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SEDE OSORNO ÁREA MECÁNICA

MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE GASES EN TALLER DE MANTENIMIENTO INDUSTRIAL, SEDE INACAP OSORNO

Autor(es)

FRANCISCO JAVIER FUENTEALBA RICOUZ CARLOS ALFONSO RICOUZ HIDALGO

Trabajo de seminario para optar al título profesional de Ingeniero Mecánico en Mantenimiento Industrial

Profesor Guía: Luis Chávez

Osorno, Chile enero de 2019

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1. Dedicatoria 1

A mis padres Jaqueline Ricouz y Saturnino Fuentealba por su apoyo incondicional durante estos años. A mis amigos, cuyo apoyo y risas en momentos complejos me ayudo a continuar a pesar de las vicisitudes. A Thom Yorke, cuya voz me inspiro y entrego calma en momento de estrés. A Catalina, por los 3 años juntos en el pasado que hicieron de mí una mejor persona.

Francisco

iii

Dedicatoria 2

A mis padres Alfonso Ricouz Cárdenas, Isabel Hidalgo Ruiz, por todo el amor, paciencia y el apoyo incondicional que me han brindado en todo momento de mi vida. A mis hermanas Samantha y Marta por su cariño, apoyo y su ayuda, a todos mis familiares, seres queridos y amigos por incentivarme constantemente a terminar mi carrera.

Carlos

iv

2. Agradecimientos

A profesores, personal administrativo y funcionarios en general de INACAP. A Gabriel Toledo, ex jefe de carrera del área mecánica y a Randolph Wompner, actual jefe de carrera del área mecánica, a todos ellos por ser el pilar de nuestra vida estudiantil en estos 4 años. Carlos & Francisco

v

3. Resumen Ejecutivo MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN GASES EN TALLER DE MANTENIMIENTO INDUSTRIAL, SEDE INACAP OSORNO

Por FRANCISCO JAVIER FUENTEALBA RICOUZ CARLOS ALFONSO RICOUZ HIDALGO

Profesor Guía: Luis Chávez Diciembre 2018

El presente trabajo plantea un método de análisis que permite optimizar el sistema de extracción de gases de soldadura en el taller de Mantenimiento Industrial de la sede Inacap Osorno. Esto con el fin de mejorar la calidad del aire en el ambiente.

vi

4. Tabla de Contenidos 1.

Dedicatoria 1 ......................................................................................................... ii

2.

Agradecimientos .................................................................................................. iv

3.

Resumen Ejecutivo...............................................................................................v

4.

Tabla de Contenidos ........................................................................................... vi

5.

Tabla de Índice de Ilustraciones, tablas y ecuaciones....................................... ix

6.

Nomenclatura ...................................................................................................... xi

7.

Introducción ......................................................................................................... 3 Capítulo I: Antecedentes Generales del Estudio ................................................... 5

8.

Origen del tema ................................................................................................... 5

9.

Formulación del Problema .................................................................................. 6

10.

Justificación...................................................................................................... 7

Capítulo II: Objetivos. .............................................................................................. 9 11.

Objetivos del estudio ....................................................................................... 9

12.

Objetivo general ............................................................................................... 9

13.

Objetivos específicos ....................................................................................... 9

Capítulo III: Metodología ....................................................................................... 12 14.

Alcances o ámbito del estudio....................................................................... 12

15.

Metodología propuesta .................................................................................. 13

16.

Plan de Trabajo .............................................................................................. 14

Capítulo IV: Exposición y Consecuencias. ........................................................... 18 17.

La exposición a los gases y su daño a la salud ........................................... 18

Capítulo V: Marco Teórico. ................................................................................... 29

vii

18.

Conceptos básicos y leyes sobre los gases ................................................. 29

19.

Soldadura, proceso arco manual(SMAW) .................................................... 33

20.

Ventilación ...................................................................................................... 37

21.

Ventilación Localizada ................................................................................... 37

22.

Ventiladores ................................................................................................... 42

23.

Diseño y funcionamiento actual del sistema................................................. 47

24.

Movimientos del aire ...................................................................................... 49

25.

Memoria de cálculo ........................................................................................ 53

25.

Cálculos.......................................................................................................... 57

Capítulo VI: Propuesta de Mejora. ....................................................................... 63 26.

Propuesta ....................................................................................................... 63

27.

Proceso de selección del ventilador.............................................................. 64

28.

Equipos Seccionados .................................................................................... 68 Equipo de extracción de gases ......................................................................... 68 Entradas de aire ................................................................................................ 72 Disposición de los equipos en el taller ............................................................. 74

Capítulo VII: Análisis de costos. ........................................................................... 76 29.

Costos, equipo de extracción de gases ........................................................ 76

30.

Costos, rejillas para ingreso de aire .............................................................. 80

31.

Costos de instalación de equipos ................................................................. 81

32.

Costo total del proyecto ................................................................................. 82

Conclusiones ......................................................................................................... 85 33.

Fuentes Bibliográficas ................................................................................... 81

Anexo 1.................................................................................................................. 86

viii

Anexo 2.................................................................................................................. 87 Anexo 3.................................................................................................................. 88 Anexo 4.................................................................................................................. 89 Anexo 5.................................................................................................................. 90 Anexo 6.................................................................................................................. 91

ix

5. Tabla de Índice de Ilustraciones, tablas y ecuaciones Tabla 1 Promedio diario anual de MP 2.5 en la ciudad de Osorno(Ministerio de Medio Ambiente, 2018) ______________________________________________ 18 Tabla 2 Valores referenciales normados de PM 2.5 en el aire(Ministerio del Medio Ambiente, 2011) ____________________________________________________ 19 Tabla 3 Grafico sobre Valores Limites Ambientales(Rojas, 2009) ____________ 22 Tabla 4 “Renovación de aire por hora según el recinto”(TAIS Ingenieria, 2013) _ 55 Tabla 5 Velocidad de arrastre de contaminantes __________________________ 61 Tabla 6 características técnicas(SODECA, 2016) _________________________ 70 Tabla 7 Medidas disponibles para rejillas ________________________________ 73 Tabla 8 conversión de euro a peso chileno (SODECA, 2016) ________________ 76 Tabla 9 Costo total del proyecto (fuente propia) __________________________ 83 Ilustración 1 “ley de boye” (fuente propia) _______________________________ 30 Ilustración 2 “Ley de Gay- Lussac” (fuente propia) ________________________ 31 Ilustración 3 “Ley de Charles” (fuente propia) ____________________________ 32 Ilustración 4 “procesos de soldadura Arco manual” (INDURA, 2007) _________ 34 Ilustración 5 “Electrodo 6011”(INDURA, 2007)____________________________ 35 Ilustración 6 “Electrodo punta azul”(INDURA, 2007) _______________________ 36 Ilustración 7 “ventilador axial”(Haro, 2006) _______________________________ 43 Ilustración 8 “Ventilador centrifugo”(Haro, 2006) __________________________ 44 Ilustración 9 “Ventilador centrifugo”(Haro, 2006) __________________________ 45 Ilustración 10 “Ventilador centrifugo de alabes rectos”(Haro, 2006) ___________ 46 Ilustración 11 “Ventilador centrifugo con alabes curvados y perfil aerodinámico" (Haro, 2006) _______________________________________________________ 47 Ilustración 12 Mediciones de velocidad _________________________________ 48 Ilustración 13 “flujo de aire de ventilación”(TAIS Ingenieria, 2013) ____________ 50 Ilustración 14 “flujo actual de aire en el taller” (fuente propia) ________________ 51

x

Ilustración 15 “Flujo correcto de aire” (fuente propia) ______________________ 52 Ilustración 16 “Área de soldadura” (fuente propia) _________________________ 58 Ilustración 17 Punto de extraccón dela campana __________________________ 59 Ilustración 18 Foco de generación de gases _____________________________ 61 Ilustración 19 Características-Aplicaciones para ventiladores(American Conference of Governmental Industrial Hygienists, Inc., 1992) _________________________ 65 Ilustración 20 Ventiladores especiales y sus características de diseño(American Conference of Governmental Industrial Hygienists, Inc., 1992) _______________ 66 Ilustración 21 equipo de extracción de gases(SODECA, 2016) ______________ 69 Ilustración 22 Equipo de extracción de gases de gases (SODECA, 2016) ______ 69 Ilustración 23 dimensiones del equipo de extracción de gases(SODECA, 2016) 71 Ilustración 24 Características técnicas de la rejilla _________________________ 73 Ilustración 25 Plano del taller de mantenimiento con la disposición final de equipos(fuente propia) _______________________________________________ 74 Ilustración 26 Cotización equipo de extracción ___________________________ 78 Ilustración 27 Cotización rejillas _______________________________________ 80

Ecuación 1 “Ley de ohm” _____________________________________________ 53 Ecuación 2 Caudal __________________________________________________ 54 Ecuación 3 Caudal de aire requerido ___________________________________ 55 Ecuación 4 Caudal de extracción de campana ___________________________ 56

xi

6. Nomenclatura

T04

: Numeración del taller

PM 2,5

: Particulate Matter (material particulado)

VLA

: Valor Limite Ambiental

NO2

: dióxido de nitrógeno

I.A.R.C

: Centro Internacional de Investigaciones Sobre el Cáncer

DHHS

:

Departamento de Salud y Servicios Humanos

EPA

:

Agencia de Protección Ambiental

°K

:

Grados Kelvin

Seg.

:

Segundo

V1

:

Volumen 1

V2

:

Volumen 2

T1

:

Temperatura 1

T2

:

Temperatura 2

SMAW

:

Shield Metal Arc Welding (soldadura de arco revestido)

mm

:

Milímetros

D.S.

:

Decreto Supremo

I

:

Intensidad

V

:

Voltaje

R

:

Resistencia

Q

:

Caudal requerido

R/h

:

Renovaciones de aire por hora

Hp

:

Horsepower (Caballo de fuerza)

P

:

Potencia

A

:

Amperios

V

:

Voltaje

Ω

:

Ohmnio

xii

m

:

Metro

m³

:

Metro cubico

s

:

Segundo

mm.c.a

:

Milímetro de mercurio

Hz

:

Hertz

VP

:

Valor de producto

VE

:

Valor en euro

VF

:

Valor final

EUR

:

Euro

CLP

:

Peso Chileno

2

Introducción

2

3

7. Introducción En la actualidad, las empresas están obligadas a cumplir con las legislaciones y normativas con respecto a la seguridad, higiene, salud ocupacional y medio ambiente, en todo proceso productivo.

Según dichas normativas se presenta esta tesis, que pretende evitar enfermedades y contaminación ambiental. Este proyecto está diseñado para ajustarse a las condiciones locales para solucionar una necesidad actual y futura.

Se realizará un mejoramiento al sistema de extracción de aire del sector de soldadura en el taller de mantenimiento industrial el cual no cumple su función con eficacia.

El mejoramiento está enfocado en mantener el sistema operativo en condiciones óptimas, con el objetivo de conseguir un ambiente adecuado para las labores educativas diarias que se realizan en el taller.

En este informe detallamos y describimos el problema, presentamos problemáticas relacionadas a esta e introducimos nuestra propuesta de mejora.

4

Capítulo I Antecedentes Generales del Estudio

5

Capítulo I: Antecedentes Generales del Estudio 8. Origen del tema En el taller de mantenimiento (Taller T04) de la sede INACAP Osorno se realizan diferentes trabajos que implican la emisión de gases contaminantes al ambiente del taller. Estos gases se mitigan a través del sistema de ventilación del taller. Sin embargo, existe un sistema de extracción propio para los gases de soldadura, debido a que estos gases suelen tener una densidad diferente como para poder ser extraídos por el sistema de ventilación del taller. Este sistema actualmente no está ventilando los gases en su totalidad, causando un ambiente contaminante que puede ser altamente dañino para la salud. Este problema no es solo para quienes trabajan en la soldadura, ya que los gases se expanden por todo el taller y afecta a quienes puedan tener clases ahí.

Los daños para la salud varían según el tipo de gas y la cantidad gases inhalados, pero en rasgos generales pueden ir desde ardor en los ojos hasta la muerte:

La inhalación de humos de soldadura puede provocar diversos daños en la salud dependiendo de los contaminantes que contengan.

Los efectos más habituales son las intoxicaciones crónicas causadas por exposiciones continuadas a concentraciones moderadas de contaminantes, que pueden conducir a enfermedades profesionales. En determinadas condiciones pueden producirse accidentes de trabajo por intoxicaciones agudas en exposiciones concentraciones muy elevadas de contaminantes.

cortas a

6

En ambos casos la gravedad puede variar desde leves trastornos pasajeros hasta patologías graves, incluso con desenlace fatal. Otros posibles efectos menos ligados a la severidad de las exposiciones son los sensibilizantes, los cancerígenos y los teratógenos. (Rojas, 2009)

En este informe detallaremos el problema actual desde el punto de vista macro y micro, propondremos posibles causas y evaluaremos acciones para dar una solución al problema.

9. Formulación del Problema ¿El sistema de extracción en el taller de mantenimiento T04 en sede INACAP Osorno cumple con los parámetros óptimos de funcionamiento según las necesidades de extracción?

El sistema de extracción actualmente no cumple con los requerimientos de funcionamiento para que este sea considerado como un “sistema óptimo”. Con esta tesis se pretende presentar una mejora para que el sistema alcance los parámetros de funcionamientos adecuados a los requerimientos.

7

10.

Justificación

Este proyecto se justifica dada la presencia constante de gases metálicos luego de que se trabaja en soldadura en el taller T04 de la sede INACAP Osorno.

El principal factor que influye en esta presencia de gases es el presunto mal funcionamiento del sistema de extracción en el taller, mal funcionamiento que será estudiado y comprobado o descartado, según sea el caso. Al hablar de presencia de gases, se refiere al hecho de que, una vez realizado el trabajo de soldadura, los gases producto de este son fácilmente visibles en el ambiente en momentos en que ya debió ser evacuado todo el material particulado del taller.

La presencia de gases en el ambiente tiene su peligro claro en la salud de quienes están presentes en el lugar al momento de la contaminación. Los daños a la salud pueden ser variados según el tiempo y nivel de exposición, pero en general van de ardor y molestias en ojos y vías respiratorias, hasta enfermedades graves que, a largo plazo, pueden significar afecciones crónicas a la salud.

8

Capítulo II Objetivos

9

Capítulo II: Objetivos.

11.

Objetivos del estudio

Mejorar la calidad del aire en el taller T04, mediante un sistema óptimo de extracción de gases, al momento de desarrollar labores de soldadura, para tener un ambiente óptimo para la realización de actividades académicas.

Esto beneficia la salud de los alumnos y docentes que frecuentemente están en este entorno toxico.

12.

Objetivo general

Diseñar una propuesta de mejora en el sistema de ventilación del área de soldadura en el taller de mantenimiento, para evitar la acumulación de gases de soldadura en el lugar y así generar un ambiente grato y saludable.

13. -

Objetivos específicos

Identificar los elementos causales de que los gases no sean evacuados por el sistema de ventilación

-

Verificar el estado de operación actual del equipo de ventilación.

-

Comparar parámetros de mediciones realizadas en el equipo con los parámetros nominales de este.

-

Proponer acciones de mejora para el sistema de ventilación. Esto a partir de evaluaciones previas, realizadas a través de comparaciones de parámetros y verificación estados de operación del sistema.

10

Capítulo III Metodología

12

Capítulo III: Metodología

14.

Alcances o ámbito del estudio

Teniendo en cuenta que el proyecto se justifica por un tema de salud que está directamente relacionado con la ventilación del área de soldadura, no abordaremos en profundidad los daños que pueda causar a la salud de las personas durante el desarrollo de nuestra investigación y solo nos limitaremos a evidenciar los daños a la salud como un problema real en el apartado de justificación.

En cambio, sí se debe profundizar en los análisis físicos en la rama de mecánica de fluidos, ya que así podremos proponer acciones de mejora para el sistema.

Debido a que los ductos pueden no estar diseñados de la manera correcta para un funcionamiento óptimo, también se analizara el diseño estructural del sistema de ventilación con el fin de encontrar posibles falencias.

El proyecto requiere de amplio análisis de datos y parámetros para llegar a proponer acciones de mejora en el sistema de ventilación.

13

15.

Metodología propuesta

Para llevar a cabo este proyecto se planean varias etapas, las cuales conllevan tareas y actividades. A continuación, se nombran y detallan brevemente las etapas del proyecto: 

Verificar el estado actual de operación del equipo de ventilación:

En primer lugar, observaremos el estado actual de operación del sistema. Observaremos los factores que pueden afectar al sistema y todo lo que esté relacionado con él. 

Comparar parámetros de mediciones realizadas en el equipo con los parámetros nominales de este:

Luego, analizaremos los parámetros nominales de operación del sistema con los parámetros reales. Se realizarán mediciones de estos parámetros esperando obtener resultados deseados. 

Identificar los elementos causales de que los gases no sean evacuados por el sistema de ventilación:

Al explorar el área observando todo lo relacionado con el sistema en sí, también, teniendo el análisis de los parámetros medidos, identificaremos los elementos que evitan que el sistema funcione de manera óptima. 

Proponer acciones de mejora para el sistema de ventilación. Esto a partir de evaluaciones previas, realizadas a través de comparaciones de parámetros y verificación estados de operación del sistema

14

Finalmente propondremos acciones de mejora para el sistema de las cuales veremos técnica y económicamente cual es la más apropiada para aplicar al sistema, esto marca el final del proyecto esperando que se cumplan las expectativas deseadas.

Para llevar a cabo este proyecto se planean etapas, las cuales conllevan tareas y actividades. A continuación, se nombran las etapas del proyecto: •

Registro de información

•

Recopilación de datos

•

Medición de parámetros

•

Análisis de la situación

•

Planeamiento de solución.

16. •

Plan de Trabajo

Registro de información: En esta etapa se recolectará toda la información posible, esta información será

proporcionada por quienes se vean afectados por esta condición en la sede como también datos recolectados en internet. Los datos extraídos desde internet serán a cerca de los índices de contaminación que los gases de soldadura emiten. •

Recopilación de datos: Se realizarán muestreo de datos, tanto de presión, temperatura, densidades de

gases y niveles de contaminación del aire. •

Medición de parámetros:

En esta parte mediremos parámetros del sistema de ventilación los cuales serán comparados con los parámetros nominales de este.

15

•

Análisis de la situación

Una vez obtenidos todos los datos, mediciones y parámetros se dará paso a realizar el análisis de la situación. De este análisis obtendremos un resultado, el cual explicara por qué se provoca este fenómeno en que los gases no logran ser evacuados por el sistema de ventilación. •

Planeamiento de solución

En esta etapa, de acuerdo con lo analizado, se buscará una solución óptima y que cumpla con el objetivo planteado.

Carta Gantt

16

17

Capítulo IV Exposición y Consecuencias

18

Capítulo IV: Exposición y Consecuencias.

17.

La exposición a los gases y su daño a la salud

Estos gases entran en la clasificación PM2.5. Estas partículas son las más finas y puestas en la lupa durante los últimos años producto de los daños que provoca en la salud. Actualmente las autoridades chilenas han puesto particular atención en el estudio de este tipo de partículas, producto del gran aumento de estas partículas en el aire durante el año 2018, tal como evidencia el siguiente gráfico:

Tabla 1 Promedio diario anual de MP 2.5 en la ciudad de Osorno(Ministerio de Medio Ambiente, 2018)

19

La tabla anterior nos muestra que el promedio diario anual de PM 2.5 y evidencia la alarmante situación; El promedio diario del presente año está por sobre 54 PM 2.5. Este número por sí solo no dice nada, pero la siguiente tabla aclara cuan grave es la situación.

MP2.5 (ug/m3)

CONDICION

Hasta 49

BUENA

50-79

REGULAR

80-109

ALERTA

110-169

PRE-EMERGENCIA

170

EMERGENCIA

Tabla 2 Valores referenciales normados de PM 2.5 en el aire(Ministerio del Medio Ambiente, 2011)

Esta tabla llega a afirmar que durante los 365 días del año 2018 no hay, en promedio, días con condiciones ambientales aceptables.

Todos estos datos dan a conocer lo grave que es la situación actualmente con las partículas PM 2.5 en la ciudad y como las autoridades están prestando mucha atención producto de su peligrosidad.

20

Dichas partículas son altamente perjudiciales para la salud según la Organización Mundial de la Salud en su informe sobre calidad del aire, publicado en 2006:

Como valor guía para el MP2,5 en exposiciones prolongadas se eligió una concentración anual media de 10 µg/m3.

En el

estudio de la Sociedad Americana del Cáncer (ACS) (Pope et al., 2002), este valor representa el extremo inferior de la gama en la que se observaron efectos significativos

en la

supervivencia. La adopción de una guía en este nivel concede un valor importante a los estudios de exposición prolongada que utilizan los datos de la ACS y los de Harvard de seis ciudades (Dockery et al., 1993; Pope et al.,1995; HEI, 2000; Pope 2002; Jerrett 2005).).

En todos estos estudios se notificaron

asociaciones estrechas entre la exposición prolongada al MP2,5 y la mortalidad. (Organización Mundial de la Salud, 2006)

Las partículas finas PM 2.5 son en su mayoría producto de los gases de combustión y gases metálicos. Esta es la razón por la cual se debe presentar una solución pronta al problema en esta investigación, ya que los daños producidos por la exposición prolongada a agentes contaminantes pueden ir desde malestar en vías respiratorias u ojos hasta el desarrollo de afecciones cardiovasculares.

Los efectos que las partículas causan en la salud de las personas

han

estado

históricamente

asociados

a

la

exacerbación de enfermedades de tipo respiratorio, tales como la bronquitis, y más recientemente también se han analizado y demostrado sus efectos sobre dolencias de tipo cardiovascular. Los últimos trabajos científicos sugieren que este tipo de

21

contaminación, y particularmente las partículas procedentes del tráfico urbano, está asociado con incrementos en la morbimortalidad de la población expuesta y al creciente desarrollo del asma y alergias entre la población infantil. En el caso de las PM2,5, su tamaño hace que sean 100% respirables ya que viajan profundamente en los pulmones, penetrando en el aparato

respiratorio

y

depositándose

en

los

alvéolos

pulmonares, incluso pueden llegar al torrente sanguíneo. Además, estas partículas de menor tamaño están compuestas por elementos que son más tóxicos (como metales pesados y compuestos orgánicos) que los que componen, en general, las partículas más grandes. (Linares & Díaz, 2008)

En relación directa a los gases de soldadura se determinan los daños y lo toxico de los gases de soldadura según el material base, el material de aporte, recubrimientos del material base y posibles contaminantes en el ambiente, esto se mide según la tabla de valores conocida como Valor Limite Ambiental (VLA), tabla que da valores límite, según el material, para la exposición por parte de los seres humanos. La inhalación de humos de soldadura puede ocasionar daños para la salud. Los órganos afectados y la gravedad de las lesiones dependen de los contaminantes presentes en los humos y de la cantidad inhalada. Cada contaminante tiene asignada una concentración máxima en el aire, conocida como Valor Límite Ambiental (VLA), por debajo del cual se considera que, en base a los conocimientos actuales sobre su toxicidad, la mayoría de los trabajadores expuestos durante toda su vida laboral, no sufrirán trastornos en su salud. En la medida que se superen estos límites aumentarán las probabilidades de que los daños se manifiesten. (Rojas, 2009).

22

La siguiente tabla muestra valores referenciales en esta escala para varios tipos de materiales:

| Tabla 3 Grafico sobre Valores Limites Ambientales(Rojas, 2009)

Efectos primarios (agudos)

Llamamos efectos agudos a las consecuencias de la exposición prolongada a humos tóxicos de algún material por sobre los Valores Limites Ambientales, generalmente en un periodo de tiempo corto y considerado en teoría a las personas que trabajan en soldadura.

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Algunos de estos efectos agudos son:

Irritación en las vías respiratorias: Algunos metales como el cobre, plomo, níquel y cadmio pueden dañar el tejido de las vías respiratorias, pudiendo devenir en enfermedades respiratorias por inflamación de las vías (neumonitis) o por acumulación de líquidos en el tejido de las vías respiratorias (edemas). Esto es relativo al tiempo y nivel de exposición. En relación con los gases que directamente pueden estar en el aire por la acumulación de los factores que fueron nombrados anteriormente (material de aporte, material base, etc.), estos pueden tener efectos aún más graves para la salud, llegando incluso a la muerte.

Ciertos gases y vapores tales como los ácidos clorhídrico y fluorhídrico, la acroleína, el ozono, el dióxido de nitrógeno (NO2) y el fosgeno, provocan la irritación de las mucosas de las vías respiratorias y del tejido pulmonar, y dependiendo de su concentración y del tiempo de exposición, pueden ocasionar desde

leves

irritaciones

pasajeras

hasta,

en

casos

especialmente desfavorables, la muerte por edema pulmonar. (Rojas, 2009)

En el caso de los ácidos clorhídrico, fluorhídrico, el ozono y la acroleína, los efectos irritantes en ojos y garganta se presentan rápidamente luego de una exposición por sobre el limite entregado en los VLA.

Para el caso de los restantes gases (dióxido de nitrógeno y fosfeno) y los metales nombrados anteriormente, la exposición no presenta necesariamente síntomas al principio, si no que luego de 18 a 24 horas luego de la exposición.

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Asfixia química: La asfixia química es producida por la inhalación de gases metálicos altamente tóxicos o por otro tipo de toxinas (cianuro, por ejemplo)

En el caso de los gases por soldadura, los gases tóxicos como el monóxido de carbono o monóxido de nitrógeno atacan directamente los glóbulos rojos en la sangre, afectando directamente la oxigenación del cuerpo en general. Esto puede causar mareos, debilidad corporal, dolores de cabeza y desorientación de mayor o menor intensidad según el tiempo y nivel de exposición. Los casos más graves de exposición a estos gases pueden llegar a la pérdida de consciencia, convulsiones e inclusive, en condiciones extremas, inducir un coma o la muerte.

Fiebre del soldador: La fiebre del soldador, fiebre de los metales o fiebre de los humos metálicos, es un “estado” febril donde quien estuvo expuesto a gases de zinc presenta síntomas clásicos de la gripe común, tales como dolores de cabeza, dolores musculares, etc.

Este fenómeno generalmente ocurre en horas posteriores a la exposición y suele desaparecer horas después sin dejar secuelas en el sujeto.

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Efectos crónicos Llamamos “secuelas crónicas” a todas las secuelas en la salud de las personas no necesariamente al momento de la exposición o en las primeras 24 horas, si no que se pueden presentar muchos años después.

Son efectos que se reflejan luego de un largo periodo de exposición a gases de soldadura, cuando la acumulación de toxinas producidas por la inhalación de humos ha causado demasiado daño en los órganos comprometidos.

Algunos de estos efectos son:

Daño profundo en diferentes órganos y sistemas del cuerpo humano: Tal como se explicó anteriormente, las partículas PM2.5, presentes en los humos producto de la soldadura, son altamente dañinas para el sistema respiratorio. La causa de esto es su progresiva penetración y acumulación en los pulmones, lo que produce un daño que va desde problemas respiratorios similares a los que sufriría un “fumador social”, hasta el desarrollo de fibrosis pulmonar.

Los efectos crónicos causados en el sistema respiratorio dependen del nivel de exposición y del tipo de gas que se haya inhalado.

Gases como el monóxido de carbono, presente en la mayoría de los humos de soldadura, puede originar profundos daños en los órganos vitales del cuerpo humano luego de largos periodos de exposición. Esto se debe a que, al ingresar al cuerpo a través del sistema respiratorio, este material articulado se desintegra dentro de los pulmones y se ramifica a órganos como el hígado, estómago y riñones. Inclusive se pueden desarrollar tumores cerebrales y daños en el sistema nervioso.

26

Efectos cancerígenos: Los humos de soldadura tienen presencia de componentes tóxicos potencialmente cancerígenos como el plomo y cadmio. El Centro Internacional de Investigaciones Sobre el Cáncer (I.A.R.C) determina que los humos producidos en el proceso de soldadura se ubican en el grupo 2B, perteneciente a los agentes “posiblemente cancerígenos para los humanos”. Si bien no existe seguridad total en que estos humos puedan desarrollar algún tipo de cáncer en los seres humanos, con los estudios actuales se considera que es altamente probable que así sea, a la falta de estudios que confirmen o desmientan esta situación.

No se ha demostrado definitivamente que el plomo produce cáncer (es carcinogénico) en seres humanos. Ratas y ratones a los que se administró dosis altas de un tipo de compuesto de plomo desarrollaron tumores en el riñón. El Departamento de Salud y Servicios Humanos (DHHS) ha determinado que es razonable predecir que el plomo y los compuestos de plomo son carcinogénicos en seres humanos basado en evidencia limitada en estudios de seres humanos y en evidencia suficiente en estudios en animales. La EPA ha determinado que el plomo es probablemente carcinogénico en seres humanos. (Agencia para Sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades (ATSDR), 2007)

La intoxicación crónica por cadmio produce alteraciones en los sistemas respiratorio, nefrourológico y musculoesquelético; así como cáncer pulmonar, prostático, renal y gástrico; y altera la fertilidad y presión arterial. (González, Alfaro, Muñoz, & Espina, 2006)

27

Los humos de soldadura también pueden contener asbesto. Este material es particularmente peligroso para la salud, puesto que, si se está expuesto constantemente a este tipo de gases, se aumenta considerablemente el riesgo de desarrollar cáncer de pulmón y otras enfermedades pulmonares como la asbestosis.

los soldadores pueden estar expuestos en trabajos de soldadura y oxicorte en operaciones de mantenimiento y desguace de equipos calorifugados con este material, tales como tuberías, hornos, calderas, barcos, vagones etc. durante los cuales se desprenden fibras de amianto con demostrada capacidad para provocar mesoteliomas pleurales y otros tipos de cánceres pulmonares. (Rojas, 2009)

28

Capítulo V Marco Teórico

29

Capítulo V: Marco Teórico. 18.

Conceptos básicos y leyes sobre los gases

Los gases son, por definición, fluidos cuya baja atracción molecular les permite tener una forma y volumen indefinida, además de tener una capacidad de expansión y compresión. Si bien se suele definir gases como vapor, en realidad es todo fluido que cumpla con las condiciones anteriores y que además posea una baja densidad. Los gases tienen diferentes propiedades que sirven para tener claridad de cómo funcionan a nivel práctico para ser extraídos.

Temperatura: La temperatura de un gas define la cantidad de energía calorífica que puede tener el gas, además de estar directamente relacionada a la velocidad de extracción para el modelo actual. Si la temperatura es más alta, los gases subieran más rápido a la parte alta donde deben ser extraídos, mientras que si la temperatura baja entonces estos gases, por naturaleza propia, se expandirán por toda la zona sin llegar realmente a ser evacuados por completos. La temperatura en un proceso de arco manual puede llegar a 4500°K, pero a un tiempo de decaimiento de 10-3 seg, lo que significa que al pasar una milésima de segundo desde la extinción de la fuente eléctrica la temperatura del gas bajara su temperatura de manera sostenida.

Presión: La presión es, en términos simples, la cantidad de fuerza que ejerce el gas en relación con el espacio que lo contiene. Al ser un espacio amplio como el taller T04 los gases que se extraen generan una presión mínima y que realmente es despreciable para la aplicación de la solución al problema.

30

Densidad: La densidad de los gases se determina por la presión y la temperatura de este. La temperatura es inversa a la densidad, así, si la temperatura aumenta, la densidad disminuye si es que no varía la presión del gas. Si la densidad del gas es mayor a la del aire, este se acumulará en la zona baja del recinto y en la zona alta si la densidad es menor. Por esta razón el gas a alta temperatura es capaz de subir cuando la densidad no varía por otros factores (presión, por ejemplo). Si la temperatura del gas baja antes de que pueda ser extraído por su totalidad, la densidad del gas hará que este se acumule a una altura donde el sistema de extracción no puede evacuar los gases de manera eficiente.

Leyes que gobiernan los gases

La relación de los factores nombrados con anterioridad está dada por las llamadas “leyes de los gases”, estas son leyes que nos indican la relación y las propiedades de los gases en base a los factores anteriores:

Ley de Boyle: Esta ley establece que la presión y el volumen de un gas están relacionados de manera inversa si la temperatura es constante. Cuando el volumen de un gas aumenta, su presión disminuye, puesto que ocupa más espacio, mientras que si el volumen del gas disminuye su presión va en aumento.

Ilustración 1 “ley de boye” (fuente propia)

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Matemáticamente esta ley nos explica que si a un gas a presión y volumen determinados le variamos el volumen la presión también tendrá un nuevo valor, lo que se expresa como

V1 * P1 = V2 * P2 Ley de gay-Lussac: Esta ley establece que la presión y la temperatura de un gas están relacionados de manera directa cuando el volumen es constante. Si el volumen del gas no aumenta (está en un envase sellado, por ejemplo) y aumentamos la temperatura del gas su presión también aumentará, puesto que el movimiento molecular se acelera y las moléculas “chocan” más rápido con la pared del recipiente, lo que conceptualmente es lo que define la presión de un gas.

Ilustración 2 “Ley de Gay- Lussac” (fuente propia)

Matemáticamente esta ley nos indica que, a un gas a volumen constante, con una temperatura y presión inicial se le puede aumentar su temperatura hasta un nuevo valor y su presión también aumentará hasta un nuevo valor, lo que se expresa como:

P1/T1 = P2/T2

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Ley de Charles: Esta ley indica una relación directa entre la temperatura y el volumen de un gas a presión constante. Esto quiere decir que, si la temperatura de un gas aumenta, su volumen también aumentará y así mismo, si el gas disminuye su temperatura, el volumen también disminuirá.

Ilustración 3 “Ley de Charles” (fuente propia)

Matemáticamente indica que, si un gas se encuentra a una temperatura y volumen inicial, al aumentar la temperatura del gas a un nuevo valor, su volumen también aumentará a un valor mayor, lo que ese expresa como

V1/T1 = V2/T2

Estas tres leyes fundamentales son las que rigen el comportamiento de los gases según sus variables fundamentales como lo son temperatura, presión y volumen. Para el caso de la densidad esta se relaciona tanto con la ley de Boyle para presión y con la ley de Gay Lussac para la temperatura, por lo tanto, nos es relevante esta última debido a que el cambio de temperatura es el más evidente y el que probablemente más afecte la extracción de gases con el sistema de extracción actual.

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19.

Soldadura, proceso arco manual(SMAW)

El sistema de soldadura de arco manual se define como el proceso en que se unen dos metales mediante una fusión localizada, producida por un arco eléctrico entre un electrodo metálico y el metal base que se desea unir.

La soldadura de arco se conoce desde fines del siglo pasado, en esa época se utilizaba una varilla metálica descubierta que servía de metal de aporte. Pronto se descubrió que el oxígeno y el nitrógeno de la atmósfera eran causantes de fragilidad y poros en el metal soldado, por lo que al núcleo metálico se le agregó un revestimiento que al quemarse se gasificaba, actuando como atmósfera protectora, a la vez que contribuía a mejorar notablemente otros aspectos del proceso.

El electrodo consiste en un núcleo o varilla metálica, rodeado por una capa de revestimiento, donde el núcleo es transferido hacia el metal base a través de una zona eléctrica generada por la corriente de soldadura.

El revestimiento del electrodo, que determina las características mecánicas y químicas de la unión, está constituido por un conjunto de componentes minerales y orgánicos que cumplen las siguientes funciones:

a)

Producir gases protectores para evitar la contaminación atmosférica y gases ionizantes para dirigir y mantener el arco.

b)

Producir escoria para proteger el metal ya depositado hasta su solidificación.

c)

Suministrar materiales desoxidantes, elementos de aleación de hierro en polvo.

34

Ilustración 4 “procesos de soldadura Arco manual” (INDURA, 2007)

Este proceso de soldadura se realiza en el taller de Mantenimiento industrial durante el semestre de otoño, época del año donde más contaminación por factores externos se pueden presentar.

Durante este periodo se trabaja con los electrodos INDURA 6011 los cuales se presentan a continuación con su ficha técnica

35

Ilustración 5 “Electrodo 6011”(INDURA, 2007)

36

Ilustración 6 “Electrodo punta azul”(INDURA, 2007)

37

20.

Ventilación

Consiste en la dilución de gases, vapores o humos con aire para reducir su concentración inflamable toxica o contaminante.

Es evidente que en todo ámbito se debe proveer de una ventilación adecuada para proporcionar el oxígeno suficiente, evitando niveles altos de toxicidad, condensación de vapor o calor, también para eliminar el polvo y aire contaminado. La dirección de aire no deberá ir nunca de un área sucia a una limpia.

21.

Ventilación Localizada

La concepción de una instalación de ventilación general mecánica contiene una gran parte de intuición, sin embargo, se pueden enumerar los siguientes principios:  Asegurarse previamente de que la solución por ventilación localizada es técnicamente imposible.  Tener en cuenta que puede aplicarse a contaminantes de baja toxicidad, de rápida difusión, pequeños flujos de emisión y siempre que el personal laboral está alejado de los focos emisores.  Forzar un flujo general desde las zonas limpias.  Evitar las zonas de flujo muerto.  Compensar las salidas de aire por las correspondientes entradas de aire.  Utilizar extracción mecánica y entrada natural o ambas mecánicas (TAIS Ingenieria, 2013)

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Extracción

La Extracción localizada sobre un foco de generación de gases o vapores reduce eficazmente el nivel de concentración de estos en la atmósfera que otros sistemas de ventilación. Este está basado en captar el contaminante cerca de la fuente de escape, contando con los elementos básicos, elementos de captación, de conducción y el ventilador.

En un proceso industrial se emiten grandes cantidades de contaminante en el aire, más específicamente el proceso de Soldadura de arco manual emite gran cantidad de gases y humos que en gran cantidad afectan al organismo.

Siendo el aire un elemento vital para el desarrollo de las actividades del hombre, la preservación de este en condiciones óptimas, es una necesidad imperiosa. Indudablemente que los contaminantes en el aire afectan el organismo humano. La importancia de disponer de aire limpio y sin contaminantes en el ambiente de trabajo industrial es bien conocida. La industria moderna, con sus complejidades de operaciones y procesos. Utiliza un número creciente de sustancias y preparados químicos muchos de los cuales poseen una elevada toxicidad.

El empleo de dichos materiales puede dar a un lugar que exceda los niveles de seguridad, partículas gases, vapores y/o nieblas. El estrés térmico puede también originar ambientes de trabajo inseguros o incomodos. Una ventilación eficaz y bien diseñada ofrece una solución a estas situaciones, en las que se requiere la protección del trabajador. La ventilación también puede ser útil para controlar olores, humedad y otras condiciones ambientales indeseables.

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Un programa completo de ventilación debe incluir tanto impulsión como extracción. Si la cantidad global de aire que se extrae de un local de trabajo es superior a la cantidad de aire exterior que se aporta la presión en el interior será más baja que la atmosférica. Esta situación puede ser deseable cuando se emplea ventilación por dilución para controlar o aislar ciertos contaminantes en una zona determinada de la planta, pero a menudos el fenómeno se produce porque se han instalado sistemas de extracción sin tener en cuenta la sustitución del aire que extraen. Cuando ello ocurre, el aire entrara a la planta de una manera incontrolada, a través de rendijas, puertas, ventanas, etc. habitualmente esta situación trae como consecuencia, en primer lugar, malestar en la época invernal para quienes trabajan a los límites del local. En segundo lugar, se produce una reducción de la eficacia del funcionamiento de los sistemas de extracción, que pueden dar lugar a una disminución del grado de control de los contaminantes y originar posibles riesgos para la salud. Finalmente, se producirán mayores costes de calefacción y refrigeración.

Sistemas de impulsión

Los sistemas de impulsión se emplean con dos finalidades

1) Para crear un ambiente confortable en la planta (sistemas de calefacción, refrigeración y ventilación);

2) Para sustituir el aire extraído de la planta (sistema de apoyo o sustitución). En muchos casos los sistemas de impulsión y extracción están acoplados como en los sistemas de control por dilución. Un sistema de impulsión bien diseñado debe incluir una sección de toma de aire; filtros, equipos de calefacción y/o refrigeración, un ventilador, conductos y registros o rejillas para la distribución del aire por el espacio de trabajo.

40

Los filtros, el equipo de calefacción y/o refrigeración y el ventilador se encuentran a menudo integrados en un conjunto único denominado unidad de impulsión y tratamiento del aire. Si se recircula una parte del aire impulsado por sistema es necesario instalar un sistema de retorno para devolver el aire recirculado a la unidad de tratamiento.

Sistemas de extracción

Los sistemas de ventilación por extracción se clasifican en dos grupos genéricos:

1) Sistemas de extracción general. 2) Sistemas de extracción localizada Los sistemas de extracción general pueden emplearse para el control de ambiente térmico y/o para eliminar los contaminantes generados en un área, mediante el barrido de un espacio dado con grandes cantidades de aire.

Cuando se emplea para el control térmico, el aire debe ser templado y recirculado. Cuando se emplea para el control de los contaminantes (sistema de dilución), estos deben mezclarse con una cantidad de aire suficiente para que la concentración se reduzca hasta niveles seguros. Normalmente el aire contaminado se descarga a la atmosfera. A fin de reemplazar el aire extraído suele emplearse un sistema de impulsión, que funciona asociado a la extracción.

Los sistemas de ventilación por dilución acostumbran a utilizarse para el control de la contaminación localizada, pues las grandes cantidades de aire templado que son necesarias para sustituir el aire que se extrae puede dar lugar a elevados costes del funcionamiento.

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Los sistemas de extracción localizada se basan en el principio de capturar el contaminante en, o muy cerca de, su origen. Es el método de control preferido porque es el de mayor eficacia y, al emplear caudales pequeños, redunda en menores costes de calefacción con respecto a los elevados caudales requeridos por los sistemas de extracción general.

La importancia actual del control de la contaminación atmosférica refuerza la necesidad del empleo, en los sistemas de ventilación industrial, de equipos de depuración eficaces, cuyo coste es más reducido en los sistemas de extracción localizada debido al menor caudal de aire que utilizan.

Los sistemas de extracción localizada se componen de hasta cuatro tipos de elementos básicos: 1) Elementos de captación 2) Sistemas de conductos 3) Depurador 4) Ventilador

El objetivo del elemento de captación es captar el contaminante atrapándolo en una corriente de aire dirigida a dicho elemento, que en lo sucesivo denominaremos genéricamente campana. Para trasportar el aire contaminado hasta el depurador, cuando existe, o hasta el ventilador, es necesario disponer de un sistema de conductos. En el depurador el contaminante es separado del aire.

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El ventilador ha de vencer todas las perdidas debidas al rozamiento, la entrada a la campana y las uniones de conductos y, al mismo tiempo, producir el caudal de aire descargado por él no sea reintroducido en el local por la impulsión de aire en el mismo, o por sistema de aire acondicionado o por calefacción. En ciertos casos el aire depurado es reintroducido en el local. (American Conference of Governmental Industrial Hygienists, Inc., 1992)

22.

Ventiladores

Un ventilador es simplemente un equipo que crea la diferencia en la presión para mover el aire a través del sistema. Mientras más grande es la diferencia de la presión creada por el ventilador, más grande será el volumen de aire movido a través del sistema.

Tipos de ventiladores

Los ventiladores se pueden clasificar en dos grandes grupos: los ventiladores de flujo axial y los ventiladores centrífugos, que difieren entre sí en la dirección del flujo de aire que pasa por ellos.

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Ventiladores axiales

El ventilador de flujo axial impulsa al aire a lo largo del eje del ventilador y después sale en la misma dirección.

Ilustración 7 “ventilador axial”(Haro, 2006)

Existen tres tipos básicos de ventiladores axiales: Helicoidales, tubulares y tubulares con directrices.



Ventiladores helicoidales: Se emplean para mover aire con poca pérdida de carga y su aplicación más común es la ventilación general. Se construyen con dos tipos de álabes: alabes de disco para ventiladores sin ningún ducto; y álabes estrechos para ventiladores que deban vencer resistencias bajas (menos de 25 mm de columna de agua). Sus prestaciones están muy influenciadas por la resistencia al flujo del aire y un pequeño incremento de la presión provoca una reducción importante del caudal.

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

Ventiladores tubulares: Estos disponen de una hélice de álabes estrechos de sección constante o con perfil aerodinámico montada en una carcasa cilíndrica. Generalmente no disponen de ningún mecanismo para enderezar el flujo de aire. Los ventiladores tubulares pueden mover el aire venciendo resistencias moderadas (menos de 50 mm de columna de agua).



Ventiladores tubulares con directrices: Tienen una hélice de álabes con perfil aerodinámico montado en una carcasa cilíndrica que normalmente dispone de aletas enderezadoras del flujo de aire en el lado de impulsión de la hélic e. En comparación con los otros tipos de ventiladores axiales, éstos tienen un rendimiento superior y pueden desarrollar presiones superiores (hasta 200 mm de columna de agua). Están limitados a los casos en los que se trabaja con aire limpio.

Ventiladores centrífugos

Un ventilador centrífugo, impulsa al aire a lo largo del eje del ventilador, y a continuación es desviado rápidamente en forma radial de dicho eje. El aire se reúne en una carcasa o caracol, y se concentra en una dirección.

Ilustración 8 “Ventilador centrifugo”(Haro, 2006)

Estos ventiladores tienen tres tipos básicos de rodetes: alabes curvados hacia adelante, alabes rectos y alabes inclinados hacia atrás o curvados hacia atrás.

45



Los ventiladores de álabes curvados hacia delante (también se llaman de jaula de ardilla): Tienen una hélice o rodete con los álabes curvados en el mismo sentido de la dirección de giro. Estos ventiladores necesitan poco espacio, baja velocidad periférica y son silenciosos. Se utilizan cuando la presión estática necesaria es de baja a media, tal como la que se encuentran en los sistemas de calefacción, aire acondicionado o renovación de aire, etc. No es recomendable utilizar este tipo de ventilador con aire polvoriento, ya que las partículas se adhieren a los pequeños álabes curvados y pueden provocan el desequilibrado del rodete.

Estos ventiladores tienen un rendimiento bajo. Además, como su característica de potencia absorbida crece rápidamente con el caudal, debe tenerse mucho cuidado con el cálculo de la presión necesaria en la instalación para no sobrecargarlo. En general son bastante inestables funcionando en paralelo.

Ilustración 9 “Ventilador centrifugo”(Haro, 2006)



Los ventiladores centrífugos de álabes rectos: Tienen el rodete con los álabes dispuestas en forma radial.

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La carcasa está diseñada de forma que a la entrada y a la salida debe alcanzar velocidades de transporte de materiales. Existen una gran variedad de diseños de rodetes que van desde los de "alta eficacia con poco material" hasta los de "alta resistencia a impacto". La disposición radial de los álabes evita la acumulación de materiales sobre las mismas. Este tipo de ventilador es el comúnmente utilizado en las instalaciones de extracción localizada en las que el aire contaminado con partículas debe circular a través del ventilador. En este tipo de ventiladores la velocidad periférica es media y se utilizan en muchos sistemas de extracción localizada.

Ilustración 10 “Ventilador centrifugo de alabes rectos”(Haro, 2006)



Los ventiladores centrífugos de álabes curvados hacia atrás: Tienen un rodete con los álabes inclinados en sentido contrario al de rotación.

Este tipo de ventilador es el de mayor velocidad periférica y mayor rendimiento con un nivel sonoro relativamente bajo y una característica de consumo de energía del tipo "no sobrecargable". En un ventilador "no sobrecargable", el consumo máximo de energía se produce en un punto próximo al de rendimiento óptimo de forma que cualquier cambio a partir de este punto debido a cambios

de la resistencia del sistema resultará en un

consumo de energía menor. La forma de los álabes condiciona la acumulación de materiales sobre ellas, de forma que el uso de estos ventiladores debe limitarse como se indica a continuación:

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-

Alabes de espesor uniforme.

Los álabes macizos permiten el trabajo con aire ligeramente sucio o húmedo. No debe emplearse con aire que contienen materiales sólidos ya que tienen tendencia a acumularse en la parte posterior de los álabes.

-

Alabes con perfil aerodinámico.

Los álabes con perfil aerodinámico permiten mayores rendimientos y una operación más silenciosa. Los álabes huecos se erosionan rápidamente y se pueden llenar de líquido si la humedad es alta, por ello su uso queda limitado a aplicaciones en las que se manipule aire limpio.

Ilustración 11 “Ventilador centrifugo con alabes curvados y perfil aerodinámico" (Haro, 2006)

23.

Diseño y funcionamiento actual del sistema

Durante los trabajos de soldadura en el Taller T04, se puede distinguir con claridad la presencia de gases en suspensión luego de terminados los trabajos, gases que eventualmente son extraídos, pero a un ritmo lento, que propicia la inhalación por parte de quienes estén ahí.

Los gases de mayor temperatura se elevan hacia la parte alta donde el extractor puede actuar. Sin embargo, hay un remanente de gases a más baja temperatura que los anteriores, lo que causa que el sistema de extracción no pueda sacarlos del taller de la manera más apropiada.

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Al ver el extractor trabajar, se puede notar claramente que esto es a causa de un mal diseño en cuanto a las necesidades de extracción. El extractor mueve un flujo de aire a una velocidad y caudal menores a las necesidades actuales.

Para fundamentar esto se realizaron mediciones de velocidad de aire en la campana de extracción donde se destacaron alturas claves donde debía existir flujo de aire. El primer punto donde comienza el ducto, el segundo en el medio de la campana y el tercero al final de la campana, en el borde.

Ilustración 12 Mediciones de velocidad

En el punto 3 no se registró movimiento de aire al igual que el punto central de la campana donde la velocidad registra cero finalmente se fue subiendo por etapas llegando punto 1 donde comienza el ducto de extracción registramos una velocidad de 11,6 m/s.

Al investigar un poco más el sistema de extracción, se descubrieron fuertes deficiencias en el diseño del sistema, puesto que este fue instalado y planificado para solo 2 estaciones de soldadura y no las 5 que actualmente se encuentran habilitadas. Sobre esto la investigación evidenció el hecho de que no existían cálculos que avalen los factores relativos al caudal que movería el extractor, como la velocidad del motor, potencia de este y el diámetro del ducto. De hecho, actualmente no hay conocimiento por parte del personal encargado de la construcción y diseño de este sistema acerca de la potencia o velocidad de rotación que tiene el motor instalado.

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Otra cosa muy importante sé que descubrió es que el edificio completo trabaja con un sistema de extracción de aire, por lo que al medir nuevamente la velocidad de extracción del punto 1, se observó que el anemómetro registraba una velocidad de 10,4 m/s. lo que corresponde a una disminución del 10%.

La concepción de una instalación de extracción de gases contiene una gran parte de intuición ya que no existen normativas exactas que ayuden a esclarecer cómo se debe crear un sistema de este tipo debido a las diversas condiciones en las cuales se debe instalar, sin embargo, podemos destacar ciertos principios para llevar a cabo un sistema extracción: 

Asegurarse previamente que la ventilación o extracción natural es imposible.



Tener en cuenta la renovación de aire en el recinto.



Compensar las salidas de aire por las entradas correspondientes.



Utilizar extracción mecánica y entrada natural o ambas mecánicas.



Manejar las presiones.



Utilización de filtros según necesidad

24.

Movimientos del aire

Es sabido que el aire en movimiento crea un efecto renovante y refrescante que puede ser expresado en función de la disminución de la temperatura del aire (temperatura seca) el cual daría el mismo efecto refrescante en aire tranquilo.

No existen normas fijas referidas a disposición del sistema de ventilación debido a los diferentes tipos de construcciones y de necesidades existentes. Sin embargo, pueden darse una serie de indicaciones generales, que fijan la pauta a seguir en la mayoría de los casos:

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a) Las entradas de aire deben estar diametralmente opuestas a la situación de los extractores, de forma que todo el aire utilizado haga un barrido por toda la sección del área de soldadura.

b) Es conveniente situar los extractores en un lugar cercano al lugar de trabajo de manera que la corriente de aire no arrastre partículas a todo el largo de la nave.

c) Debe procurarse que el extractor no se halle cerca de una ventana abierta, o de otra posible entrada de aire, a fin de evitar que el aire expulsado vuelva a introducirse o que se formen bolsas de aire estancado en el local a ventilar.

Ilustración 13 “flujo de aire de ventilación”(TAIS Ingenieria, 2013)

Movimiento del aire en taller de mantenimiento

El movimiento del aire en el taller de mantenimiento no cumple con estas especificaciones, ya que, el edificio completo de la sede cuenta con un sistema de ventilación de tipo extractor, esto quiere decir que el complejo trabaja con presión negativa y solo en lugares determinados cuenta con un sistema de inyección de aire que complemente la extracción.

Esto contribuye directamente al mal rendimiento del extractor del área de soldadura.

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El taller tiene un flujo de aire como el que se muestra a continuación en la imagen 14.

Ilustración 14 “flujo actual de aire en el taller” (fuente propia)

Para que el sistema de extracción de gases de soldadura funcione de mejor manera debería existir ingreso de aire para renovar el aire ya extraído, para esto debería haber sido complementado con algún sistema de inyección forzada o rejilla, así el aire que ingresa hace un barrido por la zona de soldadura ayudando al extractor a evacuar los gases de soldadura existentes en el área, tal como se muestra en la ilustración 14

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Ilustración 15 “Flujo correcto de aire” (fuente propia)

53

25.

Memoria de cálculo

Ley de Ohm

La intensidad de corriente que atraviesa un circuito es directamente proporcional al voltaje o tensión de este e inversamente proporcional a la resistencia que presenta. Con la ley de Ohm podemos calcular la potencia del equipo actualmente instalado. Debido a que este equipo no cuenta con una placa de motor no conocemos sus especificaciones técnicas, por lo tanto, con esta información podremos obtener como dato la potencia que maneja el motor del sistema.

En forma de fracción se pone de la siguiente forma:

Ecuación 1 “Ley de ohm”

Donde I es la intensidad que se mide en amperios (A), V el voltaje que se mide en voltios (V); y R la resistencia que se mide en ohmios (Ω)

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Caudal

En dinámica de fluidos, caudal es la cantidad de fluido que circula a través de una sección del ducto (tubería, cañería, oleoducto, río, canal) por unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo.

Q=V×A Q = caudal V = velocidad A = área Ecuación 2 Caudal

Cálculo del caudal de extracción El caudal de extracción se debe calcular en función de las renovaciones de aire por hora, no existe un método certero para determinar cuál es el valor más adecuado.

En este campo es arriesgado dar normas precisas, dado que hay muchos factores que intervienen, por lo que se debe trabajar de acuerdo con valores recomendados y a la experiencia que se tenga en procesos similares.

Estas renovaciones dependen a la naturaleza o destino de los locales. A modo de ejemplo se muestra la siguiente tabla:

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Tipo de local

Renovaciones de aire por hora

Taller de Pintura

30 - 60

Taller de mecanizado

6 - 10

Fundiciones

6 - 10

Hospitales

6-8

Laboratorios

6 - 12

Sala de calderas

20 - 30

Reglamento sobre condiciones Sanitarias y Ambientales básicas en los lugares de

6 - 60

trabajo D.S. 594 del Ministerio de Salud Tabla 4 “Renovación de aire por hora según el recinto”(TAIS Ingenieria, 2013)

Para obtener el caudal que se debe extraer se utiliza la siguiente formula que relaciona el volumen del área a ventilar y las renovaciones de aire por hora.

Ecuación 3 Caudal de aire requerido

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Principios de diseño de campana Campana elevada

Q = 1,4 PHV Q = caudal total de extracción. P = perímetro. H = altura. V = velocidad. Ecuación 4 Caudal de extracción de campana

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25.

Cálculos

Potencia: Se calculó la potencia del extractor actual con la medición de la intensidad de la corriente que arrojo una cantidad de 0,48 Amper. Utilizando formula N°1 la ley de Ohm. Esto se hizo de esta manera debido a que no se tiene placa del motor del extractor

El resultado lo aproximamos al estandarizado de fábrica que es de 1,5 Hp.

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Caudal de aire requerido:

Ilustración 16 “Área de soldadura” (fuente propia)

Datos: 

El área de soldadura tiene un volumen aproximado de 32,448 m³



Las renovaciones de aire necesarias para esta área son 60 por hora



El área de soldadura cuenta con 5 estaciones, por lo tanto, las renovaciones son por cada persona que esté trabajando en labores de soldadura.

Utilizando la fórmula (N°1) de caudal de aire requerido con los datos anteriores obtenemos como resultado un caudal requerido de 4867,2 m³/s.

59

Velocidad de extracción en la campana. Utilizando la ecuación N°2 con su respectivo despeje para poder calcular la velocidad de la extracción de la campana. Se obtiene que:

Ilustración 17 Punto de extracción de la campana

La velocidad del aire en el punto de extracción de la campana es de 584,9 m/h.

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Caudal total de extracción

Para el caudal total de extracción del sistema debemos utilizar la ecuación N°4, el fin de determinar el caudal es para escoger un equipo de extracción que pueda cumplir con la función de mantener un ambiente en condiciones gratas, sanas y normadas. Al utilizar esta ecuación con los siguientes datos obtenemos que:   

Perímetro de la cuba de la campana: 13,6m. Altura de la campana desde el foco de generación: 1,35 m. Velocidad del punto de extracción: 584,97 m/h.

El calculo nos entrega un resultado final de 15034,3 m³/h. con esto verificaremos a continuación si se cumple lo estipulado por la “American Conference of Governmental Industrial hygienists, Inc.sobre las velocidades de arrastre de contaminantes.

Utilizando nuevamente la fórmula N°2 se caudal para calcular velocidad obtenemos lo siguiente:

Esto lo transformamos m/s dando un resultado de “0,5 m/s” esta derivación la llamaremos velocidad de arrastre

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Velocidad de captación (o de arrastre) (Va): Es la velocidad del aire en la boca de una campana o cabina necesaria para vencer las corrientes contrarias y recoger (arrastrar) aire, gases, polvo o humo, obligándoles a entrar en las mismas.

Tabla 5 Velocidad de arrastre de contaminantes

Ilustración 18 Foco de generación de gases

Al comparar los resultados obtenidos mediante los cálculos y los parámetros dados en la tabla N°5 velocidad de arrastre de los contaminantes podemos decir que son concluyentes. En el punto de generación de gases existiría un flujo de Va = 0,5 m/s lo que es suficiente para extraer los gases de soldadura.

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Capítulo VI Propuesta de Mejora.

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Capítulo VI: Propuesta de Mejora. 26.

Propuesta

Debido a todo lo investigado, la propuesta que planteamos es realizar reingeniería al sistema para solucionar el problema de extracción de gases.

Cuando se habla sobre procesos o sistemas es debido tener en cuenta que estos conceptos deben de ir de la mano de la eficiencia, de un funcionamiento óptimo y por ello se hace de suma importancia realizar la elección correcta del equipo correcto para desarrollar su trabajo de forma eficiente, optima y correcta.

Por ello y viendo el estado actual de este sistema, sus falencias y su nula programación e ingeniera con respecto a su construcción y elección de sus equipo, es debido realizar la elección del equipo correcto para realizar el procesos, por ende la elección en este caso del equipo de extracción se hará con respecto a los cálculos expuestos anteriormente y con las características únicas del lugar de trabajo, lugar en donde se instalara este equipo, con todos esto se hará posible la extracción de información del caudal que debe tener, dimensiones y otros factores a tener en cuenta para realizar esta elección.

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27.

Proceso de selección del ventilador

La selección del ventilador implica elegir un equipo que cumpla con los requisitos de presión y caudal para el sistema diseñado, además de las consideraciones propias de los aspectos en torno al espacio que ocupa el sistema, la aplicación que tendrá, las limitaciones por espacio o por diseño, etc.

Anteriormente se han descrito los tipos de ventiladores en general y sus características para su selección. En este paso se describen las normas a seguir para la selección de este que, en conjunto con las descripciones anteriores, dan una idea de que ventilador seleccionar. Las limitaciones de diseño y características exactas para cada sistema son propias de cada equipo y deben ser consultadas con el fabricante.

Lo primero es definir sus características y sus aplicaciones según distintas curvas de presión, caudal y rendimiento, como indica la siguiente tabla:

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Ilustración 19 Características-Aplicaciones para ventiladores(American Conference of Governmental Industrial Hygienists, Inc., 1992)

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Además, es necesario considerar los tipos de ventiladores y sus características, lo que vimos anteriormente, pero sin considerar los diseños especiales, que si están considerados en la siguiente tabla y que ayuda de mejor manera a elegir un ventilador

DISEÑO DE RODETE

DISEÑO DE CARCASA

Ilustración 20 Ventiladores especiales y sus características de diseño(American Conference of Governmental Industrial Hygienists, Inc., 1992)

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Con estas tablas se aclara que los trabajos de extracción de gases contaminados requieren un ventilador que genere una curva de presión y caudal similares pero constantes, además de un diseño especial para tejados. En este ámbito la figura número 4 de la imagen N° 19 indica de mejor manera lo que se necesita en este caso.

Los ventiladores axiales, por limitaciones de diseño, no son capaces que trabajar a presiones más altas que 200 mm.c.a, presión que sería suficiente pero que se ve limitada por la temperatura de los gases. Aún más importante que eso es el hecho de que los ventiladores axiales, por diseño, no pueden trabajar bien para la extracción de aire que tenga partículas contaminantes, porque estas se acumulan en sus hélices.

Al descartar, nuevamente por el tema de diseño, el uso de un ventilador axial, entonces la elección debe ser en base a un ventilador centrifugo, particularmente uno para tejados, como se dijo anteriormente. El hecho de que deba ser para tejados es simplemente porque este proyecto no contempla el cambio total y absoluto del diseño para crear uno nuevo, si no que mejorarlo y adaptarlo para las necesidades actuales.

Los ámbitos más relevantes ya fueron considerados y para la elección final solo se consideraron limitantes en espacio (limitación del espacio y si el espacio circundante podría verse afectado por el nuevo equipo), obviamente los parámetros de funcionamiento que se calcularon con anterioridad y la generación de ruido de este ventilador, por el hecho de que el ventilador esta colindante al laboratorio del área mecánica ubicado segundo piso, donde la generación de ruido se vuelve importante para poder realizar clases sin contaminación acústica que sea considerable.

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Al seleccionar el caudal adecuado para este extractor se contempla un 15% sobre el caudal nominal, producto de la perdida en potencia de extracción causada por el sistema que evacua los gases del taller como tal, no del sistema dedicado a las soldaduras, producto del vacío generado por ambos extractores.

28.

Equipos Seccionados

Equipo de extracción de gases Teniendo en cuenta los factores con los cuales debe trabajar el equipo s e realizó le elección de la maquinaria para la extracción. El equipamiento de extracción centrífugo en tejado con salida horizontal y certificación de la marca SODECA fue la elección.

Este equipo es del tipo de evacuación de humos para naves industriales, los cuales son extractores idóneos para aplicación en naves industriales o talleres, cuenta con la correcta aplicación de la norma: -

Reglamento

de

Seguridad

Contra

Incendios

en

Establecimientos

Industriales, Real Decreto 2267/2004, EN-23585:2004 Seguridad Contra Incendios. Este extractor centrífugo de tejado, con salida de aire horizontal y sombrete en aluminio, el cual está certificado en ATEX y motor antideflagrante Ex d, Ex tc, para trabajar en atmosferas explosivas. A continuación, se expondrán algunos datos técnicos del equipo los cuales tienen que ver con su funcionamiento y elementos que posee.

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Ventilador: • Base soporte ATEX con boca de aspiración de cobre según norma EN-14986:2006. • Turbina con álabes a reacción • Rejilla de protección antipájaros • Sombrete deflector antilluvia en aluminio Ilustración 21 equipo de extracción de gases(SODECA, 2016)

Motor: • Motores clase F, con rodamientos a bolas con certificación ATEX antideflagrante Ex d, Ex tc, Ex, antiexplosivos Ex e. • Trifásicos 230/400 V-50Hz (hasta 4 kW) y 400/690 V-50 Hz (potencias superiores a 4 kW) • Temperatura máxima del aire a transportar: -20ºC+80ºC Acabado: • Anticorrosivo en chapa de acero galvanizado y aluminio

Ilustración 22 Equipo de extracción de gases de gases (SODECA, 2016)

Bajo demanda: • Motores con PTC incorporada. • Bobinados especiales para diferentes tensiones y frecuencias. • Construcción ATEX para diferentes categorías. • Motores monofásicos antideflagrantes Ex d

Cuando se realizaron los cálculos de caudal máximo, los cuales fueron expuestos anteriormente se generó los estándares de funcionamiento requeridos en este sistema, después de realizar los cálculos se pudo obtener como resultado un caudal requerido de 16704 m³/h, esta cifra fue usada para realizar la elección del equipo a instalar en el sistema.

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Teniendo en cuenta el caudal requerido y con respecto a la tabla de información que la marca SODECA entrega sobre su equipo y sus características técnicas se realizó la elección del equipo bajo los estándares de funcionamiento de caudal y potencia del equipo.

Con este cálculo se efectuó la elección del modelo del equipo con respecto a estos datos, y el valor que mejor cumple es el equipo CHT 560-6T

Tabla 6 características técnicas(SODECA, 2016)

También para la elección del equipo y modelo se tuvo que revisar sus dimensiones físicas de este, para poder generar una idea correcta de la ubicación final del equipo ya instalado, también buscando modificar lo mínimo posible las instalaciones.

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Ilustración 23 dimensiones del equipo de extracción de gases(SODECA, 2016)

Después de efectuar esta revisión y teniendo en cuenta que las dimensiones del equipo eran las correctas se dio el visto bueno para la elección de este con respecto a este proyecto, dado que cumple con las especificaciones netamente técnicas como lo son el caudal y también cumple con las dimensiones físicas que se buscan a la hora de realizar esta reingeniería sobre este sistema de extracción.

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Entradas de aire Para el correcto funcionamiento del sistema de extracción, tal como se dijo con anterioridad, es necesario contar con un sistema de renovación de aire que impulse aire del exterior hacia el área de soldadura para que este aire arrastre con mayor facilidad los gases que pueden quedar en suspensión.

En este sentido no es necesario un ventilador de grandes características, además que el aire también ingresa por puertas y ventanas. En concreto, la impulsión de aire para este sistema está enfocada en generar las renovaciones de aire necesarias por hora y para evitar que se cree baja presión en el interior mientras trabajan los 2 sistemas de extracción (el propio del taller y el sistema de extracción para los gases de soldadura).

Para esto se instalarán 3 rejillas con filtro de partículas PM10, las cuales están bajo la norma ISO 9001 de calidad. Su función será no permitir el ingreso de aire contaminado hacia el interior del taller. Estas rejillas permitirán una adecuada ventilación al permitir que se mantengan constantes las presiones dentro del taller como en el exterior.

Rejillas Airzone con filtro de partículas

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Tabla 7 Medidas disponibles para rejillas

Ilustración 24 Características técnicas de la rejilla

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Disposición de los equipos en el taller La disposición de los equipos en el taller debe estar de acuerdo a las recomendaciones antes nombradas.

Ilustración 25 Plano del taller de mantenimiento con la disposición final de equipos(fuente propia)

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Equipo de extracción de gases: este equipo debe ser montado sobre el techo del taller de mantenimiento industrial, en el mismo lugar donde se encuentra el equipo actual. Esto con el fin de aprovechar los demás elementos del sistema, la campana y los ductos, ya que se encuentran en un excelente estado serán reutilizados.

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Las rejillas para ingreso de aire serán instaladas en la puerta de entrada principal, el portón del taller y otra cercana al área de soldadura.

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Capítulo VII Análisis de Costos.

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Capítulo VII: Análisis de costos. 29.

Costos, equipo de extracción de gases

Teniendo en cuenta que esta información fue extraída de la página oficial de SODECA los precios están estandarizados en valores bajo la moneda europea, los precios dados están en euros.

Siendo SODECA una empresa internacional es posible encontrarla en nuestro país, por ende, los temas de logísticas serán menos complicados por tener una sucursal presente en nuestro país de esta empresa.

Para poder generar un buen presupuesto se debe realizar el proceso de convertir los euros a pesos chilenos, para esto debemos dejar en claro algunas informaciones

Tabla 8 conversión de euro a peso chileno (SODECA, 2016)

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Teniendo en claro los valores de conversiones entre estas dos monedas se pasará a realizar los cálculos necesarios para generar el valor final en pesos chilenos:

VF=VP*VE VP: Valor de producto (en EUR) VE: Valor del euro (en CLP) VF: Valor final (en CLP) VP: € 3.028,05 VE: $ 760,15 VF: 1.788,75 * 760,15= $2.301.772,207

Este valor será el final en la compra del producto, en este valor se agrega ya el IVA en la compra del producto, cuando el producto se encuentra en las instalaciones de SODECA, las cuales se encuentran en Santa Bernardita 12.005 (Esquina con Puerta Sur) Bodegas 24 a 26 San Bernardo, Santiago. El producto es enviado por encomienda hacia la ciudad de destino, este valor se agrega al del equipo.

A continuación, se expondrá los cálculos que son realizados para determinar el valor del envió. El proceso de envió se realiza por medio de la empresa “Chilexpress”, que es uno de los pocos servicios nacionales de envíos que cuenta con envió de cargas pesadas. En la página oficial de esta institución es posible generar el valor final del envió por medios de completar diversas informaciones que son pedidas con respecto al producto que se enviara para poder realizar los cálculos del envió.

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Como primer paso se debe elegir si él envió es nacional o internacional, después se deben elegir el lugar de destino como el de origen y además se debe elegir el tipo de producto que se enviara. Después de deben realizar la entrega de las dimensiones y peso del producto el cual será enviado, además del valor total del producto. Finalmente, la empresa de envíos nos entregase un monto final de la encomienda de $120.614, monto que se refleja como el total de lo siguiente:

Ilustración 26 Cotización equipo de extracción

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Para calcular él envió del extractor en las opciones en donde es necesario generar las medidas y peso del producto a enviar, la información se sacó de la ficha técnica del nuestro equipo en cual fue elegido por sus características técnicas en los pasos anteriores, en las dimensiones (ancho, largo y alto) se agregan unos centímetros de más para la seguridad a la hora de empaquetar y enviar el producto.

Por ende y con el expuesto anteriormente podemos generar un número final del costo total de la adquisición del equipo, el valor final será:

Valor del equipo + valor del envió = Valor final $2.301.772+ $120.614 = $2.422.386

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30.

Costos, rejillas para ingreso de aire

El valor de las rejillas es de $ 45.199 + IVA cada una sin incluir costos de envió, debemos recordar que serán 3 rejillas que se instalarán en distintos sectores del taller Luego debemos incluir el valor del envió por correos de chile el cual nos entrega el siguiente valor:

Ilustración 27 Cotización rejillas

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Finalmente, la suma de los costos por las rejillas con filtro y su envió asciende a un monto de $ 144.753 + IVA

31.

Costos de instalación de equipos

El primer equipo por instalar es el que se encuentra en el techo del taller donde se debe remover el extractor actual y luego se debe adaptar el lugar para posicionar de forma correcta el nuevo equipo. Para esta labor se prevé un día de trabajo. El costo de esta instalación será de $350.000 + IVA.

En segunda instancia se procederá a instalar las rejillas con filtro para ingres de aire. Estas estarán ubicadas en la puerta de entrada al taller, otra en el portón de ingreso que se encuentra ubicado al fondo del taller, frente a la entrada principal y por último se instalara una al costado del área de soldadura. El costo de esta instalación es de $150.000 + IVA.

Debido a las diferentes condiciones de instalación de cada equipo el valor de instalación completa asciende a la suma de $500.000 + IVA.

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32.

Costo total del proyecto

En este punto se solicita un VAR y un TIR para evaluar el proyecto y su viabilidad. Sin embargo, creemos que una evaluación de riesgos no es producente para un proyecto como este.

Una evaluación de riesgos es utilizada para proyectos que requieran financiamiento o proyectos que presentan un riesgo de inversión. Este proyecto no tiene puntos de riesgo en ninguno de los 2 puntos; El financiamiento es propio de INACAP Osorno, sobre todo porque es un proyecto de mejora para un sistema que no está funcionando correctamente y que compromete la correcta realización de las actividades diarias en el lugar.

La inversión no representa riesgos desde el punto de vista de financiero ni de la ejecución como tal. Los costos son totalmente abordables sin problemas por la institución y el proceso completo, desde la adquisición hasta la puesta en marcha, es un proceso sencillo.

Es por esto por lo que se ha decidido la realización de una cotización para la proyección de costos de este trabajo. Se contactó a una empresa de consultoría y ejecución de proyectos llamada “climaproyeconsultores” para la evaluación de los costos.

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Descripción Equipo de extracción de gases Envío de equipo de extracción de gases Rejillas para el ingreso de aire Envió de rejillas

Valor $ 1.393.678 33.960 135.597 9.156

Instalación de los equipos

500.000 2.072.391

Tabla 9 Costo total del proyecto (fuente propia)

Este proyecto tiene una duración de 2 días de instalación de los equipos y un costo total de $2.072.391 +IVA.

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Conclusiones

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Conclusiones Cuando se diseña un sistema de extracción de gases contaminantes no se puede ignorar el nivel de gases que se va a generar y en ese ámbito es donde falla inicialmente el diseño actual. No es que el extractor no haya sido seleccionado considerando la capacidad de extracción, es que todo el sistema fue diseñado sin tomar consideración alguna, presente o futura. En la actualidad no hay registros del diseño, ni de posibles cálculos o planos de diseño que puedan dar soporte a la idea de que el proyecto si fue estudiado. El problema principal radica en que el sistema actual fue construido en base solo a lo que se considero era lo necesario para 2 estaciones de soldadura (que eran las que existían en ese entonces) y no se pensó en 5, que son las que actualmente existen. Además de eso tampoco se consideró el hecho de que, en un área de soldadura, es importante la renovación del aire forzada mediante el uso de ventiladores para conservar de la mejor manera posible la calidad del aire del taller por completo, taller que es utilizado como sala de clases la mayor parte del tiempo, con profesores y alumnos que no tienen relación alguna con el proceso pero que aun así pueden verse afectados. Por ende, la complejidad de este proyecto radica en general toda la información desde cero, equipos, sistemas, cálculos, diseño de los componentes y variables de seguridad debieron ser evaluados. En conjunto con el proceso de rediseño o reingeniería además se tuvo que realizar diversas pruebas para dimensionar el estado del equipo actual, equipo que como ya se ha dicho nunca fue diseñado bajo criterios reales de funcionamiento y mucho menos bajo normas.

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Habiendo tomado en cuenta todas las variables expuestas anteriormente y generándolas como base de este proyecto, es debido decir que la hipotética instalación de este proyecto mejorará el estado actual de este proceso, mejorar el proceso bajo el marco normativo, además de mejorar la calidad del ambiente de trabajo de los estudiantes y profesores de la institución. Los procesos de soldaduras son actividades en las cuales dadas sus condiciones de funcionamiento liberan grandes cantidades de gases los que son extraídos a la atmosfera, gases que muchas veces pueden ser nocivos para la salud de las personas como también afectar el confort dentro del lugar en donde se realizan estos procesos. Con respecto a esta situación se hace de suma importancia el diseño y elección de forma óptima los componentes que en este proceso se verán conectados.

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Fuentes Bibliográficas

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33.

Fuentes Bibliográficas

(s.f.). Obtenido /bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/2427/1/CD-0111.pdf Agencia para Sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades (ATSDR). (Agosto de 2007). Reseña Toxicológica del plomo. Obtenido de https://www.atsdr.cdc.gov/es/toxfaqs/es_tfacts13.pdf American Conference of Governmental Industrial Hygienists, Inc. (1992). Ventilacion Industrial. Valencia. Obtenido de https://www.ucursos.cl/ingenieria/2011/2/ME5701/1/material_docente/bajar?id_material=3 92421 González, J., Alfaro, G., Muñoz, V., & Espina, J. P. (2006). Exposición Ocupacional a Plomo y Cadmio en Personal. Revista Chilena de Salud Pública. Obtenido de https://revistasaludpublica.uchile.cl/index.php/RCSP/article/download/2074/ 1919/ Haro, A. (2006). Implementación de un sistema de extracción de humos de soldadura por arco eléctrico. Escuela Politécnica Nacional, Quito. Obtenido de http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/2427/1/CD-0111.pdf INDURA. (2007). Manual de sistemas y materiales de soldadura. Obtenido de https://issuu.com/enriqueyanes/docs/file_2182_manual_de_soldadura_indur Linares, C., & Díaz, J. (2008). Las PM2,5 y su Afección a la Salud. El Ecologista, 58, 46-49. Obtenido de https://www.um.es/estructura/servicios/sprevencion/cseguridad/documentos/EE_58_PM25.pdf Ministerio de Medio Ambiente. (2018). Material particulado MP 2,5. Obtenido de https://sinca.mma.gob.cl/cgi-bin/APUBMMA/apub.htmlindico2.cgi?page=pageFrame&header=Osorno¯opath =./RX/A01/Cal/PM25¯o=PM25.diario.diario&from=080725&to=180912 & Ministerio del Medio Ambiente. (18 de Enero de 2011). ESTABLECE NORMA PRIMARIA DE CALIDAD AMBIENTAL PARA MATERIAL PARTICULADO

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FINO RESPIRABLE MP 2,5. Biblioteca del Congreso Nacional de Chile. Obtenido de https://www.leychile.cl/Navegar?idNorma=1025202 Organización Mundial de la Salud. (2006). Guías de calidad del aire de la OMS relativas al material particulado, el ozono, el dióxido de nitrógeno y el dióxido de azufre. Obtenido de www.who.int/phe/health_topics/AQG_spanish.pdf Rojas, J. (Mayo de 2009). El Soldador y los Humos de Soldadura. (I. V. Laboral, Ed.) Obtenido de http://www.osalan.euskadi.eus/contenidos/libro/higiene_200920/es_200920/ adjuntos/El%20%20Soldador.pdf SODECA. (2016). Catalogo SODECA. Obtenido de https://www.sodeca.com/repository/documentos/ES/SE08_RFHD_2016ES. pdf Soler&Palau Ventilation Group. (2017). Ventiladores helicoidales para cristal o pared SERIE HV-STYLVENT. Obtenido de https://docs-emea.rsonline.com/webdocs/0f67/0900766b80f67ea0.pdf TAIS Ingenieria. (2013). Ingenieria de diagnostico: Sistema de extracción de aire.

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Glosario

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Barrido:

Arrastre de los gases contaminantes producto de un flujo de aire exterior.

Campana:

Dispositivo diseñado esencialmente para la captación del aire contaminado en una determinada área.

Caudal

Cantidad de aire y gases que circulan a través de sección del ducto por unidad de tiempo.

Equipo:

Maquinaria utilizada para la realización de un trabajo mecánico.

Evacuar:

Proceso en el que se trasladan los gases desde el interior del taller hacia afuera.

Extracción:

Evacuación de los gases de soldadura desde la zona de trabajo hacia la atmosfera.

Extractor:

Aparato destinado para aspirar gases y renovar el aire del taller.

Gases:

Fluido contaminante poco denso y de rápida expansión, resultado del proceso soldadura.

Proceso:

Conjunto de operaciones que realiza uno o varios equipos para la extracción de gases.

Ventilación:

Técnica o proceso de renovación de aire en el interior de un local o taller.

Ventilador

Aparato destinado para la renovación del aire en el local

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Anexos

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Anexo 1. Tabla de clasificación de electrodos.

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Anexo 2. Composición química de los electrodos.

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Anexo 3. Clasificación de humos de soldadura según peligrosidad.

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Anexo 4. Manual de ventilación.

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Anexo 5. Tabla de renovaciones de aire.

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Anexo 6. Tabla de especificaciones y concentraciones permisible de distintos materiales.