Sistema de purificação de ar
para ambiente hospitalar
IV CONGRESSO ATEHP
HOSPITAL DE SÃO JOÃO, AUDITÓRIO CIM DA FMUP
Agenda
Salas Limpas
Mecanismos de Purificação
Fotocatálise
UVGI
Sistema de Purificação de Ar
Conduta
AHU
Primeiro, o que é uma
sala limpa?
" Um quarto em que a concentração de
partículas no ar é controlada , e que é construído
e usado de forma a minimizar a introdução ,
geração e retenção de partículas no interior da
sala e em que os outros parâmetros relevantes ,
por exemplo, temperatura, humidade e pressão ,
são controladas, se necessário. “
ISO 14644-1
" Um quarto em que a concentração de partículas
transportadas pelo ar é controlada e que contém uma
ou mais zonas limpas . “
Algumas curiosidades…
Embora as salas limpas de outrora tinham
semelhanças com salas limpas modernas , uma
omissão principal era ventilação positiva com ar
filtrado. O uso de ventilação, embora do tipo
natural, para reduzir a infeção bacteriana foi
inicialmente defendida por pessoas como
Florence Nightingale e a ventilação mecânica
foi projetada para hospital para a Criméia por
Brunel em 1855. No entanto a ventilação artificial
era rara até cerca de 60 anos atrás.
Ventilação em quartos de
hospital nos anos 1920s
O paciente pode
respirar ar fresco do
funil. O ar saturado é
extraído por outro funil
a partir do chão.
Desenvolvimento do controlo da
contaminação e salas limpas
Inicialmente como um resultado de pesquisa e desenvolvimento a ter lugar a partir de 1940 em diante. Alguns destes projetos de
desenvolvimento e de pesquisa são os seguintes:
A bomba atómica (o projeto Manhattan) - 1942-1944 ; A indústria de guerra biológica e química ;
Instrumentação para a indústria do ar e do espaço ; Indústrias que trabalham com miniaturização ;
Instalações industriais que lidam com radioatividade ou microrganismos perigosos;
O programa espacial; Operações cirúrgicas;
Quimiterapia: tanto na produção, preparação e administração de soluções contendo componentes citostáticos ;
Aplicação de Salas Limpas
Eletrónica Computadores, TVs…
Semicondutores Produção de circuitos integrados de memória de computadores e
controlo
Micromecânica Giroscópios, rolamentos em miniatura, CDs …
Ótica Lentes, Películas para Fotografia, Equipamento Laser...
Biotecnologia Produção de antibióticos , engenharia genética ...
Farmacêutica produtos farmacêuticos estéreis Dispositivos médicos Válvulas cardíacas, bypass
cardíacos…
Setor alimentar Comida e bebida livre de contaminantes biológicos Hospitalar Terapia imunodeficiência, isolamento de pacientes
Sala Limpa de fluxo de ar
unidirecional
As trocas de ar são, normalmente, iguais ou superiores a, 20 vezes por hora, sendo esta muito maior do que o utilizado em salas comuns, tais como em escritórios. Neste estilo de sala limpa , a
contaminação gerado por pessoas e
máquinas é misturado e diluiu-se com o ar de admissão sendo, em seguida,
removido.
O fluxo de ar varre a sala de uma forma unidirecional a uma velocidade de cerca de 0,4 m/s e sai através do piso,
removendo assim a contaminação por via aérea da sala. Este sistema utiliza muito mais ar do que a sala limpa de fluxo
turbulento, mas, devido ao movimento de ar direcionado, minimiza a propagação da contaminação na sala e expulsa-a através do piso.
A dispersão e propagação de
contaminantes
Diferentes contaminantes terão diferente impacto sobre os processos de produção e produtos. É, portanto, de grande importância ser plenamente consciente de todos os aspetos do processo de produção e de como controlá-los.
A lista a seguir contém algumas das principais fontes de
contaminação que representam um risco para o processo de produção:
- Pessoal
- Ar de insuflação
- Máquinas e outros equipamentos para a produção - Matéria-prima e material semi-acabado
- O material de embalagem
- Diferentes meios usados no processo de produção, bem como produtos químicos utilizados para a limpeza
Fontes de contaminação ( uma
visão geral )
Ar Interior Ar exterior
Pessoas Escamas de pele, microrganismos, o fumo do tabaco, cabelo, fibras têxteis
Processos Naturais Vento, fogo, ciclo natural de plantas na natureza.
Manutenção e
limpeza Escolha do material, Escolha de produtos químicos
Processos sintéticos Combustão de materiais fósseis , eliminação de resíduos.
Equipamento
mecânico Spray de pintura, soldadura, esmerilhamento. Material de
construção Material de isolamento fibroso, microrganismos em madeira molhada.
Partículas Humanas
Atividade
Libertação de partículas
Iguais ou maiores a
0.5 µm por minuto
Sentado totalmente imóvel
100 000
Sentado com os
movimentos rotativos dos
braços
500 000
Erguendo-se e voltando a
sentar-se
2 500 000
Subir e descer escadas,
Limites recomendados
para a contaminação
microbiana - EU GGMP
Classificação Amostra de Ar
UFC/m3 Placas para sedimentação
(diam. 90 mm) UFC/4 horas Placas de contato (diam. 55 mm) UFC/placa Luvas de Impressão – 5 dedos UFC/luva A < 1 < 1 < 1 < 1 B 10 5 5 5 C 100 50 25 -D 200 100 50
-Velocidades do ar em
salas limpas
Grandes volumes
ou novo ar fresco
que precisa ser
climatizada e
limpos.
Por que não
reutilizar o mesmo ar
do espaço já
climatizado?
Classe da Sala Limpa -ISO (FED STD 209E) Tipo deescoamento media (m/s)Velocidade
Número de renovações /hora ISO 8 (100,000) N/M 0,01 – 0,04 5-48 ISO 7 (10,000) N/M 0,05 - 0,08 60-90 ISO 6 (1,000) N/M 0,13 - 0,2 150-240 ISO 5 (100) U/N/M 0,2 - 0,41 240-480 ISO 4 (10) U 0,25 - 0,46 300-540 ISO 3 (1) U 0,3 - 0,46 360-540 Melhor do que ISO 3 U 0,3 - 0,51 360-600
Salas Limpas
Tecnologia, Design, Performance
Design e Construção • Standards
• Layout
• Materiais de construção • Serviços – água e gases • Configuração de sala
limpa
Teste e Monitorização • Avaliação da
performance de modo a assegurar que cumpre requisitos do design. E
• Assegurar que a Sala Limpa continua a funcionar de acordo com as especificações Operação • Monitorização da Sala • Entrada de pessoas, maquinaria e materiais • Protocolos de
utilização para evitar contaminação de produtos
• Indumentária como batas, luvas, máscaras, etc.
• Limpeza da Sala e equipamento de limpeza
Recircular para poupar
Recircular o ar – bypass
feito com um sistema de
purificação de ar
Possibilidade de poupar dinheiro
devido à recuperação de calor ,
uma vez que o ar é o mesmo, mas
continuamente limpo.
Mecanismos de
Purificação de
Ar
UVGI
Fotocatálise
Mecanismos de
Purificação de
Ar
UVGI
Fotocatálise
Vamos adicionar mais alguma
coisa ao sistema
Fotocatálise é a aceleração de uma fotorreacção na presença de um
catalisador. Na fotólise catalisada, a luz é absorvida por um substrato
adsorvido .
Na fotoctálise, a atividade fotocatalítica (AFC) depende da
capacidade do catalisador para criar um par eletrão/lacuna ,
criando-se então as condições necessárias para estes pares
participarem nas reações redox, onde os eletrões reduzem moléculas
recetoras e as lacunas oxidam espécies dadoras.
Como funciona a Fotocatálise
Irradiação UV ( fotões ) com energia igual a ou
maior do que o hiato energético do TiO
2.
Promover a passagem
de elétrões da Banda
de Valência para a
Banda de Condução,
gerando um par
eletrão/lacuna.
O par eletrão/lacuna
tem vida suficiente
para migrar até atingir
a superfície catalítica
e participar em
Como funciona a Fotocatálise
𝑇𝑖𝑂
2+ ℎ𝑣 → 𝑒
𝑐𝑏−+ ℎ
𝑣𝑏+𝑒
𝑐𝑏−+ 𝑂
2→ 𝑂
2−ℎ
𝑣𝑏++ 𝐻
2𝑂 → 𝑂𝐻
−+ 𝐻
+ℎ
𝑣𝑏++ 𝑂𝐻
−→ 𝑂𝐻 •
𝑉𝑂𝐶 + 𝑅𝑂𝑆 → 𝐶𝑂
2+ 𝐻
2𝑂
VOC – Composto Orgânico Volátil ROC – Superfície reativa oxidativa
O Eletrão reage com Oxigênio e
gera o radical superóxido (O
2-).
A Lacuna reagir com água para
produzir radical hidroxilo (•OH).
O radical superóxido (O
2-) e o
radical
hidroxilo
(•OH)
são
espécies altamente recativas e
podem oxidar VOCs.
VOCs são oxidados em dióxido de
carbono (CO
2) e água (H
2O), que
TiO
2
- por quê?
Propriedades Eficiência fotocatalítica Elevada Stability Elevada Cost Baixa Toxicity Nenhuma Formas cristalinasRutile Alta estabilidade química, mas de baixa ativação(3.02eV)
Anatase Metaestável e tem a maior actividade fotocatalítica (3.23eV)
Brookite Estável somente em temperaturas muito baixas (3.14eV)
Produção 70% do volume total de produção de pigmentos em todo o mundo Aplicações
comerciais
Tintas, plásticos, papéis, tintas, alimentos, cremes dentais, cosméticos e produtos de cuidados da pele (protetor solar).
Mecanismos de
Purificação de
Ar
UVGI
Fotocatálise
Por quê UV- UVGI?
UV é uma radiação eletromagnética com um
comprimento de onda mais curto do que a da luz
visível, mas maior que os raios-X, ou seja, no
intervalo entre 400 nm e 10 nm , correspondendo a
energia dos fotões a partir de 3 eV a 124 eV.
UVGI – Ultraviolet germicidal irradiation - Irradiação
ultraviolet germicida.
Uma tecnologia já bem documentada, mas ainda
bastante eficaz, se utilizada corretamente.
Região específica do UV com propriedades
A desinfeção por UVGI
UVGI radiação ultravioleta na gama de UVB e UVC ( radiação
ultravioleta - região B e C, com comprimento de onda de 280-320 nm
e 200-280 nm, respetivamente), provocando reacções fotoquímicas
com ADN e ARN, com pico de absorção de UV pelos ácidos
A desinfeção por UVGI
A reação fotoquímica
provoca a dimerização
de timina nos ácidos
nucleicos e que, por
conseguinte, leva à
inativação ou destruição
do microrganismo, caso
sejam causados danos
suficientes no material
genético .
A produção de dimeros de timina
causados pela exposição aos raios UV
tem sido associado e demonstrado
com a inativação eficaz de bactérias e
vírus ADN .
Porque Biologia é mais complexa
do que o que parece
Para o sucesso de introdução de erros em sequências genéticas " de
microrganismos, no caso de dímeros de timina, esta base deve estar
corretamente posicionada durante o instante de absorção da luz,
onde a formação de dímeros de timina corresponde a uma janela
de 1 × 1,012 s após o início de excitação com radiação UV.
Apenas uma pequena
percentagem dos dupletos
timina são suscetíveis de
estarem favoravelmente
posicionados para a reação
de dimerização e no momento
da excitação UV .
Processo de dimerização para um
dupleto timina com a orientação
apropriada .
Um 4º estágio de
filtragem…
O nosso objetivo é oferecer um sistema de
purificação de ar capaz de desnaturar
e/ou destruir microrganismos e decompor
compostos orgânicos voláteis (COV ) .
Para quê?
O sistema de purificação de ar tem como objetivos:
No mínimo, reduzir os poluentes concentrações aos limites legalmente exigidos
Desnaturar e / ou destruir os microrganismos (bactérias, fungos )
Decompor compostos orgânicos voláteis em espécies não agressivos Fazer isso com baixa perda de pressão para uma melhor eficiência
Explicando o sistema
Radiação
UVGI
Superfície
fotocatalítica
Resultados promissores
22.5 21 7.5 58.5 20.5 16.5 0 1 4 U FC /m 3 tempo (horas) Bactérias Fungos0.48 0.34 0.045 0.08 0.08 0.08 0 1 4 ppm tempo (horas)
