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Sala
Limpa Introdução
Pode-se dizer que Sala Limpa é aquela que contém sistema de
manutenção da qualidade do ar interior, apresentando os níveis de
contaminantes e particulados dentro dos limites estabelecidos por
Norma para a atividade exercida.
Embora tenha se dado grande atenção à saúde, segurança e
economia, o conforto ainda é o maior destaque da indústria. Experiência
tem mostrado que não muito freqüente alguns estão conseguindo
conciliá-los. Ainda que todos os fatores que afetem o conforto
ainda não sejam conhecidos, a limpeza e conforto estão diretamente
influenciados pela temperatura, umidade, movimentação do ar bem
como a radiação térmica proveniente das áreas ao redor. Odor,
poeira e ruído são fatores adicionais que podem causar um
sentimento de desconforto. No projeto de sistemas de HVAC tem que se
manter estas variáveis dentro dos limites especificados, tanto para
o consumidor como para as normas de engenharia e saúde.
Devido às reduções na quantidade de ar exterior insuflado ao
ambiente, diversos problemas de saúde foram levantados e associados
a ambientes fechados com ar condicionado. Em 1987 a Organização
Mundial de Saúde enumerou diversas doenças causadas, ou mesmo
desencadeadas, em ambientes fechados, como doenças respiratórias
(tuberculose, pneumonia, alveolite, asma etc.) (BURGE, 1988;
BURROUGHS, 1997). A epidemia de tuberculose está sendo amplamente
associada aos ambientes fechados (COX, 1998). Tais doenças tem
custado caro aos cofres públicos e privados, devido ao afastamento
de trabalhadores (BROWN, 1991; REVISTA ABRAVA, 1997; STERLING, 1993;
WHYTE, 1992).
Muitos locais necessitam de condicionamento do ar especial,
principalmente na qualidade requerida. Em hospitais, principalmente
em salas de operações, centros de terapia intensiva e de doenças
infecto-contagiosas. A indústria farmacêutica também necessita de
excelente qualidade do ar para seus processos de fabricação de remédios.
A indústria microeletrônica é a mais exigente no que diz respeito
à quantidade de partículas, visto que na fabricação de circuitos
miniaturizados uma simples partícula pode danificar componentes, ou
mesmo placas.
Problemas que a má qualidade do ar interior vem causando aos
sistemas eletrônicos, devido à proliferação de microorganismos
em placas, chips etc (SHIELDS, 1998). Existe a necessidade de se
manter áreas limpas, tanto na indústria eletrônica, como em
outras em que o ar é principal e maior meio de contaminação.
Sistemas de monitoramento em salas de injetáveis visam minimizar
problemas na indústria farmacêutica (ATHAYDE, 1998).
Fatores sérios combinados produziram esta advertência: a contaminação
do ar interior por uma variedade de poluentes tóxicos e perigosos
nesta última década veio a acentuar e reconhecer o sério problema
em potencial de risco à saúde pública.
O codinome Síndrome do Prédio Doente é aplicado para ocorrência
de variedade de sintomas de doenças relatadas por ocupantes de
grandes escritórios e outros prédios públicos. Este problema também
tem sido chamado de "Relato de prédios doentes" e "síndrome
dos ambientes fechados". Nos ambientes com características
citadas, há um grande número de pessoas (em muitos casos > 30%
da população do prédio) que reclamam de sintomas de doenças não
específicas, com os seguintes sintomas: dores de cabeça, às vezes
fadiga, irritação nos olhos, nariz e garganta e falta de ar. Ou
sintomas mais específicos como febre, dor de cabeça, casos de
hipersensibilidade a pneumonia e legionella.
Histórico
As primeiras salas limpas surgiram em hospitais. O trabalho de
Pasteur, Koch, Lister e outros pioneiros e cirurgiões que há 100
anos descobriram que bactérias causariam infecções. Lister
substancialmente reduziu as infecções operando na sala da Royal
Infirmary, utilizando como anti-séptico solução de ácido fênico
em instrumentos, nas mãos dos cirurgiões e espirrando-o no ar.
Embora as salas limpas de ontem fossem similares às de hoje, a
principal omissão estava na ventilação positiva, através da
limpeza do ar. A utilização do ar exterior também mostrou-se
muito importante, reduzindo a concentração dos contaminantes
(1855). Bourdillon
and Colebrook (1946) - utilização de salas com pressão positivas
em relação as adjacentes;
1961
- criou-se o sistema unidirecional ou fluxo laminar conceito de
ventilação que utilizam filtros HEPA com fluxo sob regime laminar; Projetos
considerando o ser humano como fonte de bactérias e dispersor de
partículas de pele e outras e também através da respiração
(1962);
Utilização
do fluxo de ar como forma de remover contaminantes em hospitais
(1964);
John
Charnley. (início da década de 60) inseriu a técnica de uma junta
artificial tipo bacia. Esta é extremamente efetiva na operação,
mas as taxas de assepsia nas junções, nos casos estudados foi de
quase 9%. Este método foi um desastre para os pacientes porque com
o tempo, os métodos usados no tratamento das infecções não foram
muito efetivas e a junção artificial teve de ser removida;
(1966)
Utilização do fluxo laminar durante operações, reduziu de 9 para
1,3% as infecções durante as operações;
(1980)
Ultraclean com sistema de fluxo laminar; Realizou-se
a limpeza dos ambientes de produção, para a fabricação de
sistemas de precisão. Assim criou-se o conceito "Livre de Bactéria"
e não apenas livre poeira;
Depois
da guerra com desenvolvimento de armazenamentos nucleares bem como a
utilização de armas químicas e biológicas, produziu-se os
filtros High Effciency Particulate Air (HEPA), filtros que foram
necessários para conter micróbios perigosos e contaminantes
radioativos. Classificação
das Salas Limpas
As salas limpas são classificadas pela pureza de seu ar. O método
mais facilmente conhecido e universalmente aplicado e é sugerido
pela Federal Standard 209 em que o número de partículas igual ou
maior que 0,5 mm é medida em um pé cúbico e esta contagem é
usada para classificar a sala.
Na classificação requerida para diferentes indústrias temos, seus
níveis de partículas, em função do tipo de atividade, grau de
concentração. Classe
1 - estas salas são
somente usada para manufatura de circuitos integrados com
desenvolvimento de geometrias sub-mícron. Classe
10 - salas usadas para
manufatura de semicondutores produzidos em larga escala, circuitos
integrados com linhas menores que 2 micras. Classe
100 - Usado quando se
deseja ambientes livres de partículas e bactérias é requerida na
manufatura de produtos médicos injetáveis. Requerido para operações
de implantes ou transplantes cirúrgicos. Fabricação de circuitos
integrados. Isolamento de pacientes imonudeprimidos e pacientes com
operações ortopédicas. Classe
1000 - Fabricação de
equipamento de alta qualidade. Montagem e teste de giroscópios de
precisão. Montagem de mancais miniaturizados Classe
10.000 - Montagem de
equipamentos hidráulicos e pneumáticos de precisão, válvulas
servo-controladas, dispositivos de relógios de precisão,
engrenamento de alto grau. Classe
100.000 - Trabalhos óticos
em geral, montagem de componentes eletroeletrônicos, montagem hidráulica
e pneumática. Tipos
de Salas Limpas
As salas limpas envolvem em dois grandes tipos, que são
diferenciadas pelos seus métodos de ventilação. São de fluxo
convencional e unidirecional. Salas limpas convencionais são também
conhecidas como salas limpas de ventilação turbulenta ou (no
Federal Standard 209) não unidirecional. Salas limpas de fluxo
unidirecional são também conhecidas como de fluxo laminar ou salas
ultra limpas. Salas
limpas ventiladas convencionalmente. A figura mostra um diagrama de uma sala típica convencionalmente ventilada. O método geral de ventilação usado neste tipo de sala limpa é similar aos utilizados em escritórios, lojas e sistemas comerciais, em que o ar insuflado na planta de ar condicionado pelo forro. Assim, uma sala limpa difere de uma sala comum apenas pelo número de condições:
Aumento
do ar de insuflamento: a quantidade de trocas de ar está entre 20 e
60, ou seja, em trono de 10 vezes mais que um escritório comum. filtros
de alta eficiência: filtros com cerca de 99,97% de remoção de
partículas ³ 0,5mm. (HEPA) ou ULPA Ultra Low Particulate Air
99,998% Filtros
de ar terminais: os filtros são instalados na descarga dos
difusores, ou seja, diretamente na saída de ar dos dutos para a
sala.
As salas limpas são construídas com materiais que não geram partículas
e são facilmente limpas. A limpeza do ar transportado de uma sala
limpa convencionalmente ventilada depende da quantidade e qualidade
do ar de insuflamento e a boa mistura com o ar exterior devidamente
filtrados. As salas limpas dependem também da quantidade de geração
interna de contaminantes, quantidade de pessoas, grau de atividade,
tipo de vestimenta. Pessoas movimentando-se com uma vestimenta pouco
limpa assim como avental ou guarda-pó gerará, em média, entre 2
milhões de partículas ³ 0,5mm. e 300 mil partículas ³ 0,5mm. e
160 bactérias carregadas por minuto. Se uma pessoa veste roupas
projetadas, feitas para redução de partículas e as bactérias
reduzidas em 50 a 92% respectivamente.
Se a eficiência dos filtros pode ser assumida como 100%, então a
quantidade de partículas para a sala limpa convencionalmente
ventilada pode ser determinada seguindo a equação:
Concentração no fluxo de ar = (número de partículas geradas por
minuto/ volume de ar de insuflamento)
Salas limpas ventiladas neste convencionalmente turbulentas não
podem ser incluídas em classes menores que 1000, durante a fabricação,
mas são mais comumente classe 10.000. Para se obter salas limpas,
grandes diluições das partículas são necessárias e esta pode
ser conseguida pelo fluxo unidirecional do ar. Salas
limpas com fluxo unidirecional do ar
Fluxo de ar unidirecional é usado quando transporte de baixas
concentrações de partículas ou bactérias é requerido. Este tipo
de sala limpa foi anteriormente citada como "fluxo
laminar", ambos descrevem o fluxo do ar. Este fluxo é
usualmente na direção horizontal ou vertical, a uma velocidade
uniforme entre 0,3 e 0,45 m/s e entrada de ar por toda parte.
A velocidade é suficiente para remover relativamente grande
quantidade de partículas das áreas. O fluxo de ar é insuflado
diretamente sobre o objeto desejado, ou mesmo sobre o paciente,
fazendo uma cortina de ar com alto grau de pureza, mantendo as partículas
longe pelos princípios do escoamento laminar.
O volume de ar de insuflamento de fluxo unidirecional está muitas
vezes (10-100) a mais que o insuflamento em uma sala limpa
convencionalmente ventilada. Existem custos muito altos na operação.
As salas limpas com fluxo unidirecional mais construídos são as
verticais onde o insuflamento superior facilita a rápida retirada
das partículas pelo piso.
O menos popular é o horizontal devido ao fato que durante as
limpezas (Varredura) as partículas ainda são arrastadas
contaminando todo resto do processo, enquanto que o de fluxo
vertical as partículas rapidamente são retiradas do ambiente. Salas
com fluxo misturado
Este tipo de sala é de fluxo convencional em que a fabricação crítica
é isolada com alta qualidade do ar provida por um sistema de fluxo
unidirecional. Este é dos métodos mais simples e efetivos no
controle de contaminação. Sistemas
Fechados Trabalhos perigosos com produtos tóxicos ou bactérias perigosas tem sido realizado por muitos anos sistemas fechados. Trabalho com germes livres de animais teve também a separação através de isoladores plásticos como prevenção de entrada de microorganismos. Estes retém os contaminantes ou excluem contaminantes, embora não dependam do fluxo de ar, mas de paredes metálicas e plásticas. Este princípio de isolação tem claramente excelentes propriedades de separação e hoje em dia está sendo utilizado em salas modernas de alta tecnologia.
O ar com isolador esteriliza o ar além de filtrá-lo com filtros
HEPA ou ULPA. O contato de pessoas é totalmente separado dos
materiais manuseados por roupas pressurizadas, existe um excelente
isolamento de fontes de geração de partículas. Estes sistemas
também são utilizados na fabricação de semicondutores. Contenção
de Contaminação
As salas limpas são usadas para prevenir contaminação de artigos
produzidos na sala. Assim é muito comum achar que alguns processos de fabricação produzem substâncias tóxicas ou bactérias perigosas e esses tem que ser contidos. Isso pode ocorrer, por exemplo, em indústrias farmacêuticas onde produtos altamente ativos, como hormônios não muito distante do operador. Laboratórios de engenharia genética, laboratórios de microbiologia.
Para esses tipos de atividade cabines foram desenvolvida para
aumentar a segurança do operador que manipula microorganismos ou
produtos tóxicos e divididos respectivamente em três classes.
Classe I, II, III . A utilização dessas classes dependem do tipo e
perigo oferecido pelos materiais manipulados. Salas
Cirúrgicas
Nenhuma área do hospital requer mais cuidado no controle das condições
de assepsia do ambiente que o ambiente cirúrgico. O sistema que
supre as salas de citoscopia e fratura, requerem projeto especial
para reduzir ao mínimo a concentração de microorganismos em
suspensão no ar.
A maior quantidade de bactérias encontradas nas salas de operação
vem da equipe cirúrgica e é um resultado de sua atividades durante
o procedimento operatório. Durante uma operação, a maioria dos
membros da equipe cirúrgica está próxima à mesa cirúrgica,
criando uma situação de aumento de concentração de contaminantes
nesta área altamente sensível.
Salas de Operação, estudos dos sistemas de distribuição de ar
nas salas de operação e observações das instalações
industriais de salas limpas indicam que o insuflamento de ar do
forro de forma descendente, sendo retirado pela parte inferior, é
provavelmente mais efetivo padrão de movimento do ar mantendo a
concentração de contaminantes a um nível aceitável.
A aplicação de sistemas de insuflamento pelo forro e exaustão próximo
ao piso é de grande aceitação pela comunidade médica de
infectologia. Além do que proporciona maior assepsia na mesa de
operação, principalmente quando aplicado concomitantemente como
insuflamento laminar e filtros HEPA ou ULPA. Indústrias
Farmacêuticas
Os processos da indústria farmacêutica podem ser divididos em três
categorias: Produtos
Injetáveis, produtos que são injetados em pessoas;
Produtos
Tópicos, que são aplicados sobre a pela humana; e Produtos
de uso Oral, que são ingeridos.
Geralmente os produtos injetáveis requerem muito mais alta
qualidade nas condições ambientais que os Tópicos e Orais. A
corrente sangüínea apresenta baixa quantidade de bactérias que na
pele ou no estômago. Com exceção dos olhos que são mais suscetíveis
a infecção que a pele.
Na fabricação de injetáveis, devido ao risco não apenas de
poeira, mas principalmente a presença de microorganismos. A produção
ou síntese de hormônios humanos e vacinas requerem locais
esterilizados, bem como líquidos isentos de microorganismos.
A condição necessária para esse tipo de ambiente é Classe 100 e
geralmente utiliza-se o fluxo laminar.
Tópicos, os produtos para uso externo, exceto produtos para os
olhos. Não necessitam de grau de pureza do ar tão elevado quanto
para os injetáveis, isto porque sobre a pele humana existem
diversos microorganismos. Deve-se reduzir a presença de
microorganismos para que os mesmos não deteriorem os produtos.
Utilizando Classe 100.000 já é suficiente. Para preparação de
produtos para os olhos necessita-se de ambientes e produtos mais estéreis.
Produtos de Uso Oral, deve-se evitar a contaminação direta e
indireta dos produtos, porém o grau de rigorosidade não é tão
elevado como com os produtos injetáveis.
Em todos os casos, as salas de preparação possuem pressão maior
que as adjacentes. A sala principal utiliza ventilação com fluxo
laminar.
Existe uma sala de esterilização dos ocupantes, que trabalharão
na sala principal. Outras sala possuem pressão positiva, porém
menor que as salas de acesso a sala principal. Indústria
de Biotecnologia
A indústria de biotecnologia, manipula diversos produtos
"vivos", ou seja, vírus bactérias, fungos e outros
animais e plantas, com o intuito de produzir remédios, produtos
alimentícios, cosméticos, produtos de auxílio à agricultura e ao
maior ambiente etc.
Bioprocessos e operações como culturas de células animais,
culturas de bactérias, fermentação, cultura de plantas e fungos
etc.
Ao observar tais diferenças e muitas vezes os seres que são
manuseados possuem grande poder de destruição da vida de outros. O
isolamento se faz necessário, além de ao redor possuir Classe de
filtragem tipo 100 com fluxo laminar.
Outras utilizações também necessitam de grandes cuidados,
geralmente nesses laboratórios, usam instrumentos de altíssima
precisão. Isso torna o condicionamento de tais ambientes de vital
importância.
Determinados laboratórios trabalham com produtos radioativos, o que
leva a adotar o ar com 100% de exaustão e grande eficiência de
filtragem. Salas
de Equipamentos Eletrônicos
A utilização de salas limpas, na indústria microeletrônica é
sumariamente importante, principalmente à quantidade de partículas
presentes no ar.
As principais características que devem ser mantidas nessas salas são: Quantidade
de partículas: Menos que 1 de 0,1 mm /ft3
Variação
de temperatura: ± 0,1ºC Variação
de Umidade: ± 2%
Ruído
menor que 60 dBA
Componentes
orgânicos: menos de 1ppm Ácidos,
gases e vapores no ar: menos de 1.0 ppm Gases
de processos: filtração abaixo de 0,1 mm Líquido
de processo (incluindo água de deionizada): abaixo de 0,1 mm
Sistemas
de monitoramento e controle para assegurar as especificações.
Fabricação
de circuitos de semicondutores
A fabricação de circuitos semicondutores utilizando amplamente as
salas limpas. Devido ao alto grau de miniaturização dos circuitos
e também que a qualidade deles depende do alto grau de pureza dos
processos utilizados. Como o germânio e o silício a presença de
uma partícula nesses circuitos muitas vezes danifica seu
funcionamento. Na fabricação dos "wafers" necessita-se de um grau de pureza mínima de Classe 100 e em casos mais rigorosos Classe 1.
Durante
a montagem pode-se utilizar a Classe 10 e ou Classe 100. Na
fabricação de "chips" de última geração está se
utilizando na salas com Classe 0,1 e especialmente projetadas para
tal utilização, com filtros de até 99,9995% de eficiência.
O sistema de insuflação é através de fluxo laminar e com pressão
positiva e com velocidade de 0,5 m/s a 0,09 m/s.
Existe a necessidade de sistemas de monitoramento e controle da
quantidade do ar interior continuamente de forma a se saber quando
é necessário intervir no funcionamento do sistema ou em casos mais
graves invalidar um lote de peças ou para a produção para
realizar a limpeza do ambiente.
Todos os sistemas devem ser aprova de infiltração de ar, e também
possuir cantos de fácil acesso para limpeza.
As pessoas que utilizam tal ambiente têm que vestir roupas
apropriadas e limpas com rigor que o processo exige.
As salas que exigem mais alto grau de pureza do ar devem possuir
pressão superior às adjacentes e essas às outras, que servem de
antecâmara. Para evitar a infiltração de partículas de outros
ambientes por diferencial de pressão. Conclusão
A aplicação correta das normas e também da manutenção em salas
limpas é de fundamental importância para obter a qualidade do ar
interior desejável, de maneira a atender os padrões requeridos
para cada tipo de atividade exercida para o ambiente.
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