Ventileer om schadelijke stoffen af te voeren

Met plaatselijke ventilatiesystemen wordt beoogd vlakbij de bron dampen, gassen, aerosolen, deeltjes, micro-organismen weg te zuigen.

Hoog in de arbeidshygiënische strategie staat dat ventilatie moet worden ingezet als technische maatregel om te voorkómen dat medewerkers worden blootgesteld aan schadelijke stoffen. Het beste kan hierbij gewerkt worden met plaatselijke ventilatie, omdat de gebruikelijke verdunningsruimteventilatie meestal niet effectief is. Met plaatselijke ventilatiesystemen wordt beoogd vlakbij de bron dampen, gassen, aerosolen, deeltjes, micro-organismen weg te zuigen.

 

Maar waar moet deze dan zijn gepositioneerd: hoog of laag?

Of laag of hoog afgezogen moet worden, hangt af van de massa van de stoffen (gassen, dampen, deeltjes, micro-organismen) ten opzichte van de lucht. Aerosolen, deeltjes, micro-organismen zijn zwaarder dan lucht en zullen wanneer deze vrijkomen in eerste instantie uitzakken naar de grond.

Voor gassen en dampen geldt dat de meeste gassen en dampen zwaarder zijn dan lucht. Het gevolg hiervan is dat dampen en gassen wanneer deze vrijkomen in eerste instantie zullen uitzakken naar de vloer. Pas later zullen zij, wanneer ze gemengd raken met lucht (door de Brownse beweging en luchtstromingen), als lucht-damp/gasmengsel weer ‘lichter’ worden.

Er zijn relatief weinig gassen of dampen lichter dan lucht. Voorbeelden daarvan zijn: waterstof H2 (molecuulmassa 2), ammoniak NH3 (molecuulmassa 17), aardgas CH4 (molecuulmassa 16), Helium He (molecuulmassa 4), Neon Ne (molecuulmassa 20), waterstoffluoride HF (molecuulmassa 20).

Dus voor acculaadstations waarbij waterstofontwikkeling optreedt (bij de bekende lood-zwavelzuur accu’s/natte cellen) is afzuiging bovenin noodzakelijk om daar ophoping van waterstof en brand en explosies te voorkómen.

Ook zijn er relatief weinig gassen dampen even zwaar als lucht. Voorbeelden daarvan zijn: koolmonoxide CO (28), methanol CH4OH, (32), formaldehyde H2CO (30).

Koolmonoxide detectoren moeten daarom op ademhoogte worden opgehangen (en niet aan het plafond).

Dus op bovengenoemde uitzonderingen na zijn alle dampen en gassen (en natuurlijk deeltjes, micro-organismen en aerosolen) zwaarder dan lucht en zal dus bijna altijd laag moeten worden afgezogen. Plaatselijke ventilatie van de meeste dampen is dus effectief met een systeem dat de verontreinigde lucht vlak bij de bron waar de stoffen vrijkomen, mechanisch afzuigt en die verontreinigde lucht via een kanaal (eventueel via een filter) naar buiten afvoert.

Anders wordt dit wanneer er warmte-effecten in het spel zijn. Als de vrijkomende dampen of gassen warm zijn, zullen zij sterk uitzetten en dus lichter zijn dan lucht en stijgen. Dat verklaart ook de werking van de wasemkappen boven hete kookplaten/gasbranders en de plaats van rookmelders aan het plafond.   

In veel praktijksituaties zit de afzuiging echter boven de bron en is daardoor weinig effectief. Een bekende misvatting bij ventilatiebedrijven is dat als vloeistoffen vluchtig zijn (dus snel verdampen) deze dampen omhooggaan. Het tegendeel is echter het geval. Bij vrijkomen zakken de meeste dampen uit naar de vloer.

 

Hoe dichtbij moet het afzuigpunt zitten?

De zogenaamde ‘dieptewerking’ van afzuiging is zeer beperkt. Het gevolg daarvan is dat naarmate de af te voeren stoffen zich verder van de afzuigopening bevinden, deze minder effectief worden afgezogen.

Bij afzuigen is de snelheid op afstand ‘d’ van de afzuigopening gereduceerd met een factor 10: van 10 m/s naar 1 m/s.

Bij blazen wordt zo’n snelheidsreductie pas bereikt op een afstand van 20 maal de buisdiameter ‘d’.

Schema

Dit is goed te illustreren aan het proberen uit te zuigen van een brandende kaars, hetgeen ook op korte afstand bijna niet mogelijk is: de brandende lont van de kaars moet bijna in de mond gestoken worden, om deze uit te zuigen. Uitblazen gaat veel gemakkelijker, ook op grotere afstand.

 

Terug naar de reductie in luchtsnelheid bij het afzuigen:

  • Op een afstand van 1 x de diameter van de afzuigopening bedraagt de luchtsnelheid nog maar 10% van de afzuigsnelheid in de afzuigopening.
  • Op een afstand van 2 x de diameter bedraagt de luchtsnelheid nog maar 1% van de afzuigsnelheid in de afzuigopening.
  • Op een afstand van 3 x de diameter bedraagt de luchtsnelheid nog maar 0,1 % van de afzuigsnelheid in de afzuigopening.
  • Et cetera

Dit betekent dat op korte afstand van de aanzuigopening de werking van de afzuiging tot nagenoeg nul is gereduceerd. De aanzuigopening van het afzuigkanaal moet daarom zo dicht mogelijk bij de bron worden geplaatst.

Hoe groot moeten de vang- of afzuigsnelheden zijn?

In onderstaande tabel wordt aangegeven hoe groot de luchtsnelheden moeten zijn op de plaats waar de dampen/stoffen vrijkomen om voldoende de stoffen te kunnen afvangen in relatie tot de aard van de handelingen.

 

Verspreidingsmodellen van verontreinigingen

Waarneming

Voorbeelden

Snelheid (m/s)

Zeer geringe snelheid en/of niet bewegende lucht

Geverfd oppervlak, ontvettingsbad, opening van een tank

0,25 - 0,5

Lage snelheid en/of rustig bewegende lucht

Vullen van containers, galvanische baden, leegstorten van zakken, lasrook

0,5 - 1,0

Middelmatige snelheid en/of turbulente lucht

Verfspuit, malen, overdracht van materiaal van transportbanden

1,0 – 2,5

Hoge snelheid en/of zeer turbulente luchtbewegingen

Staal stralen, slijpen, bandschuurmachine

2,5 - 10

Deze tabel is ontleend uit de ACGIH (American Conference of Governmental Industrial Hygienists).

 

Bij de keuze van ondergrens of bovengrens van een range wordt geadviseerd de ondergrens van de genoemde ranges te hanteren als de volgende condities gelden:

  • De luchtstromingen in de ruimte zijn minimaal of gunstig voor de werking van de afzuiging.
  • De afgezogen verontreinigingen zijn laag toxisch of alleen hinderlijk.
  • Er is sprake van onderbroken, lage productie.
  • Er is sprake van een grote opvangkap (grote luchtmassa in beweging).

Het boveneind van de range moet gebruikt worden bij de volgende condities:

  • Er zijn verstorende luchtbewegingen in de ruimte.
  • De afgezogen verontreinigingen zijn hoog toxisch.
  • Er is sprake van hoge productie of ‘zwaar’ gebruik.
  • Er is sprake van een kleine kap (alleen lokale afzuiging).

 

Daarnaast kan gewerkt worden met correctiefactoren:

Correctiefactoren voor de verschillende standen van de plaatselijke ventilatie

Met de verspreiding mee

0,5 – 1,0

Dwars op de verspreiding

90°

1,0 – 2,0

Tegen de verspreiding in

180°

2,0 – 4,0

Bron B. Knoll, Praktijkgids Arbeidshygiëne: ‘Ventilatie en afzuiging van toxische stoffen en warmte’

 

Tenslotte een voorbeeld

Een werknemer voert laswerkzaamheden uit op een tafel met onderafzuiging. Er zijn in de ruimte geen sterk verstorende luchtpatronen aanwezig. De lasrook zal zich vanwege het warmte-effect naar boven willen verplaatsen met een snelheid van ca. 1 m/s. Omdat de afzuiging in dit geval tegen de verspreiding van de lasrook in gaat, zal er een hogere vangsnelheid nodig zijn om de rook te kunnen afvangen (correctiefactor 2,0 – 4,0), dus zal de vangsnelheid op de plaats van de bron 2,0 - 4,0 m/s moeten bedragen.

 

 

 

Zoekwoorden
Ventilatie
Afzuiging
Aerosolen
micro-organismen
Gassen
Rook

Gevaarlijke stoffen