Polvere nei tubi di aspirazione?
Il Diametro conta.
Tubazioni troppo grandi possono rallentare l’aria e favorire gli accumuli. E un filtro che si sporca poco non dimostra, da solo, che l’impianto funzioni bene.
Il ventilatore gira, alla bocchetta si avverte aspirazione e i filtri richiedono poche sostituzioni. Tutto a posto? Non necessariamente.
Un impianto di aspirazione polveri deve captare il materiale alla fonte, trasportarlo nelle tubazioni e separarlo dall’aria nel depolveratore. Se la polvere viene aspirata ma si ferma lungo il percorso, il lavoro è rimasto a metà.
Per questo tubazioni, ventilatore e filtro devono essere dimensionati insieme. Una cappa filtrante a carboni attivi può sembrare una soluzione semplice: aspira l’aria contaminata, la filtra e la reimmette direttamente nel laboratorio, evitando la realizzazione di canalizzazioni e di uno scarico all’esterno.
Ma cosa accade quando sotto cappa vengono utilizzati acidi o sostanze che sviluppano vapori corrosivi? In questi casi, la scelta di una soluzione a ricircolo deve essere valutata con particolare attenzione. Il fatto che una cappa sia dotata di carboni attivi, infatti, non significa automaticamente che l’aria trattata possa essere reimmessa in sicurezza nell’ambiente di lavoro.
Bastano pochi centimetri in più per cambiare tutto
Consideriamo una portata effettiva di 3.600 m³/h, equivalente a 1 m³ d’aria al secondo. Ecco cosa succede cambiando il diametro interno della tubazione:
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Diametro interno |
Portata effettiva |
Velocità media dell’aria |
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ø250 mm |
3.600 m³/h |
20,4 m/s |
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ø315 mm |
3.600 m³/h |
12,8 m/s |
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ø355 mm |
3.600 m³/h |
10,1 m/s |
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ø400 mm |
3.600 m³/h |
8,0 m/s |
Passando da ø250 a ø355, il diametro aumenta del 42%, ma la velocità si dimezza. Questo accade perché la sezione cresce con il quadrato del diametro: a parità di portata, la velocità varia in proporzione inversa al quadrato del diametro.
Ipotizziamo che, per la specifica polvere e applicazione, il progetto richieda almeno 20 m/s. Nell’esempio, ø250 soddisfa il requisito; i diametri maggiori no.
Per raggiungere gli stessi 20 m/s in un tubo ø400 servirebbero circa 9.050 m³/h: oltre due volte e mezzo la portata iniziale. Una scelta che richiederebbe di rivalutare anche ventilatore, filtro e intera rete.
Alla polvere non serve spazio per parcheggiare: serve una velocità adeguata per arrivare al filtro.
Valori calcolati su diametri interni e portata effettiva costante. I 20 m/s sono un’ipotesi illustrativa, non una velocità universale. In un impianto reale, modificare i diametri può cambiare anche la portata.
Il filtro si sporca poco? Controlliamo anche i tubi.
«I filtri durano tantissimo: l’impianto funziona benissimo».
Può essere vero. Ma prima di festeggiare, vale la pena capire dove finisca la polvere.
Se le tubazioni sono troppo grandi rispetto alla portata effettiva, la velocità può risultare insufficiente al trasporto. Parte del materiale si deposita nella rete e al depolveratore ne arriva meno.
Il filtro si carica poco, ma la polvere non è scomparsa: si è fermata prima.
Una lunga durata degli elementi filtranti può anche dipendere da un carico contenuto, da una corretta selezione o da una pulizia efficace. Non è quindi, da sola, né prova di efficienza né segnale di un problema.
Per valutare l’impianto occorre verificare la captazione, misurare le portate e controllare che il materiale raggiunga il sistema di raccolta.
Preferiamo raccogliere la polvere nel filtro. I tubi hanno un altro mestiere.
Qual è la velocità corretta per trasportare le polveri?
Non esiste un valore valido per tutte le polveri. La velocità necessaria dipende da granulometria, densità, umidità, concentrazione e tendenza del materiale ad aderire o agglomerarsi.
Deve essere sufficiente a mantenerne il trasporto nelle condizioni previste. Aumentarla indiscriminatamente, però, non è la soluzione: velocità eccessive possono aumentare perdite di carico, consumi, rumorosità e usura, soprattutto con polveri abrasive.
Occorre distinguere tre grandezze:
- velocità di captazione, necessaria per intercettare il contaminante alla sorgente;
- velocità di trasporto, necessaria nelle tubazioni;
- velocità di filtrazione, legata alla portata e alla superficie del media filtrante.
Sono grandezze collegate, ma non intercambiabili.
E quando lavorano soltanto metà delle postazioni?
Prendiamo una dorsale ø355 attraversata da 7.200 m³/h: la velocità media è circa 20,2 m/s. Se, con meno utenze attive, la portata effettiva in quel tratto scende a 3.600 m³/h, la velocità cala a 10,1 m/s.
Stesso tubo, metà portata, metà velocità. Se il nuovo valore non è sufficiente a trasportare la polvere, possono iniziare a formarsi depositi anche in una rete che funzionava correttamente a pieno carico.
Ecco perché non basta verificare l’impianto con tutte le postazioni aperte. Occorre considerare anche gli assetti parziali, la posizione delle serrande e l’eventuale regolazione tramite inverter.
Chiudere metà delle utenze non significa automaticamente dimezzare la portata: il risultato dipende dalla rete e dalla regolazione del ventilatore. L’esempio mostra cosa accade quando la portata effettiva si dimezza.
Come limitare gli accumuli nelle tubazioni?
La prevenzione dei depositi parte dal progetto. Ogni tratto deve essere dimensionato sulla portata che lo attraversa, considerando derivazioni, cambi di sezione e condizioni di utilizzo. La sola portata totale del ventilatore non dimostra che ogni ramo lavori correttamente.
Durante l’esercizio servono inoltre:
- punti di ispezione accessibili;
- verifiche delle portate e delle condizioni di trasporto;
- controlli e pulizie programmati;
- una nuova valutazione quando cambiano lavorazioni, materiali o utenze.
Per polveri umide o adesive, la sola velocità dell’aria può non bastare a evitare incrostazioni: occorre valutare anche le cause di adesione. Se la polvere continua ad accumularsi, pulire è necessario. Capire perché si accumula lo è altrettanto.
Meno depositi nei tubi, meno combustibile disponibile
Quando la polvere è combustibile, ciò che si accumula nelle tubazioni non è soltanto un problema di pulizia: è materiale che può alimentare un principio d’incendio e favorirne la propagazione. Una scintilla o una particella incandescente può trovare negli accumuli un punto in cui avviare una combustione, anche lenta e inizialmente poco evidente. Mantenere una velocità di trasporto adeguata aiuta a evitare che le tubazioni diventino un deposito di materiale combustibile, riducendo le condizioni favorevoli allo sviluppo di un incendio. Dimensionare correttamente i diametri, verificare le portate e programmare ispezioni e pulizie significa quindi intervenire concretamente anche sulla sicurezza.
La polvere deve arrivare al sistema di raccolta, non creare riserve di combustibile lungo il percorso. Questo beneficio si affianca al controllo delle sorgenti di innesco e alle misure di protezione previste per la specifica applicazione.
Nei tubi e nel filtro servono velocità diverse
Nelle tubazioni occorre mantenere il materiale in trasporto. Nel depolveratore, invece, la portata deve essere distribuita su una superficie filtrante adeguata. Per i filtri a maniche o cartucce, la velocità di filtrazione si esprime generalmente in m/min: Velocità di filtrazione = Q / (60 × superficie filtrante)
Dove Q è la portata effettiva in m³/h e la superficie filtrante è espressa in m².
Con una portata di 6.000 m³/h:
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Superficie filtrante |
Velocità di filtrazione |
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100 m² |
1 m/min |
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50 m² |
2 m/min |
Dimezzando la superficie, il carico d’aria per unità di superficie raddoppia. Questo non significa che uno dei due valori sia sempre corretto e l’altro sbagliato. Il rapporto ammissibile dipende dalla polvere, dal media, dal sistema di pulizia e dalla costruzione del depolveratore.
Confrontare due filtri soltanto in base ai m³/h dichiarati può essere fuorviante: occorre sapere per quali materiali e condizioni sia prevista quella portata.
Se il filtro lavora male, ne risente tutto l’impianto
Una velocità di filtrazione eccessiva per l’applicazione può aumentare la perdita di carico, rendere più difficile la pulizia e ridurre la durata degli elementi filtranti. Se la maggiore resistenza provoca una diminuzione della portata, cala anche la velocità nelle tubazioni. Di conseguenza possono peggiorare sia la captazione sia il trasporto delle polveri. Anche aumentare i giri del ventilatore non è una soluzione automatica: prima occorre verificare che rete e depolveratore possano sostenere le nuove condizioni.
Tubazioni, filtro e ventilatore devono funzionare insieme, anche nelle condizioni di esercizio previste con il filtro carico.
La polvere sotto il tappeto? Nemmeno nei tubi.
Un impianto efficace si riconosce da come capta, trasporta e raccoglie la polvere nelle reali condizioni di lavoro.
In Airum partiamo dalla lavorazione e dimensioniamo insieme captazione, tubazioni, ventilatore e filtrazione, considerando le caratteristiche del materiale e le modalità di utilizzo.
Il nostro obiettivo? Far arrivare la polvere dove deve andare. Non far fare bella figura al filtro. Trovi depositi nelle tubazioni? Il reparto continua a impolverarsi? Devi aggiungere nuove postazioni?
Contatta Airum. Inviaci una descrizione della lavorazione e alcune foto dell’impianto: valuteremo quali approfondimenti e verifiche effettuare.
Tubi più grandi? La polvere potrebbe fermarsi prima del filtro.
Una tubazione abbondante può sembrare una scelta prudente. Negli impianti di aspirazione polveri, però, più grande non significa necessariamente migliore.
A parità di portata, aumentando il diametro diminuisce la velocità dell’aria. Se il flusso diventa troppo lento per trasportare la specifica polvere, il materiale tende a depositarsi sulle superfici interne, soprattutto sul fondo dei tratti orizzontali. L’aria continua a passare. La polvere, invece, può fermarsi nei tubi. Il diametro va quindi scelto in funzione della portata effettiva e delle caratteristiche del materiale. Sceglierlo “abbondante per stare tranquilli” può produrre proprio il risultato opposto.