Sistemi di aspirazione: tipologie, struttura, criteri di scelta dell'impianto

I processi produttivi sono spesso accompagnati dall'emissione di elementi polverulenti o gas che inquinano l'aria nell'ambiente. Il problema può essere risolto da sistemi di aspirazione progettati e installati in conformità con i requisiti normativi.

Vediamo come funzionano e dove vengono utilizzati tali dispositivi, quali sono i tipi di complessi di depurazione dell'aria. Indichiamo i principali componenti di lavoro, descriviamo le norme di progettazione e le regole di installazione dei sistemi di aspirazione.

Come funziona

L'inquinamento dell'aria – è una parte inevitabile di molti processi produttivi. Per rispettare le norme sanitarie stabilite per la purezza dell'aria, si utilizzano processi di aspirazione. Con essi si possono rimuovere efficacemente polvere, sporco, fibre e altre impurità simili.

L'aspirazione consiste nell'aspirare, che si realizza creando una zona di bassa pressione nelle immediate vicinanze della fonte di inquinamento.

Per creare tali sistemi, sono necessarie conoscenze specialistiche serie ed esperienza pratica. Sebbene il funzionamento dei sistemi di aspirazione sia strettamente legato al funzionamento dei sistemi di ventilazione, non tutti gli specialisti di ventilazione sono in grado di progettare e installare attrezzature di questo tipo.

Per raggiungere la massima efficienza, si combinano i metodi di ventilazione e aspirazione. Il sistema di ventilazione in un ambiente produttivo deve essere dotato di un complesso di immissione ed estrazione per garantire un costante apporto di aria fresca dall'esterno.

L'aspirazione è ampiamente utilizzata nei seguenti settori dell'industria:

• produzione di frantumazione;
• lavorazione del legno;
• produzione di beni di consumo;
• altri processi che comportano l'emissione di grandi quantità di sostanze nocive da inalare.

Non sempre è possibile garantire la sicurezza dei dipendenti con mezzi di protezione standard, e l'aspirazione può diventare l'unica possibilità per stabilire un processo produttivo sicuro in officina.

Gli impianti di aspirazione sono progettati per rimuovere in modo efficiente e rapido dall'aria varie piccole impurità che si formano durante il processo di produzione industriale

La rimozione delle impurità mediante sistemi di questo tipo viene effettuata attraverso condotti d'aria speciali che hanno un ampio angolo di inclinazione. Tale posizione consente di prevenire la comparsa delle cosiddette zone di ristagno.

Gli impianti di ventilazione e aspirazione mobili sono semplici da installare e utilizzare; sono ideali per piccole aziende o anche per un'officina domestica.

L'efficacia di tale sistema è misurata dal grado di non espulsione, ovvero il rapporto tra la quantità di inquinanti rimossi e la massa di sostanze nocive non entrate nel sistema.

Si distinguono due tipi di sistemi di aspirazione:

• Sistemi modulari – dispositivi fissi;
• Monoblocchi – impianti mobili.

Inoltre, i sistemi di aspirazione sono classificati in base al livello di pressione:

• Bassa pressione – meno di 7,5 kPa;
• Media pressione – 7,5-30 kPa;
• Alta pressione – oltre 30 kPa.

La configurazione di un sistema di aspirazione di tipo modulare e monoblocco è diversa.

Spiegazioni dello schema: 1 – fonte di emissione di polvere (attrezzatura per la lavorazione del grano), 2 – cappa, 3 – ventilatore centrifugo, 4 – condotti d'aria, 5 – ciclone, 6 – tramoggia per la raccolta della polvere (+)

I monoblocchi sono costituiti dai seguenti elementi:

• ventilatore;
• separatore;
• contenitore per rifiuti.

Il separatore è un filtro per la pulizia dell'aria che passa attraverso il dispositivo. Il contenitore per rifiuti può essere fisso, cioè integrato nel monoblocco, oppure rimovibile.

Tale apparecchio può essere acquistato già pronto e semplicemente installato in un luogo adatto per le procedure di aspirazione. Inoltre, è facile collegarli ai sistemi centralizzati esistenti.

I sistemi modulari sono più complessi da installare e più costosi, ma il loro utilizzo è molto più efficace rispetto alle strutture monoblocco. Questi sistemi non sono standard; vengono progettati tenendo conto delle condizioni e delle esigenze specifiche.

Vengono considerati una serie di fattori:

• caratteristiche dell'ambiente produttivo;
• peculiarità del processo tecnologico;
• qualità del mezzo trasportato, ecc.

Di solito si tratta di un sistema centralizzato, composto da un insieme di condotti d'aria e da un'unità di aspirazione. Per le grandi aziende, può essere utilizzato un sistema con non uno, ma due o più di questi blocchi.

Il materiale dei condotti d'aria può variare, a seconda della natura e della quantità di inquinanti che si prevede di trasportare.

L'aspirazione e la cappa sono montati il più vicino possibile all'area da cui verranno rimossi gli inquinanti, ma non devono interferire con il personale nello svolgimento delle proprie mansioni lavorative.

Le strutture in metallo nero sono considerate le più resistenti, ma anche le più costose. In ogni caso, i singoli tratti della condotta d'aria sono collegati ermeticamente tramite flange fissate con bulloni.

Tra i vantaggi dei sistemi di aspirazione si possono menzionare:

• la relativa semplicità di costruzione;
• la compatibilità con vari tipi di attrezzature industriali;
• sicurezza per l'ambiente;
• la possibilità di automatizzare il funzionamento;
• l'aumento della sicurezza antincendio dei locali, ecc.

Tra gli svantaggi di questi impianti vi sono, innanzitutto, l'aumento dei costi energetici, soprattutto in caso di progettazione errata, e la scarsa resistenza all'usura dei condotti metallici. Questi aspetti devono essere considerati nella scelta della configurazione più adatta.

Perché è necessaria la progettazione

Per realizzare un sistema di aspirazione modulare, si progetta l'installazione dei seguenti elementi:

• aspirazione locale;
• condotti inclinati;
• sistemi di filtri;
• ventilatore ad alta pressione, ecc.

Come aspirazione locale possono essere utilizzati diversi modelli di dispositivi, ad esempio l'aspirazione laterale, strutture a "ombrello", "cappottatura" e altre. I condotti vengono posati dal punto di prelievo dei rifiuti fino al punto di scarico all'esterno.

Il sistema di filtrazione può prevedere sia la rimozione delle masse d'aria purificate dall'ambiente, sia il loro ritorno, dopo filtrazione, al punto di prelievo.

I sistemi di aspirazione fissi nelle grandi aziende – sono grandi strutture che devono essere progettate tenendo conto delle caratteristiche dell'ambiente, della natura degli inquinanti, della configurazione del sistema di ventilazione e di molti altri parametri

Prima di redigere il progetto di un impianto di aspirazione, è necessario effettuare una verifica tecnica dello stato dell'edificio. In questa fase si possono individuare e correggere le carenze del sistema. Allo stesso controllo si possono sottoporre anche i sistemi di ventilazione e aspirazione già esistenti.

L'efficienza dell'aspirazione dipende in gran parte dai volumi d'aria che passano attraverso i condotti nell'unità di tempo. Maggiore è questo valore, più costosi sono l'installazione della struttura e i costi di esercizio.

Se i componenti del sistema vengono scelti correttamente, i costi, sia iniziali che operativi, possono essere notevolmente ridotti.

Un sistema di aspirazione fisso è costituito da numerosi moduli e componenti, la cui configurazione viene scelta separatamente per ogni azienda, per garantire la massima efficienza (+)

Ciò include la scelta del dispositivo di aspirazione dell'aria più adatto, calcoli accurati per la distribuzione dell'aria di mandata, ecc. Di conseguenza, il carico sul sistema si ridurrà, i filtri richiederanno una pulizia meno frequente, la durata dei ventilatori aumenterà, ecc.

Alcuni titolari di impianti industriali, nella scelta di un sistema di pulizia, seguono la via di minor resistenza. Partono dai parametri di un'installazione di tipo ciclonico, comunicando semplicemente al fornitore le condizioni di funzionamento: portata d'aria e tipo di inquinanti.

Di conseguenza, ottengono un dispositivo le cui prestazioni sono selezionate in base a tabelle senza considerare altri parametri. I progettisti esperti affermano che questo approccio di solito porta a costi più elevati e a una riduzione dell'efficienza operativa delle apparecchiature.

Il costo di un'installazione ciclonica è tanto più alto quanto maggiore è il volume d'aria che la attraversa. Ottimizzando un sistema di distribuzione dell'aria esistente, è possibile selezionare aspiratori e filtri che forniranno l'effetto desiderato con un minor flusso d'aria.

Tale apparecchiatura costerà meno, il risparmio può arrivare a circa un terzo del costo totale. Ecco perché, prima di scegliere le apparecchiature per il sistema di aspirazione, è opportuno richiedere una consulenza tecnica e invitare progettisti esperti.

Caratteristiche dell'installazione di tali strutture

Poiché attraverso i condotti dell'aria dei sistemi di aspirazione vengono trasportati volumi significativi di contaminanti, a tali strutture vengono imposti requisiti di resistenza più elevati rispetto ai sistemi di ventilazione di mandata.

Per la loro fabbricazione si utilizza acciaio spesso da 1,2 a 5,0 mm, mentre per i pezzi sagomati si consiglia di utilizzare acciaio con uno spessore superiore di 1,0 mm rispetto al materiale del condotto.

Per i condotti d'aria dei sistemi di aspirazione è opportuno utilizzare una lamiera d'acciaio resistente, di spessore non inferiore a 1,2 mm. I giunti smontabili faciliteranno il processo di pulizia del sistema dai contaminanti.

È vietato fissare i condotti d'aria di aspirazione con fascette sospese. È consentito solo l'uso di fascette fissate con staffe; in alcuni casi si utilizzano catene come supporto.

La distanza massima tra le staffe deve essere di tre metri per tubi con diametro superiore a 40 mm e di quattro metri – per strutture con diametro di 400 mm o inferiore. Questi parametri garantiranno una resistenza sufficiente della struttura e ridurranno il rischio di rottura dei condotti durante il funzionamento.

Un'altra caratteristica dei condotti d'aria di aspirazione è che spesso devono essere smontati per pulirli dai contaminanti accumulati sulle pareti. Inoltre, a causa del rapido usura, alcuni elementi devono essere sostituiti periodicamente.

Per questo motivo, si consiglia di utilizzare per il montaggio delle strutture elementi di connessione a sgancio rapido, invece delle tradizionali flange, che si deteriorano rapidamente a causa dei frequenti smontaggi e rimontaggi.

Per evitare che i contaminanti si accumulino nella struttura del sistema di aspirazione, è necessario dare ai condotti d'aria una pendenza corretta, che dipende dalla velocità di movimento delle masse d'aria calcolata.

Per regolare i flussi d'aria si utilizzano serrande oblique, che mostrano una minore resistenza al flusso e prevengono meglio l'accumulo di sporco. L'uso di valvole a farfalla nei sistemi di aspirazione non è raccomandato. È molto importante che i condotti d'aria siano posizionati con l'angolazione corretta.

La posizione della struttura dipende dalla velocità del flusso d'aria impostata, che è determinata dalla natura degli inquinanti da rimuovere. Pertanto, per garantire una velocità di circa 20 m/s, è necessaria una pendenza di 60°, per una velocità di 45 m/s – un angolo inferiore a 60° e così via.

Se la natura degli inquinanti lascia prevedere un accumulo di polvere appiccicosa nei condotti d'aria, si consiglia di progettare inizialmente tali sistemi di aspirazione industriale in modo da garantire la massima velocità di spostamento delle masse d'aria.

Nei piccoli sistemi di aspirazione, per la realizzazione delle aspirazioni può essere utilizzato un tubo in polietilene di diametro adeguato. È un elemento comodo, ma non troppo resistente, che col tempo dovrà essere sostituito.

Per facilitare il processo di pulizia della struttura, all'interno dei condotti d'aria vengono inseriti speciali inserti in film, carta e altri materiali idonei. I normali ventilatori domestici e persino alcuni ventilatori industriali non sono adatti per i sistemi di aspirazione, anche se hanno una capacità sufficientemente elevata.

Sono necessari dispositivi con una maggiore resistenza all'usura, che possano funzionare a lungo sotto carichi elevati senza interruzioni.

Un problema comune per i sistemi di aspirazione a bassa efficienza – sono le perdite d'aria. Per prevenire questo fenomeno, gli specialisti raccomandano di scegliere ventilatori con un certo margine di potenza. Le perdite d'aria possono raggiungere il 30% rispetto ai dati di calcolo.

La scelta errata di un'aspirazione locale può influire negativamente sull'intero sistema. Non è possibile scegliere un tale elemento senza considerare le caratteristiche del processo tecnologico.

In alcuni casi sarà efficace una copertura a "ombrello", in altri – "vetrina", cappa aspirante, cabina, ecc. Questo punto deve essere assolutamente concordato con il tecnologo nello stabilimento specifico.

La maggior parte degli impianti di aspirazione sono progettati per il trasferimento dell'aria purificata nell'atmosfera, ma a volte tali masse d'aria vengono reimmesse nel locale di produzione (+)

Per la pulizia grossolana dell'aria dalla polvere si utilizzano sacchi per polvere, camere per polvere senza setti, condotti per gas con tramoggia, cicloni secchi e altri dispositivi simili a seconda della natura della polvere.

Per la pulizia media si utilizzano spesso scrubber, mentre la pulizia fine viene eseguita con una serie di mezzi che possono includere un elettrofiltro di tipo ciclonico e un filtro a maniche; in alcuni casi si utilizza un tubo Venturi ad alta pressione o altri dispositivi adatti.

Perché sorgono problemi

Anche in presenza di un sistema di aspirazione nell'ambiente produttivo, è necessario controllare periodicamente il livello di inquinamento nell'aria. Può succedere che il sistema funzioni regolarmente, i filtri siano in ordine, ma l'inquinamento dell'aria rimanga troppo elevato.

Alcuni fenomeni possono essere la causa delle carenze:

• polvere accumulata nei condotti dell'aria;
• bassa produttività del ventilatore di estrazione;
• portata d'aria eccessiva;
• apporto insufficiente di masse d'aria fresca.

Se nei canali dei condotti si accumula una grande quantità di polvere, ciò indica che nel progetto sono state inizialmente previste velocità di movimento delle masse d'aria troppo basse. Un'altra causa di questo fenomeno – sono i difetti nella configurazione degli elementi del sistema di aspirazione.

La presenza di curve eccessivamente strette, tratti con scarsa pendenza, mancanza di un numero sufficiente di portelli di pulizia, ecc., può ostacolare la tempestiva rimozione delle particelle di polvere dal sistema.

Se il sistema di aspirazione è progettato e/o installato con difetti, subirà sollecitazioni maggiori e presto diventerà inutilizzabile.

Un'installazione errata o errori possono causare perdite d'aria eccessive nel sistema, con conseguente riduzione generale delle prestazioni dell'apparecchiatura. La perdita di flussi d'aria può verificarsi anche a causa di un funzionamento improprio del sistema di filtrazione. Per questo motivo, nei calcoli si consiglia di prevedere una percentuale sufficiente per tali perdite.

Se attraverso il sistema passa una quantità d'aria sufficiente, ma il funzionamento del sistema non mostra comunque l'efficacia prevista, potrebbe essere necessario rivedere la progettazione dell'aspirazione locale di copertura.

Deve essere posizionato in modo da raccogliere la massima quantità di inquinanti, impedendo che entrino nell'aria dell'ambiente. Questa struttura viene progettata in modo da non interferire con il lavoro e gli spostamenti del personale.

Prima di redigere il progetto di un sistema di aspirazione fisso, è necessario effettuare una perizia tecnica dell'ambiente produttivo per determinare le dimensioni del ricambio d'aria e i parametri principali del sistema (+)

Se nell'ambiente non entra una quantità sufficiente di aria fresca, questa non sarà sufficiente per il funzionamento del sistema di aspirazione. Per compensare l'aumentata efficienza del ricambio d'aria, nell'ambiente produttivo viene installata una ventilazione di immissione con recupero di calore.

Nei reparti caldi, il riscaldamento dell'aria esterna in ingresso non è necessario; è sufficiente realizzare un'apertura nella parete e chiuderla con una serranda.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Qui viene presentata una panoramica del disimballaggio e del montaggio del sistema di aspirazione mobile RIKON DC3000 per l'industria della lavorazione del legno:

In questo video viene dimostrato un sistema di aspirazione fisso utilizzato nella produzione di mobili:

I sistemi di aspirazione – un metodo moderno e affidabile per purificare l'aria dai contaminanti pericolosi negli ambienti industriali. Se la struttura è progettata correttamente e installata senza errori, dimostrerà un'elevata efficienza con costi minimi.

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