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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.

EDITOR RESPONSABLE:Florín Moreno ZamoranoJefe Sección Seguridad en el Trabajo

COMITÉ DE EXPERTOS:Juan Carlos LizamaAsociación Chilena de Seguridad

Rómulo ZúñigaAsociación Chilena de Seguridad

REVISOR:José Espinosa RoblesJefe Subdepartamento de Seguridad y Tecnologías del Trabajo

GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVADE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA

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.

D002-PR-500-02-001Versión 1.0Noviembre, 2013

3Departamento Salud Ocupacional.Instituto de Salud Pública de Chile.

INDICE

1. Antecedentes 4

2. Objetivo 4

3. Alcance 4 3.1 Teórico 4 3.2 Población Objetivo 4 3.3 Población Usuaria 4

4. Marco legal 4

5. Desarrollo 4 5.1 Generalidades 4 5.2 Metodología 4 5.2.1 Instrumentación necesaria 4 5.2.2 Esquema del sistema a evaluar 4 5.2.3 Mediciones 4 5.2.4 Evaluación del Sistema de Ventilación Localizada 4

6. Definiciones 4

7. Bibliografía 4

Anexos: 4

ANEXO 1: Fichas para la evaluación cuantitativa de sistemas de ventilación localizados 4 ANEXO 2: Instrumentos para Evaluar Sistemas de Ventilación 4 ANEXO 3: Sistemas de Captación 4 ANEXO 4 4 ANEXO 5 4 ANEXO 6: “Conflicto de Intereses” 4

GUÍA PARA LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE SISTEMAS DE VENTILACIÓN LOCALIZADA

Departamento Salud Ocupacional.Instituto de Salud Pública de Chile.


4

1.- ANTECEDENTES

La implementación de sistemas de ventilación localizados es una de las medidas de mayor apli-cación para el control de la exposición a agentes químicos en ambientes de trabajo; requiriendo para su eficacia de un alto grado de tecnicismo, en su diseño e implementación, como también en su mantención, para garantizar que las concentracio-nes del contaminante se encuentran controladas, manteniendo los lugares de trabajo sin riesgo para la salud de los trabajadores.

Conscientes de la inexistencia a nivel nacional de herramientas cuantitativas estandarizadas, y por ende de requerimientos mínimos para la evaluación de este tipo de sistemas, sumado al reducido núme-ro de especialistas a nivel país en la materia, es que el Instituto de Salud Pública de Chile a través de su Departamento Salud Ocupacional y específicamente de la Sección de Seguridad en el Trabajo, adicio-nalmente a la guía para la evaluación cualitativa de sistemas de ventilación localizados, ha estimado necesario elaborar una guía para la evaluación cuan-titativa de estos sistemas con el fin de uniformar y facilitar el trabajo de los especialistas en el área.

2.- OBJETIVO

Proporcionar una herramienta que permita eva-luar, en relación con la protección del trabajador, el comportamiento y eficacia de un sistema de ventila-ción localizado y sus componentes, ya sea del tipo simple o ramificado, a través de la caracterización de su diseño aerodinámico y la medición de sus va-riables de operación.

3.- ALCANCE

3.1.- TeóricoEvaluar 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 do-cumento las evaluaciones de cabinas de seguridad biológica, debido a que éstas serán tratadas en otro documento de referencia.

3.2.- Población ObjetivoTrabajadores que se encuentran expuestos a

polvos, humos, rocíos, nieblas, gases, vapores y a calor en sus ambientes de trabajo y que cuentan con uno o varios sistemas de ventilación localizada para el control de la exposición.

3.3.- Población UsuariaProfesionales especialistas que tengan conoci-

mientos previos de ventilación industrial, teóricos y/o prácticos; quienes serán encargados de evaluar el funcionamiento de sistemas de ventilación loca-lizada.

4.- MARCO LEGAL

Decreto Supremo Nº 594/99 del MINSAL.

5.- DESARROLLO

5.1.- Generalidades.La eficacia de los sistemas de ventilación loca-

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 ex-terior los contaminantes generados en el ambiente de trabajo, cumpliendo la normativa ambiental co-rrespondiente. Normalmente, es necesario medir velocidades del aire, caudales y presiones en dis-tintas secciones del sistema, con el fin de evaluar su funcionamiento en relación con estándares técnicos de diseño.

En este documento se presenta una guía o herra-mienta para evaluar sistemas de ventilación locali-zada, en base a las fichas técnicas que se entregan en el Anexo 1.

5.2.- Metodología.

5.2.1.- Instrumentación necesaria.Para fines de aplicación de la presente herra-

mienta, se hace necesario contar con instrumenta-ción que permita la medición de parámetros tales como presiones, velocidades y temperatura del



aire. En la actualidad se dispone de una serie de equipos, siendo los más utilizados los que se indi-can a continuación:

• Anemómetro de hélice: Se utiliza para medir velocidad del aire en secciones abiertas.

• Termoanemómetro: Se utiliza para medir velo-cidad del aire en ductos y frente a captaciones.

• Tubo de pitot: Se utiliza en conjunto con manó-metros de tubos o instrumentos digitales, para medir presiones y también velocidad del aire al interior de ductos.

Una descripción técnica más amplia y detallada de la instrumentación señalada en este punto, se presenta en el Anexo 2.

5.2.2.- Esquema del sistema a evaluar.Se deberá realizar un esquema del sistema de

ventilación, de forma de tener una visión física de la distribución de los componentes de éste, facili-tando la identificación de los puntos de medición utilizados para evaluar el sistema. Para tal fin, se deberá considerar la nomenclatura que se indica en la Figura 1, en la que se presenta un sistema con 5 captaciones a modo de ejemplo:

1 2

3

4

5

1-A

4-C

2-A

3-B

X

AA - B

BB - D

5-C

D - X

CC - D

D

L1-(2-A)

L3-(3-B)

C1-(4-C)

RA-1

RD-1

V1

1 2

3

4

5

1-A

4-C

2-A

3-B

X

AA - B

BB - D

5-C

D - X

CC - D

D

L1-(2-A)

L3-(3-B)

C1-(4-C)

RA-1

RD-1

V1

Figura 1:Vista isométrica de un Sistema de Ventilación Ramificado



6

a) Nomenclatura para identificación de componentes del sistema de ventila-ción:

• Captaciones o Encerramientos: Se identifican con número correlativo (ejemplo 1, 2, 3, 4 y 5 de la Figura 1)1.

• Puntos de Unión: Se identifican con letras ma-yúsculas (ejemplo A, B, C y D de la Figura 1).

• Ramal Principal: Corresponde a la línea central (eje “x” de la figura 1) a la cuál se unen los ramales primarios. Normalmente termina en el ventilador y en él se ubican los equipos retene-dores. Sus tramos se designan por 2 letras ma-yúsculas separadas por un guión ( A-B, B-D, y D-X de la Figura 1). En general un ramal princi-pal será aquel que transporta mayor caudal (en el caso de un ramal único, este será designado como ramal principal).

• Ramales Primarios: Corresponden a ramales que se unen directamente al ramal principal y se designan con un número y letra asociada al 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 le-tras 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 en-trada del aire (captación, acampanamientos), ductos rectos, codos expansiones, uniones, equipos retenedores como filtros y/o ciclones, etc.

• Ramales Secundarios: Corresponden a ramales que se unen a ramales primarios. Se identifican exactamente igual que los ramales primarios y su existencia estará supeditada a la compleji-dad y distribución espacial del sistema de ven-tilación.

1 Es importante mencionar que una máquina o equipo, puede incluir más de una captación.

• Retenedores: Se identifican con la letra mayús-cula “R” seguida de un subíndice caracterizado por dos códigos separados por un guión. El primer código de este subíndice será “A” ó “D” dependiendo de la ubicación del retenedor en relación al ventilador, mientras que el segun-do código será el número correlativo (RA-1 y RD-1 de la Figura 1).

• Ventilador: Se identifican con la letra mayúscu-la “V”, seguido de un subíndice correlativo (V1 de la Figura 1)

b) Nomenclatura para identificación de los

tramos de un ramal:

Como una forma de identificar un tramo de ra-mal, se designará por una letra mayúscula, seguido de un subíndice caracterizado por dos códigos se-parados por un guión. El primer código de este su-bíndice indicará la posición secuencial del elemento en el ramal mientras que el segundo indicará a cual de éstos nos estamos refiriendo (ramal).

Por convenio, la letra mayúscula a utilizar será:

• “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 – (2-A)”, 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 en-cuentran entre uniones, se designarán por una letra mayúscula (L si es ducto recto ó C si es codo) se-guida de un subíndice que indicará el tramo (ejem-plos: L(A-B), L( D-X), y en caso de codo, C(Y-Z))



5.2.3.- Mediciones.

5.2.3.1 Estrategia de Medición de acuerdo al Tipo de Captación

En los sistemas de ventilación localizada el dis-positivo o estructura de captación, es un compo-nente relevante para lograr el control de las emisio-nes 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 am-bientales que la extracción es suficiente para captar eficazmente los contaminantes2.

2 Si bien la metodología de evaluación ambiental están fuera del alcance de esta guía, se recomienda consultar la documenta-ción de referencia publicada por el Laboratorio Nacional de Referencia en la materia, Instituto de Salud Pública de Chile.

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 superfi-cie 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.



8

Para captaciones a distancia como la mostra-da 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, utilizan-do como guía para tal fin las Fichas 1-a ó 1-b del Anexo 1.

En aquellos casos que por motivos de la confi-guración del sistema sea inviable efectuar medicio-nes 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 capta-ción, explicando la ubicación y motivo de ésta en ítem “observaciones” existente por cada captación en las fichas antes mencionadas.

5.2.3.1.2 Mediciones en Encerramientos

En este caso la fuente se separa físicamente del ambiento por un cierre superior y normalmente tres cierres laterales, quedando un frente abierto para que se pueda acceder al proceso y permitir la entra-da del aire, con una velocidad que impida el escape del contaminante hacia el ambiente de trabajo. Esta velocidad se conoce con el nombre de velocidad de control.

Los encerramientos son siempre más efectivos que las captaciones a distancia porque la fuente queda aislada del ambiente. Entre los encerramien-

tos más utilizados se encuentran las campanas de laboratorio y las cabinas y cámaras de pintado. Es-tas últimas pueden ser de flujo horizontal o vertical descendente.

El parámetro que caracteriza el funcionamiento aerodinámico de los encerramientos es la veloci-dad del aire en el frente abierto o sección de traba-jo. 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 encerra-miento 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 será entre 4 y 25 puntos.

Además la velocidad media del conjunto de pun-tos se debe comparar con la velocidad de control estándar que corresponde al diseño del encerra-miento (véase sección 5.2.4 de la presente guía). Fi-nalmente se debe verificar que los valores puntuales no se desvíen del promedio en más de un 20 %.

Adicionalmente se recomienda el uso de ele-mentos como tubos de humo u otro tipo de trazador, para visualizar el movimiento del aire y comprobar que no existan turbulencias que afecten el sello de la campana o cabina.

Figura 3.

X

SISTEMA DE CAPTACIÓN

Figura 3

Vc

Superficie límite de influencia



5.2.3.1.3 Mediciones en Captaciones Espe-ciales

La enorme variedad de procesos industriales en los cuales puede intervenir un sistema de ventila-ción 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, laborato-rios 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 contaminan-

te 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 circu-la por el ramal.

El especialista deberá determinar los puntos de medición en donde insertar el instrumento de me-dición, 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 distan-cia de 3 diámetros respecto a la salida de la capta-ción 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 reco-mendados 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 diá-metros 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 velocida-des 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 em-bargo de acuerdo a las facilidades que existan en la instalación, el evaluador seleccionara aquellos pun-tos 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 Fi-cha 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 pre-sión 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 medicio-nes 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 sa-lida, 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 tota-les 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 indivi-dual, en concordancia con el esquema del sistema de ventila-ción efectuado por el evaluador.



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Adicionalmente podemos usar la Ecuación:

SPVENTILADOR = SPSALIDA – SPENTRADA - VPENTRADA

Además, de obtener la presión estática del venti-lador, es necesario medir la velocidad del aire, en su ducto de entrada o de salida, prefiriendo la sección donde se tenga menos turbulencia, para junto con la sección del ducto determinar el caudal movilizado.

Toda la información obtenida de las mediciones descritas en este punto, incluyendo las considera-ciones 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 Ventila-ción Localizada

Las velocidades de captación y de trasporte me-dia, en cada ramal del sistema, se deben comparar según corresponda con los valores recomendados que se presentan en el Anexo 5, mientras que la pre-sión 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 del Anexo 1, permitirán al especialista concluir res-pecto de funcionamiento del sistema de ventilación evaluado.

Esta información se deberá entregar en un in-forme técnico que contenga al menos lo siguiente7:

• Identificación de la empresa

• Objetivos

• Descripción de la empresa y/o proceso (in-cluye tipo de contaminante y existencia o no de informes de evaluación respecto del limite máximo permisible para cada caso entre otros factores)

• Descripción del sistema de ventilación loca-lizado (indicar si existen informes previos, ya sea cualitativos como cuantitativos al respecto)

• Metodología de medición

• Resultados obtenidos

• Análisis y conclusiones

• Recomendaciones.

DEFINICIONES

• 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 capta-ción que se utiliza para retener el contaminan-tes de acuerdo con las normas ambientales de emisión. Los más utilizados son los filtros para polvo, lo ciclones y los lavadores de gases.

• Ventilador: Elemento que aporta la energía ne-cesaria para mover el aire a través del sistema.

• Captaciones: Elementos utilizados para cap-turar el contaminante en los sistemas de ex-tracción localizada.

Existen captaciones que actúan a distancia,

7 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 entre-gar en el informe técnico, haciendo referencia al documento respectivo.

Presión Estática a la salida del ventilador

Presión Total a la entrada del Ventilador

Figura 4

Figura 4.



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 trans-portadoras, 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 traba-jador se ubica en su interior.

• Captaciones Múltiples: Se utiliza en má-quinas 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 cauda-les característicos, según el material a captar.

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 co-rreas transportadoras.

• Plenum: Cámara de presión uniforme. Se uti-liza en las cabinas y filtros para disminuir la energía cinética del aire y uniformar la veloci-dad 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 atmosférica: Es la presión que ejer-ce el peso del aire atmosférico circundante so-bre 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 rela-tiva 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 inmer-so 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 super-ficie que limita la zona donde la velocidad de succión del sistema de captación supera la ve-locidad 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 transpor-tarlo hacia la captación.

• Velocidad de transporte: Es la velocidad mínima a la cuál debe escurrir el aire en los ductos, para asegurar el arrastre de los con-taminantes e impedir la acumulación de estos durante el recorrido.

• Presión Cinética: También se denomina pre-sión 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

Figura 5.Captor múltiple de una máquina moldurera.



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puede ser positiva o negativa. Se le conoce como PT y se mide en pulg. c.a. ó en m/m c.a.

• Pérdida de Entrada: Es la energía necesaria para que el aire ingrese al ducto a través de la captación.

• Presión Estática de Captación (SP cap-tación ó SPhood): Es igual a la pérdida de entrada de la captación más la presión cinética en el ducto.

• Presión Total del ventilador: Es la diferen-cia de las presiones totales entre la salida y la entrada del ventilador.

• Presión Estática del ventilador: Se define como: SPventilador = TPventilador – VP sali-da. Se mide en pulg. c.a. ó mm c.a.

• Curva característica del ventilador: Es una representación grafica del funcionamiento del ventilador donde se relaciona su caudal y su presión estática o total. También se incluye la potencia y velocidad de giro del ventilador.

• Curva característica de un sistema de ventilación: Es una representación gráfica de la pérdida de carga del sistema de captación en función del caudal.

• Punto de operación: Es el punto de inter-sección de la curva característica del sistema y la curva característica del ventilador.

• Potencia al aire: Es la potencia teórica re-querida 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.

BIBLIOGRAFÍA

1.- ACGIH. “Manual Industrial Ventilation” , EUA, 20 Edición, 1988.

2.- BURTON, J.D. “Industrial Ventilation Work Book”, Editorial Library Congress Cataloging, EUA 1989.

3.- HEMEON, W.C. L. “Plant and Process Venti-lation”, Second Edition, Industrial Press, EUA 1963.

4.- C. HAROLD BERRY “Flow and Fan “Principles of moving air through ducts”. Editorial The Industrial Press, New York 13, NY.Copyright 1963.

5.- HAZARD W.G. “Ventilación Industrial”, Capí-tulo XXI Manual de Fundamentos de Higiene Industrial, 1º edición, CIS, España, 1981.

6.- V.V. BATURIN, Fundamentos de Ventilación In-dustrial, Editorial Labor, 1976.

7.- OPS-UBA. “Curso sobre Ventilación Indus-trial”, Escuela de Ingeniería Sanitaria, UBA, Argentina, 1966.

8.- CONTROLLING AIRBONE CONTAMINANT AT WORK, Una guía para ventilación local de ex-tracción, Published by Health and Safety Exe-cutive, 2008.



ANEXO 1:“Fichas para la evaluación cuantitativa de sistemas de ventilación localizados”



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20



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ANEXO 2:“Instrumentos para Evaluar Sistemas de Ventilación”

1.- Instrumentos para medir presiones rela-tivas:

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 to-tales, dinámicas y estáticas.

b) Manómetro:

Instrumento que detecta un diferencial de pre-sión. Si es inclinado, su rango de sensibilidad es mayor que un simple tubo en U. Se debe nivelar antes de utilizar.

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 si-guiente figura:

V TP (-), SP (-), VP (+) TP (+), SP (+), VP (+)

De esta forma, la configuración y conexión del instrumento “tubo pitot – manómetro” depen-derá de la presión a obtener como también de la ubicación del instrumento (antes o después del ventilador, lo cual se esquematiza a conti-nuación:

Antes del ventilador:

Presión Total (TP)

SP

TP

A la atmósfera

A la atmósfera

Presión Estática (SP)

Velocidad de Presión (VP)

Presión Total (TP)

SP

TP

A la atmósfera

A la atmósfera





Presión Total (TP)

SP

TP

A la atmósfera

A la atmósfera



Después del ventilador:

Presión Total (TP)

SP

TP

A la atmósfera

A la atmósfera



Presión Total (TP)

SP

TP

A la atmósfera

A la atmósfera



Presión Total (TP)

SP

TP

A la atmósfera

A la atmósfera



2.- Instrumentos para medir velocidades:

a) Anemómetro de hélice:

A un instrumento de hélice se le denomina generalmente anemómetro. Mide velocidad de aire. Este instrumento es direccional. Requie-re limpieza periódica de la hélice y calibración frecuente.

b) Termoanemómetro:

Su funcionamiento se basa en la transferen-cia de calor desde una resistencia al aire que pasa a través de ella. Este proceso se relaciona 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



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funciona en ambientes de polución moderada. Considerar recomendaciones del fabricante.

c) Manómetros aneroides:

Este instrumento se emplea para visualizar va-riables de presión (TP, VP, SP) en forma rápida, de un conjunto de zonas de un sistema de ven-tilación.

3.- Instrumentación complementaria:

a) Tubos de humo:

Para bajas velocidades se puede medir el tiem-po 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 movi-miento y dirección del aire en una planta.

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 efec-tuar diagnósticos de sistemas de ventilación locali-zada según las directrices de la presente guía, debe-rá necesariamente cumplir con los requerimientos de mantención y calibración que recomiende el Laboratorio Nacional de Referencia en la materia (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 es-tipule el fabricante del instrumento en particular.



ANEXO 3:“Sistemas de Captación”

1.- Tipos de Captaciones:

Captación simple Captación de captura lateral

Captación de captura lateral con brida

Captación de captura lateral con ranuras o slot Cabina de pintado

Captación Máquina Múltiple

Cabina de Seguridad Biológica

Captación Máquina Múltiple

Captación con ducto flexible

Captación simple

Captación Receptora

vertical

Captación de captura lateral múltiple con slot

Captación de captura tiro hacia abajo



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2.- Sistemas de CaptaciónDe los varios componentes de un sistema de con-

trol de contaminación del aire, el dispositivo de cap-tura 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.

b) Captaciones: Los sistemas de captación comprenden una categoría mucho más amplia que las DEC y son usadas para capturar parti-culados (partículas diminutas separadas, gases y/o aerosoles etc. emitidos desde una variedad de fuente), de procesos realizados en frío o ca-liente, por ejemplo hornos, operaciones de sol-dadura y tanques de electro-deposición entre otros.

2.1.- Clasificación de los Sistemas de Cap-tación

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:

Telecomando para manipulación de material radiactivo

Telecomando para manipulación de material radiactivo

Campana arenado

• Cabinas: Son como aquellas de envoltura to-tal pero con una entrada frontal de aspiración:

Cabina de Pintado

Cabina de seguridad Biológica



Cabina de seguridad química

• Sistemas de Captación de Captura: Tam-bién 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)

- Slot (de ranura)

- Downdraft ( de tiro hacia abajo)

- 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: Campa-nas pasivas o de toldo se localizan arriba o al lado de una fuente, para recolectar las emisio-nes, a las cuales se les da impulso:



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ANEXO 4

1.- Puntos recomendados para medición de presiones manométricas:



2.- Cómo efectuar mediciones con tubo de pitot y manómetro:

Plano tangente a un punto de inserción

PT PE

B A

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



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cualquiera, en la cual existe una perforación circular que permite la introducción de un tubo de pitot conec-tado 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:

( )min/4005 piemáximoVPVmáximo =

Luego calculamos el número de Reynolds (Re) a través de la siguiente fórmula:

mrmáximouD �

=Re

Donde:

D= Diámetro del ducto, en pie.

segpieenVmáximomáximavelocidadmáximou /,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 ob-tiene el valor de coeficiente de velocidad Fv ( máximouu �/ ), 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):

Ductos

Captación 2

Retenedor 1

Retenedor 2

Ventilador

Captación 1

Ramal 1-A

Ramal 2-A

Tramoo A - B

A Presión Total a la entrada del Ventilador

B A



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 CATramo �

∅ = 125 mm CBTramo �

∅ = 100 mm DCTramo �

∅ = 160 mm

.máximapresióndeVelocidadVPmáxima = (pulg. c.a).

0,43 0,41 0,43

( )min/4005 piemáximoVPVmáximo = 2626,3 2564,5 2626,3

segpiéenmáximaVmáximau /60

=� 43,8 42,7 43,8

Re mrmáximouD �

=,

112.058 87.395 143.489

FvVmáximaVmediaGráficoPor =: 0,84 0,83 0,84

min/piéenVmáximaxFvVmedia = 0,84 x 2626,3

= 2206,10,83 x 2564,5

= 2128,50,84 x 2626,3

= 2206,1

22

4piéDDuctoArea p

=

0,132 0,0847 0,216

CFMópiéenAxVmediaCaudal min/3=

2206,1 x 0,132 = 291.2

2128,5x ,0847 = 180.3

2206,1 x 0,216 = 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.



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ANEXO 5

Tabla1:Valores Recomendados para la Velocidad de Captura

CONDICIONES DE DISPERSIÓNDEL CONTAMINANTE EJEMPLOS

VELOCIDADDE CAPTURA

m/s pie/min

Liberado prácticamente sin velocidad en aire tranquilo

Evaporación desde depósitos; desengrase, etc. 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.

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

Fuente: Industrial Ventilation 20th Edition 1988



Tabla 2:Valores Recomendados para Velocidades de Transporte

NATURALEZA DEL CONTAMINANTE EJEMPLOSVELOCIDAD 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



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ANEXO 6:“Conflicto de Intereses”

La descripción de las actividades efectuadas, se presenta en la siguiente tabla:

MIEMBROS COMITÉ EXPERTOS a b c d e f g

Rómulo Zúñiga Rojas x x

Juan Carlos Lizama Vargas x x

Especifique: 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 re-laciones 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 resul-tados 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.

guia cuantitativa sistemas de ventilacion localizada

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