Introdução

Determinação do corretoFFU (Fan Filter Unit) A quantidade é um dos passos mais importantes no projeto de salas limpas, seja para produção farmacêutica, fabricação de semicondutores, laboratórios de biotecnologia ou montagem de dispositivos médicos.O cálculo inadequado da FFU pode provocar um fluxo de ar instável., mau controlo da contaminação, consumo excessivo de energia e incumprimento das normas ISO de salas limpas.

Muitos projectos de salas limpas cometem o erro de escolher as FFU com base apenas no tamanho do teto ou no orçamento.classificação de limpeza, dimensões da sala, carga de calor do processo e desenho do padrão de fluxo de ar.

Este guia explica como calcular a quantidade de FFU para uma sala limpa utilizando métodos práticos de engenharia comumente utilizados nos projetos ISO de salas limpas.

O que é um FFU em uma sala limpa?

Uma FFU (Fan Filter Unit) é um módulo de filtragem de ar montado no teto que combina:

·Sistema de motor do ventilador

·Filtro HEPA ou ULPA

·Seção de pré-filtro

·Sistema de controlo do fluxo de ar

As FFU fornecem continuamente ar filtrado para a sala limpa para manter os níveis de limpeza exigidos e condições estáveis de fluxo de ar.

Os sistemas FFU são amplamente utilizados em:

·Salas limpas farmacêuticas

·Fabricação de produtos eletrónicos

·Fabricação de semicondutores

·Laboratórios médicos

Por que o cálculo da quantidade de FFU é importante

O número de FFU afecta directamente:

·Nível de limpeza do ar

·Uniformidade do fluxo de ar

·Taxa de mudança de ar

·Estabilidade de pressão

·Consistência a temperatura

·Consumo de energia

Um número demasiado reduzido de UFU pode causar:

·Limpeza insuficiente

·Acumulação de partículas

·Fluxo de ar turbulento

·Falha de conformidade ISO

Uma quantidade excessiva de UFU pode levar a:

·Consumo de energia desnecessário

·Velocidade excessiva do fluxo de ar

·Aumento dos custos operacionais

·Requisitos de manutenção mais elevados

O cálculo adequado das FFU garante tanto o desempenho das salas limpas como a eficiência energética.

Principais factores que afectam a quantidade de FFU

Antes de calcular a quantidade FFU, devem ser determinados vários parâmetros de engenharia.

1. Classificação de salas limpas

As diferentes classes ISO exigem volumes de fluxo de ar diferentes.

Por exemplo:

Níveis mais elevados de limpeza exigem mais FFU.

2. Dimensões do quarto

O volume da sala limpa é calculado utilizando:

V=L×W×HV = L vezes W vezes HV=L×W×H

Onde:

·V = volume da sala

·L = comprimento

·W = Largura

·H = Altura

Salas limpas maiores exigem maior fluxo total de ar.

3Taxa de mudança de ar (ACH)

As alterações de ar por hora (ACH) indicam quantas vezes o ar da sala é substituído por hora.

Volume de fluxo de ar exigido:

Q=V×ACHQ = V vezes ACHQ=V×ACH

Onde:

·Q = volume total do fluxo de ar

·V = volume da sala

·ACH = Mudanças de ar por hora

4Capacidade de fluxo de ar FFU

Cada modelo de FFU tem uma capacidade de fluxo de ar específica, normalmente medida em:

·m3/h

·CFM

As capacidades comuns de fluxo de ar das FFU incluem:

Os fabricantes podem fornecer opções de velocidade de fluxo de ar ajustável.

Calculo da quantidade de FFU passo a passo

Passo 1: Calcule o volume da sala limpa

Exemplo de dimensões da sala limpa:

·Comprimento = 12 m

·Largura = 8 m

·Altura = 3 m

Volume da sala:

V=12×8×3=288 m3V = 12 vezes 8 vezes 3 = 288 mathrm{m^3} V=12×8×3=288 m3

Passo 2: Determinação do ACH necessário

Suponhamos que a sala limpa requer limpeza ISO Classe 5.

Intervalo típico de ACH:

240∼480 ACH240sim480 ACH240∼480 ACH

Assuma-se que o alvo do projeto:

ACH=300ACH = 300ACH=300

Passo 3: Calcule o fluxo total de ar necessário

Utilizando:

Q=V×ACHQ = V vezes ACHQ=V×ACH

Cálculo:

Q=288×300=86400 m3/hQ = 288 vezes 300 = 86400 m3/hQ=288×300=86400 m3/h

A sala limpa requer 86.400 m3/h de fluxo total de ar.

Etapa 4: Determinação da capacidade de fluxo de ar da FFU

Assumir a capacidade de fluxo de ar da FFU selecionada:

1200 m3/h 1200 m3/h

Passo 5: Calcular a quantidade de FFU

Fórmula:

N=QqN = frac{Q}{q}N=qQ

Onde:

·N = Número de FFU

·Q = Fluxo de ar total necessário

·Q = Fluxo de ar por FFU

Cálculo:

N=864001200=72N = frac{86400}{1200} = 72N=120086400 =72

A sala limpa requer aproximadamente 72 FFU.

Relação de cobertura FFU no design de salas limpas

Além do cálculo do fluxo de ar, os engenheiros também avaliam a taxa de cobertura do teto FFU.

Relações típicas de cobertura:

Uma maior cobertura melhora a uniformidade do fluxo de ar e o controlo da contaminação.

Fatores que podem aumentar a quantidade de FFU

Várias condições práticas podem exigir FFU adicionais.

Carga térmica

A geração de calor por equipamento de elevada potência pode exigir um aumento do fluxo de ar para o arrefecimento.

Densidade de pessoal

Mais operadores geram mais partículas e turbulência.

Disposição dos equipamentos

Os grandes equipamentos de produção podem obstruir o fluxo de ar e criar zonas mortas.

Sensibilidade ao processo

Os processos farmacêuticos ou semicondutores críticos podem exigir uma maior estabilidade do fluxo de ar.

Erros comuns no cálculo da quantidade de FFU

Ignorar a uniformidade do fluxo de ar

O simples cumprimento do volume do fluxo de ar não garante o desempenho da sala limpa.

Uma má distribuição das FFU pode ainda criar turbulências.

Seleção de FFU apenas por espaço no teto

A quantidade de FFU deve basear-se em cálculos de fluxo de ar de engenharia, não na aparência do teto.

Subestimando a expansão futura

As salas limpas modulares deverão permitir a futura expansão da FFU.

Ignorando o Design Diferencial de Pressão

A quantidade de FFU também afeta os sistemas de cascata de pressão ambiente.

Quantidade de FFU para diferentes indústrias

Salas limpas farmacêuticas

Geralmente exigem:

·Maior estabilidade do fluxo de ar

·Conformidade com as BPF

·Cobertura total ou elevada de FFU

Salas limpas de semicondutores

Exigir:

·Fluxo de ar extremamente uniforme

·Controle das vibrações

·Purificação muito elevada

Salas limpas de laboratório

Frequentemente foca em:

·Controle flexível do fluxo de ar

·Expansão modular

·Eficiência energética

FFU versus Sistema de HVAC centralizado

Em comparação com os sistemas centralizados de HVAC, as salas limpas da FFU oferecem:

É por isso que os sistemas FFU são cada vez mais utilizados em projectos modulares de salas limpas.

Conclusão

O cálculo preciso da quantidade de FFU é essencial para o desempenho das salas limpas, o controle da contaminação e a eficiência operacional a longo prazo.

Um bom desenho da FFU deve considerar:

·Classificação ISO de salas limpas

·Taxas de mudança de ar

·Dimensões da sala

·Uniformidade do fluxo de ar

·Requisitos de processo

·Necessidades futuras de expansão

Em vez de simplesmente maximizar a quantidade de FFU, a engenharia de salas limpas bem-sucedida se concentra no projeto equilibrado do fluxo de ar e no layout otimizado do teto.

Para projetos farmacêuticos, laboratoriais, eletrônicos e de salas limpas modulares, o cálculo adequado da FFU é um dos passos mais críticos para alcançar um desempenho estável da sala limpa ISO.