Ventilação de salas limpas: regras de projeto e instalação de sistemas de ventilação

No ar que uma pessoa respira dentro de edifícios, há muitas impurezas. O nível de concentração de poluição depende em grande parte de várias circunstâncias, entre as quais a distância de rodovias intensas e instalações industriais.

Existem salas onde essa situação é inaceitável, pois devido à sua especificidade, é necessária uma pureza extrema na circulação das correntes de ar. Portanto, a instalação de sistemas de ventilação e ar condicionado para salas limpas é um componente obrigatório para garantir um microclima adequado. Você concorda?

Com nosso material, você aprenderá o que é ventilação de salas limpas, normas de umidade, regime de temperatura e outros parâmetros que influenciam a manutenção do microclima ideal.

O que são salas limpas?

A definição de sala limpa refere-se a uma sala de área específica onde, com a ajuda de equipamentos especiais, a concentração de partículas de aerossol (poeira, vapores químicos, microorganismos) no ar é mantida dentro de limites especificados.

Nessa sala, a quantidade de partículas poluentes na superfície das paredes, teto e no ar deve ser mantida no nível mínimo.

Salas limpas são usadas em microeletrônica, tecnologias espaciais, produção de filmes finos, fabricação de circuitos impressos – em todos os lugares onde é necessário eliminar elementos poluentes.

Essas salas especiais são equipadas com os seguintes componentes:

• piso antiestático;
• aberturas de janelas de transferência;
• câmaras de transição;
• painéis de parede de construção cega;
• tetos com iluminação embutida.

A atmosfera extremamente limpa nessas salas pode ser alcançada de uma maneira: a remoção das massas de ar existentes e a entrada de ar fresco filtrado e condicionado.

Salas limpas são necessárias para áreas de atividade humana como medicina, farmacêutica, fabricação de vários dispositivos eletrônicos e produção de alimentos.

Normas de troca de ar em salas limpas

Com o desenvolvimento das tecnologias mais recentes, a necessidade de salas de produção limpas aumentou. Na indústria, são utilizados materiais cada vez mais caros e complexos.

Nas condições atuais, o custo de um erro na fabricação de produtos modernos devido à inadequação do ambiente industrial e dos equipamentos dos postos de trabalho é muito elevado.

Na sala de cirurgia, a única maneira de alcançar uma atmosfera estéril é através da expulsão das massas de ar internas pela entrada de ar fresco condicionado.

Em todo o mundo, o documento universalmente reconhecido que estabelece as normas de ventilação para salas limpas, projeto, construção, equipamento e certificação, bem como as divide em classes de limpeza especiais, é a série de normas ISO 14644, intitulada «Salas limpas e ambientes controlados associados», desenvolvida pela Organização Internacional de Normalização (ISO).

Esta categoria de normas inclui 9 documentos regulatórios.

Normas ISO 14644 «Zonas limpas e ambientes controlados associados».

Na Rússia, é usada uma seleção aprovada de normas GOST R ISO 14644, que é uma tradução da norma internacional ISO 14644 «Salas limpas e ambientes controlados associados».

A documentação que regulamenta as normas russas foi desenvolvida pelo Comitê Técnico de Normalização TK 184 «Garantia de Limpeza Industrial» e pela instituição pública Associação de Engenheiros de Controle de microcontaminação (ASINCOM).

Dependendo da classe de limpeza da sala industrial e dos processos técnicos realizados nela, são aplicadas diferentes normas para o equipamento e sistemas de troca de ar.

Existem 9 classes de salas nas quais é permitida uma concentração específica de poeira e microrganismos no ar, de acordo com as normas GOST ISO 14644-1-2000.

Tabela de limites de concentração máxima de partículas em salas de acordo com classes de limpeza adotadas pela Organização Internacional de Normalização ISO

Os sistemas de preparação de ar de ventilação devem garantir sua limpeza quanto ao número de partículas de aerossol e, se necessário, à presença de microrganismos em zonas limpas, de acordo com os requisitos do GOST R 52249-2009 «Regras de produção e controle de qualidade de medicamentos».

Além disso, eles devem manter uma diferença de pressão em relação às salas circundantes de classe de limpeza inferior.

Condições necessárias de ventilação

Para realizar a troca de ar em salas limpas, mede-se a mobilidade dos fluxos de ar em m/s. Em salas especialmente estéreis no setor farmacêutico, é estabelecida uma definição precisa da ventilação necessária – 0,46 m/s ± 0,1 m/s (FDA, EUA).

As normas limites de mobilidade das massas de ar em outras salas limpas geralmente variam de 0,35 a 0,52 m/s ± 20%.

A circulação de ar também é significativamente influenciada pela presença de aberturas de janelas:

• em uma sala hermética sem janelas, a entrada de ar deve dominar 20% sobre a exaustão;
• em salas com janelas, a capacidade de troca de ar deve ser 30% maior que a exaustão.

Apenas esse sistema de ventilação de zonas limpas pode impedir a entrada de contaminantes e garantir a circulação das massas de ar.

Diagrama do sistema de circulação de ar na sala de cirurgia de acordo com normas e padrões geralmente aceitos. Inclui difusor, dutos de ar, painel de aquecimento e um dispositivo de volume variável de canal único.

No projeto, é dada atenção especial às tecnologias de fornecimento de fluxos de ar para instalações especiais. Por exemplo, a circulação de ar em salas limpas de classes de limpeza 1 a 6 é realizada por equipamentos de distribuição de ar de cima para baixo, formando fluxos de ar homogêneos e unidirecionais de baixa velocidade entre 0,2 e 0,45 m/s.

Em zonas de classe de limpeza inferior, é permitida a formação de fluxo não unidirecional com o uso de vários difusores de teto.

Métodos de purificação do ar

Podem-se distinguir dois tipos de salas limpas. Geralmente, eles diferem entre si no método de purificação das massas de ar:

• salas com ventilação turbulenta;
• salas com fluxo laminar, direcionado para um único lado.

A última variedade permite manter um grau máximo de limpeza, pois o fluxo direcionado para um lado empurra o ar contaminado para fora da sala desejada de forma mais rápida e eficiente.

Ao purificar o fluxo de ar pelo método turbulento, os fluxos processados pelos filtros são fornecidos através de difusores de teto. O ar limpo, ao entrar na sala, combina-se com a massa de ar já presente, que contém um certo nível de contaminação, e o dilui.

Através das grades de entrada de ar localizadas na parte inferior das paredes, parte do ar deslocado é expelida para fora. Durante um dia de funcionamento da ventilação instalada com esse princípio, pode-se deslocar o ar viciado até 20 vezes.

Caso seja necessário tornar o ar em uma sala limpa ainda mais purificado, escolhe-se o tipo com fluxo direcionado em uma única direção. O significado da ventilação laminar consiste em equipar componentes filtrantes de alta eficiência para fornecer o fluxo de ar.

O ar fresco que entra na sala desloca-se em uma direção (de cima para baixo), enquanto as micropartículas de poeira são retidas e removidas através das aberturas no piso. Normalmente, esse processo ocorre com velocidade de fluxo de ar de até 0,4 m/s.

Equipamentos para ventilação

Para escolher um equipamento eficiente para ventilação em uma sala limpa, é preciso entender as tarefas que ele resolverá.

O diagrama de filtros de diferentes classes de purificação, destinado à instalação de ventilação em salas limpas, demonstra claramente a purificação do ar que entra com fluxo unidirecional.

A troca de ar em salas limpas não visa a remoção de bactérias e partículas contaminantes, mas sim a prevenção de sua entrada.

O equipamento necessário será o seguinte:

1. Módulos de ventilação com filtro. Componentes dos sistemas, cuja função principal é a purificação do ar de partículas e impurezas contaminantes. São equipados com filtros HEPA e ULPA para alcançar o grau de pureza exigido de acordo com o classificador.
2. Difusores de ar. É um grupo de equipamentos climáticos para purificação de impurezas, realização de ventilação e condicionamento de ar em condições de zonas limpas.
3. Sistemas de ventilação e condicionamento de ar. Instalação com ciclo completo de preparação de fluxos de ar em salas limpas. Suas funções incluem: purificação, manutenção da temperatura, umidade e pressão do ar. Normalmente, essas instalações se destacam por operação contínua e silenciosa e podem ajustar automaticamente os parâmetros.
4. Filtros de diferentes classes de purificação. São frequentemente selecionados de acordo com os requisitos para um determinado tipo de pureza da sala. Esquema de máxima eficiência para remoção de partículas estranhas do ar de insuflação, passando-o por 4 tipos de filtros – de purificação grossa, fina, alta eficiência (HEPA) e ultrafina (ULPA).

A principal tarefa para o funcionamento contínuo deste equipamento é um projeto e instalação inicial de alta qualidade.

No mais, não surgem dificuldades de operação para a equipe e os proprietários.

Princípio de funcionamento do sistema

A ventilação de salas limpas funciona corretamente e permite garantir os indicadores normativos através do funcionamento claro de todos os componentes do sistema.

Antes de entrar na sala, o ar passa por quatro níveis de filtração em quatro filtros, que limpam o fluxo de ar de certos tipos de contaminantes.

É fornecido um fluxo de ar laminar, que permite formar um movimento direcionado das massas de ar purificadas, e este, por sua vez, empurra as partículas de aerossol do ar já existente.

A circulação e a troca de ar na sala de cirurgia, equipada de acordo com as normas e padrões exigidos, consiste em vários dispositivos.

O principal componente de toda a instalação de ventilação é o sistema de ar condicionado central, equipado de acordo com as especificidades das salas limpas. A maior parte dos processos de preparação e purificação do ar ocorre precisamente aqui.

E a facilidade de operação e manutenção dos indicadores constantes de limpeza na sala é garantida por equipamentos de automação e despacho de todo o sistema, que contém um grande número de sensores para monitoramento de indicadores, dispositivo de transmissão remota de comandos, etc.

Após a colocação do sistema em operação, o estado de funcionamento de todos os elementos é monitorado pela equipe que trabalha na sala, e, ao detectar qualquer irregularidade ou situação de emergência, o software informará automaticamente sobre isso.

Características do projeto de sistemas de ventilação

O projeto e a instalação de sistemas de ventilação e ar condicionado para salas limpas requerem experiência necessária com equipamentos especiais, bem como conhecimento dos requisitos e normas aplicáveis a essas salas.

Existem três esquemas principais de sistematização da troca de ar em zonas limpas:

• direção dos fluxos de ar paralelos entre si;
• direção desordenada – a entrada de ar fresco ocorre em diferentes direções;
• alimentação mista – observada em grandes salas, onde em uma parte as massas de ar se movem paralelamente e em outra, desordenadamente.

Dependendo das dimensões da sala e da localização da área de trabalho, seleciona-se o projeto mais adequado do sistema de ventilação. A solução mais otimizada é considerada a ventilação com fluxo de ar fresco direcionado em uma única direção.

Sistema de grades de ventilação de parede em uma sala estéril, projetada de acordo com os requisitos da classe de limpeza e finalidade.

Para salas limpas, é frequentemente usado um sistema de ventilação de insuflação e exaustão. Seu significado é o seguinte: de cima, em uma certa velocidade sob pressão, é fornecido um fluxo de ar fresco, que empurra as massas de ar contaminadas no ambiente para baixo, em direção à abertura de insuflação.

O ar resfriado é fornecido a baixa velocidade na parte superior do objeto através de painéis de teto. Ele envolve a área da sala, levando para baixo as partículas de poeira em direção à exaustão, criando um grau mínimo de irritação.

Com este sistema de ventilação, não se formam correntes de ar e vórtices de poeira no chão. Além disso, o fluxo fresco entregue é primeiro preparado e fornecido à sala já com a umidade e temperatura desejadas.

Esquemas populares de ventilação

Ao projetar um sistema de ventilação, uma das tarefas primordiais é a organização precisa e verificada da distribuição dos fluxos de ar.

Atualmente, os projetistas utilizam várias soluções comuns para a localização dos equipamentos de distribuição de ar, cuja escolha depende da finalidade.

Em salas limpas, é obrigatório garantir que as aberturas das portas sejam equipadas com proteção adicional contra a penetração de ar contaminado na sala limpa.

Consideremos os esquemas mais populares e comprovados de organização da ventilação da sala de operação:

• entrada de fluxo de ar em uma direção através de uma grade de ventilação inclinada;
• através do uso de difusores de teto, organiza-se um fluxo de ar não unidirecional;
• o ar entra na sala de operação através de um painel de teto perfurado com organização de fluxo vertical unidirecional da mistura de ar;
• a massa de ar de insuflação é fornecida através de um distribuidor de ar no teto, criando um fluxo de ar laminar direcionado à área de trabalho;
• a mistura de ar não é unidirecional e é fornecida através de uma mangueira de ar anelar.

O sistema de ventilação de exaustão em salas de operação é realizado através da instalação de exaustores e grades de ventilação de parede com válvula no sentido inverso.

De acordo com a prática, os melhores dispositivos para organizar o fluxo de ar laminar direcionado em uma direção em salas de operação são os distribuidores de ar de malha de teto.

Por exemplo, um teto laminar de 1,8 por 2,4 m em uma sala de operação de 40 m² possibilita uma troca de ar de 25 vezes a uma velocidade de saída do fluxo de ar da instalação de 0,2 m/s.

Estes dados são considerados suficientes para absorver os excessos de calor do número de pessoal e do funcionamento dos equipamentos na sala de operação.

Instalação de sistemas de ventilação

A particularidade da instalação de ventilação em salas limpas está associada aos altos requisitos para diferentes tipos de zonas, cuja classificação depende das características dos processos tecnológicos realizados nelas, bem como da sua finalidade, das normas de microclima e do traçado das estruturas de engenharia.

Os especialistas realizam a instalação e a ativação do equipamento para garantir a correta troca de ar em salas limpas da indústria farmacêutica.

Os especialistas em montagem precisam entender que os dutos de ar para instalação em salas limpas requerem procedimentos preparatórios antes da montagem, sem os quais a instalação subsequente não pode ser realizada.

Vamos considerar as principais etapas:

1. Na etapa preparatória, as peças dos dutos de ar são colocadas em um local de limpeza designado. Antes da instalação, as partes e os elementos moldados passam por uma limpeza mecânica seca inicial para remover das superfícies contaminantes líquidos e sólidos formados durante a fabricação e o transporte.
2. Em seguida, deve-se realizar a lavagem primária de todas as superfícies internas com água encanada e organizar a secagem até a completa evaporação em uma zona livre de poeira. Após a inspeção visual, os componentes dos sistemas de ventilação, dependendo do grau de sujeira, passam por uma segunda lavagem e secagem ou vão diretamente para o tratamento antisséptico.
3. Após o tratamento final, recomenda-se minimizar o contato dos elementos limpos das superfícies internas dos dutos de ar com o ar ambiente. Isso pode ser alcançado envolvendo as extremidades com filme polimérico. Em seguida, os componentes são enviados para um armazém com parâmetros de limpeza controlados.
4. O lote limpo de peças e dutos de ar chega à área de montagem imediatamente antes da instalação. O filme protetor é removido imediatamente antes da união das partes dos dutos e dos elementos moldados, sendo inadmissível o contato com ferramentas, fixadores ou extremidades cutâneas expostas com o lado interno. Em caso de parada ou intervalo na montagem, deve-se realizar a vedação temporária das extremidades, juntas e inserções.

Em todas as etapas dos trabalhos de instalação, é necessário controlar e reduzir o número de possíveis contaminações das superfícies internas.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo abordará como a ventilação é configurada em salas limpas de uso industrial:

Vídeo sobre como é feita a regulagem da ventilação em salas limpas de centro cirúrgico:

O projeto e a montagem de sistemas de ventilação e ar condicionado em salas limpas é um processo trabalhoso, que pressupõe a existência de conhecimentos, normas e regras específicas de troca e fornecimento de ar, bem como habilidades e experiência no uso de equipamentos de distribuição de ar.

É por isso que, para o projeto e a montagem do sistema de ventilação em tais instalações, recomenda-se recorrer exclusivamente a especialistas.

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