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Caso práctico: aspiración de un taller de carpintería

Publicada el por Raul Rodríguez

Cuatro máquinas, un filtro de mangas y un ventilador centrífugo. En la aspiración de virutas no manda el ruido ni la pérdida de carga: manda que el aire vaya lo bastante rápido para que el serrín no se quede en el conducto. Es el ejemplo «Taller de carpintería» de la app.

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1. El punto de partida

MáquinaCaudalBoca
Sierra circular800 m³/hCon brida, 200 × 200 mm
Tupí900 m³/hCon brida, 200 × 200 mm
Regruesadora1.300 m³/hCon brida, 250 × 250 mm
Cepilladora1.100 m³/hCon brida, 250 × 250 mm

Caudales habituales de catálogo para máquinas de carpintería industrial. Total: 4.100 m³/h.

Un colector de Ø315 recorre el taller y de él bajan conductos de Ø200 a cada máquina. Delante del ventilador hay un filtro de mangas con 900 Pa de pérdida a su caudal nominal: entra en la app como «Accesorio (ΔP conocida)», con el dato del fabricante.

En «Instalación», el contaminante es «Polvo pesado (virutas, arena)»: ACGIH pide al menos 20 m/s en todo el recorrido. El polvo de madera es combustible, así que también se marca ATEX.

2. Primer cálculo: el serrín se queda en el conducto

MáquinaNecesitaLe llegaDesviación
Sierra circular800 m³/h1.134 m³/h+42 %
Tupí900 m³/h826 m³/h-8 %
Regruesadora1.300 m³/h606 m³/h-53 %
Cepilladora1.100 m³/h1.534 m³/h+39 %

El aire va a entre 5,4 m/s (el tramo final) y 14,6 m/s (el colector): ninguna pieza llega a 20 m/s. En la vista 3D el serrín se ve arrastrándose por el fondo de los tramos horizontales. Además, la Regruesadora recibe menos de la mitad de lo que necesita y la Sierra y la Cepilladora, un 40 % de más.

Vista 3D de la red de aspiración inicial con el serrín depositándose en los tramos horizontales
Primer cálculo: por debajo de 20 m/s el polvo cae al fondo del conducto.

Los avisos de velocidad de transporte se juntan en uno, con un botón por pieza para verla en el 3D y otro para dimensionar:

Panel de avisos de Vortia 3D con las piezas por debajo de la velocidad de transporte y el botón «Dimensionar…»
El panel de avisos: cada arreglo, a un clic.

3. Dimensionar con la velocidad de transporte

En extracción industrial, «Dimensionar…» propone por defecto el criterio de velocidad mínima de transporte: en cada tramo, el Ø más grande que mantiene 20 m/s. Más grande no se puede (el serrín se deposita) y más pequeño solo añade pérdida de carga.

  • Colector de Ø315 a Ø250, con tres reducciones según baja el caudal: Ø224, Ø200 y Ø125 en la Cepilladora.
  • Bajantes de Ø200 a Ø112 (Sierra), Ø125 (Tupí) y Ø140 (Regruesadora).

Ahora todas las piezas van a entre 19,2 y 25,3 m/s. El ventilador pasa de 1.184 a 2.169 Pa: ir rápido cuesta presión, y es el precio de no tener que limpiar los conductos.

4. Equilibrar las compuertas

Una compuerta en cada bajante y otra en el tramo final. «Equilibrar compuertas» las cierra lo justo para que cada máquina reciba su caudal:

MáquinaNecesitaEquilibradoDesviaciónBajanteCompuerta
Sierra circular800 m³/h799 m³/h-0,1 %Ø11219,5°
Tupí900 m³/h902 m³/h+0,2 %Ø12521°
Regruesadora1.300 m³/h1.303 m³/h+0,2 %Ø1401,5°
Cepilladora1.100 m³/h1.097 m³/h-0,3 %Ø1250°

Error máximo del 0,3 % y velocidades entre 20,4 y 24,8 m/s. La Cepilladora, al final del colector, queda abierta: es el ramal más desfavorable. El ventilador necesita 2.428 Pa.

Vista 3D de la red de aspiración equilibrada, coloreada por velocidad
La red equilibrada: todo el recorrido por encima de 20 m/s.

En carpintería se suelen cerrar del todo las máquinas paradas. Con menos máquinas abiertas, la velocidad sube en sus bajantes y baja en el colector: conviene calcular también la simultaneidad real (abre el proyecto, quita el caudal objetivo de las máquinas paradas y mira las velocidades).

5. Ventilador y filtro

  • Punto de trabajo: 4.155 m³/h (4.100 más 55 de fugas) a 2.428 Pa. Es un centrífugo de media presión.
  • Reparto de la presión: el filtro se lleva 900 Pa (el 37 %); cada boca, entre 120 y 180 Pa (coeficiente 0,49 de ACGIH sobre unos 290 Pa de presión dinámica).
  • Potencia eléctrica: 4,7 kW con un 70 % de rendimiento del ventilador y un 85 % de motor y transmisión.
  • Ruido que llega por los conductos a la nave: 65–67 dB(A), por debajo de 80 dB(A) (RD 286/2006). El de las máquinas y el ventilador va aparte.

La potencia específica (SFP) de la UNE-EN 16798-3 es para la ventilación de edificios: en este ejemplo el límite está en «SFP 7», sin exigencia.

6. ATEX

Con el polvo marcado como combustible, la app recuerda lo que pide el RD 681/2003: ventilador y equipos según la Directiva 2014/34/UE para la zona clasificada, conductos conectados a tierra y protección del filtro contra explosiones (venteo, supresión o aislamiento). La evaluación del riesgo de explosión es un documento aparte.

Resumen

PasoPresión del ventiladorVelocidad en el recorridoDesviación máxima de caudal
Primer cálculo1.184 Pa5,4–14,6 m/s53 %
Dimensionado2.169 Pa19,2–25,3 m/s15 %
Equilibrado2.428 Pa20,4–24,8 m/s0,3 %