Ventilación de salas limpias: reglas de diseño e instalación de sistemas de ventilación

El aire que respira una persona dentro de los edificios contiene muchas impurezas. El nivel de concentración de su contaminación depende en gran medida de diversas circunstancias, entre las que se incluye la distancia de carreteras con mucho tráfico y de instalaciones industriales.

Hay salas donde esta situación es inaceptable, ya que debido a su especificidad se requiere una pureza máxima en la circulación de los flujos de aire. Por lo tanto, la instalación de sistemas de ventilación y aire acondicionado en salas limpias es un componente obligatorio para garantizar un microclima adecuado en ellas. ¿Está de acuerdo?

En nuestro material aprenderá qué es la ventilación de salas limpias, las normas de humedad, el régimen de temperatura y otros parámetros que afectan el mantenimiento de un microclima óptimo.

¿Qué son las salas limpias?

La definición de sala limpia implica una habitación de cierta área en la que, mediante equipos especiales, se mantiene dentro de límites determinados la concentración de partículas de aerosol (polvo, vapores químicos, microorganismos) en el aire.

En dicha sala, la cantidad de partículas contaminantes en la superficie de las paredes, el techo y en el aire debe mantenerse al mínimo.

Las salas limpias se utilizan en microelectrónica, tecnologías espaciales, producción de películas delgadas, fabricación de circuitos impresos, en todos los lugares donde es necesario eliminar elementos contaminantes.

Estas salas especiales están equipadas con los siguientes componentes:

• suelo antiestático;
• ventanas de transferencia;
• esclusas de paso;
• paneles de pared de construcción ciega;
• techos con iluminación empotrada.

Se puede lograr una atmósfera extremadamente limpia en estas salas de una sola manera: desplazando las masas de aire existentes e introduciendo aire fresco filtrado y acondicionado.

Las salas limpias son necesarias para áreas de actividad humana como la medicina, la farmacéutica, la fabricación de diversos dispositivos electrónicos y la producción de alimentos.

Normas de intercambio de aire en salas limpias

Con el desarrollo de las nuevas tecnologías, la necesidad de salas de producción limpias ha aumentado. En la industria se utilizan materiales cada vez más costosos y complejos.

En estas condiciones, el coste de un error en la fabricación de productos modernos debido a la falta de adecuación entre el entorno industrial y el equipamiento de los puestos de trabajo es muy elevado.

En el quirófano, alcanzar una atmósfera estéril solo es posible de una manera: expulsando las masas de aire interior mediante la entrada de aire fresco acondicionado.

En todo el mundo, el documento universalmente reconocido que establece las normas de ventilación para salas limpias, diseño, construcción, equipamiento y certificación, así como su clasificación en clases especiales de limpieza, es la serie de normas ISO 14644, con el título general «Salas limpias y entornos controlados asociados», desarrollada por la Organización Internacional de Normalización (ISO).

En esta categoría de normativas se incluyen 9 documentos reguladores.

Normas ISO 14644 «Zonas limpias y entornos controlados asociados».

En Rusia se utiliza la selección aprobada de normas GOST R ISO 14644, que es una traducción de la norma internacional ISO 14644 «Salas limpias y entornos controlados asociados».

La documentación que regula las normas rusas fue desarrollada por el Comité Técnico de Normalización TC 184 «Aseguramiento de la limpieza industrial» y por la institución pública Asociación de Ingenieros para el Control de microcontaminaciones (ASINCOM).

Dependiendo de la clase de limpieza del local industrial y de los procesos técnicos que se realizan en él, se aplican diferentes normas para el equipamiento y el sistema de intercambio de aire.

Existen 9 clases de salas en las que se permite una concentración determinada de polvo y microorganismos en el aire según las normas GOST ISO 14644-1-2000.

Tabla de límites de concentración máxima de partículas en salas según las clases de limpieza adoptadas por la Organización Internacional de Normalización ISO

Los sistemas de preparación de aire de ventilación deben garantizar su pureza en cuanto al número de partículas de aerosol y, en caso necesario, la presencia de microorganismos en las zonas limpias, de acuerdo con los requisitos de la norma GOST R 52249-2009 «Reglas de producción y control de calidad de medicamentos».

Además, deben mantener la diferencia de presión con respecto a las salas circundantes de clase de limpieza inferior.

Condiciones requeridas de ventilación

Para realizar el intercambio de aire en salas limpias se mide la movilidad de los flujos de aire en m/s. En salas especialmente estériles del ámbito farmacéutico se ha establecido una definición precisa de la ventilación requerida: 0,46 m/s ± 0,1 m/s (FDA, EE. UU.).

Los límites normativos de movilidad de las masas de aire en otras salas limpias suelen oscilar entre 0,35 y 0,52 m/s ± 20%.

La presencia de aberturas de ventanas también influye significativamente en la circulación del aire:

• en un recinto hermético sin ventanas, la entrada de aire debe superar en un 20% a la extracción;
• en salas con ventanas, el rendimiento del intercambio de aire debe ser un 30% superior a la extracción.

Solo un sistema de ventilación de zonas limpias de este tipo puede evitar la entrada de contaminantes y asegurar la circulación de las masas de aire.

Esquema del sistema de circulación de aire en el quirófano de acuerdo con las normas y estándares generalmente aceptados. Incluye un difusor, conductos de aire, un panel de calefacción y un dispositivo de volumen variable de un solo canal.

En el diseño, se presta especial atención a las tecnologías de suministro de corrientes de aire a instalaciones de uso especial. Por ejemplo, la circulación de aire en salas limpias de clase de limpieza 1 a 6 se realiza mediante equipos de distribución de aire de arriba hacia abajo, formando corrientes de aire uniformes y unidireccionales de baja velocidad, de 0,2 a 0,45 m/s.

En zonas de clase de limpieza más baja se permite la formación de un flujo no unidireccional mediante varios difusores de techo.

Métodos de purificación del aire

Se pueden distinguir dos tipos de salas limpias. Generalmente, se diferencian entre sí por el método de purificación de las masas de aire:

• salas con ventilación turbulenta;
• salas con flujo laminar dirigido en una dirección.

Esta última variedad permite mantener una limpieza de máximo nivel, debido a que el flujo dirigido en una dirección expulsa el aire contaminado de la sala de manera más rápida y eficaz.

Al purificar el flujo de aire mediante el método turbulento, los flujos procesados a través de los filtros se suministran a través de difusores de techo. El aire limpio, al entrar en la sala, se combina con la masa de aire ya presente, que contiene cierto nivel de contaminación, y la diluye.

A través de las rejillas de admisión de aire ubicadas en la parte inferior de las paredes, se extrae al exterior parte del aire desplazado. Durante un día de funcionamiento de la ventilación instalada bajo este principio, puede desplazar hasta 20 veces el aire viciado.

Si es necesario hacer que el aire en una sala limpia sea aún más purificado, se elige un tipo con flujo dirigido en una sola dirección. El significado de la ventilación laminar consiste en equipar componentes filtrantes de alta eficiencia para la entrega del flujo de aire.

El aire fresco que entra en la sala se desplaza en una sola dirección (de arriba hacia abajo), mientras que las micropartículas de polvo se retienen y eliminan a través de las aberturas en el suelo. Normalmente, este proceso ocurre a una velocidad de flujo de aire de hasta 0,4 m/s.

Equipos de ventilación

Para seleccionar equipos de ventilación eficaces para una sala limpia, es necesario comprender las tareas que resolverán.

El esquema de filtros de diferentes clases de limpieza, diseñado para la instalación de ventilación en salas limpias, muestra claramente la purificación del aire que entra con flujo unidireccional.

El intercambio de aire en las salas limpias no está dirigido a eliminar las bacterias y partículas contaminantes, sino a prevenir su ingreso.

El equipo necesario será el siguiente:

1. Módulos de filtración y ventilación. Componentes de sistemas cuya función principal es la limpieza del aire de partículas e impurezas contaminadas. Se suministran con filtros HEPA y ULPA para alcanzar el grado de limpieza requerido según el clasificador.
2. Difusores de aire. Es un grupo de equipos climáticos para la limpieza de impurezas, ventilación y aire acondicionado en condiciones de zonas limpias.
3. Sistemas de ventilación y aire acondicionado. Instalación con ciclo completo de preparación de flujos de aire en salas limpias. Sus funciones incluyen: limpieza, mantenimiento de temperatura, humedad y presión del aire. Por lo general, estas instalaciones se caracterizan por un funcionamiento ininterrumpido y silencioso, y pueden ajustar automáticamente la regulación de los parámetros.
4. Filtros de diferentes clases de limpieza. A menudo se seleccionan según los requisitos de un tipo específico de limpieza de la sala. El esquema más eficaz para eliminar partículas extrañas del aire de suministro es hacerlo pasar a través de 4 tipos de filtros: de limpieza gruesa, fina, de alta eficiencia (HEPA) y de ultra fina (ULPA).

La tarea principal para el funcionamiento continuo de este equipo es un diseño e instalación inicial de alta calidad.

Por lo demás, no surgen dificultades de operación para el personal y los propietarios.

Principio de funcionamiento del sistema

La ventilación de las salas limpias funciona correctamente y permite garantizar los indicadores normativos mediante el trabajo preciso de todos los componentes del sistema.

Antes de ingresar a la habitación, el aire pasa por cuatro niveles de filtración en cuatro filtros, que limpian el flujo de aire de ciertos tipos de contaminantes.

Se suministra un flujo de aire laminar, que permite formar un movimiento dirigido de las masas de aire purificadas, y este a su vez expulsa las partículas de aerosol del aire ya existente.

El sistema de circulación e intercambio de aire en la sala de operaciones, equipado según las normas y estándares requeridos, consta de múltiples dispositivos.

El componente principal de toda la unidad de ventilación es el sistema de aire acondicionado central, equipado según las especificaciones de las salas limpias. La mayor parte de los procesos de preparación y purificación del aire se realizan aquí.

Y la facilidad de control y mantenimiento de los indicadores constantes de limpieza en la sala se garantiza mediante equipos de automatización y despacho de todo el sistema, que contiene una gran cantidad de sensores para monitorear indicadores, un dispositivo de transmisión remota de comandos, etc.

Después de la puesta en marcha del sistema, el estado de funcionamiento de todos los elementos es monitoreado por el personal que trabaja en la sala, y ante la detección de cualquier anomalía o situación de emergencia, el software informará automáticamente al respecto.

Particularidades del diseño de sistemas de ventilación

El diseño y la instalación de sistemas de ventilación y climatización de salas limpias requiere la experiencia necesaria en el trabajo con equipos especiales, así como el conocimiento de los requisitos y normativas aplicables a estas salas.

Existen tres esquemas principales de sistematización del intercambio de aire en zonas limpias:

• dirección de los flujos de aire paralelos entre sí;
• dirección desordenada: la entrada de aire fresco se realiza en diferentes direcciones;
• suministro mixto: se observa en salas grandes, donde en una parte las masas de aire se mueven paralelamente, y en otra de manera desordenada.

Dependiendo de las dimensiones de la sala y la ubicación del área de trabajo, se elige el proyecto más adecuado del sistema de ventilación. La solución más óptima se considera la ventilación con un flujo de aire fresco dirigido en una sola dirección.

Sistema de rejillas de ventilación murales en una sala estéril, diseñada de acuerdo con los requisitos de la clase de limpieza y el propósito

En las salas limpias se utiliza a menudo un sistema de ventilación de suministro y extracción. Su funcionamiento consiste en lo siguiente: desde arriba, a una velocidad determinada y bajo presión, se suministra un flujo de aire fresco que empuja las masas de aire contaminado presentes en la habitación hacia abajo, hasta la abertura de entrada.

El aire enfriado se suministra a baja velocidad en la parte superior del recinto a través de paneles de techo. Éste envuelve el área de la sala, haciendo descender las partículas de polvo hacia la extracción, generando un mínimo nivel de perturbación.

Con este sistema de ventilación no se generan corrientes de aire ni remolinos de polvo asentados en el suelo. Además, el flujo de aire fresco suministrado se prepara primero y se introduce en la sala ya con la humedad y temperatura adecuadas.

Esquemas populares de ventilación

En el diseño del sistema de ventilación, una de las tareas primordiales es la organización precisa y probada de la distribución de los flujos de aire.

Actualmente, los diseñadores utilizan varias soluciones comunes para la ubicación del equipo de distribución de aire, cuya elección depende de la función.

En las salas limpias, es necesario asegurarse de equipar los vanos de las puertas con protección adicional contra la entrada de aire contaminado a la sala limpia.

Consideremos los esquemas más populares y probados de organización de la ventilación de un quirófano:

• entrada del flujo de aire en una sola dirección a través de una rejilla de ventilación inclinada;
• mediante el uso de difusores de techo se organiza una entrada de aire no unidireccional;
• el aire entra en el quirófano a través de un panel de techo perforado con organización de un flujo vertical unidireccional de la mezcla de aire;
• la masa de aire de suministro se introduce a través de un distribuidor de aire en el techo, que crea un flujo de aire laminar dirigido hacia el área de trabajo;
• la mezcla de aire no es unidireccional y se suministra a través de una manguera anular de aire.

El sistema de ventilación de extracción en los quirófanos se realiza mediante la instalación de ventiladores de extracción y rejillas de ventilación murales con válvula de retención.

Según la práctica, los mejores dispositivos para organizar un flujo de aire laminar unidireccional en los quirófanos son los difusores de aire de techo tipo malla.

Por ejemplo, en un techo laminar de dimensiones 1,8 por 2,4 m en un quirófano de 40 m², es posible lograr un intercambio de aire de 25 veces por hora con una velocidad de salida del flujo de aire del equipo de 0,2 m/s.

Estos datos se consideran suficientes para absorber el exceso de calor generado por el personal y el funcionamiento de los equipos en el quirófano.

Instalación de sistemas de ventilación

La particularidad de la instalación de ventilación en salas limpias está relacionada con los altos requisitos para los diferentes tipos de zonas, cuya clasificación depende de las características de los procesos tecnológicos que se realizan en ellas, así como de su propósito, las normas de microclima y el trazado de las estructuras de ingeniería.

Los especialistas realizan la instalación y puesta en marcha del equipo para garantizar un intercambio de aire adecuado en las salas limpias de la industria farmacéutica.

Los especialistas en instalación deben comprender que los conductos de aire destinados a instalarse en salas limpias requieren procedimientos preparatorios antes de la instalación, sin los cuales no se puede realizar la instalación posterior.

Consideremos los pasos principales:

1. En la etapa preparatoria, las piezas de los conductos de aire se colocan en un lugar de limpieza especialmente designado. Antes de la instalación, las partes y los elementos de forma se someten a una limpieza mecánica seca inicial para eliminar de las superficies las contaminaciones líquidas y sólidas formadas durante la producción y el transporte.
2. A continuación, se debe realizar un lavado inicial de todas las superficies internas con agua del grifo y organizar el secado hasta que estén completamente secas en una zona libre de polvo. Tras una inspección visual, los componentes de los sistemas de ventilación, según el grado de contaminación, se someten a un segundo lavado y secado o pasan directamente al tratamiento antiséptico.
3. Después del tratamiento final, se recomienda minimizar el contacto de los elementos limpios de las superficies internas de los conductos de aire con el aire de la sala. Esto se puede lograr envolviendo los extremos con película polimérica. Luego, los componentes se envían al almacén con parámetros de limpieza controlados.
4. El lote limpio de piezas y conductos de aire llega al área de montaje justo antes de la instalación. La película protectora se retira inmediatamente antes de unir las partes de los conductos y los elementos de forma, y no se permite el contacto de las herramientas, los sujetadores o las extremidades cutáneas expuestas con el lado interior. Cuando se detiene el montaje o durante una pausa, se debe realizar un sellado temporal de las partes extremas, las uniones y las inserciones.

En todas las etapas de los trabajos de instalación, es necesario controlar y reducir el número de posibles contaminaciones de las superficies internas.

Conclusiones y video útil sobre el tema

El video tratará sobre cómo se acondiciona la ventilación en salas limpias de uso industrial:

Video sobre cómo se realiza la puesta a punto de la ventilación en salas limpias de quirófanos:

El diseño e instalación de sistemas de ventilación y aire acondicionado en salas limpias es un proceso que requiere mucho trabajo, que presupone la existencia de ciertos conocimientos, normas y reglas de intercambio y suministro de aire, así como habilidades y experiencia en el uso de equipos de distribución de aire.

Por eso, para el diseño e instalación del sistema de ventilación en tales objetos, se recomienda acudir exclusivamente a especialistas.

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