Diseño y selección de un sistema de ventilación para la extraccion de gases de una cabina de laminacion de fibra de vidrio

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DISEÑO Y SELECCIÓN DE UN SISTEMA DE VENTILACIÓN
PARA LA EXTRACCION DE GASES DE UNA CABINA DE LAMINACION DE FIBRA DE VIDRIO

INTRODUCCION:

En el proceso de laminación con fibra de vidrio se producen una serie de sustancias en forma de gas, la inhalación de dichos gases a largo plazo pueden ser nocivos para la salud de los operarios, por esta razón se crea la necesidad de eliminar estetipo de gases, estas sustancia no pueden ser lanzadas al medio ambiente tan pronto se generan por su gran concentración toxica y nociva para el ambiente, por lo tanto estas sustancias deben ser disueltas en grandes cantidades de aire por lo cual es necesario proporcionar un gran caudal para la extracción de estas sustancias, para lograr esto se diseñara un sistema de ventilación que garantice uncaudal de 6000 cfm o mas para así poder disolver las sustancias nocivas y entregarlas en concentraciones permitidas al medio ambiente.

FORMULACION DEL PROBLEMA:

Se requiere diseñar una cabina para la elaboración de piezas de fibra de vidrio, donde se debe contar con un sistema de ventilación para VOC. En el diseño de dicho sistema se debe realizar una serie de pasos para la optima selecciónde los equipos, comenzando por la identificación de las sustancias volátiles del proceso; además se debe calcular los cfm requeridos; en el gráfico No.1 se muestra un bosquejo de la instalación y de la distribución de los ductos de ventilación; partiendo de las medidas en el gráfico y de la distribución de los accesorios se realizaran una serie de cálculos teniendo en cuenta la perdida estáticaen cada uno de ellos para llegar a un SP tentativo del ventilador que debe de tener este sistema, luego se justificara el diseño de ductos con un caudal de 6200 cfm y un SP igual a 3,2 in. C.a. y así siguiendo el método aprendido en el curso de maquinas térmicas (caudal constante [2], igual fricción por todos los ductos [2]), seleccionar el motor requerido trifásico 220, AWG y su respectivo guardamotor para una adecuada instalación.

Para el diseño de este sistema se tienen como datos iniciales:

* ̇ = 200 kg /día
* Estireno (9% se evapora)
* 2 turnos (8 horas)
* 3 cabinas
* Se requiere estimar a TLV = 20 ppm y TLV = 50 ppm (comparar caudales)

Figura 1.

1. Identificación de sustancias volátiles del proceso.
SUSTANCIA | 9% Estireno |
TLV (ppm) | 20 ó50 |
M | 104,14 |
S | 0,903 |
CONCENTRACION | 100 |
TLV N | 20 ó 50 |

2. Cálculo de caudal.

̇ = 200 kg /día

V=m PρP=200kg/día903kg/m3=0.2214m3dia*1 galon0,0037854 m3=58,51galon/dia

V=58,513galon/dia=19,50329 galon/dia

V=19,50329 galon/dia2 turnos=9,751645galdia*1dia16horas*8pintas1gal=4,8758pintashora

cfm=403Sf106KTpintashora60M(TLVN)*(%100)

Calculo realizado paraTLVN=20 ppm:

cfm=403*0,903106*6*4,875860104,14(20)*(9%100)=7666,798

Calculo realizado para TLVN=50 ppm:

cfm=403*0,903106*6*4,875860104,14(50)*(9%100)=3066,719
DISEÑO DE DUCTOS

Método de igual fricción:

V=7666,798ft3min*0,3048m1ft3*60min1hora=13025,97m3h
Las velocidades recomendadas para un ducto principal están entre 8 y 12 m/s, para el diseño de este sistema se asumirá con unpromedio entre ellas, ósea, una velocidad de 10 m/s.

Para los valores de caudal y velocidad obtenemos un valor de hf y De (Diámetro equivalente) de la figura 9 (anexo 1).

V=7666,798 cfm y V=10ms=393,7 in=1968,504 fpm

hf≈0,16

De≈ 26 in ≈0.66 m

Con H = 0,5m, tomado de la figura del sistema hallamos W, mediante la siguiente fórmula:

De=1,3(W*H)0,625(W+H)0,250,66=1,3(W*0,5)0,625(W+0,5)0,25 → W=0,7358
Para al diseño y la selección del ventilador se usara el criterio de igual fricción a lo largo de todos los ductos [2], se encontrara el SP requerido para el sistema de ventilación y con este dato de SP y el caudal de 6200 cfm se seleccionara un modelo de ventilador.

Primero se calcularan las perdidas en los accesorios para así encontrar...
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