hys 07 ventilacion industrial 2014

5/24/2018 HyS 07 Ventilacion Industrial 2014

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U.N.R. F.C.E.I.A. E.I.I. Materia Higiene y Seguridad ( i 4.27.1) Doc. HyS 07

APUNTE DE CATEDRAVENTILACION INDUSTRIAL

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Fecha 01/03/2014

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Ao: 2014

Materia: Higiene y Seguridad ( i 4.27.1 )

Ttulo: Apunte de CtedraVentilacin Industrial

Autor: Ing. Ind. Esp HySET Roberto Oscar Scotto

Este apunte es una recopilacin de temas extrados de diferentes autorese informacin bajada de Internet


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1 INTRODUCCION

En la Higiene y Seguridad Laboral podemos definir a la contaminacin ambiental

como la presencia en el ambiente laboral de cualquier agente (fsico, qumico obiolgico) o bien de una combinacin de varios agentes en lugares, formas yconcentraciones tales que sean o puedan ser nocivos para la salud, la seguridad opara el bienestar del trabajador.

Para los agentes que contaminan el aire en los puestos de trabajo, unas de lasmedidas para evitar o disminuir los efectos es la utilizacin de sistemas de ventilacinindustrial.

Metodologa de actuacin de la Higiene Laboral

2 CALIDAD DEL AIRE EN LOS PUESTOS DE TRABAJO

El objetivo primario de la ventilacin industrial es el mantenimiento de la calidad y delmovimiento del aire en los lugares de trabajo en condiciones adecuadas para laproteccin de la salud de los trabajadores. Para ello deben verificarse estosparmetros:

1) Contenido de oxgeno

La concentracin normal de oxgeno en el aire es de 20,9% siendo el 19,5% el Nivelmnimo de oxgeno permisible ( Normas OSHA ) y 18 % ( Dec 351/79 Anexo III ).


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2) Concentraciones de los contaminantes y control del estrs trmico

Las concentraciones de los contaminantes en el aire como as los ndices de cargatrmica del ambiente de trabajo no deben superar los lmites admisibles establecidosen el Decreto 351 / 79 y la resolucin 295/ 03 emitidas por la Superintendencia deRiesgos de Trabajo

3 SUSTANCIAS QUIMICAS CONTAMINANTES

3.1 Definicin:

Como contaminante qumico se define a toda sustancia orgnica e inorgnica, natural

o sinttica que durante su fabricacin, manejo, uso, transporte, almacenamientopuede incorporarse al aire en forma de polvos, humos, gases o vapores, con efectosirritantes, corrosivos, asfixiantes o txicos y en cantidades que tengan probabilidadesde lesionar la salud de las personas que entran en contacto con ellas.

3.2 Identificacin Fichas de Seguridad

Todo fabricante de una sustancia qumica debe adjuntar con esta unas fichas deseguridad normalizadas, donde se deben de describir con detalle las propiedades delas mismas y dar las recomendaciones necesarias para su correcta manipulacin en16 puntos diferentes:

1. Identificacin de la sustancia o preparado y de la sociedad o empresa.2. Composicin/informacin sobre los componentes.3. Identificacin de peligros.4. Primeros auxilios.5. Medidas de lucha contra incendios.6. Medidas a tomar en caso de vertido accidental.7. Manipulacin y almacenamiento.8. Controles de exposicin/proteccin personal.9. Propiedades fsicas y qumicas.10. Estabilidad y reactividad.11. Informacin toxicolgica.12. Informaciones ecolgicas.13. Consideraciones relativas a la eliminacin.14. Informacin relativa al transporte.15. Informacin reglamentaria16. Otras informaciones

3.3 Vas de entrada de los contaminantes en el organismo

Las principales formas de penetracin de los contaminantes qumicos en el organismoson:

Va respiratoria: Es la va de entrada ms importante para la mayora de loscontaminantes qumicos, en el campo de la Higiene Industrial.


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Cualquier sustancia suspendida en el aire puede ser inhalada, pero solo las partculasque posean un tamao adecuado llegaran a los alvolos. Tambin influir susolubilidad en los fluidos del sistema respiratorio en su deposicin.

As por ejemplo, si el contaminante es un gas o vapor, alcanzaran fcilmente elalvolo pulmonar, y atraviesa la membrana alveolocapilar con una velocidad dedifusin que ser proporcional a distintos factores. Si el contaminante es slido (polvo,humos etc.) su acceso por esta va vendr condicionado fundamentalmente por eltamao de partculas, como veremos posteriormente.

El camino que deben de recorrer cualquier sustancia para poder penetrar en elorganismo por esta va es el siguiente:

* Nariz:Es el primer filtro en el que el aire es calentado, humedecido y parcialmente

desprovisto de partculas por impacto en las fosas nasales y sedimentacin. Soneliminadas por estornudos, mucosidades, etc.

* Faringe y Laringe: Aqu las partculas retenidas pueden ser expulsadas por vasalivar o va esofgica.

* Arbol traqueobronquial: Aqu las partculas por fenmenos similares a losanteriores son expulsadas al exterior por los cilios que tiene este aparato.

* Alvolos:Las partculas que han alcanzado la regin alveolar, se depositan en lasparedes, tanto por fenmenos de difusin como sedimentacin o bien pasan a travs

de la membrana alveolocapilar incorporndose al torrente sanguneo. En caso dequedarse depositadas, el mecanismo de expulsin es muy lento y slo parcialmenteconocido quedando la mayor parte de las partculas retenidas en las paredesalveolares.

Va drmica:Es la segunda va de entrada en importancia en Higiene Industrial.

Va digestiva: Esta va es de poca importancia en Higiene industrial, salvo enoperarios con hbitos de fumar, comer y beber en el puesto de trabajo.

Va parenteral:Es la penetracin directa del contaminante en el organismo a travsde una discontinuidad de la piel (herida, puncin).

3.4 Clasificacin de los contaminantes qumicos


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Gases:Son sustancias que a temperatura y presin ambientales normales, (25C y760 mmHg) se encuentran en estado gaseoso.

Vapor: Es la fase gaseosa de una sustancia que en condiciones normales seencuentra en estado slido o liquido.

Ejemplo de gases y vapores

Monxido de carbono (CO)es un gas incoloro, inodoro e inspido. Es menos densoque el aire y en consecuencia difunde rpidamente en el ambiente. Es un gascombustible.Se produce siempre que tiene lugar una combustin incompleta.Su afinidad por la hemoglobina es unas 300 veces mayor que la del oxigeno del aire,

por lo que impide el transporte por la sangre del oxigeno de los pulmones a lasclulas, produciendo asfixia qumica.

Dixido de azufre (SO2) es un gas incoloro, de olor picante y sabor espeso. Seemplea como agente blanqueante y para la obtencin de cido sulfrico.Causa irritacin del sistema respiratorio superior.

xidos de nitrgeno (NOx) se obtienen como subproductos de la fabricacin delcido ntrico y otros productos con nitrgeno como los colorantes azoicos, explosivosy fertilizantes. En lugares donde se almacene cido ntrico sin la debida ventilacin sepueden acumular xidos de nitrgeno.

Cloro y sus derivados (Cl2)son un grupo de sustancias irritantes. El cloro es un gasamarillo-verdoso de olor caracterstico, mas pesado que el aire. No se encuentra libreen la naturaleza. Se utiliza para la depuracin de aguas y como materia prima paraobtener diversos derivados clorados y cido clorhdrico.Son productos irritantes y dan problemas respiratorios.

Amoniaco se emplea en refrigeracin en circuito cerrado, pero puede haber escapespor fugas, uniones, vlvulas, etc. Tambin se utiliza para la obtencin de sosa Solvay,fabricacin de resinas, explosivos, abonos, etc. Tambin se desprende en ladescomposicin de sustancias nitrogenadas, aguas negras etc.Causa fuerte irritacin en las mucosas del aparato respiratorio superior y ojos.

Cianuros la toxicidad que tienen es funcin de su capacidad de desprendercianhdrico. Este gas tiene un olor caracterstico a almendras amargas. Es un txicomuy potente que puede entrar en el organismo por inhalacin, va drmica y vadigestiva.Su uso principal en la industria es en la galvanoplastia, en los tratamientos demetalurgia y en laboratorios fotogrficos.El mecanismo de intoxicacin de este producto es el de una inhibicin de la oxidacinpor inactivacin de las enzimas respiratorias.

Polvo: El polvo puede definirse como un sistema disperso (aerosol) de partculassolidas heterogneas en un gas (aire).


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Cuando menor es el tamao de la partcula mas facilidad de penetracin en elorganismo tiene, lo que ha llevado a la definicin de las siguientes fracciones departculas en funcin de su tamao.

Mientras que las partculas de dimetro superior a 50 m sedimentan con rapidez, lasmenores de 5 m presentan una velocidad de sedimentacin muy pequea, pudiendopermanecer en suspensin durante largo tiempo en la atmsfera de trabajo o serarrastradas por corrientes de aire hasta puntosdistantes de su lugar de origen. Sonprecisamente las partculas menores de 5 m , las que tienen mayor importanciadesde el punto de vista fisiopatolgico, ya que la probabilidad de alcanzar los alvolospulmonares aumenta a medida que disminuye el dimetro

Fibras: toda aquella partcula que sea mayor que 5 micras de longitud, con undimetro de seccin transversal menor de 3 micras y una relacin longitud dimetromayor de 3.

Humos (Smoke): son suspensiones en el aire de partculas slidas originadas enprocesos de combustin incompleta.

Humos metlicos (Fume): son suspensiones en el aire de partculas slidasmetlicas generadas en un proceso de condensacin del estado gaseoso. A menudova acompaada de una reaccin qumica generalmente de oxidacin.

Nieblas (Mist):Suspensin en el aire de pequeas gotas de lquido que se generan,ya sea por condensacin o por la desintegracin de un lquido por atomizacin,ebullicin, etc.

4 CONCENTRACIONES DEL CONTAMINANTE

Antes de desarrollar el tema de ventilacin se deben tener en claro las siguientesdefiniciones, las cuales estn en el Anexo IV de la Resolucin SRT 295/03.

Las concentraciones mximas permisibles se refieren a concentraciones desustancias en aire y representan condiciones por debajo de las cuales se cree que lamayora de los trabajadores pueden exponerse repetidamente da tras da sin sufrirefectos adversos.Los valores CMP (Concentracin mxima permisible ponderada en el tiempo) o TLV(Threshold Limit Value o Valor Lmite Umbral) hacen referencia a concentraciones desustancias que se encuentran en suspensin en el aire.

Se utilizan tres tipos diferentes de concentraciones mximas permisibles que sedefinen del siguiente modo:

a) CMP (Concentracin mxima permisible ponderada en el tiempo):Concentracin media ponderada en el tiempo para una jornada normal de trabajo de 8horas/da y una semana laboral de 40 horas, a la que se cree pueden estar expuestoscasi todos los trabajadores repetidamente da tras da, sin efectos adversos.


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b) CMP - CPT (Concentracin mxima permisible para cortos perodos detiempo):

Concentracin a la que se cree que los trabajadores pueden estar expuestos demanera continua durante un corto espacio de tiempo sin sufrir: 1) irritacin, 2) daoscrnicos o irreversibles en los tejidos, o 3) narcosis en grado suficiente para aumentarla probabilidad de lesiones accidentales, dificultar salir por s mismo de una situacinde peligro o reducir sustancialmente la eficacia en el trabajo, y siempre que no sesobrepase la CMP diaria.

La CMP-CPT se define como la exposicin media ponderada en un tiempo de 15minutos, que no se debe sobrepasar en ningn momento de la jornada laboral, ancuando la media ponderada en el tiempo que corresponda a las ocho horas sea

inferior a este valor lmite. Las exposiciones por encima de CMPCPT hasta el valorlmite de exposicin de corta duracin no deben tener una duracin superior a 15minutos ni repetirse ms de cuatro veces al da. Debe haber por lo menos un perodode 60 minutos entre exposiciones sucesivas de este rango.

c) CMP-C (Concentracin Mxima Permisible - Valor Techo (c):

Es la concentracin que no se debe sobrepasar en ningn momento durante unaexposicin en el trabajo.En la prctica convencional de la higiene industrial, si no es posible realizar una

medida instantnea, el CMP-C se puede fijar cuando las exposiciones son cortasmediante muestreo durante un tiempo que no exceda los 15 minutos, excepto paraaquellas sustancias que puedan causar irritacin de inmediato.Para algunas sustancias como, por ejemplo los gases irritantes, quizs solamente seaadecuada la categora de CMP-C.Para otras, pueden ser pertinentes una o dos categoras, segn su accin fisiolgica.Conviene observar que, si se sobrepasa uno cualquiera de estos valores lmites, sepresume que existe un riesgo potencial derivado de esa sustancia.

d) C.L. - Valor lmite umbral para mezclas de sustancias.

En el caso de que se hallen presentes dos o ms sustancias, deben tenerse encuenta sus efectos combinados ms que sus efectos propios individuales o aislados.Los efectos de los diferentes riesgos deben considerarse como aditivos, siempre queno exista informacin en sentido contrario.


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Tabla de Concentraciones Mximas Permisibles

Sustancia

CMP CMP - CPT

ppm mg/m ppm mg/m

Acetona 500 750

Acido actico 10 25 15 37

Amoniaco 25 18 35 27

Benceno. Va Drmica0.5 2.5

Heptano (normal) 400 1.600 500 2.000

Cloruro de metileno (Diclorometano)

50

Percloroetileno. Va drmica 100 150

ppm = Partes de vapor o gas por milln de partes de aire contaminado en volumen,en condiciones normales de temperatura y presin (25C, 760 torr).

4.1 MEZCLAS DE SUSTANCIAS

Si la suma de

C 1 / CPM 1 + C 2 / CPM 2 +....+ C n / CPM n > 1

es mayor que la unidad, se debe considerar que se sobrepasa el valor lmite umbralcorrespondiente a la mezcla.

En las fracciones los trminos C indican las concentraciones atmosfricas halladaspara cada sustancia componente de la mezcla y los trminos CPM loscorrespondientes CMP de cada una de estas sustancias

Ejemplo de clculo - Efectos adictivos

El aire contiene 400 ppm de acetona (CMP, 500 ppm), 150 ppm de acetato desecbutilo(CMP, 200 ppm) y 100 ppm de metiletilcetona (CMP, 200 ppm).

Concentracin ambiental de la mezcla = 400+150+100 = 650 ppm de la mezcla.

400/500 + 150/200 + 100/200 = 0.80 + 0.75 + 0.5 = 2.05

Se sobrepasa el valor lmite umbral de la mezcla.


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5 VENTILACIN GENERAL

Su objetivo es el mantenimiento de la pureza y de las condiciones en el aire de un

local determinado ( temperatura, velocidad del aire y nivel de contaminantes ) a finpreservar la salud de los trabajadores.

El principio general se basa en extraer el aire contaminado del local mientras seintroduce aire exterior para reemplazarlo. Al utilizar soluciones de ventilacin generalel contaminante puede propagarse por todo el local siendo la funcin del aireingresado la de lograr la dilucin de las impurezas hasta la concentracin mximaadmisible.

La ventilacin general puede dividirse en Natural o Mecnica

Se llama ventilacin general mecnica cuando las renovaciones de aire se llevan acabo mediante ventiladores.

Principios bsicos de la ventilacin general

Se debe asegurar que no puede realizar una solucin por ventilacin localizada.

Solo aplicarse a contaminantes de baja toxicidad, de rpida difusin, pequeosflujos de emisin y siempre que el personal laboral est alejado de los focosemisores.

Se debe forzar un flujo general de las zonas limpias a las zonas contaminadas.

Intentar hacer pasar el mximo de aire por las zonas contaminadas.

Evitar las zonas muertas o sin circulacin de aire.

Compensar las salidas de aire por las correspondientes entradas de aire.

No se debe considerar una instalacin de ventilacin general para resolverproblemas con material particulado debido a que ste presenta dificultades dedifusin.

La ventilacin en los locales de trabajo deben contribuir a mantener condicionesambientales que no perjudiquen la salud del trabajador. A su vez los locales debenpoder ventilarse perfectamente en forma natural.

Se establece la ventilacin mnima de los locales, en funcin del nmero de personas,segn la siguiente tabla:

VENTILACION MINIMA REQUERIDA EN FUNCION DEL NUMERO DE OCUPANTES

Para actividad sedentaria

Cantidad depersonas

Cubaje del local enmetros cbicos por persona

Caudal de aire necesario en metroscbicos por hora y por persona

1 3 43

1 6 29

1 9 21


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1 12 15

1 15 12

Para actividad moderada

Cantidad depersonas

Cubaje del local enmetros cbicos por persona

Caudal de aire necesario en metroscbicos por hora y por persona

1 3 65

1 6 43

1 9 31

1 12 23

1 15 18

Ejemplo:

Se desea calcular la ventilacin de un taller, que posee las siguientes dimensiones: 12metros de longitud, 6 metros de ancho y 4 metros de alto suponiendo actividadmoderada y la presencia de 40 trabajadores.

El volumen del local en m3 es

V = 12 m * 6 m * 4 m = 288 m3El cubaje del local en m3 por persona

c = 288 m3 / 40 per = 7.2 m3/per

De Tablay para Actividad Moderada, el caudal de aire necesario en m3 por hora ypor persona

de 43 a 31 m3/h.per ( adopto 36 m3/ h.per )

Entonces la ventilacin mnima para el local queda:

Q = 36 m3/ h.per * 40 per = 1440 m3/h

5.1 VENTILACION GENERAL NATURAL

La ventilacin natural se puede definir como un flujo de aire a travs de un espaciocausado por diferencias de presin en una planta o tambin por gradientes trmicosentre el interior y el exterior de un local. Se basa en el principio de la chimenea en elque intervienen factores como la altura y el trmico ( conveccin ).

Es por ello que las entradas y salidas de aire se deben disear de tal forma que el aireinterior pueda mantener las condiciones requeridas, cualquiera sea la situacinatmosfrica externa.


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5.2 VENTILACION GENERAL FORZADA O MECANICA

En la ventilacin forzada o mecnica se utilizan para extraer o inyectar el aire losdenominados ventiladores.Los ventiladores son mquinas rotatorias capaces de mover una determinada masa

de aire, a la que comunican una cierta presin, suficiente para que pueda vencer lasprdidas de carga que se producirn en la circulacin por el ambiente o losconductos.

Este tipo de ventilacin se divide en:

Inducida

Se induce una corriente de aire mediante aspiracin. Se puede dirigir el aire. LaPresin exterior > Presin interior.

Forzada

Se inyecta aire de exterior ( generalmente con filtro ). No se puede dirigir el aire. La Pexterior < P interior.

Mixta


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6 VENTILACION LOCALIZADA

El objetivo de la ventilacin localizada es la captacin del contaminante en su lugar de

origen antes de que pueda pasar al ambiente de trabajo. La mayor ventaja de estemtodo respecto a la ventilacin general es su menor requerimiento de aire y que nocontribuye a esparcir el contaminante.

Bsicamente cualquier sistema de extraccin localizada consta de:

1) Medio de captacin (en general Campanas ) para la captacin del contaminanteen el foco.

2) Canalizacin de transporte: para transportar el aire con el contaminante al sitioadecuado, evitando que se disperse en la atmsfera.

3) Separador ( en general Filtros ): para separar el contaminante del aire,

recogindolo de forma adecuada y liberar aire limpio.4) Ventilador: para transmitir la energa necesaria al aire y hacerlo circular a travs

del sistema.

6.1 CALCULO DE UN SISTEMA DE VENTILACION LOCALIZADA ( EXTRACCION

LOCALIZADA )6.1.1 CONCEPTOS Y UNIDADES

Presin: el aire, para circular, necesita de una determinada fuerza que lo empuje, queal calcularla por unidad de superficie, de denomina Presin.En ventilacin se utiliza la unidad de milmetro de columna de agua (mm c.d.a.)

1 mm c.d.a. = 981 Pascal = 00001 atmsferas

Presin Esttica ( Pe ): Es la que ejerce en todas las direcciones dentro delconducto, en la misma direccin del aire, en direccin contraria y en direccinperpendicular, sobre las paredes del mismo.


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Presin Dinmica ( Pd ): Es la presin que acelera el aire desde cero a la velocidadde rgimen. Se manifiesta slo en la direccin del aire.

Pd = v2 / 16 ( mm c.d.a.)

Presin total ( Pt ) Es la presin que ejerce el aire sobre un cuerpo que se opone asu movimiento. Esta presin es suma de las dos anteriores.

Pt = Pe + Pd

Medicin de la presiones: se utilizan tubos de pitot

6.1.2 METODO DE CALCULO

Los pasos a seguir para el calculo de un sistema de aspiracin localizada son.

1) Diseo de las campanas de captacin. Determinar las velocidades decaptacin y de transporte.

Velocidad de captacin ( Vc ):es la velocidad que debe tener el aire para arrastrarlos vapores, gases, humos y polvo en el punto ms distante de la campana.


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Velocidad de transporte ( Vt ): es la velocidad que debe tener el aire dentro delconducto para poder mover el contaminante ya captado. Depende del tipo, forma ypeso del material.

Para polvos: 18 a 20 m/sPara gases y vapores: 15 a 18 m/s

2) Determinar el caudal a aspirar

Para cada tramo o seccin la ecuacin de continuidad del caudal volumtrico es:

Qi ( m3/s ) = Vt . Ai

Qtotal =Qi


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3) Diseo de conductos - clculo de perdida total de presin


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4) Clculo de la Potencia requerida por el Ventilador

Pot a ( W ) = Qt * Pt * g

donde:Pot a ( W ):potencia que entrega el ventilador al aireQ (m3 / s ): caudal de aire,Pt ( mm cda ): altura de presin total a entregar por el ventilador,g ( m / s2 ): aceleracin de la gravedad.

A su vez el rendimiento () se define

= Pot a / Pot V

donde:

Pot V = potencia que el ventilador recibe en su eje

Conversin unidades 1 hp = 745.6 W

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