Como as Janelas de Sala Limpa Afetam o Fluxo Laminar em Salas Limpas com FFU

O princípio básico do controle de contaminação em salas limpas com FFU (Unidade de Ventilação e Filtragem) é o fluxo laminar. Pode ser uma linha de envase farmacêutico, um equipamento de litografia para wafers semicondutores ou uma mesa cirúrgica hospitalar; o fluxo de ar é sempre da área crítica para onde as partículas são removidas. Contudo, o fluxo laminar é suscetível a perturbações. Ele pode ser interrompido por qualquer irregularidade, diferença de pressão ou temperatura na superfície. As janelas são consideradas um elemento arquitetônico passivo, mas, na verdade, afetam o desempenho do fluxo laminar — e esse impacto é mensurável. Existem quatro maneiras pelas quais as janelas influenciam o fluxo laminar em salas limpas com FFU.

1. Projeções na Superfície Criam Esteiras Turbulentas

O perfil físico é o primeiro impacto que uma janela exerce sobre o fluxo laminar. A "folga" entre janelas tradicionais e seus caixilhos, bem como entre as alças/peitoris e a janela, é de 10 a 30 mm fora do plano. O fluxo de ar gerado pela unidade de fluxo de ar filtrado (FFU) é direcionado para baixo (fluxo de ar típico de 0,3 a 0,5 m/s em salas limpas classe ISO 5) e entra em contato com essa saliência, descolando-se da parede. A jusante do obstáculo, forma-se uma esteira turbulenta cuja altura equivale a 10 a 20 vezes a altura do obstáculo. A extensão da zona turbulenta, para um caixilho saliente de 20 mm, situa-se entre 200 mm e 400 mm da parede.

Com janelas "embutidas", isso pode ser eliminado. As janelas para salas limpas da Huaao são projetadas para serem instaladas entre as paredes da sala limpa. O caixilho fica oculto atrás do plano de vidro e não há alças. Simulações CFD revelam que a diferença de velocidade entre a parede e o contorno da janela é inferior a 5% nas janelas embutidas da Huaao, contra 20–30% nas janelas convencionais. Essa diferença terá um impacto direto na quantidade de partículas que se formam no campo cirúrgico em ambientes críticos de fluxo laminar, como salas operatórias hospitalares.

2. A Rugosidade da Superfície Perturba a Camada Limite

Se o caixilho da janela não for saliente, o fluxo laminar ainda será afetado pela textura da superfície do caixilho e do vidro. As camadas limite laminares são camadas extremamente finas e, em áreas limpas, possuem apenas alguns milímetros de espessura. Rugosidades superficiais superiores à espessura da camada limite podem fazer com que o fluxo se torne turbulento.

A produção de molduras para janelas da Huaao é baseada em alumínio revestido com pó, cujo acabamento superficial é inferior a 0,8 micrômetro. O vidro é vidro flutuante liso e possui qualidades ópticas. Todas as junções entre a moldura e o vidro são contínuas (sem degraus ou lacunas). Esse nível de acabamento garante um fluxo laminar e uma camada-limite em toda a área superficial da parede. A rugosidade da superfície é um fator muito importante na contagem de partículas em salas limpas, especialmente nas salas limpas das classes ISO 4 e ISO 5.

3. Fuga de ar que contorna a filtração das FFU

A integridade de pressão é importante, assim como o fluxo de ar suave para o fluxo de ar laminar. A especificação de fuga de ar para janelas de qualidade média típica é de 1 m³/h a 50 Pa. Se uma janela apresentar uma fuga de 1 m³/h/Pa, o ar será permitido entrar na sala limpa sem ser filtrado. Trata-se de ar de derivação que contém partículas não removidas pelas FFU, resultando em áreas com alta contaminação por partículas.

Todas as janelas e painéis de vidro da Huaao são submetidos a testes de estanqueidade ao ar conforme as normas GB/T 7106 e ISO 13830. Em nossas janelas, utilizamos juntas de EPDM ou silicone de células fechadas e fechaduras de compressão multiponto, garantindo uma taxa de vazamento de ar inferior a 0,5 m³/h a 50 Pa. Para aplicações críticas, também está disponível uma configuração com duplo selo, incluindo uma câmara opcional testável que permite verificar a integridade do selo sem a necessidade de desmontar a janela. As janelas Huaao evitam vazamentos, assegurando que o ar da sala limpa passe pelos filtros HEPA das unidades de fluxo laminar (FFU).

4. Gradientes de Temperatura Causam Acúmulo Localizado

Outro efeito da flutuabilidade é sobre o escoamento de um gás ideal de forma estacionária. Se a temperatura de uma das superfícies da janela for muito alta ou muito baixa em comparação com a temperatura ambiente, surgem correntes de convecção natural. Essas correntes fluem na direção oposta à corrente descendente gerada pelas unidades de fluxo laminar (FFU) e criam zonas de "sedimentação" de partículas, caracterizadas como zonas de recirculação.

As janelas de sala limpa da Huaao são duplas ou triplas, com enchimento de gás argônio ou criptônio. A ponte térmica é evitada com a inclusão de rupturas térmicas nos perfis. As propriedades térmicas são especialmente benéficas em salas limpas hospitalares, onde são utilizadas nas paredes externas, ou em salas limpas farmacêuticas, nas quais a temperatura deve ser controlada com precisão dentro de uma faixa restrita, normalmente ±0,5 °C. Isso resulta em um campo de fluxo laminar uniforme e previsível.

Resumo

Projeções na superfície, gerando estelas turbulentas, rugosidade superficial, perturbação da camada limite, vazamento ao redor das unidades de fluxo laminar (FFUs), desvio do ar em torno do filtro e diferença de temperatura que cria recirculação impulsionada por flutuação são os quatro mecanismos que afetam o fluxo laminar em salas limpas com FFUs. Os problemas são resolvidos por janelas para salas limpas produzidas pelo grupo nacional de alta tecnologia Huaao Clean Technology Group, que possui 6 fábricas, uma área de linha de produção de 250.000 m², 800 funcionários experientes e um faturamento anual de 1 bilhão de yuans. O sistema modular completo e integrado para salas limpas abrange painéis para salas limpas, portas e janelas, perfis de alumínio, pisos em PVC, equipamentos de purificação, lâmpadas sem sombra, válvulas de ventilação, entre outros, todos fornecidos pela Huaao. Entre em contato com a Huaao agora e faça com que as janelas para sua sala limpa com FFUs não perturbem, mas contribuam para a criação de fluxo laminar.