Pautas sobre cómo aplicar un concepto que sea apropiado para ambientes mineros y de planta
La presurización es una técnica de ventilación muy conocido en la cual se crea una presión atmosférica negativa o positive dentro de un ambiente aislado o semi aislado. Una forma clara de ilustrar este principio es utilizando a la industria de salud, en donde la presurización ha sido utilizada por muchos años para controlar enfermedades infecciosas.
Un paciente con desorden de inmunodeficiencia típicamente seria aislado en un cuarto a presión positiva, el cual mantenga un flujo de aire fuera del cuarto, para proteger al individuo de contaminantes y patógenos externos que de otra forma podrían ingresar. Opuesto a esto, un paciente con una enfermedad contagiosa seria aislado en un cuarto a presión negativa, que mantenga la infección dentro del cuarto previniendo que la misma se extienda a otros pacientes.
En ambientes mineros, la presión positiva (conocida como “inflar el edificio”) es utilizada para mantener partículas y contaminantes gaseosos fuera de un ambiente, creando una barrera entre en interior y el exterior. Cuando se ingresa a un ambiente en presión positiva y se abre la puerta desde afuera, se puede sentir una corriente de aire escapando por la puerta debido a mayor presión en el interior. Este es el efecto requerido cuando se quiere proteger el contenido del de un ambiente o cuarto del aire exterior contaminado, de polvo o humos generados por un proceso de produccion adyacente, o del exceso de humedad que se pueda filtrar por aberturas y paredes. Oficinas, laboratorios, cuartos electricos o de servidores en operaciones mineras estan propensos a la infiltracion de polvo que puede crear condiciones de trabajo desagradables y causar problemas con equipos criticos, especialmente electronicos.
De igual manera en plantas donde se procesan minerales toxicos, se debe de aplicar presion negativa, en algunos casos junto a sistemas de contension, para prevenir la contaminacion cruzada de polvo generado por un proceso de produccion.
Para prevenir contra la contaminacion cruzada y mantener la calidad del aire cuando se utiliza presurizacion negativa o positiva, es indispensable utilizar un buen sistema de filtracion. Filtros de aire acondicionado de alta eficiencia o filtros HEPA son la solucion mas comun, pero en aplicaciones con altas concentraciones de polvo en donde se acorta significativamente la vida de los filtros, los colectores de polvo de tipo cartucho pueden ofrecer una solucion efectiva.
La presurización de ambientes utilizando colectores de polvo es altamente aplicable en aplicaciones mineras, en donde se generan grandes cargas de polvo durante el chancado, clasificación, transporte, etc. Las área más comúnmente protegidas por presurización incluyen:
- Cuartos de control,
- Cuartos de compresores,
- Oficinas,
- Laboratorios de control de calidad
- Subestaciones, y
- Cuartos eléctricos y de control (MCC).
Un colector de polvo de 10 cartuchos está instalado en el techo de una sala MCC para proteger los equipos que están en su interior de las condiciones polvorientas de esta mina de cobre Sudamericana. Este equipo opera a más de 4.000 m. de altura.Decidiendo Cuando Presurizar
¿Cuando es una buena idea presurizar? La experiencia muestra que en la mayoria de casos presurizar es una buena practica. La unica razon en la cual no se justifica presurizar es cuando el ambiente o area a proteger se encuentra lejos de las areas de generacion de polvo (planta de chancado, concentradora, caminos de tierra, etc.) Sin embargo la decisión no se puede basar solamente en la cantidad de polvo a ser controlado, otros factores deben de ser considerados como el tipo de polvo, las condiciones dentro y fuera del espacio y que (o a quien) estamos protegiendo.
Si usted intenta evitar que se dañe un equipamiento electrico de $100,000 o evitar una situacion que atente contra la seguridad ocupacional debido a la acumulacion de polvo, hace sentido invertir $20,000 en un sistema de presurizacion para proteger el equipo. Inclusive equipos menos costosos que contienen filtros, rodamientos, lubricantes, etc. puede beneficiarse de un ambiente libre de polvo que reduce el mantenimiento y mejora la confiabilidad operacional. Tambien otra razon comun para presurizar es para proteger a los trabajadores, por ejemplo, para cumplir con las regulaciones y limites de exposicion permisibles para contaminantes de OSHA. No solamente estara cumpliendo con las regulaciones y preservando la salud ocupacional, sino que un mejor ambiente de trabajo tambien mejora la productividad.
Un colector de polvo de 10 cartuchos está instalado en el techo de una sala MCC para proteger los equipos que están en su interior de las condiciones polvorientas de esta mina de cobre Sudamericana. Este equipo opera a más de 4.000 m. de altura.El clima tambien pudiera impactar en el analisis de costos, por ejemplo, en climas frios o durante el invierno, usted puede tomar ventaja del “enfriamiento gratis” y utilizar su equipo de presurizacion para acondicionar el area, ahorrando substancialmente en el costo de aire acondicionado requerido para prevenir el sobrecalentamiento de servidores y equipamiento electrico.
El retorno de la inversion tipicamente deberia ser menor a dos años para que la presurizacion sea costo efectiva y la experiencia de campo muestra que el retorno es mas rapido muchas veces.Sin embargo, como he mencionado anteriormente, en muchos casos la justificacion principal es garantizar una cierta calidad de aire en un espacio para proteger alguien o algo valuable. La tecnologia puede ser aplicada en nuevas construcciones, expansiones o proyectos de renovacion. La reconversion de manejadoras de aire, aunque posible, puede ser mas costosa y compleja dependiendo de la configuracion y ubicación.
Decidiendo como Presurizar
Como he señalado anteriormente, la presurizacion con colectores de polvo es mas adecuada para aplicaciones de alta carga de polvo en donde los filtros de aire acondicionado no tendran una vida aceptable. En condiciones extremas de polvo, los filtros de alta eficiencia de aire acondicionado tienden a saturarse rapidamente y puden requerir reemplazo frecuente en pocos meses o incluso semanas, incluso cuando se utilizan prefiltros para proteger los filtros primarios, generalmente mas costosos.
Múltiples colectores de polvo, cada uno conteniendo seis cartuchos de filtro de alta eficiencia, se usan para presurizar salas eléctricas en una mina de cobre. Las unidades han estado operando por más de dos años sin un cambio de filtro. Los sopladores son controlados por VFDs y sensores de presión dentro de la sala.En cambio los colectores de polvo tipo cartucho estan especificamente diseñados para manejar altas cargas de polvo en ambientes mineros y cementeros. Un colector de polvo tiene la capacidad de limpiar automaticamente los filtros utilizando breves pulsos de aire comprimido que eliminan el exceso de suciedad de la superficie filtrante. Cuando un colector de polvo se utiliza como sistema de presurizacion, sus filtros de alta eficiencia pueden durar por años antes de requerir reemplazo.
Para determinar la mejor opcion para su aplicacion, comience con un analisis de costo que evalue el espacio a ser presurizado y compare las dos tecno- logias de filtracion (ej. Filtros vrs. Colector). ¿Cuál es el costo inicial del equipo y los filtros mismos? ¿Cuál es el costo electrico requerido para operar el sistema? ¿Cuál es la expectativa de vida de los filtro bajo las condiciones de polvo esperadas? Basado en la frecuancia de cambio, usted podra determinar un costo anual estimado que considera no solo el precio del equipo y los filtros, sino otros factores como mano de obra para cambiar los filtros, costo de inventario, tiempo de inactividad, inventario, eliminacion de desechos, etc.
Un colector grande de 24 cartuchos juega un papel crítico en la presurización de una sala MCC en una mina de hierro en los EEUU, protegiendo los equipos electrónicos de posibles cortocircuitos creados por la infiltración de polvo.Seleccion de Equipos Colectores de Polvo
Si luego de su analisis determina que un colector de polvo es opcion mas costo-efectiva, a continuacion encontrara una guai general de los tipos de equipos mas adecuados para presurizar.
Tipo de Colector de Polvo: Un colector de polvo tipo cartucho son la opcion mas indicada porque tipicamente ofrecen una eficiencia mucho mayor a los tradicionales filtros de manga o sacos (baghouses), una necesidad cuando se esta protegiendo a trabajadores y equipos sensibles de altos niveles de polvo fino. Los colectores tipo cartucho tambien operan a menores caidas de presion, lo cual los hace mas eficientes en consumo energetico. Si el colector de polvo se instalara al aire libre, asegurese que el equipo se encuentra equipado con componentes y controles para intemperie.
Lavadores de Aire (Wet Scrubbers): Cuando presurizamos para proteger un espacio de contaminantes gaseosos, usted debe averiguar primero con qué tipo de gases se está tratando. Luego estará en capacidad de determinar si es necesario utilizar un filtro de adsorción con alguna sustancia especial o un lavador de aire. Sin embargo, si hay polvo presente, usted todavía requerirá de un colector de cartuchos para filtrar el material particulado instalado aguas arriba del sistema de filtración de gases.
Tela o Media Filtrante: En aplicaciones de presurización se recomienda utilizar un filtro de muy alta eficiencia (MERV 15 o 16). Los filtros de cartucho con nano fibras funcionan particularmente bien en estas aplicaciones. Típicamente agregar una capa de fibras adicional en el exterior del filtro garantizara la eficiencia de los filtros desde el primer día. Esta tecnología incrementa la eficiencia y permite máxima filtración con menor caída de presión, mejorando así el rendimiento energético del Sistema.
No se confié solamente en el valor MERV o la eficiencia en porcentaje para predecir el rendimiento. Aunque estos valores y estándares son útiles para comparar distintos filtros, es mucho más importante asegurarse que las emisiones estarán por debajo de los límites de exposición máximos. Pregunte al fabricante de los filtros por una garantía por escrito expresada en granos por pie cúbico de aire seco o gramos por metro cubico de aire.
Como se mencionó anteriormente, los filtros de tipo cartucho en aplicaciones de presurización requerirán de reemplazo poco frecuente, pero es una buena práctica reemplazar estos filtros cada dos o tres años. Un filtro antiguo pudiera desarrollar un agujero o fuga y ya no entregar la eficiencia garantizada. An older filter may develop a hole or leak after time and will no longer deliver the guaranteed efficiency.
Filtros secundarios o filtros HEPA, conocidos como filtros de control o de monitoreo, pueden ser adicionados aguas abajo del colector como medida de protección extra para aplicaciones críticas. Aunque improbable, en caso de una fuga en los filtros del colector de polvo, los filtros secundarios proveerán una protección de adicional. En algunos casos, los filtros HEPA serán necesarios para cumplir con las regulaciones.
Variadores de frecuencia (VDF) y sensor de presión: Un VDF provee un control eléctrico preciso de la velocidad del ventilador y es altamente eficiente en mantener el caudal de are deseado. Es requerido en aplicaciones de presurización y siempre debería ser usado junto con un sensor de presión dentro del ambiente. It is a must for pressurized applications, and should always be used in conjunction with a pressure sensor in the room. Ambos dispositivos trabajaran en conjunto para monitorear y controlar la presión.
Sistema de captura de polvo usado para presurizar una sala de control en una mina de oro. El colector está conectado a un sistema de conductos en uan configuración muy similar a como si una unidad acondicionadora de aire realizara la misma función.Espacios Acondicionados vs. Espacios No-Acondicionados
Finalmente, el enfoque de la presurización variara dependiendo de si el espacio a presurizar está o no acondicionado.
Si el espacio no debe ser calentado o enfriado, el colector deberá ser calculado basándose en los requisitos de ventilación para asegurar la calidad del aire interior + la infiltración por espacios abiertos y aberturas (ej. utilizando las fórmulas para infiltración y cambios por hora requeridos). Los cielos falsos, pisos elevados y detalles constructivos afectaran los cálculos. Para las velocidades sugeridas en aberturas y sus presiones correspondientes, vea la tabla 7-1 del manual de ventilación industrial del ACGIH.
Si el espacio a ser presurizado requiere calentamiento o enfriamiento, el caudal del colector deberá promediar entre 10 y 20 por ciento del caudal del equipo de aire acondicionado. Esta tecnica asume que el sistema de aire acondicionado a sido dimensionado adecuadamente incluyendo la infiltracion y asegurara que no se sobrecarga al equipo por inyectar mucha humedad. Es importante utilizar manejadoras y componentes para trabajo pesado para que sean capaces de soportar las condiciones sucias, algo que en ocasiones se pasa por alto.
Las guías generales de ventilación para aplicaciones industriales recomiendan una diferencia de 5% entre el suministro y la extracción. Un estándar adecuado es fijar una presión diferencial de 0.004 +/-2”wg. (Para mayores detalles vea la sección 7.5 del manual de ventilación industrial del ACGIH). El no controlar la presión podría tener efectos negativos, creando velocidades de aire que resultan en portazos o corrientes de aire. La mayoría de los diseñadores recomiendan utilizar un sensor de presión dentro del ambiente para ajustar el suministro de aire utilizando un variador de frecuencia.
Por ejemplo, para tratar un área con trabajadores dentro, la cual requiere cierta cantidad de aire dictada por los cambios por hora, usted requerirá adicionar 5-10 por ciento por encima de este caudal para presurizar. Entonces, si usted necesita extraer 1,000cfm de un cuarto, usted querrá un colector de polvo con una capacidad de al menos 1,100cfm para asegurarse que está inyectando más aire del que se está extrayendo. Si hay algunas aberturas y potenciales fugas, no es una mala idea sobredimensionar el colector de polvo ligeramente o calcular su infiltración y adicionarla a la ecuación. Nuevamente, como controles se deberán utilizar un VDF y un sensor de presión.
Pablo Rocasermeno es el gerente regional de Camfil APC para América Latina. Él es ingeniero mecánico con experticia en sistema de ventilación y captura de polvo. Camfil APC es un importante fabricante de equipos colectores de polvo y parte de Camfil, el mayor fabricante de filtros de aire del mundo. El autor puede ser ubicado llamando al (800) 479-6801 o al (870) 933-8048; correo electrónico: filterman@camfil.com; sitio web: www.camfilapc.com.
