Diseño de una máquina de extracción de humos para mejorar la calidad del aire durante un proceso de soldadura

Abstract

La presente investigación tiene como objetivo diseñar una máquina de extracción de humos para mejorar la calidad del aire durante un proceso de soldadura. El sistema propuesto tiene una capacidad de 3 HP y un caudal operativo de 0,63 m³/s. La hipótesis plantea que dicho diseño contribuirá significativamente a reducir la contaminación ambiental en la zona de trabajo y en el entorno general. Se utilizó un enfoque cuantitativo con simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD) para modelar las condiciones operativas. La metodología incluyó la evaluación de componentes esenciales como la campana de extracción, brazo articulado, colector y ventilador, optimizando su geometría, versatilidad y eficiencia energética. Los resultados evidenciaron que el diseño propuesto reduce la concentración de contaminantes en la zona de respiración del soldador de 24,9 mg/m³ a 0,7 mg/m³ y en el ambiente de 643,7 mg/m³ a valores indetectables (0 mg/m³), validando la hipótesis principal. Asimismo, se evidenció que la máquina representa una alternativa viable y competitiva en el mercado industrial actual. Este estudio no solo contribuye a mejorar la salud ocupacional, sino que también impulsa el desarrollo tecnológico en el sector metalmecánico.

This study aims to design a smoke extraction machine to improve air quality during a welding process. The proposed system features a capacity of 3 HP and an operational flow rate of 0.63 m³/s. The hypothesis suggests that this design will significantly reduce environmental pollution in the workplace and surrounding areas. A quantitative approach was employed, utilizing computational fluid dynamics (CFD) simulations to model operational conditions. The methodology included evaluating critical components, such as the extraction hood, articulated arm, collector, and fan, optimizing their geometry, versatility, and energy efficiency. The results demonstrated that the proposed design reduced contaminant concentrations in the welder's breathing zone from 24.9 mg/m³ to 0.7 mg/m³ and in the surrounding environment from 643.7 mg/m³ to undetectable levels (0 mg/m³), validating the main hypothesis. Additionally, the machine proved to be a viable and competitive alternative in the current industrial market. This study not only enhances occupational health but also promotes technological advancement in the metalworking sector.