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El flujo de aire en salas limpias es la base del control efectivo de la contaminación en ambientes controlados. Un diseño bien diseñado del flujo de aire en una sala limpia garantiza que las partículas en suspensión se diluyan, eliminen y se alejen de los procesos críticos. Sin un flujo de aire optimien las salas limpias, incluso los sistemas de filtración más avanzados no pueden proteger completamente los productos sensibles o las operaciones de fabricación.
En las instalaciones farmacéuticas, electrónicas y sanitarias, el diseño del flujo de aire de las salas limpias influye directamente en la calidad del producto, el cumplimiento de la normativa y la eficiencia operativa a largo plazo. Al desarrollar una estrategia de control de contaminación, el flujo de aire en salas limpias debe ser tratado como la primera y más crítica línea de defensa.
Los expertos de la industria de Wiskind hacen hincapié en que el diseño exitoso del flujo de aire en las salas limpias requiere una estrecha coordinación entre los sistemas mecánicos, la disposición de la sala y los flujos de trabajo operativos. Al integrar la planificación del flujo de aire de las salas limpias en las primeras etapas del diseño de las mismas, las instalaciones pueden lograr un rendimiento de limpieza estable al tiempo que minimiel consumo de energía y los riesgos operativos.
Un diseño eficaz del flujo de aire en salas limpias comienza con una clara comprensión de las fuentes de contaminación y los mecanismos de control del flujo de aire. La contaminación puede originarse por personal, equipos, materiales y infiltración ambiental externa. Un sistema de flujo de aire en salas limpias adecuadamente diseñado aborda estos riesgos A través de tres estrategias principales: dilución, eliminación y aislamiento de contaminantes.
El flujo de aire de las salas limpias debe diseñarse de forma que las partículas se alejen continuamente de las zonas críticas, evitando al mismo tiempo la contaminación cruzada entre zonas de distintos niveles de limpieza. Esto se logra a través de una dirección de flujo de aire controlada, diferencide presión y tasas de cambio de aire.
Clasificación de sala limpia (ISO 14644): define la concentración máxima admisible de partículas y los requisitos de flujo de aire de la sala limpia
Cambios de aire por hora (ACH): determina qué tan efectivamente el flujo de aire de la sala limpia diluye contaminantes
Diferencide presión: garantizar un flujo de aire direccional de la sala limpia entre las salas adyacentes
Control de temperatura y humedad: evita la condensación, el crecimiento microbiy la descarga electrostática que puede alterar la estabilidad del flujo de aire en las salas limpias
Las tasas de cambio de aire más altas están estrechamente asociadas con concentraciones de partículas más bajas, haciendo de la ACH una variable crítica en el rendimiento del flujo de aire en salas limpias.
El cálculo preciso de los cambios de aire por hora es esencial para un diseño adecuado del flujo de aire en la sala limpia. Por ejemplo:
ISO clase 7 flujo de aire en sala limpia: típicamente requiere 30-70 ACH
ISO clase 5 flujo de aire de sala limpia: a menudo requiere 200-600 ACH
La fórmula estándar para calcular los cambios de aire por hora es:
ACH = [flujo Total del aire en la sala limpia (m³/ hora) ≥ 60] / volumen en la sala (m ×)
El equipo de ingeniería de Wiskind aplica este cálculo precisamente para asegurar que los diseños de flujo de aire de las salas limpias cumplan con los estándares regulatorios y los objetivos de eficiencia operativa. Por ejemplo, una sala limpia con un volumen de 100 m ² diseñado para las normas ISO clase 7 y que requiere 50 ACH necesiuna tasa de flujo de aire de la sala limpia de aproximadamente 83,3 m ² por minuto.
Seleccionar el patrón correcto del flujo de aire en la sala limpia es una decisión crítica en el diseño de la disposición de la sala limpia. Diferentes aplicaciones requieren diferentes estrategias de flujo de aire en salas limpias para lograr un control óptimo de la contaminación. Basándose en las mejores prácticas de la industria, los patrones de flujo de aire en salas limpias generalmente se clasifican en tres categorías principales.
El flujo de aire unidireccional en la sala limpia, comúnmente conocido como flujo laminar, proporciona el más alto nivel de control de contaminación. En esta configuración de flujo de aire de la sala limpia, el aire se mueve a una velocidad uniforme en corrientes paralelas, barriendo partículas de manera eficiente lejos de las áreas de producción sensibles.
Flujo de aire laminar Vertical de la sala limpia: suministrado desde los filtros HEPA o ULPA del techo y agotado a través del suelo
Flujo de aire laminar Horizontal de la sala limpia: suministrado desde una pared y agotado a través de la pared opuesta
Este patrón de flujo de aire de sala limpia se utiliza comúnmente en la clase 5 ISO y salas limpias de grado superior.
El flujo de aire de la sala limpia no unidireccional se basa en la mezcla de aire y los cambios de aire frecuentes para diluir la contaminación. Aunque es menos preciso que el flujo de aire laminar de la sala limpia, este enfoque ofrece una solución rentable para aplicaciones con requisitos de limpieza moderados.
Flujo de aire turbulen en la sala limpia: el aire se suministra y se mezcla en toda la sala, creando trayecde flujo de aire menos predecibles
Este tipo de flujo de aire en salas limpias se utiliza comúnmente en entornos ISO clase 7 e ISO clase 8.
Los sistemas de flujo de aire en salas limpias mixtas combinan el flujo de aire laminar en zonas críticas con el flujo de aire turbulen las áreas circundantes. Esta estrategia híbride flujo de aire en salas limpias equiliun alto control de contaminación con costos y eficiencia energética.
Flujo de aire en la sala limpia zonificado: el flujo de aire Laminar protege las áreas clave del proceso dentro de un fondo turbulento
Keiven Wei de Wiskind señala que la selección de un patrón de flujo de aire en una sala limpia requiere equilibrar los requisitos de limpieza, las restricciones presupuestarias y la escalabilidad futura. Una disposición bien planificada del flujo de aire de la sala limpia debería apoyar tanto las operaciones actuales como la expansión futura.
El diseño del flujo de aire de la sala limpia se extiende más allá de los patrones de flujo de aire solamente. Requiere un enfoque holístico que integre la zonificación, el movimiento del personal, la colocación del equipo y los sistemas de climatización en una estrategia cohede de flujo de aire en las salas limpias.
Una cascada de presión es fundamental para mantener el flujo de aire direccional en la sala limpia. Al asegurar que el aire flude de zonas más limpias a zonas menos limpias, la migración de contaminación se controla eficazmente.
Diseño en cascada de presión: dirige el flujo de aire de las salas limpias hacia el exterior desde áreas de alto grado
El flujo inadecuado de personal o material puede interrumpir el flujo de aire de la sala limpia e introducir contaminación.
Flujo de personal: debe pasar de las zonas de grado inferior a las de grado superior con esclusas de aire apropiadas
Flujo de Material: recepción − limpieza − transferencia − almacenamiento − preparación − procesamiento
Las vías de flujo bien definidas ayudan a preservar la estabilidad del flujo de aire en la sala limpia.
La colocación de las salidas de aire de suministro y retorno juega un papel crítico en la eficacia del flujo de aire en la sala limpia.
Sistemas de flujo de aire de la sala limpia Laminar: los filtros HEPA/ULPA cubren típicamente el 60%-100% del techo
Sistemas de flujo de aire turbulento de la sala limpia: la cobertura del filtro es generalmente del 20% al 40%
El posicionamiento adecuado de la salida garantiza un flujo de aire uniforme en la sala limpia y minimilas zonas muertas.
La mala colocación del equipo puede interferir con el flujo de aire de la sala limpia, creando turbulencias o áreas estancadas. Debe colocarse un equipo grande para alinearse con las vías de flujo de aire primarias de la sala limpia y mantener una distancia de 18-24 pulgadas de las paredes y las rutas de flujo de aire.
El sistema de HVAC es la columna vertebral del control del flujo de aire en las salas limpias. Las unidades de tratamiento de aire (AHUs) deben seleccionarse en función del volumen de flujo de aire, eficiencia de filtración, control de temperatura y requisitos de humedad.
Un típico sistema de flujo de aire de sala limpia ISO clase 7 puede manejar 10.000-50.000 CFM, con un 30-40% de aire fresco. Los ingenieros de Deiiang™ han demostrado que los diseños optimide flujo de aire en salas limpias pueden reducir el consumo de energía en un 15-25% mientras se mantiene un estricto control de contaminación.
Para una instalación farmacéutica construida según las normas GMP de la UE, el diseño de flujo de aire en sala limpia incorporó flujo de aire laminar vertical en las zonas de clase ISO 5 y flujo de aire turbulento en las áreas de soporte de clase ISO 7. Los diferenciales de presión fueron cuidadosamente controlados para mantener estable el flujo de aire de la sala limpia entre las salas adyacentes.
En una planta de fabricación de semiconductores que requiere limpieza ISO clase 4, Wiskind implementuna solución de flujo de aire en salas limpias de alto rendimiento con flujo de aire laminar vertical superior a 500 ACH. El diseño garantiza un control preciso de la temperatura (− 0,1 ± C) mientras se mantiene un flujo de aire ultraestable en la sala limpia para procesos avanzados de microfabricación.
Wiskind Cleanroom se especializa en el sistema de recinto de sala limpia, sistema de techo, puertas y ventanas de sala limpia y el desarrollo de productos relacionados, fabricación, ventas, consultoría y servicios.
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