Fluxo de Ar na Filtragem: Tudo Que é Demais Faz Mal?

As máquinas de corte plasma CNC são largamente utilizadas na indústria metalomecânica. Elas proporcionam aos fabricantes a capacidade de cortar formas complexas em chapas de metal, de maneira rápida, precisa e repetida, variando em espessura de um quarto a várias polegadas. Um maçarico de corte plasma de alta potência gerará volumes significativos de detritos metálicos, e algumas das partículas finas podem ser transportáveis pelo ar. Ao mesmo tempo, uma nuvem de fumaça oleosa também é gerada; esses contaminantes precisam ser capturados para manter o espaço de trabalho limpo.

solução para esta geração de pó e fumaça é fazer o corte sobre uma bancada de aspiração descendente, com um grande ventilador externo extraindo o ar durante o processo de corte. As partículas pesadas cairão diretamente em recipientes de resíduos sob a bancada, enquanto as partículas finas e a fumaça serão atraídas para a tubulação do ventilador. Um coletor de pó do tipo cartucho é instalado diretamente em frente ao ventilador para capturar esses contaminantes.

É necessário um controle adequado do fluxo de ar para ser compatível com o desempenho do coletor de pó e da bancada de plasma. Se houver muito pouco fluxo de ar, nem toda a fumaça será capturada, resultando em uma sala cheia de névoa. O excesso de fluxo de ar pode ser um problema, pois diminui o desempenho do para-centelhas e pode fazer com que as partículas se insiram profundamente no meio do filtro, tornando-as resistentes à limpeza de pulso e, por fim, reduzindo a vida útil do filtro.

Desafio

Com filtros novos e limpos, o ventilador fornecerá fluxo em excesso. Esta razão inicial alta entre o ar e o meio diminui a vida útil do filtro e aumenta a pressão. Nesta instalação, o teste inicial mostrou velocidades no duto de mais de 4.500 fpm, sendo que 3.500 fpm era a taxa alvo para esta aplicação. O coletor de pó tem um amortecedor ajustável para restringir o fluxo de ar; no entanto, não há nenhuma maneira de se saber a taxa de fluxo de ar da instalação. Outra opção para um amortecedor ajustável é um motor com unidade de frequência variável. Além disso, ao longo do tempo os filtros aumentam a queda de pressão, reduzindo o fluxo de ar.

Solução

Uma série de travessias de duto foram realizadas utilizando um medidor de fluxo de ar digital Fluke e um tubo de Pitot. As forças de arrasto fazem com que o ar na parede do duto flua mais devagar do que o ar do meio. A travessia é um método de teste que cria um perfil do fluxo da tubulação e determina a velocidade média. As amostras foram coletadas em quatro pontos no duto, começando na linha central e indo em direção à parede, com um conjunto atravessando horizontalmente e um verticalmente (8 pontos de dados no total). O teste foi repetido cinco vezes, com o amortecedor do ventilador sendo fechado de forma incremental a cada vez. A pressão estática no duto também foi registrada.

Benefícios

Com esses dados, conseguimos criar uma tabela indicando a Velocidade do Ar, o Volume do Ar e a Pressão Estática para cada ajuste do amortecedor do ventilador. Pôde-se observar rapidamente que a velocidade do ar irrestrito era muito maior do que a necessária. Ao ajustar o amortecedor na posição 3, foi possível reduzir a velocidade para 3.800 fpm, o que aumenta a vida útil do filtro e diminui os requisitos de energia do motor.

Ao longo do tempo, à medida que os filtros do coletor de pó ficam sujos, o amortecedor é simplesmente aberto em uma posição, restaurando o fluxo de ar na faixa alvo.