Sondas térmicas para verificación de flujos laminares

Medición con sondas de sensor del tipo térmico:

Principio: Se hace circular una corriente eléctrica por un fino hilo conductor con un sensor de temperatura NTC de poca masa que eleva su temperatura a 100ºC.

Ante la circulación de un flujo aire, el hilo tenderá a enfriarse. El sistema elevará el nivel de corriente a los efectos de mantener a 100ºC el hilo.

Ese exceso de corriente es una medida de la velocidad de aire.

La medición es influenciada por la temperatura y por la presión del aire.

Un segundo NTC mide la temperatura del aire a efectos de compensación (debe existir 20ºC mín. de diferencia entre el hilo y el aire circulante).

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Características

  • Permite medir velocidades de aire muy bajas (< 2 m/s) con excelente precisión.
  • Conociendo la sección de ducto puede determinarse el flujo volumétrico.
  • Existen los tipos de hilo caliente y de bulbo caliente (omnidireccional), de acuerdo a la aplicación.
  • Funcionan completamente en estado sólido (No hay partes mecánicas)
  • El rango de medición se extiende a 5 m/s y hasta 10 m/s con temperaturas de proceso inferiores a 70ºC.

La influencia de la presión atmosférica se compensa de la siguiente forma:

Vcorregida = Vdisplay * 1013 hPa/PAbs

Siendo PAbs la presión absoluta atmosférica medida en hPa, y que en la mayoría de los casos puede ingresarse directamente en el instrumento de medición para que calcule el valor ya compensado y la medición sea más exacta.

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Aplicaciones típicas

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Cabinas de flujo laminar

Las cabinas de flujo se construyen generalmente de acero inoxidable grado 304 con forma de prisma y una única apertura frontal. Proveen una superficie de trabajo libre de contaminación, como bacterias y esporas de hongos, insuflando aire de forma unidireccional y filtrado previamente por filtros HEPA o ULPA a una velocidad constante entre 0,3 y 0,5 m/s. De esta forma el área de trabajo es barrida constantemente, evitando que se depositen partículas.

Las cabinas de flujo laminar pueden ser horizontales, en cuyo caso el filtro y la inyección del aire se realizan desde la parte posterior, o verticales, inyectándose el aire desde arriba. En cualquiera de los casos, el aire sale en dirección al operador. Es decir que las cabinas de flujo laminar protegen a la muestra pero no al operador. Características adicionales de las cabinas de extracción pueden ser tratamientos anticorrosivos y luces ultravioletas germicidas.

Las cabinas de flujo laminar son ampliamente utilizadas en laboratorios y se utilizan generalmente para trabajar con cultivos y otras muestras que requieran un entorno limpio y estéril.

Tanto durante la fabricación de las cabinas como en su implementación en los laboratorios y posterior verificación periódica, es necesario medir la velocidad de flujo laminar para asegurar la correcta operatividad de la misma.La ISO 14644-2 establece que se debe medir al menos 2 veces al año.La norma EN12469 establece la medición y ajuste de la velocidad de aire impulsado en la cámara de trabajo mediante mediciones con anemómetro de precisión en puntos determinados para verificar que la media de la velocidad anemométrica está dentro del rango considerado Flujo Laminar; así como que en ningún punto existen desviaciones superiores al 20% con respecto a dicha velocidad media.

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Cabinas de seguridad biológica

Las cabinas de seguridad biológica protegen al usuario mediante un sistema de flujo más complejo que las cabinas de flujo laminar. Se clasifican en clase I, clase II y III. La norma EN12469 establece las verificaciones necesarias para las cabinas de seguridad biológicas.

En el caso de las cabinas más sencillas, de clase I, el aire es succionado e ingresa a la cabina a través de la apertura frontal. Luego es filtrado por filtros HEPA y sale a la atmósfera. La velocidad del flujo de entrada está normalmente entre los valores 0,3 y 1 m/s. Protege al usuario.

En las cabinas de clase II, existe una doble circulación de aire que protege tanto al usuario como a la muestra dentro de la cabina. Una cortina de aire protege al usuario mientras que la inyección de aire por medio de un flujo laminar filtrado protege a la muestra. Las cabinas pueden tener uno o más ventiladores, y uno o más filtros HEPA o ULPA. La velocidad del aire que ingresa debe ser >0,4 m/s y del flujo laminar hacia abajo entre 0,25 y 0,5 m/s.

Las cabinas de clase III además de funcionar a presión negativa y con flujo laminar, presentan una protección mayor aún para el usuario. El frente es cerrado y las muestras son manipuladas a través de guantes.

En todos los casos es necesario medir por medio de sondas de velocidad precisas el valor medio de la velocidad y la homogeneidad de los flujos para verificar que sean laminares y los filtros estén en buenas condiciones. Es importante tener en cuenta cómo son afectados los parámetros de acuerdo a la ubicación de la cabina y elementos cercanos.

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Cabinas de extracción de gases

Las cabinas o campanas de extracción de gases están diseñadas para limitar la exposición a gases peligrosos o nocivos, humos, vapores o polvos. Las campanas de gases son específicas de los laboratorios de investigación e industriasdonde se trabaja con gases peligrosos.Las campanas de gases suelen estar orientadas a proteger solo al usuario.

La mayoría de las campanas de extracción para uso industrial poseen conductos que canalizan los gases hasta el exterior. El aire es eliminado del área de trabajo y se dispersa en la atmósfera. De acuerdo a los gases empleados, las campanas pueden tener características adicionales como revestimientos de PTFE, scrubber o lavado de gases incorporado, contención de derrames y protección contra explosiones.

Existen altos costos energéticos asociados a la evacuación del aire, tanto por los ventiladores de extracción en sí, como por el aire interior climatizado desperdiciado. Las cabinas de alto rendimiento son cabinas de bajo flujo que operan con un flujo laminar <0,5 m/s, minimizando el caudal de aire evacuado a la vez que protege al usuario. De esta forma se logra un alto rendimiento energético.

Se debe evaluar periódicamente el funcionamiento de la cabina, su correcta instalación y operatividad, midiendo velocidad y caudal volumétrico con sondas adecuadas para los bajos valores de velocidad.