ergonomia ventilacion

5/17/2018 ergonomia ventilacion

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10. Ventilacion general en amblentes de trabajoTodo lugar de trabajo necesita ventilarse por medios naturales 0mecantcos,para cumplir con dos grandes requerimientos ambientales: el primero a fin deproporcionar eJoxigeno suficiente para el mantenimiento de la vida, medianteel surnlnlstro de alre fresco del exterior en cantidad suficiente, y el segundopara abattr la contaminaci6n ambiental del lugar causada por la presencia dedi6xido de carbono, olores corporales, exceso de calor y humos 0 vaporesproducidos por los procesos industriales que se realizan. Sin embargo, las ne-cesidades de ventilaci6n para el suministro de oxigeno, son inferiores a las reoqueridas para evitar la contaminaci6n.EI oxlgeno que requiere una persona sentada es de aproximadamente 0.15litros/segundo/persona de aire fresco, mientras que para remover los olores yel di6xido de carbono que se exhala se necesitan 5 litros de aire fresco por se-gundo.La eliminaci6n de la contaminaci6n ambiental en un lugar de trabajo puedelograrse por varios medios: sustituci6n, control en el origen y diluci6n delcontaminante hasta un nivel aceptable. Cuando la sustituci6n 0el control enel origen son diHciles de efectuar, la ventilaci6n general es una soluci6naceptable, si el agente de riesgo no es de alta toxicidad. Como guia general ypara estimar el riesgo potencial de una sustancia se puede utilizar el cuadro10.1. No obstante, es importante recordar que el valor limite permisible (VLP)no es un factor indicativo de la toxicidad del agente.

Cuadro 10.1

Ligeramente t6xico 500 0.5Categoria de toxicidad VLP (ppm)* VLP (mg/m3)

Moderadamente t6xico 100500 0.101 0.5Altamente t6xico 100 o 0.1 ppm = Partes de contaminante por mil16n de partes de aire.

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Es conveniente anotar que los vapores inflamables en su mayoria, tienen vale-res Hmites permisibles (VLP) cuyas cifras estan por debajo de su limite lnfe-rlor de explosividad con valores del orden del 1% en volumen (10000 ppm),mientras que los solventes inflamables tienen valores "mites permisibles de100 ppm 0menores.La ventilaci6n es un rnetodo para controlar el ambiente, mediante la utlllza-ci6n estrateqlca del flujo de aire, consiste en la renovaci6n del aire por me-dios naturales 0 rnecanlcos, con el fin de reducir la emisi6n de olores moles-tos, remover un contaminante, diluir la concentraci6n de los contaminantesdispersos y mantener las condiciones fisicas de temperatura y humedad.Las tres grandes aplicaciones de la ventilaci6n lndustrlal son:

La prevenclon de incendios yexplosiones.EI control de la contaminaci6n atmosferlca para lograr niveles aceptablespara la salud y el bienestar de los trabajadores.EI control del calor y de la humedad para conseguir condiciones de trabajoconfortables.

Los terrnlnos ventilaci6n general y ventilaci6n de diluci6n son utilizados in-distintamente. Cuando la ventilaci6n general se refiere al suministro 0 remo-ci6n de aire de un area, local 0edificaci6n, con el fin de proporcionar bienes-tar y comodidad, se denomina ventilaci6n de diluci6n con aire limpio, con 10que se logra reducir la molestia 0el riesgo para la salud.La ventilaci6n general es mas utilizada para la remoci6n de volurnenes de alrecaliente 0para la remoci6n de concentraciones bajas de contaminantes no to-xlcos, 0de baja toxicidad de fuentes pequei'las y no centralizadas.La ventilaci6n general puede lograrse por medios naturales 0 rnecanlcos: amenudo, los mejores resultados se consiguen con el suministro 0extracci6nde aire, al emplear slmultaneamente los medlos 0 procedimientos.REQUERIMIENTOS PARA UN SISTEMA GENERAL DE VENTILACIONLos requisites que debe cumplir un sistema de ventilaci6n, en terrnlnos de laeficiencia que se neceslta obtener, no son estatlcos sino que varian dapen-diendo de los factores siguientes:- Numero de personas que ocupan el area, oficina 0 planta.296


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Condiciones interiores del ambiente ttstco del local (temperatura del atre,humedad, temperatura radiante).Condiciones clirnaticas exteriores.

- Tipo de actividad realizada en las areas que requieren ser ventiladas, Y- Grado de contaminaci6n de las mismas.Estos factores pueden variar durante un dfa de trabajo y el sistema que se di-sene debsra por 10 tanto ser flexible y adaptarse a estos cambios.Inflitraci6nLa infiltraci6n es un terrnlno que se emplea para identificar el flujo de aire,que entra y sale de la edificaci6n, a traves de las pequenas abertuas y rendi-jas; este flujo proporciona una ventilaci6n natural allugar. La magnitud de es-te caudal de flujo depende de: la velocidad del viento, su direcci6n, el tarnanodel edificio, la construci6n (pesada 0 ligera), y las condiciones terrnlcas inte-riores (figura 10.1).

Figura 10.1Trayectorlas de infiltraci6n y ventilaci6n natural para una edificaci6nindustrial

Flujo de aire --1----+--caliente desde unhorno nacla arriba

Viento causa succlon.. sobre el techo

Flujo de aire alrededor debordes de laminas y ventanas

InfiltraclOn postigode puerta 297


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VENTILACION NATURALLa ventilaci6n natural se produce por fuerzas terrnlcas de convecci6n 0 perlas fuerzas resultantes de las diferencias en la presi6n del viento.Estos dos efectos que operan strnultanearnente en la rnayorla de los casos,son el resultado de las diferencias naturales en la presi6n y en la densidad delalre, causan desplazamientos naturales e infiltraci6n de aire a traves de venta-nas, puertas, paredes, pisos y otras aberturas. Obviamente, si fuera suflclen-te, la ventilaci6n natural seria mucho mas econ6mica que laventilaci6n rneca-nica, pero las corrientes de viento y la convecci6n termlca son dificiles de pre-decir; por esto, la ventilaci6n natural no es considerada realmente comoun rnetodo primario de control, ya que su empleo esta supeditado a tales con-diciones naturales.En la ventilaci6n natural que se produce por efecto terrnrco, el aire fluye por ladiferencia de presi6n ocasionada en el cambio de densidad que sufre el aire alvariar su temperatura. Por est a raz6n, este es un rnetodo utilizado en paisesde climas frlos, donde la difetencia de temperatura entre el interior y el exte-rior del local es considerable.Cuando el viento sopla, ejerce en las fachadas de las edificaciones una pre-si6n sobre ellado donde su fuerza es mayor y una succlon en el lado de menortuerza. Si en estas fachadas existen aberturas, la diferencia de presion resul-tante provoca un flujo de aire entre las dos aberturas.La magnitud de la diferencia de presi6n depende de la velocidad del viento ydel angulQ de lncldencla de la dlrecclon de este sobre la fachada. EI valor dela presi6n positiva maxima que puede provocar el viento con una velocidad enkllornetros por hora esta dado por:

VP = 0.0048 (V'fdonde VP = presion en milimetros de agua.Se ha demostrado que para anqulos de incidencia del viento entre 90 y 60, elgradiente maximo de presion se mantiene aproximadamente con stante conun valor de 2 VP, reduciendoselinealmenteal disminuir el Angulo de incidencia.No hay una correspondencia directa entre el caudal de aire que entra en un lo-cal y su velocidad en el interior del mismo; generalmente las velocidades en elinterior del local son mayores con Angulos de incidencia hasta de 30, a pesarde que el caudal de atre (ventilaci6n) sea menor en este caso.298


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EI microclima se afecta por el tarnafio y el distanciamiento de las edifica-ciones y por otros elementos que circundan el centro de trabajo. La tempera-tura del aire es mayor en los nucleos urbanos que en sus alrededores; pero esmayor el efecto que se produce sobre la velocidad del atre por las ediftca-ciones y obstaculos vecinos. La reducci6n de la velocidad del viento dependeprincipal mente de la altura del obstaculo, de su permeabilidad y de su post-ci6n normal ala direcci6n del viento. Esta reducci6n de la velocidad del vientoes un factor que limita el empleo de la ventilaci6n.AI disei'iar un local deben tenerse en cuenta no s610 los obstaculos existentessino tarnblen los futuros. La ubicaci6n de las edificaciones y de otros costa-culos puede favorecer el aumento de la velocidad del aire en ciertos lugares,como sucede con las cortinas de arboles que encauzan el flujo del aire haciaareas donde es necesario.La velocidad y direcci6n del viento varian considerablemente durante el trans-curso del dla, principal desventaja para la utilizaci6n de la ventilaci6n natural.Se requiere entonces de un estudio del comportamiento de lavelocidad y direc-ci6n de los vientos del lugar donde se pretende ubicar un centro de trabaio.Cuando se pretende util izar ventilaci6n natural es necesario dtsenar las aber-turas, de manera que funcionen alternativamente como entradas 0 salidas delaire. La selecci6n de las velocidades y direcciones en el dlseno no debe ba-sarse en valores promedio durante periodos largos. EI rnetodo mas indicadoes hacer el estudio durante el tiempo que coincide con el horario laboral yenlos periodos mas crlticos de lajornada, referidos especialmente a la tempera-tura del aire.La cantidad de aire que entra a un edlticio, ba]o un esquema de ventilaci6n na-tural, depende del viento y de los efectos terrnlcos dentro de la instaci6n.En el interior de un edificio, el aire mas caliente tiende a subir y escapa por lasaberturas, grietas y lumbreras de las estructuras superiores; el aire mas friotiende a intiltrarse por el proceso contrario a traves de las estructuras trite-riores del mismo.Oebido a que los etectos termlcos son mas predecibles que las fuerzas exte-riores del viento, representan mayor utilidad en el dlseno de sistemas de ven-tilaci6n general.Una ventilaci6n natural se puede lograr mediante: ventanas, puertas, tragalu-ces, ductos conectados a rejillas y aberturas especialmente dlsefiadas paratal fin.

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Las leyes que rigen la ventilaci6n natural son las siguientes:Los elementos que la conforman deben distribuirse de acuerdo con laestructura del edificio y a la acci6n del viento.Las aberturas deben estar locallzadas de tal forma que no sean obstruidaspor otros edificios 0arboles.Es preferible que las aberturas de entrada y salida sean de igual tarnano.EI edificio debe orientarse correctamente, desde el punto de vista de lasaberturas para ventilaci6n, las cuales deben quedar localizadas en la direc-ci6n del viento.Debe existir distancia vertical entre las aberturas para que puedan utilizar-se las diferencias de temperatura en la movilizaci6n de masas de aire.En las instalaciones industriales de un solo piso se recomienda la venti la-ci6n mediante aberturas en el techo, las cuales operan por las diferenciasde presi6n.

VENTILACI6N GENERAL MECANICALas modernas y complejas plantas industriales, caracterizadas por bala alturay gran area, asi como las edificaciones de multiples pisos construidas deladrlllc y vldrlo, presentan problemas de ventilaci6n. En estos casos, la ventlla-ci6n es practlcarnente nula, 10que hace necesario utllizar la de tipo rnecanlco.La ventilaci6n general en las grandes industrias se logra mediante el empleode ventiladores de techo 0el suministro de aire al interior de las areas de tra-bajo a traves de un ducto.SUMINISTRO DEAIRE FRESCOPara industrias y oficinas amplias, se recomienda suministrar un volumen deaire fresco de 8 litros por segundo por ocupante. La Guia CIBS* tarnblen su-giere como volumen de aire el mayor valor entre la cantidad minima de 5 li-tros/sequndo/persona 6 0.8 litros/segundo/m2 de superficie de piso. Este re-querimiento minimo implica un caudal total de ventilaci6n no inferior a 0.6,cambios de aire por hora en tabrlcas y un cambio de aire por hora en otlclnas.Un caudal de ventilaci6n de uno ados cambios de aire por hora sera suficien-te para remover lo~ olores provocados por la sudoraci6n del cuerpo, pero se CIBS Guide, Section B2, Ventilation and air conditioning, Chartered Institution of Building Services, 1976.

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hera necesaria una ventilaci6n adicional para la remoci6n de humo de ci-garrillo; no obstante, en talleres de trabajo grandes con baja densidad de ocu-paci6n, este requerimiento adicional es pequeno (figura 10.2).

VENTILACION PARA EL BIENESTAREste tipo de ventilaci6n se refiere al control de las cualidades tisicas y qulrnl-cas del aire. La American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditio-ning Engineers (ASHRAE), la define como el proceso de tratamiento del airepara controlar simultaneamente su temperatura, humedad, limpieza y dlstri-buci6n, con el fin de reunir clertos requerimientos. La ventllacion para elbienestar tarnblen contribuye a mantener la salud, ya que el trabajo en condi-ciones extremas de temperatura y humedad puede tener un etecto adversosobre el estado tlslco de los trabajadores.Paraevitar el calor, puede emplearse la ventilaci6n natural 0 la ventilaci6n ge-neral. En la ventilaci6n natural el caudal 0 flujo de aire es producldo por:

La infiltraci6n del viento.EI etecto de chimenea que depende de la diterencia de la temperatura y dela altura de la chimenea.

Dentro de las ventajas que presenta la ventilaci6n natural se senatan:EI bajo costo.Las grandes cantidades de aire que pueden manejarse.EI amplio empleo en industrias con exposiciones a calor.

Las desventajas que presenta la ventilaci6n natural se retieren a que sus reosultados dependen de el viento y la temperatura exterior, las edificacionespr6ximas y la orientaci6n del establecimiento de trabajo.EI bienestar termlco para los trabajadores esta sujeto a las condiciones am-bientales de temperatura del aire, humedad, calor radlante, conoentraclon dehumo de tabaco, concentraci6n de olores y movimiento del alre, condicionesque deben evaluarse antes de dlsenar un sistema de ventilaci6n general y deesta manera catcular el volumen de aire fresco para reducir los tactores Inde-seables del aire a niveles tolerables.Entre los etectos que se producen per la ocupaci6n de locales no ventilados 0pobremente ventilados estan:

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Figura 10.2Condiciones tipicas de distribuci6n de aire

Pobre . . . .

Adecuada ...

. . .. . . . . .. . ~

.. Excelente. . .302

+ + + + +


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La reducci6n del contenido de oxigeno.EI aumento de la cantidad de CO2,La producci6n de olores por la transpiraci6n de la pie I de los ocupantes.EI aumento de la temperatura del medio por el calor generado.EI aumento de la humedad del ambiente por respiraci6n, transpiraci6n dela piel y diferentes operaciones y equipos.

Una persona contribuye en promedio con 0.017 m3 de CO2 en una hora. EI aireusual mente contiene 0.03% de CO2 (3 partes por 10000). La cantidad de CO2que existe en un local puede calcularse con la ecuaci6n:

C _ 0.017 + 0.0003 V- Vdon de:V = Volumen de aire suministrado per persona, m3.0.017 = Cantidad de CO2 en m3 por persona y por hora.0.0003 = Cantidad normal de CO2 en el aire.C = Cantidad de CO2 en m3 per m3 de aire del local.8i se requiere que el CO2 no sobrepase de 5 partes por 10000, el volumen deaire fresco que debe ser suministrado por persona cada hora puede calcular-se de:

0.017 3 hV = 0.0047 = 4 m lora/personaLa figura 10.3 permite estirnar el volumen necesario de aire exterior por perso-na desde el punto de vista de contenido de oxigeno, anhidrido carb6nico y reomoci6n de olores.Los requerimientos de ventilaci6n para zonas de oficinas, comercio y residen-ciales se indican en el cuadro 10.2.8i se considera que el aire pure antes de inhalarlo contiene un 20% de oxige-no y despues de inhalarlo aproximadamente 16%; un operario en trabajo nor-mal que necesita 1 000 lltros de aire puro per hora, consurntra aproximada-

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Figura 10.3Requerlmienlos de venlilaci6n

~I I I 1 I I r ,A) Aire requerido para proveer el contenido ce.;02 necesario. -B) Aie requerido para prevenir concentracionesde CO2 superiores a 0.5%. ---C) Aire requerido para remover 010re5 corpora-

~D les -adultos sedentarios. -1\ D) Datos de la curva C incrementados en un 50%-

' 1 1 \ . para permitir actividad fisica moderada . -1 \.c ' ' ' ' - .

' " "- r - . . .!~ ' " " ' " "-... .. . . . . .~ r - . . . . - . . . . . ~. . . . - - . , . . . . . . . . . . . . . . . r - - ~B -.A

. . .o~xQ)~'(GQ)"0CQ)E::J(5>

686154484342720147o o 5.6 B.5 11.3 14.1 t 7.0 20.0 22.6 25.5 2B.3.8

Volumen de aire m3(personamente 40 litros de oxigeno por hora. La cantidad neta de oxigeno utlllzado esde 20 - 16% 0 sea 4%.Las necesidades de oxigeno de los trabajadores dependen fundamentalmen-te de la fntensidad del trabajo. Una persona en estado de reposo aspira unos500 lltros de aire por hora, aumentando a 2 000 litros/hora cuando se realiceun trabajo fuerte.EI suministro de aire requerido para proveer el oxigeno es:

Q = 4.25 x Mdonde:Q = Volumen de aire en litros por hora.M = Regimen metab61ico en kcal/hora.304


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Cuadro 10.2Cantidades de sumlnlstro de aire exterior recomendadas para diferentesocupaclones de espacloAire exterior Tipo de espacio 0destinom3/hora/persona *8.5 - 17 Locales de techo alto tales como: bancos, audltorlos,almacenes, teatros, locales donde no se fuma.17 25.5 Apartamentos, barber/as, peluquerias, cuartos de no -tel, cuartos donde se fuma ligeramente.25.5 - 34 Cafeterias, oticinas generales, droguerlas, cuartos dehospitales, comedores colectivos, restaurantes, lugares donde se fuma moderadamente.34 . 51 Oticinas privadas, bares, locales donde se fuma mucho.51 - 102 Salones de conterencias, clubes nocturnos, locales con

aglomeraciones de publico donde se tuma much/simo . Con base en espacios no menores de 5 m3 por persona en areas de plso no inferiores a 1.5 m2por persona.

En locales de trabajo cerrados es necesario garantizar una entrada de airefresco y sufieiente para el mantenimiento de las concentraeiones adecuadasde O2 YCO2, Existen normas que recomiendan el suministro de 30 a 50 metroscublcos de aire limpio y fresco por persona.Desde el punto de vista del bienestar terrnlco, se han desarrollado variosindices para describir un ambiente c6modo. La American Society of Heating.Refrigerating and Air Conditioning Engineers ha elaborado una carta debienestar para personas en actividad sedentaria y vestimenta normal, dondeutiliza como parametres las temperaturas de bulbo nurnero y bulbo seeo (tigu-ra 10.4). La zona de bienestar se considera como la combinaci6n de condi-ciones ambientales, termieamente neutras para el organismo humano.EI indice de temperatura efeetiva es un criterio valldo cuando se presenta su-daei6n y no existe earga de calor por radiaci6n, y se uti Iiza para especificar lascondiciones terrntcas permisibles. Las tiguras 10.5 y 10.6 presentan valoresde temperatura etectiva para personas vestidas normal mente en reposo 0enaetividad moderada e incluye el efecto de la velocidad del aire. Cuando existecalor radiante en ellugar de trabajo, se hace necesario corregir la temperaturaefeetiva.

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Figura 10.4Carta de confort para aire quleto

o 2100"0Q)E.::Js:0.c::J 15.1ctI S. . .::J-IS. . .Q)a.EQ)I- 10

Movimiento del aire 0 turbuiencla273a 450m/hora

27~--~----4-----~--~----~--

10 16 21 27 32 38Temperatura de bulbo seco C

Fuente: American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning Engineers.

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C i 43E. . .0c:Ie,e 38c:0e0(I)0 oa.. 0 32! 0oe (I) oC D rJ) 00 0., D '0I ::J (I)C D 27 E0 Ql -::J

In I ! ! '0 . J : : .d I !II 0" ". . ::J et! I i ::J~ " " D: : : : I Ql Qlc..2' .c E 21 '0LL I - _ ~.2 (I)~ _~'l:I - . . . . ::J1 3 . . . . . . _ ~s ~ - _JI ~flj ~ . . . . . (I)c..? ! 0~ E- ~'l:I c f QlU ~


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c a. . .~.~LL

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C)eosUlo.c:J.cQ)"lI. . .:J1i iiiic.E{ E .

. . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . .


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EI cuadro 10.3 presenta los valores limites tolerables de temperatura efectivapara diferentes condiciones de trabajo. La figura 10.7 relaciona los Iimites detolerancia a diferentes temperaturas de bulbo nurnedo y humedades parahombres en descanso y vestidos hasta la cintura. La figura 10.8 presenta losmismos datos, para temperatura efectiva. Los limites tolerables se reducenconsiderablemente cuando las cargas de calor metab61ico son altas.Paia calcular los volumenes de aire requeridos en el control del calor, es ne-cesarlo considerar los incrementos de calor provenientes de las siguientesfuentes:

EI calor del cuerpo producido por los ocupantes.Aparatos etectrtcos, motores, maqumas y procesos exoterrntcos.

Figura 10.7Tlempos tolerados para hombres en reposo desnudos hasta la cintura,para aire quieto y diversas humedades relatlvas y temperaturasde bulbo humedo

o00 43-eQlE.~

. J : : .

0f!~~Ql1:lc o. . . 37'& i. . .Ql Humedaa.E 100%Ql~

60%. . . . - 30%. . _ - _ 15%32

0 2 4Horas

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Cuadra 10.3Temperaturas altas de bulbo humsdo y seco que pueden tole.rarse en el trabajo porhombres sanos. aclimatados que usan ropa para tiempo calida (18)

ActividadHumedad Movimiento del aireRelativa 4.57.6 m/ s 30.5 mrs 92 m/ s% Bulbo/S Bulbo/h Bulbo/s Bulbo/h Bulbo/s Bulbo/h

Estaci6n de verano 80 31.6 28.8 32.7 29.4 33.8 30.5Acitividades ligeramente 60 34.4 27.7 35.5 34.4 36.6 29.4sedentarias (85 TE) 40 37.7 26.0 38.2 27.1 39.4 27.720 42.7 23.8 43.3 23.8 43.3 23.85 48.2 20.5 47.7 20.5 47.2 20.0Estaci6n de verano 80 28.3 25.5 29.9 27.1 31.6 28.3Trabajo pesado (80 TE) 60 31.0 24.4 32.2 25.5 33.8 26.640 33.8 22.7 35.0 23.8 36.0 24.420 37.7 20.5 38.2 21.1 38.8 21.15 41.6 17.7 41.6 17.8 41.1 17.2Estaci6n de invierno 80 25.5 22.7 27.1 25.0 29.4 26.0Trabajo Iigero 0 pesado 60 27.1 21.6 29.4 23.3 31.1 24.4(75 TE) 40 29.9 20.0 31.6 21.1 32.7 22.220 32.7 17.2 33.8 18.3 34.4 18.85 36.0 14.4 36.0 14.4 36.0 15.0 Incluye el etecto del calor radiante.


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Figura 10.8Tiempos tolerados a diversos valores de temperatura efectlva

Humedad0 100%

43 o: 60%0 30%o 1 2 1 15%I : l f>()IIIQ)~::l- 37Il. . . .C Dc.EQ)~

Energia solar transmitida al interior del local a traves de ventanas, paredesy techo del edificio.

32~ ~ ~ ~ ~o 2 4Horas

Conducci6n terrntca a traves de los materiales de construcci6n del edificio,por la diferencia de temperatura entre el aire exterior e interior del local.EI calor producido por las personas en estado de reposo es de 100 kcal/hora.La perdlda de calor correspondlente a diferentes grados de ejercicio fisico, sepresenta en el cuarto 10.4EI calor procedente de motores electricos y de otros aparatos que se calien-tan al usarlos, puede estimarse en el cuadro 10.5La temperatura interior de los establecimientos se eleva por la acci6n solar,trasmitida a traves de ventanas, paredes y techos de la edificaci6n. La infl uen-cia solar sobre la temperatura de los inmuebles depende de varios factores:

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Cuadro 10.4Calor que desplden las personas (keal/hora)

Personas sentadas en reposo 100Personas efectuando un trabajo ligero 150Personas caminando a una velocidad de 5 km/horaPersonas caminando a una velocidad de 7 km/hora

250350

Fuente: Gu'a practica de ventilaci6n. w.e . Osborne.

Cuadro 10.5Calor aproxlmado que generan los motores el6ctrieos

kcal/hora a plena carga kcallhora por kilovatioPotencia del Emisi6n Pltrdidas Emisi6n Perdidasmotor, KW total total

0.25 335 135 1420 5350.50 670 200 1300 4151.00 1150 300 1 150 3005.00 5230 1000 1050 20025.00 24500 3000 980 120100.00 94500 9400 945 95

Fuente: Guia practica de ventilaci6n, w.e. Osborne

claridad de la atm6sfera, sombra de los arboles, color de las superficies sxter-nas y velocidad del viento.A partir de los cuadros 10.6 y 10.7 se pueden estimar los incrementos del calorpor radiaci6n solar a traves de las paredes y del tache.312


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Cuadro 10.6Calentamiento solar a traves de los murosTransmisi6n maxima en tiempo claro,con una temperatura interior iguala la exterior a la sombra

kcal. kcal. kcal.Material y construcci6n Este u Sudeste Suroeste u oesteMuros de ladrlllo:Muro simple, exterior sin protecci6n espesor 0.06 m 112 65 13.20.11 m 88 51 10.40.22 m 61 35 7.20.33m 44 26 3.20.45 m 37 22 4.40.56 m 31 18 3.6

al menos 0.03 m2 ladrillos 0..6 m + 0.06 m 51 30 6.00.11 m + 0.06 m 47 28 5.60.11 m + 0.11 m 41 24 4.80.22 m + 0.11 m 34 20 4.00.22 m + 0.22 m 29 17 3.4Muros de hormig6n sin protecci6n: 0.05m 142 82 16.80.10 m 122 71 14.40.15 m 108 63 12.80.20 m 95 55 11.50.25 m 88 51 10.4Muros de piedra sin protecci6n: 0.25m 112 65 13.20.30 m 105 61 12.40.40 m 95 55 11.20.50m 85 49 10.0(Continua)


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(Continuaci6n)kcal, kcal. kcal.Material y construccion Este u Sudeste Suroeste u oeste

Muros exteriores de madera. espesor total: de madera 0.02 m 112 65 13.20.03 m 98 57 11.60.04 m 85 49 10.00.05 m 74 44 8.80.08 m 58 34 6.80.10 m 47 28 5.6Pared de placa ondulada de fibrocemento 170 98 20.0Ventana exterior de vldrlo con simple chasis de madera 500 300 105Ventana exterior de simple chasls y doble vidrio 103 59 11.9

LOSvalores indicados se refieren a superficies de color oscuro, para colores medio claros mulUplicar por 0.75. No es aconse-jabIe usar factores para paredes muy claras, pues suelen ensuciarse.


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Cuadro 10.7Calentamiento solar a traves del techo

Transmisi6n maxima en tiempo clare, con una temperatura interiorigual a la exterior a la sombra.

Techo de carpinteria de madera 0hierro:- Placas onduladas de palastro, zinc 0 fibrocemento 375

Techo de cielo raso sobre caballetes: (kcal/m h)- Caja de yeso de 0.11 m aproximadamente sobre tablas .juntas 100140

Cubierta de tejas:Simple recubrimiento de doble maderamen 250- Doble recubrimiento y doble maderamen 225Vidrio: 3 a 6 mm sobre hierro con juntas embetunadas 735

Fuente: Gula Practica de Ventilaci6n. W. C. Osborne.VENTILACION POR DILUCION PARA CONTROLAR EL RIESGOPARA LA SALUDLa ventilaci6n general por diluci6n consiste en lograr que en un local de traba-;0105 contaminantes liberados en la atm6sfera se diluyan continuamente porla introducci6n de aire no contaminado al cual el trabajador pueda exponerseen forma segura durante su jornada Iaboral.La ventilaci6n por diluci6n se utiliza cuando:

La cantidad de contaminantes que se genera no es excesiva, ya que de 10contrario, el volumen de aire necesario para la diluci6n la haria muy costosa.Los trabajadores estan lejos de la generaci6n del contamtnante, 0este seencuentra en una concentraci6n 10 suficientemente baja para que 105 tra-bajadores no tengan una exposici6n superior a los valores limites perrnl-sibles (VLP).La toxicidad del contaminante es baja, con un VLP alta.La generaci6n del contaminante es razonablemente uniforme.

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Los contaminantes son gases y vapores que se mezclan tacll y uniforme-mente con el aire del local de trabajo y cuya tasa de generaci6n es relatlva-mente constante y puede ser determinada tacllmente.La ventilaci6n por diluci6n no es recomendable para contaminantes desrne-nuzados "parttculados" (polvos y humos) porque:

A menudo son muy t6xicos y se requeriria de cantidades de aire para dilu-ci6n excesivamente grandes.Generalmente su velocidad y cantidad de producci6n son altas.Es diffcil obtener informaci6n sobre su producci6n 0emisi6n.

calcu!o del volumen 0 caudal de aire necesario para la diluci6n: Un rnetodo para diluci6n consiste en conocer las condiciones que prevale-cen durante las operaciones normales, 10cual permltlra evaluaciones a finde determinar la concentraci6n real del contaminante y el volumen de in-filtraci6n natural del aire en local de trabajo. EI volumen del aire para dilu-ci6n se calcula mediante la siguiente ecuaci6n:

Cp x In x KVad =

VLPdonde: Cp = Concentraci6n prevalente, (ppm)

In = Infiltraci6n, m3/min.Cuadro 10.8

Factores de seguridad (K) segun diferentes condiciones de distribucl6n

ligera 7 4 3 2Toxicidad Pobre Regular Buena Excelente

Moderada 8 5847

36lta 11

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Un metodo mas razonable es utilizar los datos sobre la tasa de liberaci6ndel contaminante para determinar el volumen del aire necesario para dilulrel contaminante hasta niveles seguros, y deben considerarse los siguientesfactores:

La cantidad de liquido evaporado 0 la tasa de generaci6n de vapor.Esta informaci6n puede obtenerse de los registros de control de pro-duccion, y del departamento de compra.Las constantes flslcas del contaminante, toxicidad y condiciones del 1 0 -cal.La Ley de Avogadro, la cual establece que volurnenes iguales de dife-rentes gases a la misma temperatura y presi6n, contienen igual nurnerode moleculas. Por tanto, una libra mol de un gas ocupara el mismo volu-men que una libra mol de cualquier otro gas, si ambos estan a la mismatemperatura y presi6n y no ocurre reacci6n qulmica alguna.EI volumen molecular en condiciones industriales estandar de 70F y14.7 psia.Un factor de seguridad (K) para mantener las concentraciones de airepor debajo de VLP, al utilizar los mas altos valores de K para las condi-ciones criticas. K es funci6n de ta cantidad de generaci6n de vapor,efectividad de ventilaci6n y toxicidad del contaminante.

Aplicar la ecuaci6n:

Vad = 24.12 x 10S x V x 0 x KM V x VLPDonde:V = Volumen de contaminantes evaporados en litros/horaD = Gravedad especifica del contaminante en kgllitroVLP = Valor 0concentraci6n limite permisible del contaminante en ppmMW = Peso molecular del contaminante.Esta ecuaci6n es aplicable a liquidos orqanicos volatiles. La ventilaci6n paradiluci6n de gases puede disenarse aplicando esta misma ecuaci6n.

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Ecuaciones para el dlseno:Generalmente, la tasa de ventilaci6n y el volumen del local se relacionan paraconocer el nurnero de cambios de aire por minuto 0 por hora. Estos termlnos,usados con bastante frecuencia como requisitos de ventilaci6n, casi siemprese ernplean incorrectamente.Los cambios externos del aire no pueden tomarse como criterio de venti la-ci6n, especial mente cuando se requiere del control de riesgos ambientales,calor y olores. La ventilaci6n necesaria depende del problema y no del tarnanodel local donde se presenta.Los requisitos de ventilaci6n que se basan unlcamente en el volumen del lo-cal no tienen validez. Los calculos de los cambios de aire requeridos solamen-te pueden efectuarse sobre la base de un balance de materiales para los con-taminantes de interiores.Tambten pueden realizarse calculos similares para el aumento 0 decrecimientode la concentraci6n por hora en el ambiente, no obstante, se requeriria no s610latasa de cambios, sino tarnblen la tasa de generaci6n del contaminante. Solamen-te en contadas excepciones, el numero de cambios de aire tiene aplicaci6n vall-da en el dlseno de sistemas de ventilaci6n industrial, como es el caso de si-tuaciones relativamente comunes 0 estables, por ejemplo, cuartos de reuni6n,oficinas, escuelas y espacios simi lares, donde el prcposlto de la ventilaci6n essimplemente el control del olor, de la temperatura y humedad, y no la contamlna-ci6n del aire como resultado de la actividad del trabajo.Los requisitos de taventitaci6n por diluci6n deben expresarse enm3por minuto yno en nurnero de cambios de aire por minuto.La concentraci6n de un gas en un tiempo determinado puede expresarse por unbalance material diferencial que, una vez integrado, suministra una base para re-lacionar la vsntilaclon ala tasa de generaci6n y rernoclon de un contaminante.Uno de los efectos mas importantes en el dlseno de sistemas de ventilaci6npar diluci6n, con frecuencia olvidado 0 subestimado, es el suministro de airede remplazo en cantidad suficiente y dirigido adecuadamente para sustituir elaire extraido. Con la extracci6n localizada 10mas cerca posible de la fuente decontaminaci6n, todo todo el aire pasa a travss de la zona, el contaminante sediluye tan pronto como este se genera. En tales tales condiciones, el factor Kes de 1, puesto que no se requiere de nlnqun factor de seguridad. Sin embar-go, las condiciones ideales varian considerablemente de las reales.Las condiciones usuales regulares son aquellas donde la toxicidad del conta-minante es moderada; el ventilador est a ubicado pr6ximo a la operaci6n que318


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produce vapores; el aire remplaza por infiltraci6n a traves de las puertas, ventanas y paredes, ocurriendo una diluci6n razonable del contaminante si el trabalador no se encuentra demasiado cerca 0dentro de la zona de liberaci6n decontaminante concentrado. En esta situaci6n, pude tomarse un factor K de 4,esperandose una concentraci6n promedio en el local de trabajo de 1/4del valorifmite permisible y no superior al valor permisible en ninguna parte del local.No obstante, estas condiciones usuales de distribuci6n del aire son igual-mente escasas en ta practlca, requtrtendose la selecci6n de un factor de segu-ridad mayor que refleje las condiciones reales de distribuci6n del aire (pobre,regular, buena 0excelente).La inti uencia de la distribuci6n de aire en los factores de seguridad se presen-ta en el cuadro 10.8. La figura 10.9 muestra condiciones tipicas de distribu-ci6n de aire.Efecto de la toxicidadAI emplear arbitrariamente los valores de 400 ppm como valor limite permi-sible para susutancias ligeramentes toxlcas, 200 ppm para moderadamentet6xicas y 50 ppm para altamente t6xicas, el volumen del aire para diluci6npuede calcularse mediante las siguientes ecuaciones:Sustancias ligeramente t6xicas:V d ( 3 1 . ) _ (1 x 60) (d) (litros evaporados/minuto) (k)a m min - Peso molecular

Sustancias moderadamente t6xicas:

Vad (m 3/min) =(2 x 60) (Iitros evaporados/minuto) (k)

Peso molecularPara sustancias altamente t6xicas:

(8 x 1(6) (d) (lltros evaporados/minuto) (K)Vad (m3/min) = -__:_--....;....;:....:...-'-=Pe-s-o-m-o...:,,-:-ec-:-u--;I~a-:-r---'----

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Figura 10.9Ubicaci6n lncorrecta, regular, adecuada y excelente de ventiladores

y entradas de aire en la ventilaci6n por diluci6nUBICACION DEFICIENTE DEL VENTILADOR

Ingreso deficientedeaire

. .,.Ingreso regular Ingreso adecuadodeaire deaore

s ~ . .,. .+/Ingreso deficiente Ingreso regular Ingreso adecuadodeaire deaire dealreUBICACION ADECUADA DEL VENTILADOR_----.., ,..-----'L..+/ . .

Ingreso deficientedeaire Ingreso regular Ingreso adecuadodeaire deairsna_

H H WF r. .---- - : l t t u t mExcelente extracci6n(local) ingreso deaire excelente

Fuente: Industrial Ventilation. 17a.edlci6n.

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donde:d = Gravedad especifica del Ilquldo.K = Factor de seguridad. Se asumen los valores de 4.5 y 8 para las sustan-cias de toxicidad baja, moderada yalta, respectivamente.Para estimar los volumenes de aire para la diluci6n de dos 0mas sustanciaspresentes en el ambiente, es necesario considerar si sus etectos son aditivoso independientes.- Etectos aditivos. En el caso de ausencia de informaci6n, se consideran losetectos de los diferentes riesgos como aditivos.Suma de tracciones:

C, C2VO = VLP, + VLP2 +donde:c, = Concentraci6n ambiental de la sustancia.

VLP = Valor 0 concentraci6n permisible para cada sustancia.n = Numero de sustancias.VO = EI volumen de diluci6n necesario es la suma de los volumenes dediluci6n calculados para cada uno de los componentes 0 sustancias.Se requiere de diluci6n sl Ia suma de las facciones anteriores exceda ala unidad.

VO = V, + V2 + + Vn ; VC > 1.Si se conoce que los componentes de la mezcla tienen efectos locales eindependientes sobre el organismo humano, el llmlte permisible se exce-de cuando:v ~ p ; tiene un valor mayor que la unidadnPara esta situaci6n se calcula el volumen de diluci6n para cada compo-nente. EI volumen de aire necesario para la ventilaci6n por diluci6n sera elmayor valor.

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VENTILACION PARA PREVENIR INCENDIOS Y EXPLOSIONESUno de los objetlvos de la ventilaciOn por cuucton es disminuir la concantra-clon de vaporas dentro de un establecimiento para reducir el Ilmlte inferior deexplosividad.Cuando los trabajadores sa encuantran expuestos a un gas (vapor) al conoep-to que debe aplicarsa primero debe ser al de controlar el reisgo para la salud.Esta aclaraclon es fundamental puesto que los valores limites permisibles 0concentraciones aceptablas para el control del r;esgo son general mente de 1a 3 veces por debajo del limite inferior de explosividad (L1F).En el cuadro 10.9se comparan estos valores.La exposici6n a concentraciones por debajo del limite inferior de explosividadpodrlan causar narcosis, danos severos y muerte. Por 10 tanto, es muy importanteno confundir los requerimientos de la ventilaci6n general 0de dlluclon cuandose emplean para controlar el riesgo de salud con los correspondientes para pre-venir incendlos y explosiones.

Cuadro 10.9Comparacl6n entre valores limltes permisibles y de exploslvidad

Material Valor limite Limite inferior de explo-permisible sividadppm % ppm1000 2.55 255001000 3.28 32800400 2.02 20200100 1.27 12700100 1.00 10000

AcetonaEtanolIsopropanolToluenoTilenocatcuto del volumen de aire necesario para diluci6n:Para estimar el volumen de aire necesario para diluir el contaminante hastavalores por debajo del Hmite inferior de explosividad se emplean las siguien-tes ecuaciones:

( 3 d ) 24.12 x d x 100Vd m por htro evapora 0 = MW x LIE x B x P322


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donde:MW = Peso molecular del Hquido.B = 1 para temperaturas hasta 120C.B = 0.7 para temperaturas sobre 120Cp = Factor de seguridad decimal que depende del porcentaje del limite ln-ferior de explosividad necesario para condiciones seguras, 0.04 utilizadopara hornos ventilados continuamente, 0.10 0.12 en estufas con buenadistribuci6n de aire y tasas de secamiento rapldo. Se deben emplear valo-res mayores en el caso de horn os con ventilaci6n inadecuada.LIE = Limite inferior de explosividad expresado en porcentajes (partes por100).d = Gravedad especifica.Cuando est an presentes varias sustancias peligrosas, el rnetodo mas seguraconsiste en obtener los limites inferior y superior de explosividad para lamezcla de componentes combustibles. En este caso, el limite inferior de ex-plosividad de la mezcla serla;

LIE = - - -= _ _ -=-_10_0 =--P1 P2 PnLIE + L1E2+ + LIEndonde:P = Porcentaje del vapor de una sustancia en la mezclaEI volumen de aire necesario para ta diluci6n, se calcula utilizando el valorlimite inferior de explosividad de la mezcla.Otro rnetodo considera los componentes de la rnezcla que requieren de lamas alta cantidad de aire para la diluci6n. En este caso se establecen los sl-guientes procedimientos:

Gravedad especttlca- Calcular para cada componente el valor de: (MW x LIE)Calcular el volumen de aire para diluci6n con base en el componente demas alto valor, y emplear este volumen.

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