Capelas de Exaustão e Cabines de Fluxo Laminar

Fume Hoods and Laminar Flow Cabinets

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Lab Safety

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Fume Hoods and Laminar Flow Cabinets

6.1: Proper Personal Protective Equipment

6.12: Handling Air- and Water-Sensitive Chemicals Using a Schlenk Line

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05:48 min

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April 30, 2023

Overview

Robert M. Rioux & William A. Elliott, Universidade Estadual da Pensilvânia, University Park, PA

Capuzes de fumaça e armários de fluxo laminar são controles de engenharia que operam sob princípios semelhantes. Ambos utilizam um fluxo constante de ar para evitar a contaminação do ambiente laboratorial e de seus habitantes. Os capuzes de fumaça impedem que substâncias perigosas saiam do espaço de trabalho do capô, enquanto os armários de fluxo laminar impedem que contaminantes entrem no espaço de trabalho do gabinete.

Os capuzes de fumaça são sistemas de ventilação projetados para minimizar a exposição a vapores perigosos, vapores e partículas. Um fluxo constante de ar é atraído para a abertura do capô, limitando a fuga de vapores, vapores e partículas, e então é puxado para fora através do escapamento. Os gabinetes de fluxo Laminar são usados para manter um ambiente estéril/limpo, fluindo constantemente de alta eficiência de detenção de partículas (HEPA) filtrada para fora, minimizando a entrada de ar contaminado no espaço de trabalho do gabinete. O ar filtrado pelo HEPA reduz a oportunidade de produtos químicos ou partículas prejudiciais entrarem em laboratório. Um filtro HEPA remove 99,97% ou mais de partículas de 0,3 μm.

Principles

Capuzes de fumaça e armários de fluxo laminar são controles de engenharia que visam reduzir a exposição a riscos e contaminação. Os capuzes de fumaça reduzem a exposição a vapores perigosos, vapores e partículas para o usuário, enquanto os armários de fluxo laminar reduzem a exposição ao espaço de trabalho a contaminantes. O fluxo turbulento segue um padrão de fluxo irregular com o fluxo local movendo-se em todas as direções em relação ao fluxo de granel. O fluxo de laminar se move em aerodinâmicas paralelas que não cruzam. Os gabinetes de fluxo Laminar mantêm um fluxo de ar laminar para evitar contaminação cruzada dentro do espaço de trabalho e para evitar o fluxo de ar contaminado fora do capô que ocorreria com fluxo turbulento.

Procedure

1. Capuzes de fumaça

Usa
1. Os capuzes de fumaça são usados quando um material gera vapores nocivos, vapores ou partículas transmitidas pelo ar, como pós de sílica fina, ou cancerígenos voláteis, como benzeno.
Operação
1. O ar é desenhado na face de abertura do capô, onde o usuário trabalha, e fora através do escapamento. O fluxo constante de ar para dentro em direção ao rosto impede que vapores perigosos, vapores e partículas escapem através da abertura do capô, mantendo o usuário e outros funcionários do laboratório seguros.
A velocidade de fluxo facial deve ser alta o suficiente para que o capô seja eficaz. Uma baixa velocidade de fluxo permite que vapores, vapores ou partículas prejudiciais escapem através da abertura do capô em direção ao usuário. Uma das causas da baixa velocidade de fluxo é ter a janela ajustável na abertura do capô, chamada de faixa, muito alta. É comum que os capuzes de fumaça tenham alarmes de baixa velocidade de fluxo e alarmes de altura de faixa. As velocidades típicas de fluxo estão entre 0,41 e 0,51 m/s (ANSI/AIHA/ASSE Z9.5). Os capuzes devem ter a altura máxima de trabalho segura da faixa claramente marcada.
Existem várias regras para o uso seguro de capas de fumaça.
1. Nunca coloque a cabeça no espaço do capô, já que inserir a cabeça dentro do capô pode expô-lo a materiais nocivos. O capô foi projetado para proteger os usuários da exposição química somente quando utilizado corretamente. Apenas os braços dos usuários devem estar presentes no capô. Use equipamentos de proteção individual (EPI) adequados em todos os momentos, independentemente da proteção oferecida pelo capô de fumaça. Consulte o escritório de Saúde Ambiental & Segurança Ambiental (EHS) da sua organização para obter recomendações adequadas de EPI, caso sejam desconhecidas.
2. Sempre trabalhe com a faixa abaixo ou abaixo da altura máxima segura.
3. Quando não estiver em uso, a faixa deve ser fechada. Fechar a faixa garante um ambiente de trabalho mais seguro para todos os ocupantes do laboratório. Além disso, os custos de energia associados à operação inadequada do capô de fumaça são imensos. Manter a altura da faixa no mínimo, o nível de não-trabalho é mais eficiente em termos de energia.
4. Não utilize o capô para armazenamento químico. Armazene produtos químicos em locais apropriados, como um armário inflamável, e leve-os para o capô da fumaça somente quando necessário.
5. Coloque todos os materiais no capô da fumaça a pelo menos 6 polegadas de distância da borda do rosto do capô da fumaça. Quando o trabalho é realizado dentro de 6 polegadas da borda, vapores, vapores e partículas são mais propensos a escapar.
6. Assim como bons princípios de limpeza se aplicam aos bancos de laboratório de trabalho, os mesmos princípios devem ser praticados dentro dos capuzes de fumaça.
Realize a manutenção regular em um capô de fumaça para garantir que esteja operando com segurança. A manutenção deve incluir testes de alarmes e velocidade de fluxo de teste na posição de faixa operacional do projeto. Muitos fatores podem afetar a velocidade de fluxo, incluindo padrões de fluxo dentro da sala onde o capô está localizado e obstruções na ventilação de escape. Se a velocidade de fluxo estiver baixa na posição de faixa de operação do projeto, baixe a faixa até que a velocidade de fluxo esteja na velocidade necessária. Muitos capuzes modernos de fumaça têm monitores de velocidade de fluxo de ar que monitoram a velocidade de fluxo em tempo real. Se a faixa se tornar muito baixa para que um trabalho efetivo seja realizado no capô da fumaça, ceda a operação até que a raiz do problema seja tratada.
Variações do capô de fumaça
1. Há um número de tipos de capuzes de fumaça mais especializados que podem ser encontrados. Estes incluem capuzes de ácido polemónico, capuzes de radioisótopos, capuzes sem dutos, entre outros. Mais pode ser lido sobre os requisitos para esses capuzes em ANSI/AIHA/ASSE Z9.5.

2. Armários de fluxo Laminar

Usa
1. Os armários de fluxo Laminar são usados quando um ambiente limpo, livre de partículas ou contaminantes biológicos, é necessário. Exemplos comuns incluem trabalhar com culturas teciduais ou wafers semicondutores. Os armários de fluxo Laminar impedem que a contaminação aérea entre no espaço de trabalho do gabinete. O fluxo laminar (em oposição ao fluxo turbulento) do ar minimiza a contaminação cruzada de amostras dentro do armário.
O ar é filtrado por um filtro HEPA e soprado sobre o espaço de trabalho, em direção ao usuário. Um fluxo externo constante de ar limpo mantém um espaço de trabalho não contaminado. Alguns gabinetes de fluxo laminar são equipados com uma lâmpada UV-C para desinfetar o espaço de trabalho antes de ser usado.
Existem dois tipos de gabinetes de fluxo laminar: fluxo horizontal e fluxo vertical (Figura 1). Os armários de fluxo horizontal sopram ar limpo da face traseira do gabinete horizontalmente em direção ao usuário, enquanto os capôes de fluxo vertical sopram ar limpo do teto do gabinete em direção ao chão do espaço de trabalho onde ele então atinge a base e flui na direção horizontal em direção ao usuário. Os armários de fluxo vertical são usados com a faixa puxada para baixo. Os armários de fluxo horizontal não têm faixa. Ambos os tipos de armários de fluxo laminar têm suas vantagens e desvantagens.

Figura 1. Diagramas de capô de fluxo laminar horizontal e vertical.

Capô de fluxo laminar horizontal
Vantagens	Desvantagens
Mãos/luvas contaminam menos, pois normalmente são ventos contrários de itens no armário	Fluxo de ar sopra na cara do usuário
Redução da turbulência do fluxo de ar	Grandes objetos no espaço de trabalho podem obstruir o fluxo de ar limpo, reduzindo a eficácia
Capô de fluxo laminar vertical
Vantagens	Desvantagens
Fluxo de ar não sopra na cara do usuário	Não é possível posicionar mãos e braços acima de objetos
Menos contaminação cruzada do item no espaço de trabalho	Aumento da turbulência do fluxo de ar

Mesa 1. Vantagens e desvantagens dos capô de fluxo laminar horizontal e vertical.

Dicas para garantir o uso efetivo de armários de fluxo laminar.
1. Tome cuidado para não colocar itens a jusante de itens que possam levar à contaminação cruzada. Isso é particularmente relevante quando se usa amostras biológicas.
2. Minimize a desordem. Quanto mais itens estiverem no armário, maior a probabilidade de ocorrer a contaminação. Itens grandes podem interromper o fluxo.
3. Certifique-se de que as mãos/luvas e quaisquer itens que são trazidos para o armário estão livres de contaminação antes de entrar no armário.
4. Todos os itens devem ser colocados 6 polegadas ou mais longe da borda da abertura do gabinete. O ar dentro de 6 polegadas da borda é mais provável de se misturar com o ar externo, o que significa que objetos dentro de 6 polegadas são mais propensos a serem contaminados.
5. A manutenção regular deve ser realizada em um gabinete de fluxo laminar para garantir que esteja operando com segurança. A manutenção deve incluir a verificação e substituição do filtro HEPA, a verificação de vazamentos no gabinete e o teste da velocidade do fluxo de ar. A integridade do filtro HEPA deve ser verificada testando o número de partículas que passam pelo filtro. O filtro deve remover 99,97% ou mais de partículas de 0,3 μm. Se a velocidade de fluxo for muito baixa, o gabinete será ineficaz em manter fora contaminantes. Se a velocidade de fluxo for muito grande, o fluxo será turbulento, com a contaminação se tornando mais provável.

Capuzes de fumaça e armários de fluxo laminar são peças essenciais de equipamentos de laboratório que previnem situações perigosas e contaminação.

Em capas de fumaça e armários de fluxo laminar, os perigos ou contaminantes são reduzidos usando o fluxo de ar. Os capuzes de fumaça se deslocam no ar através de um espaço de trabalho para remover vapores perigosos e partículas finas, enquanto os armários de fluxo laminar sopram ar através de um filtro e para fora para evitar a contaminação de amostras por poeira ou materiais biológicos.

Este vídeo ilustrará como os capuzes de fumaça e os armários de fluxo laminar operam, como usá-los e como realizar a manutenção.

Os capô de fumaça e os armários de fluxo laminar operam usando fluxo de ar laminar, um fluxo que prossegue em aerodinâmicas paralelas, que não se cruzam. O fluxo de laminar, em oposição ao fluxo turbulento, evita a contaminação cruzada entre as amostras, fluindo ao redor de objetos removendo partículas perigosas.

Os capuzes de fumaça têm três partes principais: a face de abertura com uma faixa, o espaço de trabalho e o escapamento. O ventilador no escapamento desenha no ar através da face de abertura, através do espaço de trabalho, e para fora através do escapamento. Esse fluxo, por sua vez, retira vapores e partículas do escapamento e para longe do laboratório.

Em sua altura adequada, a faixa restringe o tamanho da abertura, que por sua vez mantém um alto fluxo de ar. Este alto fluxo é necessário para evitar a fuga de fumaça.

Enquanto isso, existem dois tipos de armários de fluxo laminar, horizontais e verticais. Em ambos, o ar é puxado através de um filtro de admissão e purificação onde é limpo de pequenas partículas como poeira e bactérias.

Um gabinete horizontal direciona o ar horizontalmente através do espaço de trabalho. Este tipo de armário diminui a contaminação por mãos e luvas, pois estão a jusante das amostras. No entanto, o fluxo de ar sopra diretamente para o usuário, e objetos grandes podem obstruir o fluxo.

Em um gabinete vertical, o ar é direcionado de cima para o espaço de trabalho, em seguida, para fora após uma faixa. Como esse tipo de fluxo entra em contato diretamente com a superfície dos materiais do espaço de trabalho, ajuda a evitar a contaminação cruzada. No entanto, a faixa pode restringir o movimento das mãos e o fluxo de ar é mais turbulento do que em um gabinete horizontal.

Agora, vamos mostrar como usar esses espaços de trabalho em uma configuração de laboratório e como realizar a manutenção básica.

Para usar um capuz de fumaça com segurança, use sempre equipamentos de proteção individual adequados. Levante a faixa apenas até a altura máxima de trabalho segura indicada, garantindo fluxo de ar suficiente através do capô.

Para evitar exposição a vapores ou partículas prejudiciais, trabalhe apenas com os braços dentro do capô e nunca deixe sua cabeça entrar no espaço de trabalho. Além disso, para ter certeza de que a velocidade é suficiente em todo o capô, mantenha o espaço de trabalho desordenado e mova todos os itens pelo menos seis polegadas de distância da face do capô.

Quando terminar de trabalhar no capô, tire todos os materiais. Não armazene produtos químicos no capô, mas sim em um local de armazenamento dedicado como um armário inflamável. Por fim, feche a faixa para garantir um ambiente de laboratório mais seguro e reduzir o uso de energia.

Realize a manutenção regular testando alarmes e velocidade de fluxo na altura máxima da faixa.

Se a velocidade estiver baixa, baixe a faixa até que esteja na velocidade necessária. Se a faixa se tornar muito baixa para o trabalho a ser feito no capô, pare de operar até que a raiz do problema seja abordada.

Armários de fluxo Laminar são comumente usados em locais onde a contaminação é uma preocupação, como um laboratório de biologia, então você precisará ter cuidado com a contaminação por si mesmo e pelo ar de laboratório. Para evitar contaminação, use etanol para esterilizar luvas e qualquer equipamento antes de usar o armário ou abrir a faixa.

Certifique-se de que a faixa não está acima da altura máxima permitida para garantir um fluxo suficiente de ar. Mantenha o armário livre de desordem, e certifique-se de que os objetos sejam colocados a pelo menos 6 polegadas da borda, pois essa é a área mais provável de ser contaminada pelo ar de laboratório. Além disso, não coloquem itens em perigo de contaminação cruzada rio abaixo um do outro.

Quando terminar, remova todos os itens do espaço de trabalho para evitar desordem e feche a faixa para evitar contaminação. Em seguida, se o armário estiver equipado com uma luz UV-C, ligue-o para desinfetar o espaço de trabalho.

Realize a manutenção regular no gabinete de fluxo laminar. Verifique se há vazamentos por áreas sensíveis ao revestimento, como as bordas da faixa com uma solução de sabão, que vai borbulhar no local da fuga do ar.

Você acabou de assistir a introdução de JoVE a capuzes de fumaça e armários de fluxo laminar. Agora você deve entender como eles funcionam, como usá-los e como realizar a manutenção. Obrigado por assistir!

Applications and Summary

Capuzes de fumaça e armários de fluxo laminar são ferramentas úteis em laboratório para evitar danos de materiais perigosos e manter um espaço de trabalho limpo ao usar materiais sensíveis. No entanto, capuzes de fumaça e armários de fluxo laminar só são eficazes quando usados corretamente. Seguindo diretrizes de operação simples e realizando manutenção regular, capuzes de fumaça e armários de fluxo laminar podem ser ferramentas eficazes em laboratório.

References

American National Standard for Laboratory Ventilation," American National Standards Institute, Inc./ American Industrial Hygiene Association, ANSI/AIHA Z9.5, 2012.

Transcript

Fume hoods and laminar flow cabinets are essential pieces of laboratory equipment that prevent hazardous situations and contamination.

In fume hoods and laminar flow cabinets, hazards or contaminants are reduced using airflow. Fume hoods draw in air across a workspace to remove hazardous fumes and fine particles, while laminar flow cabinets blow air through a filter and out to prevent contamination of samples by dust or biological materials.

This video will illustrate how fume hoods and laminar flow cabinets operate, how to use them, and how to perform maintenance.

Fume hoods and laminar flow cabinets operate using laminar airflow, a flow that proceeds in parallel streamlines, which do not cross. Laminar flow, as opposed to turbulent flow, prevents cross-contamination between samples by flowing around objects removing hazardous particles.

Fume hoods have three major parts: the opening face with a sash, the workspace, and the exhaust. The fan in the exhaust draws in air through the opening face, across the workspace, and out through the exhaust. This flow in turn draws out fumes and particles out of the exhaust and away from the laboratory.

At its proper height, the sash restricts the size of the opening, which in turn maintains a high flow of air. This high flow is necessary to prevent the escape of fumes.

Meanwhile, there are two types of laminar flow cabinets, horizontal and vertical. In both, air is drawn through an intake and purifying filter where it is cleared of small particles like dust and bacteria.

A horizontal cabinet directs air horizontally through the workspace. This type of cabinet lessens contamination by hands and gloves, as they are downstream of the samples. However, the airstream does blow directly onto the user, and large objects can obstruct the flow.

In a vertical cabinet, the air is directed from above onto the workspace, then out past a sash. As this type of flow directly contacts the surface of the workspace materials, it helps to prevent cross-contamination. However, the sash can restrict hand movement and the airflow is more turbulent than in a horizontal cabinet.

Now, we will show you how to use these workspaces in a laboratory setting and how to perform basic maintenance.

To use a fume hood safely, always wear appropriate personal protective equipment. Raise the sash up only to the indicated maximum safe working height ensuring sufficient airflow through the hood.

To prevent exposure to harmful fumes or particles, work with only your arms inside the hood, and never let your head enter the workspace. Also, to make sure that the velocity is sufficient throughout the hood, keep the workspace uncluttered, and move all items at least six inches away from the hood face.

When you are done working in the hood, take out all materials. Do not store chemicals in the hood, but rather in a dedicated storage location like a flammables cabinet. Lastly, close the sash to ensure a safer laboratory environment and reduce energy usage.

Perform regular maintenance by testing alarms and flow velocity at the maximum sash height.

If the velocity is low, lower the sash until it is at the required speed. If the sash becomes too low for work to be done at the hood, cease operations until the root of the problem is addressed.

Laminar flow cabinets are commonly used in places where contamination is a concern, like a biology laboratory, so you will need to be careful of contamination by yourself and laboratory air. To prevent contamination, use ethanol to sterilize gloves and any equipment before using the cabinet or opening the sash.

Make sure the sash is not above the maximum allowed height to ensure a sufficient flow of air. Keep the cabinet free from clutter, and make sure objects are placed at least 6 inches from the edge, as that is the area most likely to be contaminated by laboratory air. Also, do not place items in danger of cross-contamination downstream from each other.

When you are done, remove all items from the workspace to prevent clutter and close the sash to prevent contamination. Then, if the cabinet is equipped with a UV-C light, turn it on to disinfect the workspace.

Perform regular maintenance on the laminar flow cabinet. Check for leaks by coating sensitive areas like the sash edges with a soap solution, which will bubble at the site of escaping air.

You’ve just watched JoVE’s introduction to fume hoods and laminar flow cabinets. You should now understand how they work, how to use them, and how to perform maintenance. Thanks for watching!

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