Ventilação no Laboratório: A Capela de Exaustão

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.