Cómo afectan las ventanas de sala limpia al flujo laminar en salas limpias con UFF

El principio básico del control de la contaminación en las salas limpias con UFAs (unidades de ventilación y filtración) es el flujo laminar. Puede tratarse de una línea de llenado farmacéutico, un sistema de alineación de obleas semiconductoras o una mesa quirúrgica hospitalaria; en todos los casos, el flujo de aire va siempre desde el área crítica hacia donde se eliminan las partículas. Sin embargo, el flujo laminar es susceptible a perturbaciones: cualquier irregularidad, diferencia de presión o de temperatura en la superficie puede alterarlo. Las ventanas se consideran un elemento arquitectónico pasivo, pero en realidad afectan el rendimiento del flujo laminar, y dicho efecto es medible. Existen cuatro formas en que las ventanas impactan el flujo laminar en las salas limpias con UFAs.

1. Las protuberancias superficiales generan estelas turbulentas

El perfil físico es el primer impacto que una ventana tiene sobre el flujo laminar. El "hueco" entre las ventanas tradicionales y sus marcos, y entre los tiradores/alféizares y la ventana, es de 10 a 30 mm fuera del plano. El flujo de aire generado por la unidad de flujo de aire filtrado (FFU) se dirige hacia abajo (flujo de aire típico de 0,3 a 0,5 m/s en salas limpias de Clase ISO 5) y entra en contacto con esta protuberancia, separándose de la pared. Aguas abajo del obstáculo se genera una estela turbulenta cuya altura es de 10 a 20 veces la del obstáculo. La extensión de la zona turbulenta, para un marco saliente de 20 mm, oscila entre 200 mm y 400 mm desde la pared.

Con ventanas «empotradas», esto se puede eliminar. Las ventanas para salas limpias de Huaao están diseñadas para instalarse entre los paneles de la sala limpia. El marco queda oculto detrás del plano de vidrio y no posee manijas. Las simulaciones CFD revelan que la diferencia de velocidad entre la pared y el borde de la ventana es inferior al 5 % en las ventanas empotradas de Huaao, frente al 20-30 % en ventanas convencionales. Esta diferencia tendrá un impacto directo en la cantidad de partículas que se generan en el campo quirúrgico en entornos críticos de flujo laminar, como las salas de operaciones hospitalarias.

2. La rugosidad superficial altera la capa límite

Si el marco de la ventana no sobresale, el flujo laminar seguirá viéndose afectado por la textura superficial del marco y del vidrio. Las capas límite laminares son capas extremadamente delgadas y, en una zona limpia, tienen tan solo unos pocos milímetros de espesor. Una rugosidad superficial superior al espesor de la capa límite puede provocar que el flujo se vuelva turbulento.

La producción de marcos para ventanas de Huaao se basa en aluminio recubierto con polvo, cuyo acabado superficial es inferior a 0,8 micrómetros. El vidrio es vidrio flotado liso y posee propiedades ópticas. Todas las uniones entre el marco y el vidrio son continuas (sin escalones ni huecos). Este nivel de acabado garantiza un flujo laminar y una capa límite sobre toda el área superficial de la pared. La rugosidad de la superficie es un factor muy importante en las salas limpias destinadas al recuento de partículas, especialmente en las salas limpias de clase ISO 4 y clase ISO 5.

3. Filtración por derivación del aire en los FFU

La integridad de la presión es fundamental, al igual que el flujo de aire uniforme para lograr un flujo de aire laminar. La especificación de fuga de aire para ventanas de calidad media típica es de 1 m³/h a 50 Pa. Si una ventana presenta una fuga de 1 m³/h/Pa, permitirá la entrada de aire no filtrado en la sala limpia. Este aire de derivación contiene partículas que no son eliminadas por los FFU, lo que da lugar a zonas con alta contaminación por partículas.

Todos los ventanales y paneles de vidrio de Huaao se someten a pruebas de estanqueidad al aire de acuerdo con las normas GB/T 7106 e ISO 13830. En nuestras ventanas utilizamos juntas de EPDM o silicona de celda cerrada, así como cerraduras de compresión multipunto, lo que garantiza que la tasa de fuga de aire sea inferior a 0,5 m³/h a 50 Pa. Para aplicaciones críticas también está disponible una configuración de doble junta, que incluye, opcionalmente, una cámara ensayable que permite verificar la integridad de la junta sin necesidad de desmontar la ventana. Las ventanas Huaao evitan las fugas para garantizar que el aire de la sala limpia pase exclusivamente por los filtros HEPA de las unidades de flujo laminar (FFU).

4. Los gradientes de temperatura provocan acumulaciones locales

Otro efecto de la flotabilidad es sobre el flujo de un gas ideal de forma estacionaria. Si la temperatura de una superficie de la ventana es muy alta o muy baja en comparación con la temperatura de la habitación, se generan corrientes de convección natural. Estas corrientes van en dirección opuesta a la corriente descendente producida por las FFU y crean zonas de «sedimentación» de partículas como zonas de recirculación.

Las ventanas de sala limpia de Huaao son de doble o triple acristalamiento, con relleno de gas argón o criptón. Se evita el puente térmico mediante la inclusión de roturas térmicas en los marcos. Las propiedades térmicas son especialmente beneficiosas en salas limpias hospitalarias, donde se instalan en los muros exteriores, o en salas limpias farmacéuticas, donde deben controlarse con precisión dentro de una ventana de temperatura restringida, normalmente ±0,5 °C. Esto genera un campo de flujo laminar uniforme y predecible.

RESUMEN

Las protuberancias superficiales, que generan estelas turbulentas; la rugosidad superficial; las perturbaciones en la capa límite; las fugas alrededor de las unidades de flujo laminar (FFU); el paso del aire sin filtrar; y las diferencias de temperatura que provocan recirculación impulsada por flotabilidad son los cuatro mecanismos que afectan el flujo laminar en salas limpias con FFU. Estos problemas se resuelven mediante ventanas para salas limpias fabricadas por el grupo nacional de alta tecnología Huaao Clean Technology Group, que cuenta con 6 fábricas, un área de líneas de producción de 250 000 m², 800 empleados experimentados y un volumen anual de negocios de 1 000 millones de RMB. El sistema modular integral «todo en uno» para salas limpias abarca paneles para salas limpias, puertas y ventanas, perfiles de aluminio, suelos de PVC, equipos de purificación, lámparas sin sombra, válvulas de ventilación, etc., todos ellos suministrados por Huaao. ¡Llame ahora a Huaao y asegúrese de que las ventanas de su sala limpia con FFU no interrumpan, sino que contribuyan a crear un flujo laminar!