Los efectos del calor en las Campanas de Extracción

Los procedimientos químicos a menudo requieren la introducción de calor. Suele tener la forma de una placa caliente o una llama abierta. Si bien el mejor lugar para realizar este tipo de procedimientos químicos es dentro de una campana extractora de productos químicos, la mayoría de las personas desconocen el efecto del calor en el flujo de aire a través de la campana extractora y el posible impacto en la contención.

En una campana extractora en funcionamiento normal, el aire ingresa a través de la abertura frontal, así como a través de una abertura de derivación superior. A medida que se levanta la hoja, entra menos aire al bypass y a medida que se baja la hoja, entra más aire por el bypass.

 A veces hay un nivel de generación de calor dentro de una campana superior al que la tasa volumétrica de aire (CFM) puede diluir adecuadamente. Cuando la tasa de generación de calor es suficiente para que aumente la temperatura del interior de la campana, puede generar un aumento resultante de la presión, o una disminución del diferencial de presión, en la parte superior de la campana de extracción. En última instancia, esto puede provocar una inversión del flujo de aire a través de la abertura de derivación superior de la campana, empujando el aire contaminado hacia el laboratorio. Esta cadena de eventos se llama efecto calor.

Para eliminar o mitigar el efecto calor, nos fijamos en dos criterios:

1. Dilución: Debe haber una tasa volumétrica de aire (CFM) adecuada para mantener un nivel de dilución de calor que mantenga el cambio de temperatura interior por debajo del umbral de temperatura específico de la campana individual para el efecto de calor.

2. Compensación de la velocidad de la cara: Debe mantenerse una velocidad de línea base mínima (fpm) cuando no hay calor presente, para superar un aumento en la presión interna como resultado del aumento de temperatura. Esto es especialmente crítico para el bypass superior y está directamente relacionado con el diseño del capó, incluido el tamaño y la forma de la abertura, así como el diseño del deflector.

Si se mantiene la dilución, la compensación de la velocidad facial no es crítica ya que la presión interna de la campana nunca aumentará. Si la tasa de dilución no es lo suficientemente significativa como para evitar aumentos de temperatura en la parte superior del capó, la compensación de velocidad facial puede mitigar temporalmente el efecto del calor mediante la dilución de calor localizada en aberturas críticas del capó.

Es fundamental dimensionar el flujo de aire del sistema mecánico para el efecto calor. Los fabricantes de campanas extractoras deben estar familiarizados con el umbral de efecto de calor de sus campanas extractoras y poder proporcionar a los usuarios los datos de flujo de aire necesarios para una potencia de salida de fuente de calor específica (BTU/hora o vatios).

Si la campana extractora será parte de un sistema mecánico de volumen de aire variable (VAV), el controlador debe programarse para mantener una tasa volumétrica mínima (CFM) para una dilución adecuada. Esto significa que a medida que se cierra la hoja, la tasa volumétrica de aire se reduce y el sistema alcanza un CFM mínimo más alto que el típico en una campana extractora VAV estándar, estrictamente con el fin de controlar la temperatura interior.

Si se instala una campana estilo bypass en una instalación de volumen constante, no hay un controlador VAV y, a medida que se cierra la hoja de la campana extractora, la velocidad frontal aumentará. Esto es preocupante porque las velocidades frontales superiores a 120 fpm pueden crear turbulencias significativas frente al operador y puede ser difícil trabajar lo suficientemente profundo en el capó como para que las manos del operador no estén en aire turbulento. Trabajar en aire turbulento causado por una velocidad frontal excesiva puede resultar en exposiciones periódicas a productos químicos. Si se reduce la velocidad del aire alrededor del operador, también se reducirá el área de aire turbulento frente al operador. Sin embargo, las velocidades frontales y los índices volumétricos bajos están en conflicto directo con la mitigación del efecto calor. El CFM de diseño óptimo debe incluir una combinación de una velocidad frontal lo suficientemente baja para evitar la exposición periódica del operador y una velocidad frontal lo suficientemente rápida para evitar fallas catastróficas debido a la generación de calor. Esto se logra estableciendo el requisito de tasa volumétrica para la campana en función de la dilución con la hoja en su altura operativa y la compensación de velocidad frontal con la hoja en su posición completamente abierta, cualquiera de las dos cifras que sea mayor.