Optimizar el diseño de la ventilación del taller de soldadura para mayor seguridad y eficiencia | MachineMFG

Optimice el diseño de la ventilación del taller de soldadura para mayor seguridad y eficacia

0
(0)

1. Visión general del proceso y planteamiento del problema

En general, el taller de soldadura puede dividirse en dos partes principales: la preparación del material y la soldadura de montaje. Las sustancias nocivas generadas durante el proceso de preparación del material son mínimas.

La parte de soldadura de montaje suele incluir procesos de soldadura, montaje de accesorios, soldadura temporal por puntos, pruebas e inspección, aceptación, limpieza, pintura y secado.

Diferentes métodos de soldadura, como la soldadura manual, la soldadura automática, la soldadura semiautomática, la soldadura con gas protector de dióxido de carbono, la soldadura con argón soldadura por arcoEn función de la estructura del producto, se utiliza la soldadura por arco eléctrico.

La soldadura manual y la soldadura con gas protector de dióxido de carbono son las más utilizadas en los talleres generales. La principal sustancia química peligrosa generada durante la soldadura son los humos de soldadura, seguidos de los gases nocivos. Los humos de soldadura son la principal sustancia química peligrosa en el taller de soldadura.

La "Norma de higiene para humos de soldadura en el aire del taller" (GB16194-1996) estipula que la concentración máxima permitida de humos de soldadura en el aire del taller es de 6mg/m3 (cuyos principales componentes son el trióxido de hierro, el óxido de manganeso, el dióxido de azufre y el óxido de calcio), y los gases nocivos incluyen el ozono, los óxidos de nitrógeno, el monóxido de carbono, los fluoruros y los cloruros.

Además, la "Norma de higiene para el diseño de empresas industriales" (TJ36-79) especifica que la concentración de óxido de manganeso debe ser de 0,2mg/m3polvo en general debe ser de 10mg/m3y los fluoruros deben ser de 1mg/m3.

La concentración máxima admisible de humos de soldadura en el taller de soldadura es de 6mg/m3. La velocidad del viento para la soldadura manual debe ser inferior a 8 m/s, y para la soldadura con gas de protección, debe ser inferior a 2 m/s. La humedad relativa debe ser inferior a 90%. La exposición prolongada a altas concentraciones de humos de soldadura puede causar enfermedades pulmonares al soldador.

Por lo tanto, abordar los humos de soldadura en el taller de soldadura es un problema urgente. El control de los humos de soldadura debe comenzar con la promoción de procesos limpios, como la adopción de procesos de soldadura con poco o ningún humo, el desarrollo y la utilización de equipos de baja emisión de polvo y baja toxicidad. materiales de soldaduray mejorar el nivel de mecanización y automatización de las operaciones de soldadura.

Además, un buen diseño sistema de ventilación es una medida eficaz para hacer frente a los humos de soldadura en el taller de soldadura.

Tabla 1: Composición química de los humos de soldadura procedentes de electrodos comunes de acero estructural (%)

Grado del electrodo de soldaduraFe2O3SiO2MnOTiO2CaO
42145.3121.126.975.180.31
42248.1217.937.182.610.95
50724.935.626.31.2210.34
Grado del electrodo de soldaduraMgONa2OK2OCaF2KFNaF
4210.255.817.01
4220.276.036.81
5076.3918.927.9513.71

2. Calefacción

La temperatura interior de diseño para el taller de soldadura durante el invierno se fija en 14℃, con una calefacción adicional de 5℃ para los turnos de trabajo. La calefacción se consigue mediante una combinación de radiadores y sopladores de aire caliente.

Los radiadores garantizan la temperatura de calefacción de 5℃ para los turnos de trabajo, mientras que los sopladores de aire caliente funcionan junto con los radiadores para proporcionar calefacción interior al taller de soldadura durante el invierno.

La ubicación de los sopladores de aire caliente debe ser en zonas donde haya más actividad humana, y las corrientes de aire de los sopladores deben estar coordinadas, evitando al mismo tiempo un fuerte flujo de aire hacia las personas.

Para evitar la pérdida de calor dentro del taller, deben instalarse cortinas de aire en las entradas. El sistema de calefacción mediante radiadores debe estar separado del sistema de calefacción mediante sopladores de aire caliente y cortinas de aire.

3. Métodos de ventilación y comparación

3.1 Zona de concentración máxima de humos de soldadura

Durante la soldadura se genera una gran cantidad de humos y gases nocivos, que se extienden uniformemente por todo el taller a lo largo de su altura.

No obstante, existe una zona de concentración máxima de humos de soldadura dentro del taller de soldadura, que puede denominarse altura adecuada. Los valores de la altura adecuada figuran en el cuadro 2.

Cuadro 2: "Altura adecuada" determinada por la intensidad actual

Intensidad de corriente
(A)
Diámetro del electrodo de soldadura
(mm)
Altura de concentración máxima de polvo
(m)
12044
14044.7
1804.0~5.06
20056.6
2805.0~6.09.3
300610
3506.0~8.011.6
4006.0~8.013.5
5008.0~9.017

3.2 Normas de emisión

Por lo general, el sistema de escape de los humos de soldadura no requiere medidas de depuración y puede descargarse directamente al exterior.

Si el sistema de escape circula por el interior, deben adoptarse medidas de depuración, y la concentración de sustancias nocivas en el escape no debe superar 30% la concentración máxima admisible en el taller.

3.3 Escape local

En el taller de soldadura, debe aplicarse, en la medida de lo posible, la evacuación local en los puntos donde se generan sustancias nocivas.

La extracción local puede dividirse en sistemas fijos de extracción local y unidades portátiles de extracción de humo y polvo a pequeña escala. Las velocidades del aire de control para diferentes tipos de campanas de extracción se muestran en la Tabla 3.

Tabla 3: Velocidad del aire de control para diferentes tipos de campanas de extracción

Tipo de campana extractoraVelocidad del aire controlada (m/s)
Armario de ventilación0.7
Campana extractora exteriorAspiración lateral1.0
Aspiración inferior1.0
Aspiración superior1.2 

3.4 Ventilación integral

Cuando las posiciones de soldadura en el taller no son fijas y no pueden utilizarse campanas de extracción locales, debe aplicarse una ventilación completa.

La ventilación integral es un tipo de ventilación por dilución que utiliza aire exterior limpio para diluir las sustancias nocivas en el interior y expulsarlas al exterior.

La eficacia de la ventilación integral depende de un caudal de aire de ventilación suficiente y de una organización adecuada del flujo de aire.

El caudal de aire de escape para la ventilación integral se determina en función del consumo de electrodos de soldadura. Sin embargo, a falta de estos datos, el caudal de aire de escape puede calcularse en 3500 m3/h por punto de soldadura.

Por lo que respecta a los peligros del polvo y las sustancias tóxicas en el taller de soldadura, si las medidas de ventilación pueden cumplir los requisitos de la concentración máxima admisible de humos de soldadura, las concentraciones de diversos gases nocivos generados durante las operaciones de soldadura también pueden reducirse por debajo de la concentración máxima admisible. El caudal de aire de escape para los electrodos de soldadura de fabricación nacional puede consultarse en la Tabla 4.

Tabla 4: Caudal de aire de escape para electrodos de soldadura de producción nacional

GradoFlujo de aire de escape
(m3/kg de electrodos de soldadura)
T-462000
T-472500
T-484000
T-494500
T-452000
T-514500
TU-552000
Soldadura de acero inoxidable electrodo3000

El consumo de electrodos de soldadura puede estimarse de forma aproximada a partir de los siguientes indicadores cuando se carece de datos:

  • Soldadura de acero estructural para armazones de edificios: de 7 kg/t a 8 kg/t de estructura de acero
  • Soldadura de chapas de acero: 10kg/t a 15kg/t de estructura de acero
  • Grúas de chapa soldada: 22 kg/t de estructura de acero

3.4.1 Ventilación natural

En las zonas de China donde no se dispone de calefacción centralizada, se puede conseguir una ventilación completa utilizando claraboyas y ventiladores de caballete. Los talleres de una sola nave son más fáciles de organizar para la ventilación natural por extracción en comparación con los talleres de varias naves.

Sin embargo, cuando la altura del edificio de la fábrica supere significativamente la altura adecuada, y cuando la zona donde se ubique la fábrica experimente más de la mitad del año días lluviosos y nublados, deberá añadirse ventilación mecánica.

Para pequeñas cantidades de soldadura y alturas más cortas, los talleres de un solo vano situados cerca de las paredes exteriores pueden utilizar ventanas laterales altas para una ventilación de escape completa.

  • Ventajas: No necesita energía, relativamente económico.
  • Desventajas: Susceptible a los cambios ambientales, flujo de aire de ventilación inestable.

3.4.2 Ventilación mecánica

1) Escape canalizado:

Los conductos de escape se colocan horizontalmente por encima de la zona de soldadura en el taller, con salidas de escape instaladas a las alturas adecuadas. Los conductos están conectados a extractores para descargar el aire al exterior.

También se suministra aire de reposición mecánico, con 50% a 80% (tomando el límite superior en regiones extremadamente frías y el límite inferior en regiones generales) complementado por aire de reposición mecánico procedente de unidades de aire acondicionado, mientras que el aire de reposición restante se infiltra de forma natural a través de los huecos de puertas y ventanas.

En las regiones con calefacción durante el invierno, el aire de reposición mecánico a menudo utiliza unidades de aire acondicionado con una sección de calefacción. El calor suministrado por la sección de calefacción del aparato de aire acondicionado no tiene en cuenta la carga térmica interior. El calor Q de la sección de calefacción se calcula de la siguiente manera:

Q = Consumo de calor de los gases de escape del taller + Consumo de calor por infiltración de aire frío a través de los huecos de puertas y ventanas + Calor introducido por la sección de calefacción de la unidad (de la temperatura ambiente a la temperatura del aire de impulsión).

Al suministrar aire a las estaciones de trabajo situadas a menos de 2 metros o hasta 2 metros, la temperatura del aire de suministro no debe superar los 45°C o ser inferior a 25°C, y la velocidad de salida no debe exceder de 1,5 m/s a 2,0 m/s. Las salidas de aire de suministro deben situarse lo más bajo posible y cerca de la zona de soldadura.

En las regiones sin calefacción, el aire de reposición mecánico en invierno no requiere calefacción, por lo que el aire de reposición del ventilador puede utilizarse directamente para ahorrar espacio en el taller. Los ventiladores pueden instalarse mediante métodos de suspensión.

El aire de reposición debe dirigirse lejos de la zona de soldadura, permitiendo que el flujo de aire fluya hacia la zona de soldadura. La velocidad del flujo de aire en el interior de los conductos debe estar comprendida entre 6 m/s y 14 m/s (para conductos de acero).

En el caso de talleres situados en regiones de calefacción con un elevado caudal de aire de escape, si las condiciones lo permiten, pueden utilizarse dispositivos de recuperación de calor sensible (como intercambiadores de calor de aire rotativos metálicos) para recuperar el calor del aire de escape y suministrarlo al aire de reposición.

  • Ventajas: Este método de ventilación integral es más eficaz para la ventilación en talleres de soldadura y puede eliminar eficazmente los humos de soldadura acumulados a alturas adecuadas en el taller. Como el equipo de ventilación se encuentra en el interior del taller, no afecta al aspecto exterior del edificio del taller.
  • Desventajas: Debido a la presencia de tuberías y grúas en el taller de soldadura, puede resultar complicado tender conductos horizontales por encima de la zona de soldadura. Cuando se utilizan unidades de aire acondicionado para el aire de reposición en regiones de calefacción invernal, también se ocupa espacio del taller.

2) Ventilador de techo y ventiladores de chorro para extracción:

Cuando no hay claraboyas en el taller de soldadura, se pueden instalar ventiladores de techo en el tejado del taller para el escape superior. Este método por sí solo puede no evacuar directamente el humo y el polvo a las alturas adecuadas en el taller, por lo que pueden instalarse varios ventiladores de chorro en las columnas del taller para perturbar el aire y ayudar a los ventiladores de tejado en la evacuación.

También se necesita aire de reposición mecánico, siguiendo el mismo método que el escape por conductos (véase la figura 1).

Figura 1. Método de extracción de aire para conductos de aire
  • Ventajas: Este método de ventilación integral evita la dificultad de colocar tuberías en el taller de soldadura.
  • Desventajas: Dado que los puntos de extracción no están situados directamente a la altura adecuada en el taller de soldadura, la eficacia de la extracción es relativamente menor en comparación con la extracción por conductos. Los ventiladores de tejado se instalan en el tejado del taller y, debido al flujo de aire de escape generalmente grande en el taller, el número de ventiladores de tejado es mayor, lo que tiene un cierto impacto en el aspecto externo del edificio del taller.

3) Escape del ventilador de ventilación del techo:

Cuando no hay claraboyas en el taller de soldadura, también se pueden instalar ventiladores de techo en el techo del taller para la extracción. Sin embargo, es necesario extender un conducto desde el ventilador de techo hasta la altura adecuada en el taller de soldadura para eliminar una gran cantidad de humos de soldadura acumulados a la altura adecuada para el escape. También se necesita aire de reposición mecánico, siguiendo el mismo método que el escape por conductos.

  • Ventajas: Este método de ventilación integral también ayuda en cierta medida a resolver el problema de la gran acumulación de humos de soldadura en el taller de soldadura.
  • Desventajas: Debido a la presencia de tuberías y grúas en el taller de soldadura, puede resultar difícil extender un conducto desde el ventilador de tejado por encima de la zona de soldadura. Los ventiladores de tejado se instalan en el tejado del taller y, debido al flujo de aire de escape generalmente grande en el taller, el número de ventiladores de tejado es mayor, lo que tiene un cierto impacto en el aspecto exterior del edificio del taller.

4) Unidad de purificación de humos de soldadura: Las unidades de purificación de humos de soldadura se instalan en las columnas del taller de soldadura. El aire del taller que contiene humos de soldadura entra en la unidad por la parte trasera, pasa a través de filtros para eliminar los humos y se descarga por la parte delantera.

  • Ventajas: Configuración sencilla del equipo.
  • Desventajas: Equipo relativamente caro.

5) Extracción por ventilador axial: En el caso de talleres de una sola nave, de poca superficie y poca altura, o cuando la zona de soldadura está situada cerca de las paredes exteriores del taller, se pueden instalar varios ventiladores axiales en posiciones más elevadas en las paredes exteriores cercanas a la zona de soldadura para el escape. Este método se utiliza habitualmente en pequeñas empresas.

Por lo tanto, a la hora de diseñar la ventilación de los talleres de soldadura, debe considerarse una combinación de ventilación mecánica integral, extracción mecánica local y ventilación natural integral basada en las condiciones reales.

4. Aislamiento térmico y refrigeración

Los ventiladores eléctricos de pared y los ventiladores eléctricos portátiles son métodos utilizados habitualmente para refrescar y mejorar el ambiente de trabajo en el taller durante el verano.

5. Organización del flujo de aire

Al considerar el flujo de aire de entrada y salida en talleres de soldadura de una o varias naves, la entrada natural debe realizarse desde ambos lados a través de puertas y ventanas, debe proporcionarse aire de reposición mecánico a la zona de soldadura, y deben instalarse conductos horizontales para la salida mecánica por encima de la zona de soldadura o ventiladores de techo en el tejado para facilitar el movimiento del flujo de aire en el taller y eliminar más eficazmente los humos de soldadura generados durante la soldadura.

6. Conclusión

1) La gestión de los humos de soldadura en los talleres de soldadura ha sido durante mucho tiempo un reto. El autor cree que una combinación de extracción local y ventilación integral, especialmente el uso de conductos horizontales colocados por encima de la zona de soldadura para la extracción mecánica integral cuando las condiciones lo permiten, es actualmente un método eficaz.

2) Con los avances tecnológicos, cada vez son más los talleres de soldadura a gran escala de nueva construcción que utilizan tejados de acero ligero estéticamente agradables. Esto requiere una estrecha coordinación con los profesionales de la ingeniería civil a la hora de instalar ventiladores de tejado y ventiladores suspendidos para resolver los problemas de carga y vibración de los equipos.

3) Para los usuarios, el uso correcto de los equipos de extracción localizada y ventilación integral también es esencial para garantizar la calidad del aire en el taller.

¿De cuánta utilidad te ha parecido este contenido?

¡Haz clic en una estrella para puntuarlo!

Promedio de puntuación 0 / 5. Recuento de votos: 0

Hasta ahora, ¡no hay votos!. Sé el primero en puntuar este contenido.

Ya que has encontrado útil este contenido...

¡Sígueme en los medios sociales!

¡Siento que este contenido no te haya sido útil!

¡Déjame mejorar este contenido!

Dime, ¿cómo puedo mejorar este contenido?

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Scroll al inicio