e instalaciones de ventilación industrial se pueden clasificar según las siguientes propiedades:

• Método de movimiento de masas de aire: libre y forzado;
• La naturaleza de la acción: agotamiento o suministro;
• Área de servicio: intercambio local o general;
• Características de diseño: sin canal o canal.

Motivación natural

La ventilación de flujo natural tiene las siguientes propiedades:

• el movimiento del flujo de aire es proporcionado por el método de aireación;
• debido a la diferencia de presión entre el taller y el extremo del conducto de escape ubicado sobre el techo del edificio;
• debido a la presión del viento.

De acuerdo con los conceptos básicos de ventilación de locales de tipo industrial, la motivación natural se implementa en industrias con una poderosa liberación de calor y un contenido de impurezas mecánicas de no más del 30% de la PDN en los lugares de trabajo del personal.

Si necesita ser tratado antes de suministrar aire, el método de aireación no es adecuado.

Para un movimiento estable de masas de aire debido a la diferencia de presión, la diferencia de altura entre los puntos de entrada y descarga debe ser de 3 metros. En los cálculos de ventilación para habitaciones de este tipo, la duración máxima de los conductos de ventilación horizontales es de 3 metros. El aire en el sistema se mueve a una velocidad que no excede el metro por segundo.

El sistema de ventilación del local, construido según este principio, es económico, es fácil de instalar y operar. Sin embargo, su efectividad es inestable y varía de muchos factores externos.

Impulsión mecánica

En los sistemas de ventilación de salas que funcionan con tracción mecánica, se utilizan dispositivos que transportan masas de aire a las distancias requeridas.

El aire se suministra y se extrae del área de trabajo en los volúmenes requeridos bajo cualquier condición ambiental. Si es necesario, el aire de suministro se puede filtrar, enfriar, calentar, secar o humidificar. La ventilación natural no permite un rendimiento óptimo del aire. Los parámetros de entrada son similares a los del aire atmosférico.

Los sistemas de ventilación más comunes son de motivación mixta.

El equipo de suministro suministra aire fresco al edificio tripulado.Al mismo tiempo, los mecanismos de escape extraen vapores sucios, calientes o húmedos.

Al calcular la ventilación de las instalaciones, es importante equilibrar correctamente el volumen de aire usado suministrado y extraído.

Ventilación local

La diferencia fundamental entre el esquema de intercambio de aire local es que el aire se suministra puntualmente a un lugar específico (suministro local) y se descarga de la misma manera (escape local).

Aquí hay una lista de componentes de ventilación local utilizados en instalaciones industriales:

• duchas de aire (corrientes de aire que van a un lugar determinado a gran velocidad);
• áreas cercadas del área total, donde se crea una atmósfera especial;
• cortinas de aire.

Debido a la alta eficiencia y rentabilidad de la ventilación local, se utiliza mucho en varios tipos de industrias.

La ventilación local de escape es necesaria cuando las sustancias venenosas o el calor se liberan puntualmente y es necesario evitar su propagación.

Elementos de ventilación de extracción local:

• paraguas de escape;
• capotas laterales;
• cubre equipo;
• cortinas de aire.

Al calcular la ventilación de la habitación, se tienen en cuenta los siguientes requisitos:

• el escape local no debe interferir con el curso del proceso tecnológico;
• debe cubrirse toda la superficie de emisión de peligros;
• la descarga se descarga en el curso de su movimiento físico (los fríos se dirigen hacia abajo y los calientes, de acuerdo con las leyes de la física, hacia arriba).

El aire de escape debe limpiarse antes de ser liberado al medio ambiente. A veces, solo un filtro grueso es suficiente; si es necesario, se instala una cascada de filtros de diferentes grados de purificación. A pesar de la eficiencia de los sistemas locales, no siempre logran mantener el microclima requerido.

Ventilación general

Se necesita un sistema de ventilación general cuando las impurezas, la humedad y el calor dañinos se distribuyen por todo el volumen de la habitación.

El sistema de intercambio general de suministro reduce la concentración de sustancias nocivas y desplaza las masas de aire contaminadas.

La ventilación general de escape es un sistema de conductos y un ventilador. Si la longitud del conducto de ventilación no supera los 40 m, se instala un ventilador axial, en caso contrario un ventilador centrífugo, como uno más potente.

Características de los cálculos de los sistemas de ventilación.

Los cálculos y el tipo de ventilación de la habitación dependen de su propósito. La ventilación del área de producción debe eliminar los siguientes tipos de contaminantes emitidos durante la operación de equipos y personas:

• aire caliente;
• impurezas explosivas y tóxicas en el aire;
• vapor de agua.

La ventilación de la habitación se calcula para cada tipo de contaminación del aire.

El cálculo se basa en la cantidad de aire de suministro necesaria para las condiciones normales de funcionamiento.

Cálculo de ventilación por exceso de calor:

Q = Qu + (3.6V - cQu (Tz - Tp) / c (T1 - Tp),

DóndeQu - el volumen de aire eliminado por succión local, en metros cúbicos \ h,V - la cantidad de calor generado por equipos y productos, en vatios,C - la capacidad calorífica, extraída de los libros de referencia, es igual a 1,2 kJ,Tz - la temperatura del aire de escape extraído del lugar de trabajo, en grados Celsius,Tp - temperatura del aire de suministro, en grados Celsius,T1 - temperatura del aire extraído por ventilación general.

Cálculo para industrias explosivas y tóxicas

Al calcular la ventilación para industrias con emisiones explosivas o tóxicas, la tarea es diluirlas al nivel máximo permisible.

Q = Qu + (M - Qu (Km - Kp) / (Ku - Kp),

DóndeMETRO - la masa de sustancias tóxicas liberadas al aire en 1 hora, en mg,Km - el contenido de sustancias tóxicas en el aire vertido por los sistemas locales, en mg / m3,Kp - el contenido de sustancias tóxicas en el aire de suministro, mg / metro cúbico,Ku - el contenido de sustancias tóxicas en el aire eliminado por el sistema de intercambio general, mg / metro cúbico.

Cálculo con mayor contenido de humedad.

Q = Qu + (W - 1,2 (Ometro - ACERCA DEpag) / (О1 - Оpag)),

aquíW - la cantidad de humedad que llega al aire del taller durante 1 hora, en mg / h,Soy - la cantidad de vapor descargado por el sistema local, en g / kg,Op - suministro de humedad del aire, g / kg,О1 - la cantidad de vapor en el aire eliminada por el sistema de intercambio general, g / kg.

Cálculo de emisiones de personal

Al calcular la ventilación de algunas habitaciones, es importante tener en cuenta cada gramo de humedad que ingresa al aire. Luego, el cálculo se realiza de acuerdo con el número de empleados:

Q = N * m,

aquínorte - el número de empleados,metro - el consumo de aire atmosférico por persona y hora.

Categorías de locales para seguridad contra incendios

Los locales para cualquier propósito: industrial, almacén, residencial o público se dividen en categorías para ventilación y seguridad contra incendios:

• PERO - mayor peligro de explosiones, incendios. Edificios que utilizan o emiten gases y sustancias inflamables o sustancias que, en contacto con el aire (agua), pueden incendiarse o explotar con un punto de inflamación de hasta 28 grados;
• B - peligro de incendios o explosiones. Edificios con polvo o vapor en la atmósfera que sean inflamables y tengan un punto de inflamación superior a 28 grados;
• B1 - B4 - riesgo de fuego. Edificios en los que se emitan o presenten líquidos, sólidos o sustancias volátiles, que son difíciles de encender en contacto con el aire, el agua u otras sustancias;
• D - riesgo de incendio moderado. Salas en las que las sustancias están presentes en forma caliente o fundida, se emite una gran cantidad de calor y llamas. Así como las sustancias utilizadas en forma de combustible o utilizadas por el método de combustión;
• D - bajo riesgo de incendio. Edificios que contienen sustancias no inflamables a temperatura ambiente.

Al crear ventilación para almacén o local industrial, se proporciona un solo sistema en los siguientes casos:

• para edificios residenciales;
• para edificios de oficinas, locales domésticos, públicos o industriales con categoría de ventilación D;
• industrial con categoría de ventilación B o A, ocupando hasta 3 plantas;
• industrial con una sola categoría D, D o V;
• almacén, ocupando hasta 3 plantas, con categoría B, A o B.

Características de la ventilación del almacén.

Al seleccionar la ventilación del almacén, es necesario guiarse por el SNiP "Requisitos generales sanitarios e higiénicos para el aire del área de trabajo", "Edificios del almacén", "Seguridad contra incendios de edificios y estructuras".

Si la ventilación típica de la habitación con tiro natural no puede crear el microclima requerido, se utiliza la inducción mecánica. Por ejemplo, no se recomienda utilizar aireación para la ventilación de almacenes con almacenamiento de alimentos. El aire exterior está contaminado y, a menudo, es imposible limpiarlo.

En algunos casos, es imposible organizar la aireación debido a la arquitectura del edificio o su ubicación. Luego recurren al tipo de ventilación mecánica del almacén.

Si el almacén almacena sustancias que emiten gases (vapores) nocivos o explosivos, se dispone ventilación mecánica.

Sin embargo, en la inmensa mayoría de los almacenes se organiza un sistema de intercambio general con tiro natural y un solo intercambio de aire.

Antes de calcular la ventilación del almacén, es necesario determinar la naturaleza de los materiales almacenados. Entonces, al calcular el intercambio de aire, se tienen en cuenta el tipo y la cantidad de emisiones nocivas.

Infiltración

Como regla general, los almacenes no están sellados. El proceso de intercambio de aire entre el almacén y la calle se llama infiltración. Con una gran diferencia de temperatura, la infiltración puede ser de 1,5 a 2 cambios de aire. Este parámetro ciertamente se tiene en cuenta al diseñar los conceptos básicos de la ventilación del almacenamiento.

Si un intercambio de aire de 1 pliegue es suficiente para el almacén, solo se puede expulsar el aire de escape. La entrada se repondrá mediante infiltración.

Más a menudo, los sistemas sin canales se instalan en almacenes. Es aconsejable utilizar canales con tiro natural en pequeñas edificaciones auxiliares con un intercambio de aire estimado no superior a 1.

Durante la aireación, el flujo de aire está asegurado por rejillas de ventilación abiertas. Si la concentración de impurezas en el aire es más de un tercio del MPC, no se aplica aireación.

En la estación cálida, el aire se suministra al almacén a través de aberturas en las paredes ubicadas a una altura de no más de 1,5 metros del suelo. Pueden ser puertas, ventanas, mamparas deslizantes.

En invierno, las aberturas para la entrada están equipadas a una altura de 3-4 metros del suelo. Deben estar cubiertos con toldos para la lluvia y la nieve.

El aire de escape se elimina a través de los ejes de escape o los conductos de ventilación. El empuje en el sistema aumenta instalando un deflector en la salida del eje de escape. Y la intensidad de la tracción está regulada por varios amortiguadores, puertas, persianas.

La altura de la cabeza del eje de escape debe exceder la altura de la cumbrera del techo en 50 cm o más. De lo contrario, con vientos fuertes, se observa un empuje inverso.

Cálculo del volumen de aire de suministro:

Def = 3600 *S*metro*norte,

DóndeS - el área de las rejillas de ventilación en m2,metro - velocidad del aire en m / s, es 1 - 1,5 con tiro natural,norte - coeficiente de flujo, depende del ángulo de apertura de la ventana: a 90 grados 0,65, a 45 - 0,44, a 30 grados - 0,32.

Tabla 1. El volumen de aire que penetra a través de 1 m2 de conductos de ventilación.

Características de ventilación de locales comerciales.

Todos los locales comerciales se pueden dividir aproximadamente en 2 tipos:

• Almacenes (grandes hipermercados como Metro);
• Centros comerciales zonificados (centros comerciales tipo Mega).

Tiendas de almacén

En el primer caso, no es necesario suministrar aire a habitaciones separadas. Por lo tanto, la ventilación de un espacio comercial del primer tipo suele ser una potente unidad de suministro y escape sin zonificación de indicadores climáticos.

Los acondicionadores de aire de techo son la solución estándar para los almacenes. Se trata de un equipo de una pieza que se instala en el techo del edificio y se conecta a la sala mediante conductos de aire. Los conductos de aire se distribuyen bajo el falso techo. Además de la ventilación, la azotea realiza la función de calefacción y aire acondicionado.

A veces se instalan varios tejados de menor potencia en lugar de uno grande.

Los acondicionadores de aire de techo son confiables, duraderos, silenciosos y lo suficientemente económicos. La única desventaja de usar este tipo de ventilación para espacios comerciales es la imposibilidad de zonificar los indicadores de aire.

Centros comerciales

En los centros comerciales hay zonas para diversos fines: boutiques, salones de belleza, cafés, almacenes. Que necesitan crear un microclima diferente. Por tanto, para cada tipo de local se realiza un cálculo en función del número de visitantes, liberación de calor, humedad (spas), humo (salas de fumadores).

Una complicación adicional es la ubicación de los complejos comerciales en varios niveles, así como las características arquitectónicas de cada habitación.

Los acondicionadores de aire centrales son la opción estándar para la ventilación de este tipo de espacio comercial. Este es un equipo seccional que incluye secciones:

• calefacción;
• reducción de ruido;
• aficionados;
• humidificación;
• filtración.

Los módulos están encerrados en un edificio común, que se encuentra en un compartimiento especial del edificio. Dado que el acondicionador de aire central no incluye fuentes de frío y calor, debe combinarse con una unidad enfriadora-fancoil. Esta combinación de equipos le permite establecer parámetros de aire individuales para cada habitación, sirve a edificios de cualquier tamaño.Además, este tipo de equipo para la ventilación de locales se puede utilizar simultáneamente para calentar agua en una piscina y congelar hielo en una pista de patinaje.

Este sofisticado equipo climático se controla solo automáticamente a través de un panel de control central.

Características de ventilación de salas blancas.

La principal tarea de la ventilación en una sala limpia es garantizar los siguientes indicadores:

• Concentración de partículas de polvo en 1 cu. m de aire. Para hacer esto, el aire pasa a través de filtros absolutos, manteniendo la clase de limpieza especificada. El aire de suministro se limpia mediante filtros de cuatro etapas que atrapan inclusiones de hasta 0,01 micrones;
• Temperatura, humedad y velocidad del aire. El microclima es importante no tanto para el trabajo del personal como para el proceso tecnológico. Si el aire está demasiado seco, generará electricidad estática. Si está demasiado húmedo, la condensación puede asentarse;
• La diferencia de presión entre la sala limpia y la sala adyacente. Para evitar que el polvo y la humedad entren en la sala blanca desde las habitaciones vecinas, se mantiene una presión ligeramente mayor en el interior. La ventilación de la sala limpia asegura el predominio del suministro de aire sobre el aire de escape;
• Disponibilidad de aire fresco. Las personas trabajan en la habitación, por lo que se les debe proporcionar aire limpio en volúmenes regulados por normas sanitarias.

Creación de "zonas limpias"

Con el flujo de aire direccional o laminar, puede crear un área limpia en la habitación. El aire que se mueve en una dirección sin turbulencias desplaza las partículas de polvo de la zona requerida. Luego se sacan de los límites a lo largo del sistema de conductos. Debido a la especial direccionalidad del flujo, las partículas se eliminan instantáneamente. El efecto se logra mediante el uso de distribuidores de aire laminares especiales.

Como regla general, la base de la ventilación en una sala limpia es un acondicionador de aire central especialmente modificado.

Se controla automáticamente. Y los parámetros de aire necesarios se mantienen utilizando toda una red de sensores y una unidad de despacho totalmente automatizada.

El diseño e instalación de ventilación industrial es un proceso complejo de varias etapas. Muchas empresas ofrecen servicios integrales: desde el diseño hasta el mantenimiento. Tal solución elimina todos los problemas con el microclima de la empresa del cliente.

Vídeo sobre la automatización del control de la ventilación en salas blancas: