Actualmente, el nuevo método de control es adaptativo. El caudal de aire se mantiene en el límite mínimo de seguridad. Las condiciones de funcionamiento de la campana extractora se ajustan según el estado del usuario. El sistema responde con sensibilidad, controla con precisión, garantiza la seguridad del personal y minimiza el consumo de energía y los costes de mantenimiento. El principal problema que debe resolver el diseño de la ventilación del laboratorio es la seguridad. La capacidad de recolección de polvo de la campana extractora debe cumplir con ciertas normas y regulaciones. El flujo de aire debe dirigirse hacia el laboratorio. El laboratorio debe mantener una presión negativa en todo momento para proteger al operador y al medio ambiente. La seguridad en los laboratorios modernos es un factor clave.
1. Velocidad del viento estable en la campana extractora
En un sistema de ventilación de volumen de aire constante, al bajar la puerta reguladora, se genera una velocidad del viento superficial excesiva, lo que provoca corrientes de Foucault, afecta la capacidad de recolección de polvo de la campana extractora y libera partículas tóxicas. En un sistema de control de ventilación de volumen de aire variable, el volumen de aire de escape y la apertura de la puerta reguladora son funciones lineales. Por ejemplo, el 60 % del flujo corresponde al 60 % de la apertura de la puerta reguladora. Mediante este sistema de control de bucle cerrado, se puede mantener constante la velocidad del viento superficial en la abertura de la campana extractora, eliminando así el riesgo de una velocidad excesiva del viento superficial.
El valor efectivo de ajuste de la velocidad del viento frontal de la campana extractora es de 60-100 pies por minuto (0,3-0,6 m/s), y generalmente 100 pies por minuto (0,5 m/s) se acepta como un estándar de operación segura. Como se muestra en la Figura 1, el movimiento del operador prácticamente no afecta la captación de polvo cuando la velocidad del viento frontal es de 80-100 pies por minuto, pero sí se producen perturbaciones cuando la velocidad del viento frontal es inferior a 80 pies por minuto. Sin operador en movimiento, se puede conseguir una captación de polvo general por debajo de 60 pies por minuto.
2. Tiempo de respuesta rápido del sistema
El tiempo de respuesta se refiere principalmente a la campana extractora y su sistema de regulación de válvulas dentro del laboratorio. Este tiempo determinará directamente el efecto del control del flujo de aire. Un control rápido y estable evitará que las partículas tóxicas escapen de la campana extractora tras una posible oscilación o sobreimpulso durante el proceso de ajuste. El tiempo de respuesta rápido del volumen de aire de escape al grado de apertura de la puerta reguladora debe alcanzar su valor de comando en un plazo de 1 segundo tras la colocación de la puerta reguladora para garantizar eficazmente la capacidad de recolección de polvo de la campana extractora. En la Figura 2, el tiempo total de respuesta desde el movimiento de la puerta reguladora hasta el volumen de aire de escape de la campana extractora es de aproximadamente 0,6 segundos. Un tiempo de respuesta lento producirá una velocidad excesiva del viento en la superficie, lo que pondrá en peligro la seguridad del experimento; por ejemplo, el quemador se apagará, los utensilios se volcarán o se perderá el medicamento.
3. Asegúrese de que haya presión en la habitación.
La presión negativa neta en la sala controla principalmente el flujo de aire del exterior al interior y evita la contaminación del exterior. Es un indicador importante del control de seguridad del laboratorio. La generación de presión negativa significa que el volumen de aire de escape de la sala, o la diferencia entre el volumen de aire suplementario y el volumen de aire de suministro, es igual al volumen de aire residual de la sala. El volumen de aire residual es la cantidad de aire que entra en la sala por la puerta, la ventana de transferencia u otras aberturas distintas del aire de suministro.
Cuando el flujo de aire necesario para el ajuste de la temperatura y la ventilación de la sala es mayor que el requerido por la campana extractora, el volumen de suministro de aire de la sala aumenta, lo que requiere que el sistema de control también descargue esta parte del exceso de volumen de suministro de aire para garantizar la presión negativa de la sala. La tasa total de intercambio de aire en el laboratorio se determina mediante el aire de extracción total, la carga de refrigeración y la tasa mínima de ventilación. La tasa mínima de ventilación es generalmente de 6 a 10 cambios de aire por hora cuando la sala está ocupada. Esto se puede lograr aumentando la apertura de la válvula de extracción integral de la sala. Este control implica el cálculo del suministro y la extracción total de aire de la sala, así como la recopilación de información y el control de la conversión de frecuencia de los ventiladores, lo que dificulta considerablemente la depuración del sistema.
4. Independencia de la presión
El movimiento de la puerta de ajuste de la campana extractora provoca un cambio rápido en el volumen de aire, lo que a su vez modifica la presión estática del conducto. Si no se requiere que la velocidad del viento de la campana cambie, el cambio de presión en la tubería principal también provoca un cambio en la presión del viento en el conducto de escape superior. Si el sistema de control del volumen de aire no puede controlar los cambios en la presión del viento en la tubería en este momento, el volumen de aire de escape de la campana aumentará o disminuirá, lo que afectará la velocidad del viento en la superficie, que debería ser estable en ese momento.
El sistema tradicional de ajuste del volumen de aire variable ajusta el volumen de aire de escape según la señal de retroalimentación de la presión diferencial de la tubería. El tiempo de respuesta suele ser de entre 20 y 30 s. Para garantizar la seguridad del laboratorio, el tiempo de respuesta del sistema de control del flujo de aire debe ser inferior a 1 s.
La válvula tiene una estructura cónica con un resorte de acero inoxidable incorporado. La abertura del venturi se ajusta según la variación de la presión del sistema para mantener un flujo de aire constante. Cuando la presión disminuye, el resorte se abre y el núcleo de la válvula se separa, lo que aumenta la ventilación; cuando la presión aumenta, el resorte se comprime y el núcleo de la válvula se acerca, reduciendo la ventilación.
5. Sistema de control preciso
Si el control del volumen de extracción del sistema no puede seguir los cambios rápidos y precisos de la presión estática en el conducto, el flujo de la vitrina de gases no se podrá controlar con precisión y se producirán oscilaciones (como se muestra en la Figura 5), lo que provocará una presión positiva en la sala o un aumento en la demanda de volumen de aire residual. La inestabilidad de la velocidad del viento causará numerosos problemas de equilibrio. Las fluctuaciones en el sistema de suministro y extracción de aire dificultan el equilibrio del flujo de aire, dificultando así el ajuste automático del sistema de control automático.
La velocidad del viento frontal debe controlarse con precisión dentro de un amplio rango de control del volumen de aire. Al alcanzar el valor de control ideal, el sistema de control debe garantizar que el sobreajuste y el subajuste sean inferiores al 5 % para garantizar la capacidad de recolección de polvo de la campana extractora y la seguridad del operador.
Un sistema completo de ventilación y control garantiza la seguridad del laboratorio, clave para el éxito o el fracaso de su construcción. Por lo tanto, el diseño del sistema, la configuración de los equipos, etc., deben cumplir con los requisitos básicos mencionados. Un laboratorio de alta calidad no se limita a esto, sino que también resuelve los problemas de temperatura, flujo de aire y ruido. Garantiza el menor consumo de energía, la estabilidad del sistema y su fácil control, operación y gestión. En resumen, es necesario considerar el diseño en términos de seguridad, comodidad, ahorro de energía y funcionamiento fiable.
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