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Vitrinas de Gases (I) – Introducción, funcionamiento y normativa aplicable

Con el paso del tiempo, la seguridad y la protección de los usuarios del laboratorio se ha convertido en un punto fundamental en el diseño y equipamiento de los mismos. Es por ello que desde MBY Lab Solutions, queremos dedicar una serie de entradas a uno de los elementos más importantes del laboratorio: las vitrinas de gases.

En esta primera entrada, abordaremos aspectos básicos sobre estos equipos: qué son, cómo funcionan y qué normativa los regula.

¿Qué es una vitrina de gases?

Una vitrina de gases es un equipo de ventilación localizada que protege al usuario frente a la exposición por inhalación de gases, vapores o aerosoles nocivos, mediante un flujo de aire inducido a través de una apertura de trabajo ajustable. Además, protegen a los usuarios frente a proyecciones o salpicaduras, a través de la pantalla frontal.

Se trata del equipo de ventilación localizada más versátil que existe, ya que permite proteger al usuario independientemente del ritmo de generación de sustancias nocivas (desde pequeño a grande) y de la peligrosidad de las mismas (de poco peligrosos a altamente peligrosos). Resultan útiles para extraer gases o vapores corrosivos o explosivos, humos, polvo, nanopartículas en suspensión y calor. No resultan adecuadas cuando trabajamos con agentes biológicos o con radioisótopos. Tampoco son útiles, cuando lo que queremos proteger es el producto. En estos casos utilizaremos dispositivos específicos que describiremos en otras entradas.

¿Qué elementos básicos componen una vitrina de gases?

De una forma simple, podemos describir una vitrina de gases como un recinto ventilado con una guillotina frontal ajustable. El recinto se conecta a un conducto que evacua el aire aspirado al exterior del edificio. Constan también de un ventilador de extracción y, de forma opcional, de filtros o dispositivos de lavado de gases. A continuación describimos con más detalle los elementos más habituales:

  • Guillotina: Se trata de una pantalla de protección ajustable, situada entre el operario y la zona de trabajo. Su modo de  apertura puede variar de una vitrina a otra, según las necesidades del usuario (apertura a modo guillotina, modo batiente, modo corredera, etc….)
  • Superficie de trabajo: Superficie superior de la plataforma que constituye la base de la zona de trabajo de la vitrina de gases. Dependiendo de los reactivos utilizados, el material de la superficie de trabajo variará. Podemos encontrar superficies de gres técnico, polipropileno, acero inoxidable, HPL, etc…
  • Deflector: Panel o paneles situados dentro de la vitrina de gases que ayudan a la distribución del aire que se mueve en su interior.
  • Servicios: Desagües y suministros de luz, electricidad, agua, vacío, aire comprimido u otros gases y líquidos. Es importante que todos los interruptores, mecanismos y controles remotos (agua y gases técnicos), estén situados en la parte exterior de la vitrina.
  • Panel de iluminación: Situado en interior de la vitrina, asegura una iluminación óptima del plano de trabajo.
  • Panel de control: permite encender y apagar el motor de extracción y la iluminación. En algunos modelos, permite regular el caudal de aire extraído y/o regular la apertura de la guillotina motorizada.
  • Sensor de velocidad: dispositivo que mide el flujo de aire inducido a la vitrina. Debe disponer de una alarma visual y acústica, que se activa cuando el caudal de aspiración es insuficiente.
  • Motor: Parte sistemática de la vitrina que hace funcionar la misma. Su ubicación variará según la casuística del edificio donde va instalado y su potencia dependerá del caudal de extracción necesario y de las pérdidas de carga que se generen en el recorrido, que serán mayores conforme aumente la longitud de recorrido y el número de accesorios: codos, filtros, válvulas de mariposa, etc.
  • Bypass(opcional): proporciona una entrada de aire alternativa si se baja la guillotina
  • Válvula de regulación de caudal (opcional): permite calibrar o compensar el caudal aspirado. En la medida de lo posible hay que evitar su uso, ya que introducen pérdidas de carga que perjudican la eficiencia energética.
  • Dispositivo de control de caudal variable (opcional): este dispositivo utiliza las señales generadas por el sensor de velocidad para mantener la velocidad del aire en el plano de la guillotina lo más constante que sea posible, independientemente del grado de apertura de la misma. De esta forma, si la guillotina se cierra, el caudal requerido disminuye. Esto se traduce en ahorros energéticos importantes.

Describir qué elementos componen la vitrina de gases

 

¿Cómo funciona una vitrina de gases?

Como hemos comentado previamente, el objetivo principal de una vitrina de gases es contener gases, vapores o humos y extraerlos, de forma controlada, fuera del área del laboratorio.

Para ello, la vitrina de gases comienza este proceso mediante la aspiración de aire de la sala hacia el interior de la vitrina a través de la guillotina (esta actúa de protección entre el usuario y el ambiente interior de la vitrina). Es el motor de extracción conectado a la vitrina de gases el que proporciona la energía necesaria para llevar a cabo este proceso de aspiración.

A medida que el flujo de aire entra en la vitrina, este empuja los gases, vapores o humos nocivos hacia el área de extracción. En esta área se sitúa el deflector, que actúa repartiendo la salida del aire de forma homogénea antes de llegar antes de llegar al conducto de extracción. Una vez que el aire del interior de la vitrina alcanza los conductos, se transportará a través de los mismos evacuándose al exterior.

En el uso de la vitrina, el parámetro más importante es la velocidad de entrada de aire en el plano de la guillotina. Si esta velocidad es demasiado baja (en general, inferior a 0,3 m/s), las perturbaciones de aire en la sala, provocadas, por ejemplo, por el paso de una persona, pueden hacer que los contaminantes se escapen a la sala. Por otro lado, si ésta velocidad es demasiado alta (en general, mayor a 0,6 m/s), se generarán turbulencias y corrientes de aire indeseables; el nivel de ruido será mayor (pudiendo llegar a ser molesto); y por último, se desperdiciará energía eléctrica.

¿Qué normativa regula la fabricación de estos equipos?

Para garantizar una protección óptima de los usuarios, las vitrinas de gases deben estar certificadas de acuerdo con la norma de ámbito europeo UNE-EN 14175. En general, en el ámbito de un laboratorio, cuando se habla de «vitrina de gases», se da por supuesto que cumple la UNE-EN 14175. Ahora bien, eso no significa que cualquier dispositivo de ventilación en un laboratorio deba cumplir dicha norma: hay muchas aplicaciones en las que una vitrina certificada no es viable y otras, en los que hay soluciones más económicas que encajan con los requisitos de protección. En esos casos debemos recurrir a otras soluciones: recintos ventilados a medida, brazos aspirantes, campanas de extracción, vitrinas de recirculación, etc.
A continuación, enumeramos de forma sucinta el contenido de la norma:

  • Parte 1 UNE-EN-14175-1. Vocabulario: se definen los términos y conceptos que se utilizarán en el resto de la norma
  • Parte 2 UNE-EN-14175-2. Requisitos de seguridad y funcionamiento: se enumeran los elementos necesarios y se prescriben los requisitos que deben cumplir en cuanto a funcionalidades, disposición y materiales constructivos. Esta parte habla, por ejemplo, de la guillotina, las tomas de electricidad, los servicios, iluminación, desagües, marcado y etiquetado de la vitrina, manual de instrucciones, etc.
  • Parte 3 UNE-EN-14175-3. Métodos de ensayo de tipo: en esta parte de la normativa se indican los ensayos de laboratorio a los que se deben someter una vitrina de gases. En la primera parte se abordan las condiciones en las que deben realizarse los ensayos, en la segunda, se describen los ensayos en sí. Aquí nos centramos en los más críticos:
    • Ensayo de contención: se libera un gas trazador en el interior de la vitrina (SF6) con la vitrina en funcionamiento, y se mide la concentración de dicho gas en un plano exterior de medida. La finalidad de este ensayo es medir la capacidad de la vitrina para impedir que los contaminantes se escapen.
    • Ensayo de robustez de la contención: la disposición es la misma que en ensayo de contención, pero se añade una placa móvil en el plano frontal de la vitrina. El ensayo pretende estimar la robustez de la contención frente a perturbaciones externas (presencia de una persona, por ejemplo)
    • Caída de presión: este ensayo permite estimar el coeficiente de pérdida de carga de la vitrina. Este será menor, cuanto más aerodinámico sea el diseño, lo que mejorará la eficiencia energética.
  • Parte 4 UNE-EN-14175-4. Métodos de ensayo in situ: esta parte se centra en definir los ensayos in-situ, es decir, los ensayos a los que se debe someter una vitrina instalada. Se diferencian varios casos:
    • Ensayos para vitrinas que se han sometido a un ensayo de tipo (según la parte 3 de la norma)
    • Ensayos para vitrinas que no se han sometido a un ensayo de tipo
  • Parte 5 UNE-EN-14175-5. Recomendaciones para la instalación y el mantenimiento: se abordan varios aspectos a tener en cuenta antes de la instalación, tales como el emplazamiento, espacio necesario, altura de techo mínima, etc. También se describe, de forma básica, las operaciones de mantenimiento, así como las comprobaciones periódicas que hay que realizar: nivel de iluminación y ruido, caudal extraído, funcionamiento mecánico de la guillotina, etc.
  • Parte 6 UNE-EN-14175-6. Vitrinas de gases de volumen de aire variable: se describen los requisitos, ensayos de tipo y ensayos in-situ que tienen que cumplir aquellas vitrinas de gases que van provistas de un sistema de caudal variable.
  • Parte 7 UNE-EN-14175-7. Vitrinas de gases para alta temperatura y ácidos concentrados: esta parte se centra varios casos específicos. Concretamente, en las vitrinas en las que se trabaje con:
    • Altas temperaturas
    • Altas temperaturas y digestiones ácidas
    • Ácido fluorhídrico
    • Ácido perclórico

Tras esta primera introducción, desarrollaremos en posteriores post más información útil acerca de estos equipos de protección individual y colectiva.

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