Sistemas de Exaustão

Sistemas de Exaustão

O objetivo principal de um sistema de exaustão em um laboratório é remover o ar contaminado resultante de vapores químicos, reações, calor e outras atividades laboratoriais.

Muitos laboratórios usam equipamentos e aparelhos que podem gerar contaminantes aéreos, mas que não justificam serem usados dentro de uma capela de exaustão, seja pelo investimento, espaço físico ou operação.

Para exaurir esses contaminantes (vapores, gases, etc.) podem ser necessários outros tipos de equipamentos, sistemas de exaustão local, ou coifas, para controlar contaminantes gerados por essas operações. Dada as suas características, as coifas não são equipamentos substitutos de uma capela de exaustão.

As Coifas são projetadas especificamente para exaurir materiais não tóxicos, como calor, vapor e odores de aparelhos grandes ou volumosos que não requerem uma barreira física como fornos, banhos de vapor e autoclaves, etc. As coifas se apresentam de diversos tipos e funções, podendo ser suspensas, fixas na parede ou mesmo com laterais para enclausurar equipamentos.

Ventilação no Laboratório:
A Capela de Exaustão

A Capela de Exaustão é um equipamento de proteção coletiva essencial em todos os laboratórios que tenham algum tipo de trabalho com manipulações de produtos químicos, tóxicos, vapores agressivos, partículas ou líquidos em quantidades e concentrações perigosas, prejudiciais para a saúde. Por isso a sua importância no laboratório e a obrigatoriedade de toda a manipulação que possa ocasionar uma reação perigosa ser feita dentro de uma capela.

A Capela é a primeira barreira de segurança que os usuários têm, garantindo a exaustão de gases nocivos, impedindo que estes entrem em contato com a zona de respiração dos usuários e com o ambiente do laboratório.

Mas justamente por isso, pela sua função de exaustão, que a Capela também é uma ‘geradora de despesas’. Uma capela standard de 1,8m de largura, em operação 10 horas por dia representa um consumo de mais de 16.000m³/h do sistema de Ar Condicionado! Com isso temos um ar tratado, filtrado e refrigerado que é consumido pela Capela, além do consumo energético.

Ao projetar um sistema de exaustão de capelas, ou na revitalização de um laboratório envolvendo capelas de exaustão, deve-se ter a consciência da importância da capela de exaustão no laboratório, sua forma de funcionamento, demandas de renovação de ar e exaustão, a segurança dos usuários e ambiente e como fazer para que o sistema de HVAC fique em equilíbrio e harmonia.

No passado, uma alternativa para minimizar a vazão de exaustão era utilizar capelas com insuflamento, mas essa solução não é mais recomendada. Capelas com insuflamento estão em desuso e seu uso não é recomendado por Órgãos internacionais (I²SL) e por normas internacionais (ex.: ANSI / AIHA Z9.5, Item 3.2.3) devido os inúmeros problemas que este tipo de capela oferece, tais como:
• Traz poluentes externos para o ambiente do laboratório;
• Adição de um novo sistema de dutos e ventilador para serem instalados, gerando um maior gasto de recursos (montagem, material e energia)
• Insufla um ar não-tratado e não-climatizado na face da capela, criando um desconforto ao usuário;
• Aumento de ruído;
• Cria uma carga térmica adicional ao Laboratório;
• Pode gerar turbilhonamento por causa das correntes de convecção;
• Aumenta o risco de acidentes;
• Caso haja algum mau-funcionamento com o exaustor, o sistema de insuflamento carreará para o ambiente do laboratório todos os poluentes que estão sendo manipulados dentro da capela;
• Necessidade de área técnica e manutenção de um ventilador adicional, dentre outros

Outra forma utilizada é estabelecer o conceito de simultaneidade do uso das capelas de exaustão, ou seja, estabelecer em projeto a premissa que da totalidade das capelas do laboratório, quantas poderão estar em operação ao mesmo tempo, por exemplo, de um sistema com 3 capelas, admita-se que uma sempre não estará em uso, dimensionando assim a vazão de exaustão e insuflação com a demanda de duas capelas. Uma das dificuldades de obter êxito utilizando esse conceito é o fator humano, os usuários devem respeitar essa definição e operar somente com a quantidade de capelas projetadas (desligando as demais ou deixando a guilhotina fechada), e existe ainda dificuldade de adaptação do sistema de capelas a novos processos ou necessidades, uma vez que o dimensionamento do HVAC já foi estabelecido.

Um método que busca otimizar todos esses conceitos, de segurança do usuário e do ambiente, somado a economia operacional e de energia, é utilizar um sistema de capelas com Vazão de Ar Variável (VAV).

Com esse sistema, a velocidade do ar de exaustão na face da capela é constante, porém a vazão de ar de exaustão é variável de acordo com a abertura da janela guilhotina.

Através de um sistema eletrônico, o controlador de vazão se comunica com dampers ou com o inversor de frequência do exaustor dedicado para uma única capela de exaustão, comandando-os para aumentar ou diminuir a vazão de exaustão conforme a demanda da capela, controlando o fluxo de ar, variando assim a vazão de exaustão, porém mantendo a velocidade facial na capela segura e constante, não importando a posição de abertura das guilhotinas ou janelas de correr.

Além das vantagens de economia e segurança, esse tipo de controlador está de acordo com as normas internacionais, pois possui um sistema de alarme visual e sonoro para alertar caso haja alguma deficiência com a exaustão programada:
ANSI/AIHA Z9.5-2012 3.3.3. Flow measuring device for laboratory chemical hoods:- All hoods shall be equipped with a flow indicator, flow alarm, or face velocity alarm indicator to alert users to improper exhaust flow “.
EN 14-175:- every single laboratory hood operated (…) must have an audible and visual alarm installed;”

Desta forma, controlando a vazão de acordo com a demanda da abertura facial, quando a guilhotina estiver fechada e o controle automatizado de exaustão estiver sendo utilizado, o volume de ar exaurido do laboratório pode chegar a ser 60% menor do que o de uma capela sem este controle, garantindo assim uma economia de energia e ar condicionado.

Outro dispositivo que pode ser considerado para ajudar o atendimento da simultaneidade de operação das capelas é a instalação de um sistema de fechamento automático da guilhotina.

Este sistema de guilhotina automática maximiza a eficiência energética, economia de energia/HVAC e atende as metas de segurança no laboratório. O sistema é projetado para monitorar o plano de trabalho da capela, através de um sensor Infravermelho Passivo e fechar a guilhotina automaticamente, após um tempo predeterminado, quando o usuário não está presente. Uma célula fotoelétrica garante uma proteção extra, impedindo que a guilhotina feche sob algum obstáculo deixado na face da capela. Apesar do sistema automático, a janela guilhotina pode ser aberta e fechada manualmente pelo usuário, estando de acordo com a norma EN 14175-2:2003, Safety and Requirements Performance, 7.3.4.

Quando a guilhotina estiver fechada e o controle automatizado de exaustão estiver sendo utilizado, o volume de ar exaurido pela capela pode chegar a ser 60% menor do que o de uma capela sem este controle, garantindo assim uma economia de energia e ar condicionado.