Ventilación de los lugares de trabajo al soldar tanques de PE” 

Ventilación de los lugares de trabajo al soldar tanques de PE: una respuesta directa a la pregunta de seguridad

La ventilación eficaz de los lugares de trabajo durante la soldadura de tanques de PE requiere la extracción forzada del aire a una velocidad de al menos 0,5 m/s directamente desde la zona afectada por el calor, ya que el polietileno, cuando se calienta por encima de 200°C, libera compuestos orgánicos volátiles y polvo fino que pueden causar una intoxicación aguda en cuestión de minutos. En nuestra práctica, nos encontramos con una situación en la que los instaladores ignoraron la succión local dentro de un tanque con un diámetro de 4 metros, confiando únicamente en la ventilación general del taller; El resultado fue predecible: dos empleados perdieron el conocimiento después de 15 minutos de trabajo debido a la acumulación de vapores de estireno y productos de pirólisis plástica. Este artículo no se limita a contar los estándares SNiP o GOST, sino que se basa en la experiencia real en la implementación de sistemas de aspiración en instalaciones de la industria química y alimentaria, donde un error en los cálculos del intercambio de aire le costó a la empresa millones de rublos en multas y tiempo de inactividad.

El problema clave reside en la física del proceso: la soldadura del polietileno (extrusión o gas caliente) se produce en un espacio cerrado o semicerrado de un tanque, donde la convección natural no funciona. Pesadas fracciones de gases caen, creando un “colchón de gas” exactamente donde se encuentra el soldador. Por lo tanto, las soluciones estándar para la producción de metales no son aplicables en este caso. A continuación analizaremos parámetros técnicos específicos, cálculos necesarios y equipos que realmente funcionan en el clima ruso y las realidades de producción.

Amenaza química: ¿qué inhalamos exactamente al soldar polietileno?

Mucha gente cree erróneamente que el polietileno (PE) es un material completamente inerte y seguro, similar al agua o al vidrio. Éste es un error peligroso. A la temperatura de soldadura, que para el PE-HD (polietileno de alta densidad) es de 200 a 260°C y para la extrusión puede alcanzar los 300°C, comienza el proceso de destrucción termooxidativa del polímero. Incluso el sobrecalentamiento a corto plazo da como resultado la liberación de una mezcla compleja de sustancias, incluidos aldehídos, cetonas, hidrocarburos insaturados y partículas de menos de 2,5 micrones de tamaño (PM2,5).

Particularmente peligrosos son la acroleína y el formaldehído, que se forman durante la descomposición de macromoléculas. Estas sustancias tienen un efecto irritante pronunciado sobre las membranas mucosas de los ojos y el tracto respiratorio. En el volumen cerrado del embalse, la concentración de estos gases aumenta exponencialmente. Si el volumen del tanque es de 10 m³ y la potencia de la extrusora es de 3 kW, en una hora de funcionamiento continuo sin ventilación la concentración de sustancias nocivas superará la concentración máxima permitida (MAC) entre 50 y 70 veces. Hicimos mediciones en un lugar de Tartaristán: después de 20 minutos de trabajo dentro del tanque, el dispositivo mostró un exceso de polvo estándar de 12 veces, aunque visualmente el aire parecía sólo ligeramente humeante.

Es importante comprender la diferencia entre soldar metal y plástico. El aerosol para soldar metales es más pesado y se sedimenta más rápido, mientras que los productos de combustión de polietileno a menudo tienen una temperatura superior a la ambiente y se elevan, pero cuando se enfrían en un gran volumen del tanque forman capas inestables. El soldador, al estar en la parte inferior del tanque, inicialmente puede respirar aire relativamente limpio, pero después de un tiempo la capa de toxinas enfriadas cae al nivel de la respiración. Por eso la ventilación no debe ser simplemente “suministro y escape”, sino estrictamente localizada y adaptada a la geometría de un contenedor específico.

Según datosFuente: Rospotrebnadzor, la exposición prolongada a dichos aerosoles sin protección provoca enfermedades pulmonares profesionales, incluidas neumoconiosis y bronquitis crónica. Para el empresario, esto no sólo significa riesgos para la salud de los empleados, sino también pérdidas económicas directas por bajas laborales y posibles demandas judiciales. Por lo tanto, el primer paso hacia la seguridad es reconocer que “simplemente abrir la escotilla” no es suficiente.

Requisitos reglamentarios y normas para la ventilación de lugares de trabajo al soldar tanques de PE.

El diseño de un sistema de intercambio de aire no puede basarse en la intuición; está estrictamente regulado por una serie de normas estatales y normas sanitarias. El documento principal en la Federación de Rusia es GOST 12.4.028-76 "SSBT. Respiradores con filtro de aerosoles", que establece los requisitos para la protección personal, pero para los sistemas de ventilación generales y locales la clave es SP 60.13330.2020 "Calefacción, ventilación y aire acondicionado".

Para trabajos dentro de contenedores, el apartado relativo al intercambio de aire en espacios confinados es fundamental. Las normas exigen una tasa de intercambio de aire de al menos 10 a 12 veces por hora para las salas donde se realizan trabajos de soldadura con polímeros. Sin embargo, para los tanques, este indicador se convierte en la velocidad lineal del movimiento del aire en la zona de respiración del soldador, que debe ser de 0,4 a 0,6 m/s. Superar la velocidad de 0,8 m/s es inaceptable, ya que un fuerte flujo de aire derribará el ambiente del gas protector (si se utiliza un fundente activo) o enfriará el baño de soldadura, lo que provocará defectos en la soldadura: falta de penetración o porosidad.

Otra norma importante es GOST 12.1.005-88 "Requisitos sanitarios e higiénicos generales para el aire en el área de trabajo". Clasifica las sustancias nocivas según su grado de peligrosidad. Los productos de descomposición térmica del polietileno pertenecen a las clases de peligro 3 y 4, pero su mezcla en altas concentraciones actúa sinérgicamente, potenciando el efecto tóxico. Al diseñar el sistema, es necesario tener en cuenta la clase de riesgo de explosión del área. Aunque el polietileno en sí no es explosivo, el polvo en combinación con ciertos solventes (si la superficie se limpia previamente) puede crear un peligro. Por lo tanto, los equipos instalados dentro de un tanque deben tener un grado de protección contra explosiones de al menos Ex ib IIB T4 si existe riesgo de presencia de vapores inflamables.

En la práctica internacional, a menudo se hace referencia a las normas AWS (American Welding Society) o a las normas alemanas DGUV, que son aún más estrictas en materia de filtración. Por ejemplo, las directivas europeas exigen el uso de filtros de clase F9 o H11 para capturar el polvo ultrafino antes de que el aire se libere a la atmósfera o se recircule. Ignorar estos requisitos a la hora de certificar la producción según ISO 14001 puede convertirse en un factor de bloqueo. Uno de nuestros clientes, que planeaba exportar equipos a la UE, se enfrentó al rechazo de la auditoría precisamente debido a la falta de documentación sobre la efectividad de los filtros en el área de soldadura.

Conclusión práctica para el ingeniero: antes de comenzar a trabajar, es necesario realizar la certificación del lugar de trabajo. Las mediciones deben realizarse más de una vez, pero de forma dinámica, en diferentes etapas del ciclo de soldadura. La medición estática “antes de empezar a trabajar” no tiene sentido. Utilice analizadores de gases con sensores de CO, compuestos orgánicos volátiles (COV) y contadores de partículas láser. Sólo teniendo a mano un protocolo de medición se puede seleccionar la potencia correcta del ventilador.

Cálculo del rendimiento del sistema: fórmulas y coeficientes reales.

Los cálculos teóricos a menudo difieren de la práctica debido a los coeficientes de fuga y la resistencia aerodinámica. La fórmula básica para determinar el volumen requerido de aire eliminado (L, m³/h) es la siguiente: L = S × V × K, donde S es el área de la sección transversal de la zona de captura (m²), V es la velocidad requerida del aire (m/s) y K es el factor de seguridad teniendo en cuenta la turbulencia y las fugas de los recintos.

Al soldar dentro de tanques, la situación se complica por el hecho de que la zona de agarre se mueve constantemente con el soldador. Si se utiliza el intercambio general, entonces un tanque con un volumen de 50 m³ necesitará un ventilador con una capacidad de aproximadamente 6000 m³/h, lo que crea un fuerte tiro y ruido que imposibilita el trabajo. Por tanto, la única forma correcta es utilizar succión local.

Consideremos un ejemplo de cálculo para la soldadura por extrusión manual de una costura de la pared vertical de un tanque. La zona de emisión de aerosoles se encuentra directamente en la boquilla del extrusor. El diámetro efectivo de la sombrilla o casquillo de succión local debe ser de al menos 200-250 mm. Con la velocidad de captura requerida de 0,5 m/s, obtenemos: S = π × (0,125)² ≈ 0,049 m². L = 0,049 × 0,5 × 3600 × 1,2 (factor de seguridad) ≈ 106 m³/h. Parecería que el número es pequeño. Pero esto es sólo por un punto.

Si en el tanque trabajan dos soldadoras al mismo tiempo, o si se utiliza una soldadora automática con múltiples cabezales, el consumo total aumenta proporcionalmente. Además, es necesario tener en cuenta el suministro de aire fresco. Sin un flujo de entrada organizado, la campana creará rápidamente un vacío y la eficiencia de succión disminuirá entre un 40% y un 50%. El aire comenzará a ser aspirado a través de las estrechas rendijas de las escotillas, arrastrando consigo suciedad y frío. Por lo tanto, la regla es: el volumen de entrada debe ser del 80 al 90% del volumen de escape.

Preste especial atención a la longitud de los conductos de aire dentro del tanque. Las mangueras onduladas flexibles, que se utilizan a menudo para la movilidad, crean una enorme resistencia. Cada giro de 90 grados equivale a añadir 1-2 metros de tubería recta. En nuestra práctica, hubo un caso en el que el sistema no podía hacer frente a la eliminación de humo hasta que reemplazamos la manguera corrugada de 6 metros con un diámetro de 100 mm por un tubo de pared lisa con un diámetro de 125 mm. El rendimiento del sistema aumentó un 35% sin reemplazar el ventilador. Tenga siempre en cuenta una pérdida de presión de al menos 100 Pa por metro de manguera flexible.

Tipos de sistemas de ventilación: la elección entre movilidad y estacionariedad

La elección del tipo de sistema depende de la escala de producción y de la geometría de los tanques. No existe una solución universal y tratar de utilizar un esquema para todos los casos desperdiciará energía o conducirá a una baja eficiencia. Destacamos tres configuraciones principales que han demostrado su rendimiento en entornos industriales.

• Complejos móviles locales con mangueras flexibles.Esta es la opción más común para trabajos de reparación o producción a pequeña escala de contenedores grandes. La instalación consta de un ventilador de baja presión instalado en el exterior del depósito y un sistema de conductos de aire flexibles que se introducen en el interior a través de trampillas tecnológicas. La ventaja es la alta movilidad y la capacidad de reconfigurar rápidamente el punto de entrada de aire. La desventaja es la longitud limitada de la manguera (generalmente hasta 10 a 15 metros) y la necesidad de ajustar manualmente la posición del casquillo por parte de un soldador o asistente. Estos sistemas son ideales para tanques con diámetros de hasta 3 metros.
• Sistemas de anillos estacionarios con cerco perimetral.Se utilizan para líneas de soldadura automatizadas para tanques de gran tamaño (volumen a partir de 50 m³). A lo largo del perímetro interno de la zona de soldadura se monta un conducto de aire perforado o una serie de enchufes conectados a un colector común. El aire se elimina uniformemente a lo largo de toda la costura. Esta solución elimina el factor humano: el soldador no necesita controlar la posición del paraguas. Sin embargo, la instalación de un sistema de este tipo requiere detener la producción y realizar trabajos de soldadura para instalar el conducto de aire, lo que genera riesgos adicionales. La eficiencia de estos sistemas alcanza el 90-95%, siempre que el equilibrio de presiones sea correcto.
• Sistemas combinados con suministro de aire fresco a la zona de respiración.El enfoque más moderno y eficaz, especialmente relevante para talleres calurosos o trabajos en invierno. El sistema no sólo elimina el aire contaminado, sino que también suministra aire purificado y calentado (o enfriado) directamente a la máscara del soldador o a una pequeña área alrededor de su cabeza a través de un casco especial de alimentación forzada. Esto crea una presión positiva en la zona de respiración, bloqueando completamente la entrada de toxinas. La desventaja es el alto costo del equipo y la necesidad de un ajuste individual del equipo para cada empleado.

Al elegir el equipo, preste atención al material de los conductos de aire. Para eliminar el aire caliente de la soldadura de PE, son adecuadas las tuberías galvanizadas comunes, pero es mejor usar acero inoxidable o polímeros especiales resistentes al calor que sean resistentes a los productos químicos que puedan contener el humo. Las corrugaciones de plástico de PVC están estrictamente prohibidas dentro del área de soldadura, ya que ellas mismas se convertirán en una fuente de cloro tóxico si entran accidentalmente en contacto con una herramienta caliente.

Un matiz importante: la ubicación del ventilador. El extractor de aire siempre debe ubicarse fuera del tanque. Colocar el motor dentro de un contenedor es inaceptable por dos razones: el riesgo de provocar chispas en el motor eléctrico en un ambiente explosivo y la dificultad de mantenimiento. Además, un ventilador que funciona para escape crea un flujo más estable que uno que funciona para inyección dentro de la compleja geometría del tanque.

Filtración y depuración de emisiones: aspectos medioambientales.

Simplemente arrojar aire contaminado al exterior es una violación de las normas medioambientales. Las empresas modernas deben instalar sistemas de limpieza. Para los aerosoles de polietileno, los filtros de múltiples etapas son los más efectivos. La primera etapa es un separador ciclónico o filtro grueso (clase G3-G4), que retiene grandes gotas de humedad y trozos de plástico derretido. La segunda etapa son los filtros finos de bolsillo (F7-F9) o precipitadores electrostáticos.

Los filtros electrostáticos muestran excelentes resultados con aerosoles aceitosos típicos de los termoplásticos, pero requieren una limpieza regular y un mantenimiento cualificado. En condiciones de taller polvoriento, pueden fallar rápidamente. Los filtros de bolsillo son más fáciles de usar: se cambian a medida que se ensucian, controlando la caída de presión con un manómetro.

Recomendamos instalar sensores de saturación de filtros. Cuando aumenta la resistencia del sistema, la productividad cae y el soldador comienza a respirar gases nocivos nuevamente. La alarma de sustitución automática del filtro no es un lujo, sino una necesidad para mantener un nivel constante de seguridad.

Guía práctica: organización del lugar de trabajo paso a paso

La teoría es importante, pero la seguridad se garantiza en la etapa de organización de un lugar de trabajo específico. A continuación se muestra el algoritmo de acciones que utilizamos al auditar los sitios de producción. Seguir estos pasos le permitirá minimizar los riesgos incluso cuando utilice equipos económicos.

1. Preparación de zona y evaluación de geometría.Inspeccione el tanque antes de comenzar a soldar. Determine el número y ubicación de las trampillas. Se requieren al menos dos orificios: uno para la entrada del conducto de escape y el segundo para el suministro de aire fresco. Si el tanque tiene una forma compleja con deflectores internos o dispositivos de burbujeo, proporcione puntos de entrada de aire adicionales en las áreas estancadas. Asegúrese de que la superficie del piso dentro del tanque esté libre de objetos extraños que puedan obstruir el recorrido de la manguera.
2. Instalación de dispositivos de entrada de aire.Fije la toma de aspiración local a una distancia de 15 a 20 cm del punto de soldadura. El uso de soportes magnéticos no es posible en plástico, por lo tanto, utilice trípodes livianos o sistemas para colgar trípodes instalados dentro del contenedor. Dirija el eje de succión paralelo a la dirección de movimiento del cabezal de soldadura. Un error de principiante es apuntar la campana perpendicular a la costura, lo que crea turbulencias y expulsa el aerosol en lugar de capturarlo.
3. Organización de la afluencia.Conecte la manguera de ventilación de suministro a la segunda trampilla. El flujo de aire fresco debe dirigirse de tal manera que sople sobre la espalda del soldador, desplazando los contaminantes hacia la campana extractora. Nunca dirija el suministro de aire directamente hacia la cara del soldador o hacia el baño de soldadura. El caudal de suministro debe ser entre un 10% y un 15% menor que la velocidad de escape para evitar el efecto de flujos de "cortocircuito", cuando el aire fresco ingresa inmediatamente a la campana sin tener tiempo de limpiar el área.
4. Pruebas de fugas y puesta en marcha.Encienda el sistema entre 5 y 10 minutos antes de comenzar a trabajar. Utilice una prueba de humo (como una varilla humeante o una máquina de humo) para visualizar las corrientes de aire. El humo debe moverse claramente desde el soldador hasta el casquillo sin disiparse por todo el volumen. Si el humo permanece en las esquinas o regresa, aumente la capacidad de la campana o cambie el ángulo de la ventilación. Verifique si hay vibraciones en los conductos de aire que podrían interferir con la precisión de la soldadura.
5. Control durante el trabajo.Asigne una persona responsable de monitorear el desempeño de la ventilación si el soldador trabaja solo dentro de un volumen grande. El nivel de ruido no debe exceder los 80 dB. Si el soldador huele algo quemado o tiene dolor de garganta, debe interrumpir el trabajo inmediatamente para comprobar la eficacia del sistema. Compruebe periódicamente (cada 2 horas) el estado de los filtros y la integridad de las mangueras.

Un error común: ignorar el factor temperatura. En invierno, suministrar aire frío (-20°C) a un tanque calentado provoca que la humedad se condense en las paredes y en el propio producto. La humedad en la superficie de PE deteriora drásticamente la calidad de la soldadura y provoca la delaminación de la costura. Solución: utilice unidades de tratamiento de aire con calentador eléctrico o de agua. Calentar el aire a +15-18°C supone costes energéticos adicionales, pero ahorra millones en la reparación de tanques defectuosos.

Detalles específicos del trabajo en tanques de gran diámetro.

Cuando el diámetro del tanque supera los 4-5 metros, el concepto de "succión local" se vuelve borroso. La distancia desde la fuente de contaminación hasta las paredes se vuelve demasiado grande para una captura efectiva con un solo paraguas. В таких случаях применяется метод секционирования. Внутреннее пространство временно разбивается на зоны с помощью легких тканевых экранов или мобильных перегородок, создающих своеобразные “тоннели” вдоль сварочного шва. Внутри этого тоннеля создается направленный поток воздуха.

Esta solución permite reducir el consumo total de aire entre 3 y 4 veces en comparación con la ventilación general de todo el volumen de un tanque gigante. Las pantallas anteriores se deben utilizar con materiales no utilizados y con tapones nuevos, pero no se deben colocar en electrodomésticos. воздуха. Мы успешно применяли эту методику ри строительстве резервуаров объемом 5000 m³ для нефтехимических заводов, где Los métodos tradicionales se utilizan de forma adecuada.

Observaciones típicas y análisis de incidentes

Analice las nuevas soluciones y los programas de protección, qué gran problema no se detecta en ninguna parte оборудования, а из-за неправильной его эксплуатации. Рассмотрим несколько реальных кейсов из нашей практики.

Clave 1: “Эффект обратной тяги”.На объекте в Сибири бригада varila днище резервуара зимой. Вытяжка работала исправно, но приток осуществлялся через открытые ворота цеха, находившиеся в 50 метрах от резервуара. Из-за разницы температур и ветровой нагрузки возникла обратная тяга: холодный воздух с улицы задувался в люк резервуара, выдувая теплый загрязненный воздух обратно в цех, где находились другие рабочие. La conversación se realiza en este orden de 8 habitaciones.Lección:Las personas que forman parte de una organización y un equipo de trabajo no están conectadas a ninguna información sobre las personas y los niños.

Clave 2: “Filtro de agua”.Бригада работала на одном объекте в течение трех месяцев. Фильтры на вытяжной установке ни разу не менялись. Los sistemas de protección de datos actuales aumentan el 30% del costo del viaje. Сварщики жаловались на головную боль, но списывали это на усталость. Плановый замер выявил критическое превышение ПДК.Lección:La regulación de los filtros necesarios para el control de la temperatura y el control de la unidad maestra no es suficiente.

Clave 3: “La longitud del diámetro del diámetro”.Para ahorrar en el tamaño de los zapatos, se recomienda un diámetro mínimo (80 mm) y un diámetro máximo de 125 mm. Vizúalno дым уходил, но мелкодисперсная фракция, невидимая глазу, оставалась в зоне дыхания. Los médicos están obligados a realizar un seguimiento de los estadios en los que hay tres pisos.Lección:Economía de diámetro de las piezas de los robots. Аэродинамику нельзя обмануть.

Экономическое обоснование инвестиций вентиляцию

Руководители часто воспринимают системы вентиляции как статью расходов, не приносящую прибыли. Это короткосрочное мышление. Hagamos los cálculos. La mayoría de los dispositivos móviles con filtros cuestan entre 150.000 y 300.000 rublos. Vida útil: al menos 5 años.

С другой стороны, один день простоя бригады из-за плохого самочувствия сотрудников или предписания инспектора труда стоит о 50.000 rublos. Брак сварного шва на крупном резервуаре, вызванный конденсатом или сквозняком, требует вскрытия и переварки, что обходится в сотни тысяч рублей и срыв сроков сдачи объекта. Страховые взносы на вредное производство также значительно выше. Внедрение эффективной вентиляции снижает класс вредности условий труда, что позволяет законно уменьшить в ФСС.

Además, en los sistemas de ventilación de aire acondicionado se utilizan tres sistemas de ventilación para la instalación en tiendas de campaña. крупных нефтегазовых компаний (Газпром, Роснефть, Лукойл). Este elemento se encuentra en el interior de un dispositivo de disco duro automático. Таким образом, инвестиции в вентиляцию — это инвестиция в допуск к прибыльным контрактам.

Conclusión y recomendaciones para elegir equipo.

Вентиляция рабочих мест при сварке резервуаров PE — это сложный инженерный задача, требующая индивидуального подхода к каждому объекту. No hay “tabletas completas”, no hay algoritmos nuevos: расчет, правильный выбор типа системы (местная vs общая), качественное исполнение и строгий контроль эксплуатации. Ignoritovanie этих принципов ставит под удар жизнь людей и рентабельность бизнеса.

Le recomiendo iniciar un proceso de auditoría cuidadoso. Si desea planificar un sistema de descarga de agua, puede eliminar el sistema de módulos de preinstalación y, por lo tanto, es posible realizar una limpieza. Обязательно требуйте у поставщиков протоколы испытаний эффективности фильтрации именно для полимерных аэрозолей, а не общие сертификаты. Por favor, что безопасность сварщика внутри резервуара напрямую зависит от качества воздуха, которым он дышит y esto воздух должен быть чище, чем на улице.

Комплексный подход k безопасности производства невозможен без надежного основного оборудования. ООО «Уси Кайшэн Электроэнергетическое Уси Кайшэн Электроэнергетическое Нефтехимическое Оборудование» especialistas en разработке y производстве высокотехнологичных решений для нефтегазовой и химической отраслей, включая титановые кожухотрубные теплообменники, ASME высоконапорные теплообменники и воздушные охладители. Наша продукция, изготовленная из коррозионностойких сплавов (нержавеющая сталь 316, морская латунь C46400, никелевые сплавы N06625), certificado según las normas PED y ASME. Por lo tanto, qué sistemas de ventilación eficaces o sistemas tecnológicos utilizan los componentes de caché: Bудь то трубные решетки из нержавеющей стали 321 или котлы-утилизаторы, работающие в экстремальных условиях. Las recomendaciones individuales previas a la compra de todos los productos, pueden garantizar que no se cumplan las condiciones establecidas. фундаментом вашего производства, дополняя современные системы безопасности и повышая общую энергоэффективность предприятия.

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