ESCOAMENTO DE AR NUMA SALA LIMPA

Outro dos factores chave numa sala limpa é o tipo de escoamento que é aplicado ao ar.

O ar é forçado, através de meios mecânicos, a escoar através da secção da sala. Como já visto anteriormente, a ventilação é o agente responsável por retirar os contaminantes da sala limpa, ficando estes retidos nos elementos de filtração da unidade de tratamento de ar ou nos elementos de filtração terminal.

O ar que é insuflado numa sala limpa traduz-se num número de recirculações horárias que serão aplicadas à sala limpa consoante a classe a que se destina. Quanto mais alta a classe pretendida, maior o número de recirculações horárias aplicadas à sala limpa.

Estas recirculações horárias poderão ser efectuadas de maneiras distintas consoante a classificação pretendida no local.

Essencialmente existem dois tipos de escoamento que poderão ser aplicados às salas limpas: Escoamento Unidireccional [1]

Escoamento Não-Unidireccional [1]

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2.3.1. INSUFLAÇÃO - ESCOAMENTO UNIDIRECCIONAL

O escoamento unidireccional parte de duas premissas. Deverá apresentar uma velocidade constante e deverá desenvolver-se ao longo de linhas paralelas causando um efeito de varrimento ao longo da secção da sala. [1]

Deverá aplicar-se quando se pretendem classes ISO de nível 5 ou superior, ou seja, com níveis de contaminantes muito reduzidos.

Figura 15 - Escoamento Unidireccional [5]

No caso de se efectuar uma insuflação vertical, todas as zonas em torno do núcleo do processo apresentam o mesmo nível de contaminantes. Existe um varrimento vertical que provoca o arrastamento dos contaminantes para fora da zona crítica.

Neste caso a probabilidade de contaminação do produto é menor do que utilizando a insuflação horizontal. [1]

29 No caso da insuflação horizontal, olhando para a Figura 15, percebe-se claramente qual o posicionamento do trabalhador face ao processo por forma a não existir contaminação do produto embora não seja garantida de forma tão eficiente como na insuflação vertical.

Figura 16 - Escoamento Unidireccional – Configuração Típica [5]

Com este tipo de configuração, utilizando fluxo unidireccional, é aconselhável ter velocidades de insuflação compreendidas entre 0.3 e 0.5 m/s. [5] Velocidades mais baixas do ar, podem implicar perturbações no escoamento causadas pelo layout da sala e movimentação das pessoas, e consequentemente, comprometendo a unidireccionalidade. Velocidades mais elevadas geram outros problemas como a separação do escoamento junto dos obstáculos. [1]

A Figura 16 representa a configuração típica de uma sala limpa utilizando fluxo unidireccional com insuflação vertical. O ar é insuflado através de filtros de alta eficiência, preenchendo praticamente a totalidade da área do tecto, atravessando a sala unidireccionalmente, com velocidade constante, arrastando os contaminantes segundo a direcção do escoamento. O ar retorna pelo chão e é insuflado novamente na sala após os contaminantes ficarem retidos nos filtros absolutos.

Comparativamente com uma solução tradicional de diluição de contaminantes por escoamento não unidireccional ou turbulento, a quantidade de ar insuflada para uma solução deste tipo é 10 a 100 vezes superior, tornando este tipo de salas muito mais dispendiosas tanto na instalação como na exploração ao longo da vida útil da instalação. No entanto, tal como referido acima, é única maneira de garantir que se atingem as concentrações máximas admissíveis nas classes ISO mais exigentes. [5]

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2.3.2. INSUFLAÇÃO - ESCOAMENTO NÃO UNIDIRECCIONAL

O princípio de funcionamento em salas onde é aplicado o escoamento não unidireccional ou turbulento é semelhante ao utilizado na maior parte das aplicações de conforto afectas à ventilação.

Ao invés do escoamento unidireccional, que cria linhas de escoamento ordenadas ao longo da sala, este tipo de escoamento é turbulento. Quando insuflado, o ar mistura-se com o ar da sala diluindo os contaminantes. Não gera um efeito de arrasto e como tal, torna mais difícil a remoção dos contaminantes no local. Contudo, como explicado no ponto anterior, é suficiente para garantir níveis até ISO-6 tornando a instalação e a sua exploração menos dispendiosa.

Figura 17 - Escoamento Não Unidireccional ou Turbulento [1]

Figura 18 - Escoamento Não Unidireccional versus Escoamento Unidireccional [6]

Ao analisar a Figura 18, entendem-se as diferenças entre os dois tipos de escoamentos e as diferenças provocadas na configuração da sala. Um cria um escoamento ordenado, outro gera uma desordem no escoamento.

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Figura 19 - Sala Limpa com Escoamento Unidireccional [22]

Na prática, visualizando duas instalações que à partida parecem semelhantes em que ambas são de insuflação vertical mas tanto a insuflação como o retorno são efectuados de forma distinta. Na primeira, representado na Figura 19, a insuflação e o retorno são efectuadas ao longo do tecto e chão da sala. Esta configuração criará um efeito semelhante ao representado na figura 16. Esta sala estará classificada como ISO-Classe 5 ou superior ou de acordo com a GMP, classe A.

Na Figura 20 a insuflação é efectuada pelo tecto da sala mas apenas em pontos localizados. A extracção é efectuada nas paredes criando um efeito não unidireccional no escoamento. A sala estará classificada até ISO Classe 6, não conseguindo obter uma melhor classificação devido ao tipo de escoamento utilizado. Neste caso será necessário ter uma atenção especial quanto à distribuição das grelhas de retorno pela sala pois existirão zonas mortas, as quais deverão ser minimizadas.

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2.3.3. INSUFLAÇÃO - ESCOAMENTO MISTO

Num escoamento misto, tal como o próprio nome sugere, coexistirão no mesmo local os dois tipos de escoamento. De notar que na mesma sala poderão existir vários níveis de classes. Desta forma restringe-se o processo mais exigente a uma zona e as restantes zonas são operadas de uma forma diferente da zona crítica. Ver Figura 13.

Este tipo de abordagem permite uma poupança energética considerável já que apenas será aplicado um escoamento de características unidireccionais a uma zona específica e não a toda a sala.

Neste caso, o retorno deverá ser efectuado na zona mais “suja” da sala, afastado da zona crítica do processo - Figura 21. Nalguns casos, dependendo dos processos, onde exista grande libertação de contaminantes o retorno deverá estar próximo da fonte de libertação dos mesmos.

Figura 21 - Escoamento Misto numa Sala Limpa [1]

Esta situação, na prática, é bastante utilizada pois por vezes só existem certas zonas do processo que necessitam de estar sujeitas a um fluxo laminar. Ao aplicar esta solução consegue-se reduzir bastante os custos pois representa um volume de ar em recirculação bastante menor quando comparado com a utilização quase total da área de tecto para insuflação com fluxo unidireccional.