Redução da Turbulência: O Impacto das Janelas para Salas Limpas Montadas no Mesmo Plano da Parede

Um perigo oculto em ambientes críticos, como salas de operação em hospitais, fábricas farmacêuticas e salas limpas para semicondutores, é a turbulência do fluxo de ar. Partículas ficam aprisionadas em redemoinhos turbulentos, formando áreas estagnadas e reduzindo a eficiência das Unidades de Filtragem de Ar (FFU). Uma das fontes mais esquecidas de turbulência é a janela da sala limpa, enquanto grande atenção é dada à localização da FFU, do difusor e das grades de retorno de ar. Projeções externas dos caixilhos das janelas, peitoris profundos ou superfícies irregulares das janelas não proporcionam um fluxo laminar. Com uma janela de sala limpa instalada no mesmo plano da parede, não há interrupções.

1. Eliminação de Caixilhos e Salientes Projetados

O tamanho típico das janelas em relação à superfície da parede é de 10–30 mm. Ocorre rejeição no local do ressalto, o que provoca uma alteração no perfil da parede nessa extensão. Com o ar em alta velocidade descendo do teto e atingindo essa barreira, o ar recua da superfície da parede, gerando uma esteira de redemoinhos. Esses redemoinhos podem se estender até 200–500 mm a jusante e podem criar uma região de turbulência na qual as partículas não são arrastadas para as grelhas de exaustão. Para superar esse problema, as janelas embutidas serão alinhadas com a superfície limpa do painel. Devido ao projeto de montagem embutida, não é necessário nenhum rebordo, degrau ou recesso para fixar o caixilho da janela com a Huaao. Transição suave entre o painel e o vidro. A simulação de dinâmica dos fluidos computacional (CFD) das janelas embutidas da Huaao revela que a velocidade do ar na fronteira entre a janela e a parede é inferior a 5%, valor bastante baixo comparado aos 20–30% observados nas janelas tradicionais. Devido à baixa turbulência em salas limpas Classe ISO 5 (fluxo unidirecional de 0,2–0,5 m/s), a redução da turbulência é diretamente proporcional à remoção de partículas, diminuindo assim o risco de contaminação.

2. Transição suave do vidro para a moldura, sem reentrâncias

A turbulência também pode ser causada por projeções grandes. Vórtices microscópicos são igualmente gerados na interface entre o vidro e a moldura devido a pequenas lacunas, reentrâncias e superfícies irregulares. Os vórtices microscópicos que ocorrem especialmente nas imediações da superfície da parede, onde a deposição de partículas é mais provável, são particularmente problemáticos. Com o passar do tempo, as partículas se depositam nessas reentrâncias e deixam de poder ser removidas pela limpeza, tornando-se uma fonte contínua de contaminação.

As janelas da sala limpa da Huaao são instaladas embutidas no painel de parede e possuem molduras de alumínio extrudido de precisão, com uma junta contínua de silicone ou EPDM para uma superfície lisa e embutida entre o vidro da janela e a moldura. A junta é comprimida para garantir que o desnível não exceda 0,5 mm. As bordas do vidro são lisas, sem rebarbas ou irregularidades, e o vidro é temperado ou laminado. Sua superfície lisa reduz resíduos e acúmulo de produtos químicos em salas limpas farmacêuticas, onde frequentemente se utiliza vapor de peróxido de hidrogênio ou lenços umedecidos com álcool para desinfecção, além de favorecer o fluxo laminar e a limpeza.

3. Superfície de parede uniforme para o desenvolvimento do fluxo de ar laminar

Em escoamento laminar, a camada-limite deve estar uniformemente desenvolvida em toda a superfície da parede. Uma nova zona de escoamento transicional é criada a jusante sempre que ocorre uma interrupção — como uma janela ou uma porta, uma tomada elétrica, etc. Janelas tradicionais podem causar diversas perturbações na camada-limite ao longo da parede; se houver várias janelas na mesma parede de um mesmo ambiente, o escoamento laminar plenamente desenvolvido pode não ser alcançado antes de o ar atingir as grelhas de retorno.

As janelas embutidas possuem uma superfície contínua de parede entre elas. As janelas instaladas nas salas limpas da Huaao apresentam o mesmo acabamento superficial dos demais painéis da sala limpa (perfis de alumínio com revestimento em pó e vidro liso). O coeficiente de atrito e a rugosidade superficial são ajustados para minimizar as perturbações no fluxo. Por fim, se a sala limpa for muito longa e estreita e as unidades de fluxo laminar (FFUs) forem instaladas em todo o teto, a eficiência na remoção de partículas é maximizada quando o uso de janelas embutidas aproveita o efeito de fluxo laminar que pode ser desenvolvido em toda a sala limpa e mantido tanto no lado de suprimento quanto no lado de retorno das FFUs.

4. Compatibilidade com altas taxas de renovação de ar

A taxa típica de renovação de ar em uma sala limpa de um hospital é de 20 a 300 renovações de ar por hora (ACH). Normalmente, uma sala de operações é configurada para 20–25 ACH, e uma sala limpa farmacêutica típica é configurada para 50–150 ACH. Em altas velocidades de ar, se houver pequenas irregularidades na superfície, é criado um efeito turbulento. Grandes redemoinhos podem se desenvolver a 100 ACH quando há uma pequena saliência (um batente de janela projetando-se 5 mm). As janelas utilizadas nos ensaios pela Huaao são instaladas no mesmo plano da parede e foram testadas com velocidades de ar de até 1,0 m/s (o que corresponde a cerca de 200 ACH em um ambiente com pé-direito de 3 metros).

Os anemômetros de fio quente são utilizados para demonstrar que não há aumento na intensidade de turbulência no perfil rebaixado quando comparado ao observado em uma superfície de parede sólida. O perfil rebaixado foi confirmado por meio de mapeamento de velocidade com anemômetros de fio quente e mostrou não produzir aumento mensurável na intensidade de turbulência em comparação com a superfície de parede sólida. Se as aberturas de janelas existentes precisarem ser reaproveitadas em uma reforma, os conjuntos de janelas Huaao podem ser utilizados para instalar uma janela com 100% de superfície interna lisa na abertura bruta.

Resumo

Os quatro métodos pelos quais as janelas de sala limpa embutidas eliminam a turbulência são: a remoção de molduras salientes, a criação de uma transição contínua entre o vidro e a moldura, uma superfície uniforme da parede para o fluxo laminar e a compatibilidade com altas taxas de renovação de ar. As janelas embutidas são fabricadas pela empresa nacional de alta tecnologia Huaao Clean Technology Group, que possui seis fábricas com uma área total de 250.000 m², 800 técnicos qualificados e um volume anual de negócios de 1 bilhão de yuans. Somos fornecedores de painéis sanduíche para salas limpas, portas e janelas, perfis de alumínio, pisos de PVC, equipamentos de purificação, lâmpadas sem sombra e válvulas de ventilação. Entre em contato com a Huaao ainda hoje para saber como melhorar o controle da turbulência com janelas no seu projeto de reforma de sala limpa.