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+86-13472882970 (Sig. Zhang)Cappe chimiche da laboratorio sono il controllo tecnico più importante che si frappone tra un chimico e i vapori, gli aerosol e gli spruzzi prodotti al banco. Sono anche alcune delle attrezzature più costose da gestire. Una singola cappa aspirante di grandi dimensioni può esaurire il volume d’aria di un piccolo ufficio in un paio di minuti e ogni metro cubo estratto dalla stanza deve essere sostituito con aria riscaldata, raffreddata e filtrata. Questa tensione tra protezione e costi operativi guida quasi ogni decisione di acquisto.
Questo articolo da Shanghai Shujia Protezione Ambientale Engineering Co., Ltd. spiega come una cappa chimica contiene effettivamente dei pericoli, come si confrontano i principali tipi di cappe, quali parametri nascosti determinano sia la sicurezza che i costi di esercizio e come specificare, mettere in servizio e mantenere un'unità che continua a superare le ispezioni anno dopo anno.
Una cappa chimica è un involucro ventilato con una faccia aperta. Una ventola di scarico aspira l'aria della stanza attraverso l'apertura a una velocità controllata, la spazza sulla superficie di lavoro e trasporta via i contaminanti attraverso un condotto fino a un punto di scarico sicuro. Il design sembra semplice. La fisica dietro a ciò non lo è, perché l'aria che si muove attraverso l'apertura dell'anta viene facilmente disturbata da una persona che passa davanti, da una porta che si apre o da un diffusore di alimentazione mal posizionato.
Cinque elementi lavorano insieme. Se uno qualsiasi di essi è scarsamente specificato, il cappuccio può sembrare corretto sulla carta e tuttavia presentare perdite nella zona di respirazione dell'operatore.
La velocità media dell'aria attraverso l'apertura dell'anta. Troppo basso e fuoriescono vapori. Troppo alto si forma una turbolenza attorno al corpo dell'operatore che estrae gli agenti contaminanti. La finestra pratica è compresa tra 0,4 e 0,6 m/s e alcuni progetti a basso flusso sono testati a 0,3 m/s.
L'anta è allo stesso tempo uno scudo di sicurezza e un dispositivo di controllo del flusso. Un'altezza di lavoro di circa 400-500 mm mantiene l'apertura piccola, preserva la velocità e protegge il viso e il torace da schizzi o piccole reazioni energetiche.
I deflettori posteriori regolabili diffondono uniformemente lo scarico dal piano di lavoro al soffitto della camera, evitando zone morte. Il davanzale a profilo alare nella parte anteriore guida l'aria dolcemente sotto il telaio e previene il vortice che si forma dietro un bordo piatto.
Il materiale del condotto, la lunghezza del percorso, le curve e la pressione statica determinano se la ventola può fornire il flusso d'aria previsto. Una velocità di scarico del camino di circa 15 m/s è un obiettivo comune in modo che i gas di scarico si alzino oltre il tetto e non rientrino nelle prese di aria fresca.
Ogni metro cubo esaurito deve essere sostituito. Se la stanza è priva di aria immessa, la cappa entra in competizione con porte e corridoi e la velocità del viso diminuisce. L'alimentazione dovrebbe entrare delicatamente, lontano dalla superficie del cofano, a bassa velocità.
Molte strutture controllano la velocità frontale con un anemometro portatile e considerano il lavoro svolto. Si tratta di un utile passaggio di screening, ma dice poco su come si comporta l'aria davanti a una persona in piedi davanti alla cappa. Due cappe con la stessa velocità media possono mostrare risultati di contenimento molto diversi una volta che un gas tracciante viene rilasciato all'interno e un manichino viene posizionato sulla fascia. Per questo motivo, le specifiche moderne richiedono un test di contenimento completo nonché un profilo di velocità.
La prima vera scelta è tra una cappa aspirante che manda all'esterno l'aria contaminata e una cappa senza aspirante che la filtra e la reimmette nell'ambiente. All'interno dei modelli canalizzati sono disponibili ulteriori opzioni: volume d'aria costante, volume d'aria variabile e modelli ad alte prestazioni a basso flusso. La tabella seguente riassume i valori tipici per una cappa larga 1,5 m. Le cifre sono intervalli tecnici indicativi e variano in base al produttore e alla configurazione.
Le cappe senza condotto si basano su filtri a carbone attivo o speciali e un filtro cattura solo ciò per cui è stato progettato. Il carbonio si satura silenziosamente, a meno che non sia in atto un sensore di vapore o un rigoroso programma di sostituzione, e alcuni solventi a basso peso molecolare passano quasi immediatamente. Per questo motivo un'unità senza condotto dovrebbe essere limitata a un elenco documentato di sostanze chimiche, quantità e procedure e controllata dal responsabile della sicurezza prima dell'acquisto. Le cappe a ricircolo sono generalmente valutate rispetto a SEFA 9 o agli standard nazionali sulle custodie filtranti piuttosto che alla serie EN 14175.
Se la chimica cambia di settimana in settimana, se sono in gioco sostanze tossiche o sconosciute o se all'interno della camera si trovano apparecchiature che generano calore come blocchi di digestione e piastre riscaldanti, una cappa aspirante rimane la scelta più sicura. Rimuove completamente i contaminanti dall'edificio anziché fare affidamento su un filtro consumabile per farlo.
I fogli di catalogo elencano larghezza, profondità e materiali. Raramente mostrano i numeri che decidono il comportamento di una cappa nell'arco di dieci anni. Tre di loro meritano attenzione prima che venga firmato qualsiasi ordine di acquisto.
Una cappa a volume costante aspira la stessa aria dall'ambiente sia che l'anta sia aperta che chiusa, ventiquattr'ore su ventiquattro. In un laboratorio con dozzine di cappe, lo scarico è spesso il principale fattore di consumo energetico dell’edificio. Il grafico confronta la domanda annuale indicativa di aria condizionata per configurazioni comuni, con una cappa convenzionale a volume costante impostata su 100.
Il divario tra la seconda e la terza battuta è comportamentale piuttosto che tecnico. Una cappa VAV risparmia energia solo quando l'anta è effettivamente abbassata. I chiudi-anta automatici o i sensori di presenza che chiudono l'anta quando nessuno è al banco trasformano le buone intenzioni in risparmi misurati.
Una persona che passa davanti a una cappa a velocità normale può generare una corrente d'aria transitoria abbastanza forte da disturbare il contenimento. È buona norma mantenere le correnti d'aria trasversali della stanza al di sotto di circa il 20% della velocità frontale, il che significa che i diffusori di alimentazione devono essere posizionati ben lontani dalla facciata della cappa e le porte non devono aprirsi direttamente accanto ad essa. Laddove la disposizione di un laboratorio non può soddisfare questo requisito, una cappa con un design a profilo alare più robusto o un'apertura del telaio più stretta è una soluzione migliore rispetto all'aumento della velocità della ventola.
Il metodo ASHRAE 110 rilascia esafluoruro di zolfo o un tracciante equivalente all'interno della cappa e misura le perdite in un punto di campionamento nella zona di respirazione. I risultati vengono riportati per tre condizioni: come prodotto, come installato e come utilizzato. Viene comunemente specificata una valutazione pari a 0,05 ppm o inferiore nella fase di produzione. Il divario tra i valori come prodotto e come usato è l'indicatore più onesto di quanto la stanza reale stia degradando la cappa.
La domanda di cappe chimiche da laboratorio è distribuita in diversi settori, ciascuno con priorità diverse. La distribuzione seguente è una stima indicativa di dove si concentra la domanda di cappe. Varierà da regione a regione e in base alla maturità della ricerca locale e dei settori manifatturieri.
Sintesi, formulazione e chimica analitica generano una miscela costante di solventi, acidi e composti potenti. Queste strutture di solito acquistano cappe VAV canalizzate in grandi quantità e pongono grande enfasi sui test di contenimento documentati perché le piste di controllo fanno parte dei sistemi di qualità. I piani di lavoro in resina epossidica e i rivestimenti chimicamente resistenti sono standard.
I laboratori didattici necessitano di cappe resistenti e facili da pulire che tollerino la manipolazione degli studenti. I laboratori di ricerca hanno bisogno di flessibilità, poiché i progetti e le sostanze chimiche cambiano ogni semestre. Le cappe a basso flusso vengono sempre più specificate in questo caso perché il grande numero di cappe rende la riduzione del flusso d'aria finanziariamente significativa.
Il lavoro ad alta intensità di acido nell'elettronica e nell'analisi dei metalli richiede una struttura in polipropilene o acciaio inossidabile con condutture resistenti alla corrosione e, in alcuni casi, depuratori. I laboratori di analisi ambientali e alimentari utilizzano spesso la digestione acida, che richiede capacità di lavaggio e un'attenzione speciale al materiale di scarico. Il lavoro sull'acido perclorico richiede una cappa dedicata con un sistema di lavaggio e condutture non combustibili e non reattive. Non dovrebbe mai condividere un condotto con normali cappe.
La maggior parte delle installazioni fallite è dovuta a decisioni prese nell'ordine sbagliato. Scegliere prima un modello e poi controllare l’edificio è il classico errore. La sequenza seguente mantiene allineati i rischi, le infrastrutture e il budget.
Confrontare i preventivi solo sul prezzo di acquisto porta a decisioni costose. Per le cappe canalizzate, l'energia utilizzata per condizionare l'aria di scarico e di reintegro di solito riduce il costo della cappa stessa. Le schede seguenti mostrano gli intervalli di pianificazione tipici per la ripartizione dei costi di vita di una cappa aspirante. Dipendono dal progetto e dovrebbero essere sostituiti con cifre locali durante la stesura del budget.
Il risparmio annuo per cappa equivale alla riduzione del flusso d'aria, moltiplicata per le ore di funzionamento, l'energia di condizionamento per metro cubo e il prezzo dell'energia. Prendiamo un caso illustrativo: un retrofit che riduce 1.000 m³/h di gas di scarico, con la cappa in funzione per tutte le 8.760 ore, un'energia di condizionamento media di 0,004 kWh per m³ e un prezzo di energia equivalente all'elettricità di 0,10 USD per kWh.
A fronte di tale risparmio, il costo aggiuntivo dei controlli VAV, dei sensori del pannello e di un controller viene generalmente recuperato entro due o cinque anni, a seconda del clima, dei prezzi dell’energia e del numero di ore in cui le cappe rimangono effettivamente inattive. I climi umidi o estremi riducono il recupero dell’investimento. I climi miti con bassi prezzi dell’energia lo allungano. In ogni caso, il calcolo dovrebbe essere eseguito per l'edificio reale prima che il progetto della canalizzazione venga congelato.
Una cappa perfetta il giorno della messa in servizio si degrada silenziosamente. I filtri si intasano, le cinghie scivolano, i sensori si spostano, gli scaffali si accumulano con le bottiglie contro il deflettore posteriore e qualcuno modifica la disposizione della stanza. Un programma scritto con una chiara proprietà previene la maggior parte di questi problemi.
I requisiti dipendono dal Paese e dal tipo di struttura, quindi le normative locali e il responsabile della sicurezza della struttura hanno l'ultima parola. I seguenti documenti vengono spesso citati nelle specifiche e negli audit.
Quando una cappa non supera un test, la causa viene solitamente individuata in un breve elenco. Controllare innanzitutto se le fessure del deflettore sono ostruite, quindi una cinghia della ventola che scivola o un condotto sottodimensionato, seguito da una stanza che è diventata pressurizzata negativamente perché l'aria di alimentazione è stata strozzata. Successivamente, osserva le correnti d'aria incrociate provenienti da una porta o da un diffusore appena installato. Sostituire la cappa raramente è la soluzione. Correggere la stanza quasi sempre lo è.
Le buone cappe da laboratorio sono il risultato di un sistema, non di un singolo prodotto. Il contenimento dipende dalla velocità frontale, dalla disciplina dell'anta, dal design del deflettore e del profilo alare, da una ventola in grado di fornire un flusso d'aria reale e da una stanza che fornisce aria delicatamente. I costi dipendono dalla strategia del flusso d’aria, perché l’energia dell’aria condizionata è solitamente la voce più grande nel budget decennale. La sicurezza dipende da test che vanno oltre la lettura della velocità e continuano finché la cappa è in servizio.
Il percorso pratico è semplice: documentare la chimica, scegliere la strategia del flusso d'aria che si adatta al conteggio della cappa e agli obiettivi energetici, progettare insieme l'aria di scarico e quella di reintegro, commissionare un test di contenimento e mantenere un programma di manutenzione di proprietà di qualcuno. Fallo nell'ordine giusto e la cappa diventerà una parte affidabile e poco drammatica del laboratorio.
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