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+86-13472882970 (Sr. Zhang)Capelas de laboratório são o controle de engenharia mais importante entre um químico e os vapores, aerossóis e respingos produzidos na bancada. Eles também são alguns dos equipamentos mais caros para operar. Um único exaustor de tamanho normal pode esgotar o volume de ar de um pequeno escritório em alguns minutos, e cada metro cúbico retirado da sala deve ser substituído por ar que foi aquecido, resfriado e filtrado. Essa tensão entre proteção e custo operacional impulsiona quase todas as decisões de compra.
Este artigo de Xangai Shujia Engenharia de Proteção Ambiental Co., Ltd. explica como uma coifa realmente contém perigos, como os principais tipos de coifa se comparam, quais métricas ocultas decidem a segurança e o custo operacional e como especificar, comissionar e manter uma unidade que continua passando pela inspeção ano após ano.
Uma capela é um gabinete ventilado com uma face aberta. Um exaustor puxa o ar ambiente através dessa abertura a uma velocidade controlada, varre-o pela superfície de trabalho e transporta os contaminantes através de um duto até um ponto de descarga seguro. O design parece simples. A física por trás disso não é, porque o ar que passa pela abertura do caixilho é facilmente perturbado por uma pessoa que passa, por uma porta se abrindo ou por um difusor de abastecimento mal colocado.
Cinco elementos trabalham juntos. Se algum deles for mal especificado, o exaustor pode parecer correto no papel e ainda assim vazar na zona de respiração do operador.
A velocidade média do ar através da abertura do caixilho. Muito baixo e os vapores escapam. Muito alto, forma-se turbulência ao redor do corpo do operador e retira os contaminantes. A janela prática é de 0,4 a 0,6 m/s, e alguns projetos de baixo fluxo são comprovados em 0,3 m/s.
A faixa é um escudo de segurança e um dispositivo de controle de fluxo ao mesmo tempo. Uma altura de trabalho de cerca de 400 a 500 mm mantém a abertura pequena, preserva a velocidade e protege o rosto e o peito de salpicos ou pequenas reações energéticas.
Os defletores traseiros ajustáveis distribuem o escapamento uniformemente da bancada ao teto da câmara para que não haja zonas mortas. O peitoril do aerofólio na frente guia o ar suavemente sob o caixilho e evita o redemoinho que se forma atrás de uma borda plana.
O material do duto, o comprimento do trecho, as curvas e a pressão estática decidem se o ventilador pode fornecer o fluxo de ar projetado. A velocidade de descarga da pilha de cerca de 15 m/s é um alvo comum para que a exaustão saia do telhado e não entre novamente nas entradas de ar fresco.
Cada metro cúbico esgotado deve ser substituído. Se a sala estiver sem suprimento de ar, o capô compete com portas e corredores e a velocidade frontal cai. O abastecimento deve entrar suavemente, longe da face do capô, em baixa velocidade.
Muitas instalações verificam a velocidade facial com um anemômetro portátil e consideram o trabalho realizado. Essa é uma etapa de triagem útil, mas diz pouco sobre como o ar se comporta na frente de uma pessoa parada no capô. Dois capuzes com velocidade média idêntica podem apresentar resultados de contenção muito diferentes quando um gás traçador é liberado em seu interior e um manequim é colocado no caixilho. Por esta razão, as especificações modernas exigem um teste de contenção completo, bem como um perfil de velocidade.
A primeira escolha real é entre um exaustor com duto que envia o ar contaminado para fora e um exaustor sem duto que o filtra e o devolve ao ambiente. Dentro dos projetos com dutos existem outras opções: volume de ar constante, volume de ar variável e modelos de baixo fluxo e alto desempenho. A tabela abaixo resume os valores típicos para um exaustor de 1,5 m de largura. Os valores são faixas de engenharia indicativas e variam de acordo com o fabricante e a configuração.
Os exaustores sem dutos dependem de carvão ativado ou filtros especiais, e um filtro captura apenas aquilo para o qual foi projetado. O carbono satura silenciosamente, a menos que haja um sensor de vapor ou um cronograma de substituição rigoroso, e alguns solventes de baixo peso molecular passam quase imediatamente. Por esse motivo, uma unidade sem dutos deve ser limitada a uma lista documentada de produtos químicos, quantidades e procedimentos, e revisada pelo responsável pela segurança antes da compra. As coifas recirculantes são normalmente avaliadas de acordo com a SEFA 9 ou com os padrões nacionais de gabinete de filtragem, em vez da série EN 14175.
Se a química mudar de semana para semana, se substâncias tóxicas ou desconhecidas estiverem em jogo, ou se equipamentos geradores de calor, como blocos de digestão e placas quentes, ficarem dentro da câmara, um exaustor canalizado continua sendo a escolha mais segura. Ele remove completamente os contaminantes do edifício, em vez de depender de um filtro consumível para fazer isso.
As folhas de catálogo listam largura, profundidade e materiais. Eles raramente mostram os números que decidem como um exaustor se comporta ao longo de dez anos. Três deles merecem atenção antes da assinatura de qualquer pedido de compra.
Um exaustor de volume constante retira o mesmo ar da sala, esteja a janela aberta ou fechada, vinte e quatro horas por dia. Num laboratório com dezenas de exaustores, esse escape é muitas vezes o maior impulsionador do uso de energia do edifício. O gráfico compara a demanda anual indicativa de ar condicionado para configurações comuns, com um exaustor convencional de volume constante definido para 100.
A lacuna entre a segunda e a terceira barras é mais comportamental do que técnica. Um exaustor VAV só economiza energia quando a folha está realmente abaixada. Fechadores automáticos de folhas ou sensores de ocupação que fecham a folha quando não há ninguém no banco transformam boas intenções em economias medidas.
Uma pessoa que passe por um capô em velocidade normal pode gerar uma corrente de ar transitória forte o suficiente para perturbar a contenção. As boas práticas mantêm as correntes de ar da sala abaixo de aproximadamente 20% da velocidade frontal, o que significa que os difusores de fornecimento devem ser colocados bem longe da face do exaustor e as portas não devem abrir diretamente ao lado dele. Onde um layout de laboratório não consegue atender a isso, um exaustor com um design de aerofólio mais forte ou uma abertura de janela mais estreita é uma solução melhor do que aumentar a velocidade do ventilador.
O método ASHRAE 110 libera hexafluoreto de enxofre ou um marcador equivalente dentro do exaustor e mede o vazamento em um ponto de amostragem na zona de respiração. Os resultados são relatados para três condições: como fabricado, como instalado e como usado. Uma classificação como 0,05 ppm ou inferior no estágio de fabricação é comumente especificada. A diferença entre os valores fabricados e usados é o indicador mais honesto de quanto a sala real está degradando o exaustor.
A demanda por capelas de laboratório está espalhada por vários setores, cada um com prioridades diferentes. A distribuição abaixo é uma estimativa indicativa de onde se concentra a demanda de exaustores. Irá mudar por região e pela maturidade dos sectores locais de investigação e produção.
Síntese, formulação e química analítica geram uma mistura constante de solventes, ácidos e compostos potentes. Essas instalações geralmente compram exaustores VAV canalizados a granel e dão grande ênfase aos testes de contenção documentados porque as trilhas de auditoria fazem parte dos sistemas de qualidade. Bancadas de resina epóxi e revestimentos quimicamente resistentes são padrão.
Os laboratórios de ensino precisam de coberturas duráveis e fáceis de limpar que tolerem o manuseio dos alunos. Os laboratórios de pesquisa precisam de flexibilidade, uma vez que os projetos e os produtos químicos mudam a cada semestre. Os exaustores de baixo fluxo são cada vez mais especificados aqui porque o grande número de exaustores torna a redução do fluxo de ar financeiramente significativa.
O trabalho intensivo em ácido em eletrônica e análise de metais exige construção em polipropileno ou aço inoxidável com dutos resistentes à corrosão e, em alguns casos, purificadores. Os laboratórios de testes ambientais e de alimentos costumam usar digestão ácida, o que exige capacidade de lavagem e atenção especial ao material de exaustão. O trabalho com ácido perclórico precisa de um exaustor dedicado com sistema de lavagem e dutos não combustíveis e não reativos. Nunca deve compartilhar um duto com exaustores comuns.
A maioria das instalações que falharam remonta a decisões tomadas na ordem errada. Escolher primeiro um modelo e depois verificar o edifício é o erro clássico. A sequência abaixo mantém os perigos, a infraestrutura e o orçamento alinhados.
Comparar cotações apenas com base no preço de compra leva a decisões caras. Para coifas canalizadas, a energia usada para condicionar o ar de exaustão e reposição geralmente supera o custo do próprio gabinete. Os cartões abaixo mostram intervalos de planejamento típicos para a divisão de custos vitalícios de uma coifa canalizada. Dependem do projecto e devem ser substituídos por valores locais durante a orçamentação.
A poupança anual por exaustor é igual à redução do fluxo de ar, multiplicada pelas horas de funcionamento, pela energia de condicionamento por metro cúbico e pelo preço da energia. Vejamos um caso ilustrativo: um retrofit que corta 1.000 m³/h de exaustão, com o exaustor funcionando durante 8.760 horas, uma energia média de condicionamento de 0,004 kWh por m³ e energia equivalente em eletricidade ao preço de 0,10 USD por kWh.
Contra essa poupança, o custo adicional dos controlos VAV, dos sensores de caixilho e de um controlador é normalmente recuperado dentro de dois a cinco anos, dependendo do clima, dos preços da energia e de quantas horas os exaustores permanecem genuinamente inativos. Climas úmidos ou extremos encurtam o retorno. Climas amenos com baixos preços de energia prolongam-no. De qualquer forma, o cálculo deve ser executado para o edifício real antes que o projeto de dutos seja congelado.
Um exaustor perfeito no dia do comissionamento degrada-se silenciosamente. Os filtros ficam entupidos, as correias escorregam, os sensores se deslocam, as prateleiras ficam empilhadas com garrafas contra o defletor traseiro e alguém modifica o layout da sala. Um cronograma escrito com propriedade clara evita a maioria desses problemas.
Os requisitos dependem do país e do tipo de instalação, portanto os regulamentos locais e o responsável pela segurança da instalação têm a palavra final. Os documentos a seguir são mais frequentemente referenciados em especificações e auditorias.
Quando um exaustor falha em um teste, a causa geralmente é encontrada em uma pequena lista. Verifique primeiro se há ranhuras do defletor bloqueadas, depois uma correia do ventilador escorregadia ou um duto subdimensionado, seguido por uma sala que ficou pressurizada negativamente porque o ar fornecido foi estrangulado. Depois disso, observe as correntes de ar de uma porta ou difusor recém-instalado. Substituir o capô raramente é a resposta. Corrigir a sala quase sempre é assim.
Boas capelas de laboratório são o resultado de um sistema, não de um único produto. A contenção depende da velocidade frontal, da disciplina da faixa, do design do defletor e do aerofólio, de um ventilador que possa fornecer fluxo de ar real e de uma sala que forneça ar suavemente. Os custos dependem da estratégia de fluxo de ar, porque a energia do ar condicionado é geralmente a maior rubrica no orçamento de dez anos. A segurança depende de testes que vão além da leitura da velocidade e continuam enquanto o exaustor estiver em serviço.
O caminho prático é simples: documentar a química, escolher a estratégia de fluxo de ar que se adapta à contagem de exaustores e às metas de energia, projetar a exaustão e o ar de reposição juntos, comissionar um teste de contenção e manter um cronograma de manutenção de propriedade de alguém. Faça isso na ordem certa e um exaustor se tornará uma parte confiável e pouco dramática do laboratório.
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