D E PA RTA M E N T O S A L U D O C U PA C I O N A L GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA La presente versión responde fielmente al contenido de la Resolución Exenta 0068 del 17.01.2014 del Instituto de Salud Pública de Chile, que aprueba el presente documento. GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA EDITOR RESPONSABLE: Florín Moreno Zamorano Jefe Sección Seguridad en el Trabajo COMITÉ DE EXPERTOS: Juan Carlos Lizama Asociación Chilena de Seguridad Rómulo Zúñiga Asociación Chilena de Seguridad REVISOR: José Espinosa Robles Jefe Subdepartamento de Seguridad y Tecnologías del Trabajo D002-PR-500-02-001 Versión 1.0 Noviembre, 2013 Para citar el presente documento: Instituto de Salud Pública de Chile, “Guía para la evaluación cuantitativa de sistemas de ventilación localizada”. Primera versión 2013. Disponible en: http://www.ispch.cl/saludocupacional, en publicaciones de referencia. Consultas o comentarios: Sección OIRS del Instituto de Salud Pública de Chile, www.ispch.cl. GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA INDICE 1.Antecedentes 4 2.Objetivo 4 3.Alcance 3.1 Teórico 3.2 Población Objetivo 3.3 Población Usuaria 4 4 4 4 4. Marco legal 4 5.Desarrollo 5.1 Generalidades 5.2 Metodología 5.2.1 Instrumentación necesaria 5.2.2 Esquema del sistema a evaluar 5.2.3 Mediciones 5.2.4 Evaluación del Sistema de Ventilación Localizada 4 4 4 4 4 4 4 6.Definiciones 4 7.Bibliografía 4 Anexos:4 ANEXO 1: Fichas para la evaluación cuantitativa de sistemas de ventilación localizados ANEXO 2: Instrumentos para Evaluar Sistemas de Ventilación ANEXO 3: Sistemas de Captación ANEXO 4 ANEXO 5 ANEXO 6: “Conflicto de Intereses” 4 4 4 4 4 4 Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. 3 GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA 1.- ANTECEDENTES 3.2.- Población Objetivo Trabajadores que se encuentran expuestos a La implementación de sistemas de ventilación polvos, humos, rocíos, nieblas, gases, vapores y a localizados es una de las medidas de mayor aplicalor en sus ambientes de trabajo y que cuentan con cación para el control de la exposición a agentes uno o varios sistemas de ventilación localizada para químicos en ambientes de trabajo; requiriendo para el control de la exposición. su eficacia de un alto grado de tecnicismo, en su diseño e implementación, como también en su 3.3.- Población Usuaria mantención, para garantizar que las concentracioProfesionales especialistas que tengan conocines del contaminante se encuentran controladas, manteniendo los lugares de trabajo sin riesgo para mientos previos de ventilación industrial, teóricos y/o prácticos; quienes serán encargados de evaluar la salud de los trabajadores. Conscientes de la inexistencia a nivel nacional el funcionamiento de sistemas de ventilación locade herramientas cuantitativas estandarizadas, y por lizada. ende de requerimientos mínimos para la evaluación de este tipo de sistemas, sumado al reducido número de especialistas a nivel país en la materia, es que 4.- MARCO LEGAL el Instituto de Salud Pública de Chile a través de su Decreto Supremo Nº 594/99 del MINSAL. Departamento Salud Ocupacional y específicamente de la Sección de Seguridad en el Trabajo, adicionalmente a la guía para la evaluación cualitativa de 5.- DESARROLLO sistemas de ventilación localizados, ha estimado necesario elaborar una guía para la evaluación cuan- 5.1.- Generalidades. titativa de estos sistemas con el fin de uniformar y La eficacia de los sistemas de ventilación locafacilitar el trabajo de los especialistas en el área. lizada se debe verificar periódicamente de forma tal de asegurar que su funcionamiento esté de acuerdo a diseño. El sistema debe captar y descargar al ex2.- OBJETIVO terior los contaminantes generados en el ambiente Proporcionar una herramienta que permita eva- de trabajo, cumpliendo la normativa ambiental coluar, en relación con la protección del trabajador, el rrespondiente. Normalmente, es necesario medir comportamiento y eficacia de un sistema de ventila- velocidades del aire, caudales y presiones en disción localizado y sus componentes, ya sea del tipo tintas secciones del sistema, con el fin de evaluar su simple o ramificado, a través de la caracterización funcionamiento en relación con estándares técnicos de su diseño aerodinámico y la medición de sus va- de diseño. En este documento se presenta una guía o herrariables de operación. mienta para evaluar sistemas de ventilación localizada, en base a las fichas técnicas que se entregan en el Anexo 1. 3.- ALCANCE 3.1.- Teórico Evaluar cuantitativamente el funcionamiento de sistemas de ventilación localizada, instalados en lugares de trabajo, en relación con la protección del trabajador. Se excluirá del alcance del presente documento las evaluaciones de cabinas de seguridad biológica, debido a que éstas serán tratadas en otro documento de referencia. 4 Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. 5.2.- Metodología. 5.2.1.- Instrumentación necesaria. Para fines de aplicación de la presente herramienta, se hace necesario contar con instrumentación que permita la medición de parámetros tales como presiones, velocidades y temperatura del GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA aire. En la actualidad se dispone de una serie de Una descripción técnica más amplia y detallada equipos, siendo los más utilizados los que se indi- de la instrumentación señalada en este punto, se can a continuación: presenta en el Anexo 2. 5.2.2.- Esquema del sistema a evaluar. Se deberá realizar un esquema del sistema de • Termoanemómetro: Se utiliza para medir velo- ventilación, de forma de tener una visión física de cidad del aire en ductos y frente a captaciones. la distribución de los componentes de éste, facilitando la identificación de los puntos de medición • Tubo de pitot: Se utiliza en conjunto con manóutilizados para evaluar el sistema. Para tal fin, se metros de tubos o instrumentos digitales, para deberá considerar la nomenclatura que se indica en medir presiones y también velocidad del aire al la Figura 1, en la que se presenta un sistema con 5 interior de ductos. captaciones a modo de ejemplo: • Anemómetro de hélice: Se utiliza para medir velocidad del aire en secciones abiertas. Figura 1: Vista isométrica de un Sistema de Ventilación Ramificado V1 X RD-1 D 5-C C B A C1-(4-C) D C-D A B L3-(3-B) 4-C 3-B 5 4 1-A RA-1 -D -B -X 2-A L1-(2-A) 3 1 2 Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. 5 GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA a) Nomenclatura para identificación de • Retenedores: Se identifican con la letra mayúscomponentes del sistema de ventilacula “R” seguida de un subíndice caracterizado ción: por dos códigos separados por un guión. El primer código de este subíndice será “A” ó “D” • Captaciones o Encerramientos: Se identifican dependiendo de la ubicación del retenedor en con número correlativo (ejemplo 1, 2, 3, 4 y 5 relación al ventilador, mientras que el segunde la Figura 1)1. do código será el número correlativo (RA-1 y • Puntos de Unión: Se identifican con letras maRD-1 de la Figura 1). yúsculas (ejemplo A, B, C y D de la Figura 1). • Ventilador: Se identifican con la letra mayúscu• Ramal Principal: Corresponde a la línea central la “V”, seguido de un subíndice correlativo (V1 (eje “x” de la figura 1) a la cuál se unen los de la Figura 1) ramales primarios. Normalmente termina en el ventilador y en él se ubican los equipos reteneb) Nomenclatura para identificación de los dores. Sus tramos se designan por 2 letras matramos de un ramal: yúsculas separadas por un guión ( A-B, B-D, y D-X de la Figura 1). En general un ramal princiComo una forma de identificar un tramo de rapal será aquel que transporta mayor caudal (en mal, se designará por una letra mayúscula, seguido el caso de un ramal único, este será designado de un subíndice caracterizado por dos códigos secomo ramal principal). parados por un guión. El primer código de este subíndice indicará la posición secuencial del elemento • Ramales Primarios: Corresponden a ramales que se unen directamente al ramal principal y en el ramal mientras que el segundo indicará a cual se designan con un número y letra asociada al de éstos nos estamos refiriendo (ramal). Por convenio, la letra mayúscula a utilizar será: punto de unión y captación respectiva (1-A, 2-A , 3-B, 4-C y 5-C de la Figura 1). También serán ramales primarios aquellos que no están unidos directamente a una captación pero sí a un ramal principal, denominándose a través de las 2 letras mayúsculas correspondientes a los puntos de unión respectivos (C-D de la Figura 1). • Los ramales primarios pueden estar conforma- dos por uno o más tramos e incluir distintos elementos o fittings, por ejemplo zonas de entrada del aire (captación, acampanamientos), ductos rectos, codos expansiones, uniones, equipos retenedores como filtros y/o ciclones, etc. • “L” si el elemento del ramal es un ducto recto • “C” si el elemento del ramal es un codo • “E+” si el elemento es una expansión • “E-“ si el elemento es una contracción Para el caso de la Figura 1, es posible identificar el primer tramo recto del ramal 2-A como “L1 – (2A)”, el tercer tramo recto del ramal 3-B como “L3 – (3-B)” y el primer codo del ramal 4-C como “C1 – (4-C)” respectivamente. Para el caso de los tramos principales que se encuentran entre uniones, se designarán por una letra que se unen a ramales primarios. Se identifican mayúscula (L si es ducto recto ó C si es codo) seexactamente igual que los ramales primarios y guida de un subíndice que indicará el tramo (ejemsu existencia estará supeditada a la compleji- plos: L(A-B), L( D-X), y en caso de codo, C(Y-Z)) dad y distribución espacial del sistema de ventilación. • Ramales Secundarios: Corresponden a ramales 1 6 Es importante mencionar que una máquina o equipo, puede incluir más de una captación. Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA 5.2.3.- Mediciones. 5.2.3.1 Estrategia de Medición de acuerdo al Tipo de Captación En los sistemas de ventilación localizada el dispositivo o estructura de captación, es un componente relevante para lograr el control de las emisiones de contaminantes en los puestos de trabajo. Los tipos de captaciones más comunes son las que actúan a distancia, los encerramientos y las captaciones especiales, cuyo diseño obedece a las prestaciones requeridas del proceso, como es el caso de las máquinas moldureras y otras de la industria de la madera (ver Anexo 3 del presente documento). Para la evaluación de los dos primeros tipos se deberá medir la velocidad de captura o de control de la captación, la cual se compara con el estándar de diseño recomendado. Además en la mayoría de los casos se deberá verificar mediante muestreos ambientales que la extracción es suficiente para captar eficazmente los contaminantes2. 5.2.3.1.1 Mediciones en Captaciones a Distancia Las denominadas captaciones a distancia se caracterizan por capturar el contaminante a cierta distancia del punto de emisión. Éstas son efectivas si es que la distancia a la que se ubica la fuente contaminante se encuentra al interior de la superficie límite de influencia, zona donde la velocidad de captura (Vc) supera la velocidad de dispersión del contaminante y de las corrientes ambientales (ver Figuras 2 y 3). Figura 2. 2 Si bien la metodología de evaluación ambiental están fuera del alcance de esta guía, se recomienda consultar la documentación de referencia publicada por el Laboratorio Nacional de Referencia en la materia, Instituto de Salud Pública de Chile. Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. 7 GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA Figura 3. SISTEMA DE CAPTACIÓN Vc X Superficie límite de influencia Figura 3 Para captaciones a distancia como la mostrada en la Figura 3, se deberá medir la velocidad de captura en el punto de emisión de contaminante y a otras distancias que decida el evaluador, utilizando como guía para tal fin las Fichas 1-a ó 1-b del Anexo 1. En aquellos casos que por motivos de la configuración del sistema sea inviable efectuar mediciones a las distancias señaladas en las Fichas 1-a y 1-b del Anexo 1, el especialista deberá efectuar una medición lo más cerca posible de la zona de captación, explicando la ubicación y motivo de ésta en ítem “observaciones” existente por cada captación en las fichas antes mencionadas. tos más utilizados se encuentran las campanas de laboratorio y las cabinas y cámaras de pintado. Estas últimas pueden ser de flujo horizontal o vertical descendente. El parámetro que caracteriza el funcionamiento aerodinámico de los encerramientos es la velocidad del aire en el frente abierto o sección de trabajo. La velocidad de control de los encerramientos, se encuentra en el rango de 50 a 150 pie/min (0,25 a 0,75 m/s). Para evaluar el funcionamiento del encerramiento se debe medir la velocidad del aire en el frente abierto o sección de trabajo, superficie que se debe dividir imaginariamente en una malla de puntos, que dependiendo del tamaño, normalmente 5.2.3.1.2 Mediciones en Encerramientos será entre 4 y 25 puntos. Además la velocidad media del conjunto de punEn este caso la fuente se separa físicamente del tos se debe comparar con la velocidad de control ambiento por un cierre superior y normalmente tres cierres laterales, quedando un frente abierto para estándar que corresponde al diseño del encerraque se pueda acceder al proceso y permitir la entra- miento (véase sección 5.2.4 de la presente guía). Fida del aire, con una velocidad que impida el escape nalmente se debe verificar que los valores puntuales del contaminante hacia el ambiente de trabajo. Esta no se desvíen del promedio en más de un 20 %. Adicionalmente se recomienda el uso de elevelocidad se conoce con el nombre de velocidad de mentos como tubos de humo u otro tipo de trazador, control. Los encerramientos son siempre más efectivos para visualizar el movimiento del aire y comprobar que las captaciones a distancia porque la fuente que no existan turbulencias que afecten el sello de queda aislada del ambiente. Entre los encerramien- la campana o cabina. 8 Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA 5.2.3.1.3 Mediciones en Captaciones Especiales La enorme variedad de procesos industriales en los cuales puede intervenir un sistema de ventilación localizada hace que exista una gran variedad de diseños de captaciones (por ejemplo diseños de captaciones de diferentes máquinas para industria de la madera, metalmecánica, metalurgia, laboratorios químicos, etc.). En estos casos, se recomienda utilizar modelos ya experimentados, probados y entregados normalmente por manuales y revistas relacionadas con el tema. 5.2.3.2 Mediciones en Ramales Para verificar que en los ramales el contaminante es transportado eficientemente se debe medir la velocidad del aire que circula en cada uno de ellos y la presión estática, valores que se compararán con los de diseño. Con la sección de flujo y la velocidad media se puede calcular el caudal de aire que circula por el ramal. El especialista deberá determinar los puntos de medición en donde insertar el instrumento de medición, normalmente el tubo de pitot conectado al manómetro o instrumento digital equivalente, (ver punto 1 del Anexo 4 del presente documento)3. Idealmente, los puntos de medición se deben seleccionar tomando en consideración una distancia de 3 diámetros respecto a la salida de la captación para el caso de medir la presión estática (SP captación)4, de 6 diámetros respecto a la salida de la captación para el caso de medir la presión cinética (VP), y un tramo recto de una longitud mayor a 12 diámetros para el caso de medir las velocidades de transporte5. 3 A modo de referencia, en el Anexo 4 se presentan Puntos recomendados para medición de presiones manométricas. 4 En caso de existir un codo inmediatamente a la salida de la captación, se deberá considerar una distancia de 4 a 6 diámetros a la salida de éste (basado en la experiencia práctica acumulada en los últimos 10 años por los profesionales del Instituto de Salud Pública de Chile). 5 Si la longitud es menor, intentar obtener el perfil de velocidades en una zona que sea similar la velocidad de escurrimiento del aire (basado en la experiencia práctica acumulada en los últimos 10 años por los profesionales del Instituto de Salud Pública de Chile). En general, lo óptimo es medir la velocidad y presión estática en cada ramal del sistema; sin embargo de acuerdo a las facilidades que existan en la instalación, el evaluador seleccionara aquellos puntos de medición que le sean necesarios para cerrar el balance global del sistema. Toda la información obtenida de las mediciones descritas en este punto, se deben registrar en la Ficha 2 del Anexo 16. 5.2.3.3 Mediciones en Retenedores Para determinar la pérdida de carga generada por el retenedor, en general, se debe medir la presión estática en la entrada y salida de éste. El valor de la diferencia de presión se compara con el valor considerado en el diseño. Toda la información obtenida de las mediciones descritas en este punto, se deben registrar en las Fichas 3 y 5 del Anexo 1, dependiendo de la ubicación del retenedor respecto del ventilador en el sistema. 5.2.3.4 Mediciones en el Ventilador Se debe obtener la presión estática del ventilador (SPVENTILADOR) mediante la medición de las presiones estáticas y cinéticas en sus ductos de entrada y salida, como se indica en la Figura 4. La presión estática del ventilador (SPVENTILADOR) se obtiene como: SPVENTILADOR = PTVENTILADOR - VPSALIDA Donde: PTVENTILADOR = PTSALIDA - PTENTRADA Siendo PTsalida y PTentrada las presiones totales medidas respectivamente en la salida y entrada del ventilador y VPsalida, la presión cinética medida a la salida del ventilador. 6 La Ficha 2 del Anexo 1 se debe completar por maquina individual, en concordancia con el esquema del sistema de ventilación efectuado por el evaluador. Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. 9 GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA Adicionalmente podemos usar la Ecuación: SPVENTILADOR = SPSALIDA – SPENTRADA - VPENTRADA Esta información se deberá entregar en un informe técnico que contenga al menos lo siguiente7: • Identificación de la empresa Además, de obtener la presión estática del venti- • Objetivos lador, es necesario medir la velocidad del aire, en su ducto de entrada o de salida, prefiriendo la sección • Descripción de la empresa y/o proceso (incluye tipo de contaminante y existencia o no donde se tenga menos turbulencia, para junto con la de informes de evaluación respecto del limite sección del ducto determinar el caudal movilizado. máximo permisible para cada caso entre otros factores) Figura 4. • Descripción del sistema de ventilación localizado (indicar si existen informes previos, ya sea cualitativos como cuantitativos al respecto) • Metodología de medición Presión Estática a la salida del ventilador • Resultados obtenidos • Análisis y conclusiones • Recomendaciones. Presión Total a la entrada del Ventilador DEFINICIONES Figura 4 • Sistema de captación: Tiene por objetivo retirar los contaminantes de los lugares de trabajo impidiendo que sean inhalados por el trabajador. Normalmente está constituido por una captación o campana, una red de ductos, retenedor o filtro, ventilador y chimenea de descarga. • Retenedor: Elemento del sistema de captación que se utiliza para retener el contaminantes de acuerdo con las normas ambientales de emisión. Los más utilizados son los filtros para polvo, lo ciclones y los lavadores de gases. Toda la información obtenida de las mediciones descritas en este punto, incluyendo las consideraciones correspondientes a la potencia del ventilador, se deben registrar en las Fichas 4 y 6 del Anexo 1. 5.2.4. Evaluación del Sistema de Ventilación Localizada Las velocidades de captación y de trasporte media, en cada ramal del sistema, se deben comparar según corresponda con los valores recomendados • que se presentan en el Anexo 5, mientras que la presión estática obtenida en el retenedor y el ventilador respectivamente, se deberá comparar con los valo- • res de diseño y los entregados por los fabricantes en cada caso. Los resultados de esta comparación, junto con el análisis de los registros aportados por las Fichas 7 del Anexo 1, permitirán al especialista concluir respecto de funcionamiento del sistema de ventilación evaluado. 10 Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. Ventilador: Elemento que aporta la energía necesaria para mover el aire a través del sistema. Captaciones: Elementos utilizados para capturar el contaminante en los sistemas de extracción localizada. Existen captaciones que actúan a distancia, En los casos en que se cuente con informes anteriores en la empresa en donde ya haya presentado parte de la información exigida en este punto, se podrá reducir la información a entregar en el informe técnico, haciendo referencia al documento respectivo. GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA como las campanas para humos de soldadu- • ras, los encerramientos como las cabinas de laboratorio, y las especiales, como las de los esmeriles, tupies, moldureras, correas transportadoras, etc.. • • Cabina: Encerramiento que se construye para mantener en su interior la fuente de emisión. En algunos, como las campanas de laboratorio, el trabajador se ubica al exterior, en otros como • las cabinas de pintado de automóviles el trabajador se ubica en su interior. • Captaciones Múltiples: Se utiliza en máquinas cuyo procesamiento requiere para el • control de contaminante más de una captación, cada uno con un diseño particular, tanto en geometría, velocidades de transporte y caudales característicos, según el material a captar. Figura 5. Captor múltiple de una máquina moldurera. Presión atmosférica: Es la presión que ejerce el peso del aire atmosférico circundante sobre los objetos. Esta presión es medida con un barómetro. El valor de referencia de la presión atmosférica es la medida a nivel del mar a 45 grados de latitud y a una temperatura de 4º C y equivale a 1 kgf/cm2, 2047 lbf/pie2 ó 100 k Pascales. Presión Manométrica: Es una presión relativa a la presión atmósfera. Presión Absoluta: Es la suma de la presión atmosférica más la presión manometrica. Presión Estática (SP): Es la presión que ejerce un fluido sobre un objeto al estar inmerso en él. Se ejerce en todas las direcciones. Cuando la corriente de aire está en movimiento, la presión estática se mide perpendicularmente a su desplazamiento. Esta puede ser positiva o negativa. Se conoce como SP y se mide en pulg. c.a. ó en m/m c.a. • Superficie límite de influencia: En las captaciones a distancias se dice de la superficie que limita la zona donde la velocidad de succión del sistema de captación supera la velocidad de dispersión del contaminante y de las corrientes ambientales. • Velocidad de Captura: Es la velocidad del aire en el entorno de una captación a distancia o en la sección abierta de un encerramiento, que se opone a las corrientes de aire siendo capaz de capturar el contaminante y transportarlo hacia la captación. Como ejemplo, para el caso de máquinas uti- • lizadas en la industria de la madera como las moldureras, sierra huincha, o también en otros rubros como el caso de la minería con las correas transportadoras. Velocidad de transporte: Es la velocidad mínima a la cuál debe escurrir el aire en los ductos, para asegurar el arrastre de los contaminantes e impedir la acumulación de estos durante el recorrido. • Plenum: Cámara de presión uniforme. Se uti- • liza en las cabinas y filtros para disminuir la energía cinética del aire y uniformar la velocidad en una sección dada. • Presión: Es la fuerza por unidad de área que se ejerce sobre un objeto. Se mide en kgf/cm2, • lbf/pie2, Pa, m/m c.a, pulgadas c.a. Presión Cinética: También se denomina presión de velocidad y es la presión que ejerce un fluido sobre un objeto debido a su velocidad. Esta presión es siempre positiva. Se le conoce como VP y se mide en pulg. c.a. ó en mm c.a. Presión Total: Es la suma algebraica de la presión estática más la presión cinética. Esta Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. 11 GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA • • • • • • puede ser positiva o negativa. Se le conoce BIBLIOGRAFÍA como PT y se mide en pulg. c.a. ó en m/m c.a. 1.- ACGIH. “Manual Industrial Ventilation” , EUA, Pérdida de Entrada: Es la energía necesaria 20 Edición, 1988. para que el aire ingrese al ducto a través de la 2.-BURTON, J.D. “Industrial Ventilation Work captación. Book”, Editorial Library Congress Cataloging, Presión Estática de Captación (SP capEUA 1989. tación ó SPhood): Es igual a la pérdida de entrada de la captación más la presión cinética 3.- HEMEON, W.C. L. “Plant and Process Ventilation”, Second Edition, Industrial Press, EUA en el ducto. 1963. Presión Total del ventilador: Es la diferencia de las presiones totales entre la salida y la 4.- C. HAROLD BERRY “Flow and Fan “Principles of moving air through ducts”. Editorial The entrada del ventilador. Industrial Press, New York 13, NY.Copyright Presión Estática del ventilador: Se define 1963. como: SPventilador = TPventilador – VP sali5.- HAZARD W.G. “Ventilación Industrial”, Capída. Se mide en pulg. c.a. ó mm c.a. tulo XXI Manual de Fundamentos de Higiene Curva característica del ventilador: Es Industrial, 1º edición, CIS, España, 1981. una representación grafica del funcionamiento del ventilador donde se relaciona su caudal y 6.- V.V. BATURIN, Fundamentos de Ventilación Industrial, Editorial Labor, 1976. su presión estática o total. También se incluye la potencia y velocidad de giro del ventilador. 7.- OPS-UBA. “Curso sobre Ventilación Industrial”, Escuela de Ingeniería Sanitaria, UBA, Curva característica de un sistema de Argentina, 1966. ventilación: Es una representación gráfica de la pérdida de carga del sistema de captación en función del caudal. • 12 8.- CONTROLLING AIRBONE CONTAMINANT AT WORK, Una guía para ventilación local de extracción, Published by Health and Safety ExePunto de operación: Es el punto de intercutive, 2008. sección de la curva característica del sistema y la curva característica del ventilador. • Potencia al aire: Es la potencia teórica requerida para mover un ventilador si este no presenta pérdidas; esto es con una eficiencia del 100%. • Potencia al freno: potencia requerida para mover el ventilador incluyendo sus pérdidas, con excepción de las pérdidas por transmisión entre el motor y el ventilador. Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA ANEXO 1: “Fichas para la evaluación cuantitativa de sistemas de ventilación localizados” Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. 13 GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA 14 Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. 15 GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA 16 Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. 17 GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA 18 Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. 19 GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA 20 Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. 21 GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA ANEXO 2: “Instrumentos para Evaluar Sistemas de Ventilación” 1.- Instrumentos para medir presiones relativas: c) Conexión del sistema tubo de pitot – manómetro para las mediciones: La relación de la presión total (TP), presión estática (SP) y velocidad de presión (VP) antes y después del ventilador del sistema (V), donde la flecha de color negro representa el sentido de circulación del aire, se presenta en la siguiente figura: a) Tubo de Pitot - manómetro: Está constituido básicamente por dos tubos concéntricos que permiten transmitir presiones hasta un detector generalmente relleno con una columna de líquido (manómetro). El sistema tubo pitot – manómetro detecta presiones totales, dinámicas y estáticas. TP (-), SP (-), VP (+) V TP (+), SP (+), VP (+) De esta forma, la configuración y conexión del instrumento “tubo pitot – manómetro” dependerá de la presión a obtener como también de la ubicación del instrumento (antes o después del ventilador, lo cual se esquematiza a continuación: Antes del ventilador: b)Manómetro: Instrumento que detecta un diferencial de presión. Si es inclinado, su rango de sensibilidad es mayor que un simple tubo en U. Se debe nivelar antes de utilizar. A la atmósfera A la atmósfera Ve (VP Presión Estática (SP) Presión Total (TP) A la atmósfera Presión Total (TP) 22 Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. SP TP A la atmósfera Presión Estática (SP) Velocidad de Presión (VP) GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA la sfera TP A la atmósfera sión Estática SP SP TP A la atmósfera Velocidad de Presión Presión Estática Presión Total (VP) (SP) (TP) Después del ventilador: Velocidad de Presión (VP) 2.- Instrumentos para medir velocidades: a) Anemómetro de hélice: Presión Total (TP) A la atmósfera resión Total P) SP TP A la atmósfera A la atmósfera A un instrumento de hélice se le denomina generalmente anemómetro. Mide velocidad de aire. Este instrumento es direccional. Requiere limpieza periódica de la hélice y calibración frecuente. Presión Estática (SP) A la atmósfera Velocidad de Presión (VP) SP TP b)Termoanemómetro: Presión Estática (SP) Su funcionamiento se basa en la transferencia de calor desde una resistencia al aire que Velocidad Presión pasadea través de ella. Este proceso se relaciona (VP) con la velocidad del aire lo cual se utiliza para cuantificarla. Es importante verificar la carga de las pilas cada vez que se utilice. De preferencia Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. 23 GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA funciona en ambientes de polución moderada. Considerar recomendaciones del fabricante. b) Gas Trazador: Se basa en la concentración que logra un gas de referencia una vez diluido en otro. Se pueden medir caudales efectuando el cuociente entre la concentración del gas inyectado (captaciones), y la concentración del gas una vez diluido en la salida o el lugar donde se desee medir. Se debe asegurar una uniformidad en la dilución. Este gas se selecciona considerando su total inocuidad respecto al contaminante aspirado, que no reaccione químicamente con el material de los ductos y que no sea tóxico ni explosivo. Es muy preciso y de respuesta inmediata. NOTA FINAL: Toda la instrumentación descrita en los puntos 1 y 2 del presente Anexo que sea utilizada para efecc) Manómetros aneroides: tuar diagnósticos de sistemas de ventilación locali Este instrumento se emplea para visualizar va- zada según las directrices de la presente guía, deberiables de presión (TP, VP, SP) en forma rápida, rá necesariamente cumplir con los requerimientos de un conjunto de zonas de un sistema de ven- de mantención y calibración que recomiende el Laboratorio Nacional de Referencia en la materia tilación. (Instituto de Salud Pública de Chile) para tal fin, y en caso de que aún no se encuentren disponibles, cumplir con los estándares que en este sentido estipule el fabricante del instrumento en particular. 3.- Instrumentación complementaria: a) Tubos de humo: 24 Para bajas velocidades se puede medir el tiempo que demora el humo en recorrer una cierta distancia. Este tipo de mediciones es aceptable para velocidades menores a 0,75 m/s o 150 fpm. Puede utilizarse para verificar el movimiento y dirección del aire en una planta. Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA ANEXO 3: “Sistemas de Captación” 1.- Tipos de Captaciones: Captación Receptora vertical Captación de captura lateral Captación simple Captación simple Captación de captura tiro hacia abajo Cabina de pintado Captación de captura lateral con ranuras o slot Cabina de Seguridad Biológica Captación de captura lateral con brida Captación con ducto flexible Captación Máquina Múltiple Captación Máquina Múltiple Captación de captura lateral múltiple con slot Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. 25 GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA 2.- Sistemas de Captación De los varios componentes de un sistema de control de contaminación del aire, el dispositivo de captura es el más importante. Los dispositivos de captura se pueden agrupar en dos grandes categorías: a) Conexiones de escape directas (Direct Exhaust Connections, DEC): Una DEC es una sección de conducto dentro del cuál fluyen directamente las emisiones. Telecomando para manipulación de material radiactivo b)Captaciones: Los sistemas de captación comprenden una categoría mucho más amplia que las DEC y son usadas para capturar particulados (partículas diminutas separadas, gases y/o aerosoles etc. emitidos desde una variedad de fuente), de procesos realizados en frío o caliente, por ejemplo hornos, operaciones de soldadura y tanques de electro-deposición entre otros. 2.1.- Clasificación de los Sistemas de Captación • Campana arenado Cabinas: Son como aquellas de envoltura total pero con una entrada frontal de aspiración: Existen cuatros tipos de sistemas de captación, los cuales se presentan a continuación: •Envoltura: Son aquellas completamente ce- rradas al ambiente exterior, aunque también se incluyen aquellas de envoltura total pero con aberturas para la entrada y salida de material: Cabina de Pintado Telecomando para manipulación de material radiactivo Cabina de seguridad Biológica 26 Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA - Downdraft ( de tiro hacia abajo) Cabina de seguridad química • Sistemas de Captación de Captura: También llamadas campanas activas o externas. No encierran a la fuente del todo. Tienen de uno a tres lados. Se localizan a una distancia de la fuente y succionan a las emisiones hacia ellas • vía ventiladores. Éstas se pueden clasificar en: - Side dratf/backdraft (de tiro lateral/tiro posterior) - Hight velocity, low-volume (HVLV) hoods (sistemas de captación de alta velocidad y bajo volumen). En general se aplican a herramientas portátiles. Sistemas de Captación Pasivos: Campanas pasivas o de toldo se localizan arriba o al lado de una fuente, para recolectar las emisiones, a las cuales se les da impulso: - Slot (de ranura) Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. 27 GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA ANEXO 4 1.- Puntos recomendados para medición de presiones manométricas: 28 Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA 2.- Cómo efectuar mediciones con tubo de pitot y manómetro: A Plano tangente a un punto de inserción B PT PE La forma correcta de efectuar una medición con tubo de pitot, se logra cuando el tramo AB de la figura, se orienta en dirección paralela a las paredes del ducto y el inicio del tubo se coloca en el sentido contrario a la dirección del aire. 3.- Método para determinar la velocidad de transporte media del aire que escure por un ducto: La forma tradicional de estimar la velocidad de transporte media de una corriente de aire que circula por un ducto, es a través de la obtención de varias mediciones transversales a éste, y así obtener una velocidad promedio. No obstante lo anterior, como alternativa se puede utilizar otro método basado en mediciones manométricas de velocidad de presión, y a través de ellas, obtener la velocidad media mediante un gráfico cuyas coordenadas son la relación Umedia/Umáxima y el Nº de Reynolds. Para obtener la velocidad media se procede de la siguiente manera: Dado un ducto de sección circular Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. 29 GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA cualquiera, en la cual existe una perforación circular que permite la introducción de un tubo de pitot conectado a un manómetro, se procede a recorrerlo transversalmente de modo que su posición sea perpendicular a un plano tangente a la superficie externa del ducto. De esa manera, obtendremos diferentes valores de VP. Cuando obtengamos el valor máximo indicado por el manómetro, ese será el VP máximo. Dado que existe una relación entre la velocidad de presión y la velocidad de escurrimiento del fluido, podemos entonces obtener la velocidad máxima del perfil de velocidades mediante la ecuación: Vmáximo = 4005 V P máximo ( pie / min ) Luego calculamos el número de Reynolds (Re) a través de la siguiente fórmula: R e = D u�máximo r m Donde: D= Diámetro del ducto, en pie. u �máximo = velocidad máxima = Vmáximo , en pie / seg 60 r = densidad del aire (2,34 x 10-3 lbs seg2/pie4). m = viscosidad dinámica (0,375 x 10-6 lbs seg/pie2) u = velocidad media, pie/min. Observando el Gráfico de la página anterior, con Reynolds ya calculado, se intersecta la curva y se obtiene el valor de coeficiente de velocidad Fv ( u / u�máximo ), de donde finalmente se despeja la velocidad de transporte media ( u ). Luego, con el valor del área del ducto, se logra estimar el caudal Q. A modo de ejemplo, supongamos que se mide la velocidad de presión máxima de los ramales 1-A, y 1.B, junto con el tramo A-B, del sistema que se esquematiza a continuación (valores destacados con negrilla en la primera fila de la tabla a continuación de la figura): Retenedor 2 Ducto s Ramal 1A Captación 1 Captación 2 30 Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. Tramo A o B P AA r B e si ó n T o Ramal 2-A t a l a l a e n tr a d a d e l V e n ti Retenedor 1 Ventilado r GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA Luego, se procede al cálculo de las restantes variables y su estimación a través del gráfico, según lo señalado en el presente Anexo, obteniéndose los valores de velocidad de transporte media y caudal, los cuales se presentan en la siguiente tabla de resultados, en color rojo y azul respectivamente. VARIABLES VPmáxima = Velocidad de presión máxima . Tramo A � C Tramo B � C Tramo C � D ∅ = 125 mm ∅ = 100 mm ∅ = 160 mm 0,41 0,43 2564,5 2626,3 43,8 42,7 43,8 112.058 87.395 143.489 Por Gráfico : Vmedia Vmáxima = F v 0,84 0,83 0,84 Vmedia = F v x Vmáxima en pié / min 0,84 x 2626,3 = 2206,1 0,83 x 2564,5 = 2128,5 0,84 x 2626,3 = 2206,1 0,132 0,0847 0,216 (pulg. c.a). Vmáximo = 4005 u �máxima = Re = 0,43 V P máximo ( pie / min )2626,3 V máxima en pié / seg 60 D u �máximo r m , Area Ducto = p D2 pié 2 4 Caudal = Vmedia x A en pié 3 / min ó CFM 2206,1 x 0,132 2128,5x ,0847 2206,1 x 0,216 = 291.2 = 180.3 = 476.5 El caudal del Tramo A-B debe ser igual a la suma de los caudales de los ramales 1-A y 1-B, con un margen de error de 1.05 % aproximadamente. Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. 31 GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA ANEXO 5 Tabla1: Valores Recomendados para la Velocidad de Captura CONDICIONES DE DISPERSIÓN DEL CONTAMINANTE EJEMPLOS Liberado prácticamente sin velocidad en aire tranquilo Evaporación desde depósitos; desengrase, etc. VELOCIDAD DE CAPTURA m/s pie/min 0,25 – 0,5 50 - 100 Liberado a baja velocidad en aire moderadamente tranquilo Cabinas de pintura, llenado intermitente de recipientes; transferencia entre cintas transportadoras a baja velocidad; soldadura; recubrimientos superficiales, pasivazo. 0,5 - 1 100 - 200 Generación activa en una zona de rápido movimiento de aire Cabinas de pintura poco profundas; llenado de barriles; carga de cintas transportadoras; machacadoras. 1 – 2,5 200 - 500 Liberado con alta velocidad inicial en una zona de movimiento muy rápido de aire Desbarbado; chorreado abrasivo; desmoldeo en fundiciones. 2,5 – 10 500 - 2000 En cada una de las condiciones citadas se indica un margen para los valores de velocidad de captura. La selección del valor adecuado depende de los siguientes factores: Límite Inferior: 1.- Corrientes de aire en el local mínimas o favorables a la captura del contaminante. 2.- Contaminante de baja toxicidad o únicamente molestos. 3.- Producción de contaminantes baja o intermitente. 4.- Campana de gran tamaño o con una gran masa de aire en movimiento. Fuente: Industrial Ventilation 20th Edition 1988 32 Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. Límite Superior: 1.- Corrientes de aire distorsionantes en el local. 2.- Contaminantes de alta toxicidad. 3.- Gran producción, uso continuo. 4.- Campana pequeña, únicamente control local GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA Tabla 2: Valores Recomendados para Velocidades de Transporte NATURALEZA DEL CONTAMINANTE EJEMPLOS VELOCIDAD DE DISEÑO m/s pie/min Vapores; gases; humos de combustión. Todos los vapores; gases y humos. Indiferente (la velocidad óptima suele encontrarse entre 5 y 10 m/s ó 1000 a 2000 pie/min) Humos de soldadura Soldadura. 10 – 12,5 2000 - 2500 Polvo muy fino y ligero Hilos de algodón, harina de madera, polvo de talco. 12,5 – 15 2500 - 3000 Polvos secos Polvo fino de caucho, baquelita en polvo para moldeo, hilos de yute, polvo de algodón, virutas (ligeras), polvo detergente, raspaduras de cuero. 15 – 20 3000 - 4000 Polvo ordinario Polvo de desbarbado, hilos de muele de pulir (secos), polvo de lana de yute (residuos de sacudidor), polvo de granos de café, polvo de cuero, polvo de granito, harina de sílice, manejo de materiales pulverulentos, en general, corte de ladrillos, polvo de arcilla, fundiciones (en general), polvo de caliza, polvo en el embalado y pesado de amianto en industrias textiles. 17,5 - 20 3500 - 4000 Polvos pesados Polvo de aserrado (pesado y húmedo), viruta metálica, polvo de desmoldeo en fundiciones, polvo en el chorreado con arena, pedazos de madera, polvo de barrer, virutas de latón, polvo en el taladrado de fundición, polvo de plomo. 20 – 22,5 4000 - 4500 Polvo pesado y húmedo Polvo de plomo con pequeños pedazos, polvo de cemento húmedo, polvo del corte de tubos de amianto – cemento, hilos de muela de pulir (pegajosos). > 22,5 > 4500 Fuente: Industrial Ventilation 20th Edition 1988 Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile. 33 GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA ANEXO 6: “Conflicto de Intereses” La descripción de las actividades efectuadas, se presenta en la siguiente tabla: MIEMBROS COMITÉ EXPERTOS a b c d Rómulo Zúñiga Rojas x x Juan Carlos Lizama Vargas x x Especifique: e f g Ambos participantes son ingenieros que trabajan en el área de higiene industrial de la Asociación Chilena de Seguridad. Todos los involucrados en el proceso de creación de la presente Guía hicieron explícitas todas las relaciones que puedan ser origen potencial de conflictos de interés mediante el diligenciamiento del formato correspondiente. Marcar con una X las respuestas afirmativas que cada uno de los autores declaró como posible conflicto de intereses. a) En los últimos cinco años he tenido actividad relacionada con la presente Guía. b) Tengo publicaciones científicas, actividad investigadora o de consultoría en curso, en el campo del objeto de la presente Guía (con independencia del origen de su financiación). c) En los últimos cinco años he aceptado financiamiento o patrocinio de una organización que se pueda beneficiar de los resultados de esta Guía. d) En los últimos cinco años he sido empleado de una organización que se pueda beneficiar de los resultados de esta Guía. e) Poseo acciones de bolsa, bonos, etc., de una organización que se puede beneficiar de los resultados de esta Guía. f) Soy autor o co-autor de alguno de los estudios mencionados en las referencias de la presente Guía. g) En consecuencia declaro que tengo un conflicto de interés potencial. 34 Departamento Salud Ocupacional. Instituto de Salud Pública de Chile.