Reducción de la turbulencia: impacto de las ventanas para salas limpias empotradas

Un peligro oculto en entornos críticos, como las salas de operaciones de los hospitales, las fábricas farmacéuticas y las salas limpias para semiconductores, es la turbulencia del flujo de aire. Las partículas quedan atrapadas en remolinos turbulentos, forman zonas estancadas y reducen la eficiencia de las unidades de filtración de aire (FFU). Una de las fuentes más olvidadas de turbulencia es la ventana de la sala limpia, mientras que se presta mucha atención a la ubicación de las FFU, los difusores y las rejillas de retorno de aire. Las proyecciones hacia afuera de los marcos de las ventanas, los alféizares profundos o las superficies irregulares de las ventanas no permiten un flujo laminar. Con una ventana de sala limpia montada a ras, no hay interrupciones.

1. Eliminación de marcos y salientes sobresalientes

El tamaño típico de las ventanas respecto a la superficie de la pared es de 10 a 30 mm. En el punto de saliente se genera una perturbación que provoca un cambio en el perfil de la pared en esta zona. Al desplazarse a alta velocidad desde el techo y chocar contra este obstáculo, el aire se aleja de la superficie de la pared, generando una estela de remolinos. Estos remolinos pueden extenderse hasta 200–500 mm aguas abajo y dar lugar a una zona de turbulencia donde las partículas no son arrastradas hacia las rejillas de extracción. Para superar este problema, las ventanas empotradas quedarán alineadas con la superficie de la sala limpia del panel. Gracias al diseño de montaje empotrado, no se requiere ningún saliente, escalón ni rebaje para fijar el marco de la ventana de Huaao. Transición suave entre el panel y el vidrio. La simulación mediante dinámica de fluidos computacional (CFD) de las ventanas empotradas de Huaao revela que la velocidad del aire en el límite entre la ventana y la pared es inferior al 5 %, lo cual es bastante bajo comparado con el 20–30 % de las ventanas tradicionales. Debido a la baja turbulencia existente en salas limpias de clase ISO 5 (flujo unidireccional de 0,2–0,5 m/s), la reducción de la turbulencia es directamente proporcional a la eliminación de partículas, disminuyendo así el riesgo de contaminación.

2. Transición suave del vidrio al marco sin grietas

La turbulencia también puede ser causada por proyecciones grandes. Además, se generan remolinos microscópicos en la interfaz entre el vidrio y el marco debido a pequeñas aberturas, grietas y superficies irregulares. Estos remolinos microscópicos, que ocurren especialmente en las inmediaciones de la superficie de la pared, donde es más probable la deposición de partículas, son particularmente problemáticos. Con el paso del tiempo, las partículas se asientan en estas grietas y ya no pueden eliminarse mediante limpieza, convirtiéndose así en una fuente continua de contaminación.

Las ventanas de la sala limpia de Huaao se instalan al ras del panel de pared y cuentan con marcos de aluminio extruidos con precisión, equipados con una junta continua de silicona o EPDM para lograr una superficie lisa y al ras entre el vidrio y el marco. La junta se comprime para garantizar que el espacio entre los componentes no supere los 0,5 mm. Los bordes del vidrio son lisos, sin rebabas ni rugosidades, y el vidrio es templado o laminado. Su superficie lisa reduce la acumulación de residuos y la formación de charcos químicos en salas limpias farmacéuticas, donde habitualmente se emplea vapor de peróxido de hidrógeno o toallitas con alcohol para la desinfección, y favorece el flujo laminar y la limpieza.

3. Superficie de pared uniforme para el desarrollo del flujo laminar de aire

En el flujo laminar, la capa límite debe desarrollarse de forma uniforme sobre toda la superficie de la pared. Cada vez que se produce una interrupción —por ejemplo, una ventana o una puerta, una toma de corriente, etc.— se crea aguas abajo una nueva zona de flujo transicional. Las ventanas tradicionales pueden provocar varias perturbaciones en la capa límite a lo largo de la pared; si en una misma pared de una habitación hay varias ventanas, es posible que no se logre un flujo laminar completamente desarrollado antes de que el aire llegue a las rejillas de retorno.

Las ventanas empotradas tienen una superficie continua de pared entre ellas. Las ventanas instaladas en la sala limpia de Huaao presentan el mismo acabado superficial que los demás paneles de la sala limpia (marcos de aluminio con recubrimiento en polvo y vidrio liso). El coeficiente de fricción y la rugosidad superficial están ajustados para minimizar las perturbaciones del flujo. Por último, si la sala limpia es muy larga y estrecha y las unidades de flujo laminar (FFU) están montadas en todo el techo, la eficiencia de eliminación de partículas se maximiza cuando el uso de ventanas empotradas aprovecha el efecto de flujo laminar que puede desarrollarse en toda la sala limpia y mantenerse tanto en el lado de suministro como en el de retorno de la FFU.

4. Compatibilidad con altas tasas de renovación de aire

La tasa típica de renovación de aire en una sala limpia de un hospital es de 20 a 300 renovaciones por hora (RPH). Normalmente, una sala de operaciones se establece en 20-25 RPH y una sala limpia farmacéutica típica se establece en 50-150 RPH. A altas velocidades de aire, si existen pequeñas irregularidades en la superficie, se genera un efecto turbulento. Pueden desarrollarse remolinos importantes a 100 RPH cuando hay una pequeña protuberancia (marco de ventana que sobresale 5 mm). Las ventanas utilizadas para la prueba por Huaao están montadas al ras y se probaron a velocidades de aire de hasta 1,0 m/s (lo que corresponde aproximadamente a 200 RPH en una habitación con un techo de 3 metros de altura).

Los anemómetros de hilo caliente se utilizan para demostrar que no hay un aumento de la intensidad de turbulencia en el perfil empotrado en comparación con la superficie de una pared sólida. El perfil empotrado ha sido confirmado mediante cartografía de velocidades con anemómetros de hilo caliente y se ha comprobado que no produce un aumento medible de la intensidad de turbulencia en comparación con la superficie de una pared sólida. Si es necesario reutilizar las aberturas existentes para ventanas en una reforma, los conjuntos de ventanas Huaao pueden utilizarse para instalar una ventana que ofrezca un 100 % de suavidad interior en la abertura bruta.

RESUMEN

Los cuatro métodos mediante los cuales las ventanas para salas limpias empotradas eliminan la turbulencia son: la eliminación de los marcos salientes, la creación de una transición sin interrupciones entre el vidrio y el marco, una superficie uniforme de la pared para el flujo laminar y la compatibilidad con altas tasas de renovación de aire. Estas ventanas empotradas son fabricadas por la empresa nacional de alta tecnología Huaao Clean Technology Group, que cuenta con seis fábricas con una superficie total de 250 000 m², 800 técnicos especializados y un volumen anual de negocios de 1000 millones de RMB. Somos proveedores de paneles sándwich para salas limpias, puertas y ventanas, perfiles de aluminio, suelos de PVC, equipos de purificación, lámparas sin sombra y válvulas de ventilación. Póngase en contacto con Huaao hoy mismo para conocer cómo mejorar el control de la turbulencia mediante ventanas en su proyecto de renovación de sala limpia.