El aire dentro de los edificios industriales está mucho más contaminado que en los apartamentos y casas particulares. Los tipos y la cantidad de emisiones nocivas dependen de muchos factores: la industria de producción, el tipo de materias primas, el equipo tecnológico utilizado, etc. Es bastante difícil calcular y diseñar la ventilación de locales industriales, lo que elimina toda la nocividad. Intentaremos presentar en un lenguaje accesible los métodos de cálculo prescritos en los documentos reglamentarios.
Algoritmo de diseño
La organización del intercambio de aire dentro de un edificio público o en producción se lleva a cabo en varias etapas:
- La recopilación de datos iniciales: las características de la estructura, el número de trabajadores y la gravedad de la mano de obra, las variedades y la cantidad de peligro generada, la localización de los lugares de asignación. Es muy útil comprender la esencia del proceso.
- La elección del sistema de ventilación del taller u oficina, el desarrollo de esquemas. Se exponen tres requisitos básicos para las decisiones de diseño: eficiencia, cumplimiento de los estándares SNiP (SanPin) y viabilidad económica.
- Cálculo del intercambio de aire: determinación del volumen de suministro y aire de escape para cada habitación.
- Cálculo aerodinámico de conductos de aire (si los hay), selección y colocación de equipos de ventilación. Aclaración de los esquemas para el suministro y eliminación de aire contaminado.
- Instalación de ventilación según el proyecto, puesta en marcha, posterior operación y mantenimiento.
Nota. Para una mejor comprensión del proceso, la lista de trabajo se simplifica enormemente. En todas las etapas del desarrollo de la documentación, se requieren varias aprobaciones, aclaraciones y exámenes adicionales. El ingeniero de diseño trabaja constantemente junto con los tecnólogos de la compañía.
Estamos interesados en los puntos 2 y 3: la elección del esquema óptimo de intercambio de aire y la determinación del flujo de aire. La aerodinámica, la instalación de conductos y equipos de ventilación son temas extensos de otras publicaciones.
Tipos de sistemas de ventilación.
Para organizar adecuadamente la actualización del ambiente de aire de la habitación, debe elegir el mejor método de ventilación o una combinación de varias opciones. El esquema de clasificación de los sistemas de ventilación existentes dispuestos en producción se muestra en forma simplificada a continuación en el diagrama estructural.
Explique cada tipo de intercambio de aire con más detalle:
- La ventilación natural no organizada incluye ventilación e infiltración: la penetración de aire a través de los nartex de las puertas y otros espacios. El suministro organizado - aireación - se hace desde ventanas a través de deflectores de escape y luces antiaéreas.
- Los ventiladores auxiliares de techo y techo aumentan la intensidad del intercambio durante el movimiento natural de las masas de aire.
- Un sistema mecánico implica la distribución forzada y la extracción de aire por los ventiladores a través de los conductos de aire. Esto también incluye ventilación de emergencia y varios escapes locales: sombrillas, paneles, refugios, campanas de extracción.
- Aire acondicionado: llevar el aire del taller u oficina a la condición requerida. Antes de ser alimentado al área de trabajo, el aire se limpia con filtros, se humedece / seca, calienta o enfría.
Referencia. Según la documentación normativa, la parte inferior del volumen del taller a 2 metros de altura del piso, donde las personas se encuentran constantemente, se refiere a la zona de servicio (de trabajo).
A menudo, la ventilación mecánica se combina con el calentamiento del aire: en invierno, el flujo de la calle se calienta a la temperatura óptima, no se instalan radiadores de agua. El aire caliente contaminado se envía al recuperador, donde le da 50-70% del calor a la entrada.
Una combinación de las opciones enumeradas permite lograr la máxima eficiencia operativa a un precio moderado del equipo. Ejemplo: en el taller de soldadura se permite diseñar aireación natural siempre que cada estación esté equipada con un escape local forzado.
Consejos de selección
Las instrucciones directas sobre el desarrollo de esquemas de intercambio de aire dan estándares sanitarios e industriales, no es necesario inventar ni inventar nada. Los documentos se desarrollan por separado para edificios públicos y diversas industrias: metalúrgica, química, restauración, etc.
Ejemplo. Cuando desarrollamos la ventilación de un taller de soldadura en caliente, encontramos el documento "Reglas sanitarias para soldar, revestir y cortar metales", leemos la sección 3, párrafos 41-60. Establece todos los requisitos para la ventilación local y general, según el número de empleados y el consumo de materiales.
El suministro y la ventilación de extracción de locales industriales se seleccionan según el propósito, la viabilidad económica y de acuerdo con las normas aplicables:
- En los edificios de oficinas, es habitual realizar un intercambio de aire natural: aireación, ventilación. Con el aumento de la aglomeración, está previsto instalar ventiladores auxiliares u organizar el intercambio de aire con motivación mecánica.
- En la construcción de máquinas, talleres de reparación y laminación de grandes tamaños, organizar la ventilación forzada será demasiado costoso. El esquema generalmente aceptado: escape natural a través de luces antiaéreas o deflectores, el flujo de entrada se organiza desde travesaños que se pueden abrir. Además, en invierno, las ventanas superiores se abren (altura - 4 m), en verano - más bajo.
- Cuando se liberan vapores tóxicos, peligrosos y no saludables, no se permite la aireación ni la ventilación.
- En los lugares de trabajo cerca de equipos calentados, es más fácil y correcto estrangular a las personas con aire fresco que actualizar constantemente todo el volumen del taller.
- En pequeñas industrias con una pequeña cantidad de fuentes de contaminación, es mejor instalar succión local en forma de sombrillas o paneles, y se debe proporcionar ventilación general.
- En edificios industriales con una gran cantidad de trabajos y fuentes de emisiones peligrosas, se debe realizar un poderoso intercambio de aire forzado. Cercar 50 o más campanas locales no es práctico, a menos que tales eventos estén dictados por las reglas.
- En los laboratorios y salas de trabajo de las plantas químicas, toda la ventilación es mecánica y está prohibido reciclar.
Nota. Reciclaje: devolver parte del aire seleccionado al taller para ahorrar calor (en verano, frío) gastado en calefacción. Después de la filtración, esta parte se mezcla con corriente fresca de la calle en varias proporciones.
Dado que no es realista considerar todas las variedades de producción en el marco de una publicación, hemos esbozado principios generales para planificar el intercambio aéreo. Se proporciona una descripción más detallada en la literatura técnica relevante, por ejemplo, un libro de texto de O. D. Volkov "Diseño de ventilación de un edificio industrial". La segunda fuente confiable es el Foro de Ingenieros de ABOK (http://forum.abok.ru).
Métodos para calcular el intercambio de aire.
El propósito de los cálculos es determinar la velocidad de flujo del aire de suministro. Si se utilizan campanas de puntos en la producción, la cantidad de mezcla de aire eliminada por los paraguas se agrega al volumen de entrada recibido.
Para referencia. Los dispositivos de escape tienen muy poco efecto sobre el movimiento de los flujos dentro del edificio. Los chorros de aire de suministro ayudan a indicarles la dirección correcta.
Según SNiP, el cálculo de la ventilación de una sala de producción se realiza de acuerdo con los siguientes indicadores:
- exceso de calor que emana de equipos y productos calentados;
- vapor de agua que satura el aire de la tienda;
- emisiones nocivas (tóxicas) en forma de gases, polvo y aerosoles;
- El número de empleados.
Un punto importante En salas de servicios públicos y varias salas de hogares, el marco regulatorio también prevé el cálculo de la multiplicidad de intercambio.Puede familiarizarse con la metodología y utilizar la calculadora en línea de esta página.
Idealmente, la tasa de entrada se considera para todos los indicadores. El mayor de los resultados obtenidos se acepta para el desarrollo posterior del sistema. Una advertencia: si se liberan 2 tipos de gases peligrosos que interactúan entre sí, se calcula el flujo de entrada para cada uno de ellos y se resumen los resultados.
Consideramos el flujo de calor
Antes de realizar los cálculos, debe realizar un trabajo preparatorio para recopilar los datos de origen:
- averiguar el área de todas las superficies calientes;
- averiguar la temperatura de calentamiento;
- calcular la cantidad de calor liberado;
- Determine la temperatura del aire en el área de trabajo y más allá (más de 2 m por encima de los pisos).
En la práctica, el problema se resuelve en conjunto con el ingeniero de procesos de la empresa, que proporciona información sobre los equipos de producción, las características del producto y las complejidades del proceso de fabricación. Conociendo estos parámetros, realice el cálculo de acuerdo con la fórmula:
Explicación de los símbolos:
· L es el volumen deseado de aire suministrado por las unidades de suministro o que penetra a través de travesaños, m³ / h;
- Lwz: la cantidad de aire tomado del área de servicio por succión de punto, m³ / h;
- Q - la cantidad de calor, W;
- c es la capacidad calorífica de la mezcla de aire, tomada igual a 1.006 kJ / (kg ° C);
- El estaño es la temperatura de la mezcla suministrada al taller;
- Tl, Twz: temperatura del aire por encima del área de trabajo y dentro de ella.
El cálculo parece engorroso, pero si hay datos, se ejecuta sin problemas. Ejemplo: el flujo de calor interior Q es de 20,000 W, los paneles de escape eliminan 2,000 m³ / h (Lwz) de temperatura exterior + 20 ° C, adentro - más 30 y 25, respectivamente. Consideramos: L = 2000 + [3.6 x 20000 - 1.006 x 2000 (25 - 20) / 1.006 (30 - 20)] = 8157 m³ / h.
Exceso de vapor de agua
La siguiente fórmula prácticamente repite la anterior, solo los parámetros de calor son reemplazados por símbolos de humedad:
- W - la cantidad de vapor de agua que proviene de las fuentes por unidad de tiempo, gramos / hora;
- Din - contenido de humedad en la afluencia, g / kg;
- Dwz, Dl - contenido de humedad del aire del área de trabajo y la parte superior de la habitación, respectivamente;
- la notación restante es como en la fórmula anterior.
La complejidad del método radica en obtener los datos de origen. Cuando se construye la instalación y la producción está en funcionamiento, las lecturas de humedad no son difíciles de determinar. Otro problema es calcular las emisiones de vapor dentro del taller en la etapa de diseño. El desarrollo debe ser realizado por 2 especialistas: un ingeniero de procesos y un diseñador de sistemas de ventilación.
Polvo y emisiones peligrosas
En este caso, es importante estudiar bien las complejidades del proceso. La tarea es compilar una lista de peligros, determinar su concentración y calcular el caudal de aire limpio suministrado. Fórmula de liquidación:
- Mpo - masa de sustancia nociva o polvo emitido por unidad de tiempo, mg / hora;
- Qin es el contenido de esta sustancia en el aire de la calle, mg / m³;
- Qwz - concentración máxima permisible (MPC) de nocividad en el volumen de la zona servida, mg / m³;
- Ql - concentración de aerosol o polvo en la parte restante del taller;
- La decodificación de la notación L y Lwz se da en la primera fórmula.
El algoritmo de operación de ventilación es el siguiente. La cantidad estimada de entrada se envía a la habitación, diluyendo el aire interno y disminuyendo la concentración de contaminantes. La participación local de sustancias nocivas y volátiles es atraída por los paraguas locales ubicados por encima de las fuentes, una mezcla de gases se elimina mediante un escape mecánico.
Numero de personas trabajadoras
La metodología se utiliza para calcular el flujo de entrada a oficinas y otros edificios públicos donde no hay contaminantes industriales. Es necesario averiguar el número de trabajos permanentes (indicado por la letra latina N) y usar la fórmula:
El parámetro m muestra el volumen de la mezcla de limpieza de aire asignada a 1 lugar de trabajo. En oficinas ventiladas, el valor de m se considera 30 m³ / h, completamente cerrado - 60 m³ / h.
Comentario.Solo se tienen en cuenta los trabajos permanentes donde los empleados permanecen al menos 2 horas al día. El número de visitantes no importa.
Cálculo de una sombrilla local
La tarea de la succión local es eliminar el gas y el polvo nocivos en la etapa de extracción, directamente de la fuente. Para lograr la máxima eficiencia, debe elegir el tamaño correcto del paraguas según las dimensiones de la fuente y la altura de la suspensión. El método de cálculo es más conveniente de considerar con referencia al dibujo de la succión.
Descifre las letras en el diagrama:
- A, B: las dimensiones deseadas del paraguas en el plan;
- h es la distancia desde el borde inferior del retractor hasta la superficie de la fuente de emisión;
- a, b - el tamaño del equipo superpuesto;
- D es el diámetro del conducto de ventilación;
- H - altura de suspensión, tomada no más de 1.8 ... 2 m;
- α (alfa): el ángulo de apertura del paraguas, idealmente, no supera los 60 °.
En primer lugar, calculamos las dimensiones de la succión en términos de fórmulas simples:
Además, mediante el método de selección, determinamos el ángulo de apertura y procedemos al cálculo del flujo de aire de admisión:
- F es el área de la parte ancha del paraguas, calculada como A x B;
- ʋ - velocidad del flujo de aire en la sección del medidor, para gases y polvo no tóxicos tomamos 0.15 ... 0.25 m / s.
Nota. Si es necesario eliminar los riesgos tóxicos, las normas requieren aumentar la velocidad del flujo de escape a 0,75 ... 1,05 m / s.
Conociendo la cantidad de aire extraído, no es difícil elegir un ventilador de canal con la capacidad requerida. La sección transversal y el diámetro del conducto de escape están determinados por la fórmula inversa:
Conclusión
Diseñar redes de ventilación es tarea de ingenieros experimentados. Por lo tanto, nuestra publicación es solo orientativa, las explicaciones y los algoritmos de cálculo están algo simplificados. Si desea comprender a fondo los problemas de ventilación de las instalaciones en el lugar de trabajo, le recomendamos que estudie la literatura técnica relevante, no hay otra manera. Finalmente, una metodología para calcular el calentamiento del aire en el video.