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Fundamentos Áreas Limpias / Sistemas y controles

Control de Presurización
Una instalación de áreas limpias puede consistir de múltiples locales con diferentes requerimientos de control de contaminación. Todos los locales de una instalación de áreas limpias se debería mantener a una presión estática suficientemente elevada por sobre la atmosférica para prevenir la infiltración por efecto del viento u otras causas. Se debería mantener un diferencial de presión suficiente para asegurar un flujo de aire progresivamente hacia fuera desde los locales más limpios hacia los menos limpios en operación normal y durante los periodos de desbalanceos temporarios, como cuando se conectan dos locales por la repentina apertura de una puerta.

Los reguladores de presión estática pueden mantener las presiones deseadas en los locales mediante la apertura de dampers, control de caudal de aire de entrada a los ventiladores, control de ventiladores axiales, palas de ventiladores variables o una combinación de estos para variar la relación entre el aire de inyección y el de extracción. Paras proveer control sobre las presiones del local, se deberían minimizar las variaciones de flujo de aire. El flujo de aire de extracción de los locales a través de campanas se debería mantener constante con la operación continua de las mismas con bypass apropiados. En muchos sistemas, la apertura de puertas esta protegida con air-locks, y se toman previsiones para compensar las perdidas por ensuciamiento de filtros y ensuciamiento de los conductos.

Control de Temperatura
Se requiere un control de temperatura para proveer condiciones estables para los materiales e instrumentos y para confort del personal. El calentamiento por iluminación es alto pero es estable; la carga térmica por personal varia; el calor generado por procesos de operación, soldaduras, tratamientos térmicos; calentamiento de recipientes bajo presión, normalmente es elevado y variable.

La gran cantidad de aire que se inyecta en las áreas limpias disipa la ganancia de calor interna de modo que el diferencial de temperatura entre el aire de inyección y la temperatura del local es bastante bajo. Sin embargo, en las áreas con equipamiento que produzca una gran concentración de calor, se deberían analizar la inyección y el gradiente de temperatura resultante. Las áreas limpias grandes deberían tener control de temperatura para múltiples zonas debido a los diferentes requerimientos de refrigeración de las distintas áreas localizadas.

Debido al gran volumen de aire recirculado, comparado con el volumen de instalaciones auxiliares, se pueden usar controles estándar en los sistemas de aire acondicionado.

Para aplicaciones criticas, se podría considerar un control proporcional e integral o derivativo para ajustarse a las tolerancias. Algunos espacios criticaos requieren un control de ±03º F (0.17º C) o menores.

Control de Humedad

El control de humedad, como es necesario para:

Prevenir corrosión y/o oxidación
Prevenir condensación en las superficies de trabajo
Reducir la electricidad estática
Proveer confort personal
Prevenir la contaminación del producto
Compensación para materiales higroscópicos
Control del crecimiento microbial

La corrosión en la manufactura de superficies de precisión como rodamientos, superficies de contacto eléctrico, pistas de rodamientos y engranajes en miniatura se produce por encima del 50 % de humedad relativa. A humedades relativas mas abajo del 40 % se pueden formar cargas estáticas que atraen partículas de suciedad las cuales luego se pueden transformar en concentraciones objetables de partículas de aire.

En las áreas limpias, está afectado mayormente por factores externos (Tales como cambios climáticos) mas que por variaciones generadas en el interior del área. Si se deben considerar procesos que involucren evaporaciones dentro del área, se deberían confinar a lugares cerrados. Algunos procesos de manufactura requieren humedades relativas menores a 35 %. Se deben tomar precauciones para controlar electricidad estática si se usan equipos tales como grillas de ionización.

Renovaciones de Aire
Se requiere aire exterior para alcanzar los estándares de ventilación, para la presurización de locales y para reemplazar el aire de extracción. Cuando se trabaja con campanas y cabinas de seguridad que extraen aire fuera del área limpia a través del sistema de conductos de las mismas, el aire nuevo se puede suministrar del interior del área limpia o por medio de conductos a estos equipos. Si se conduce el aire desde una fuente externa, se debería prefiltrar y acondicionar hasta las condiciones de la clasificación del área. Si el aire se suministra desde el interior del área limpia, esto no debería afectar adversamente las condiciones del espacio interior.

Aire de Extracción
En muchas actividades dentro del área limpia se requiere que se extraiga aire. Por ejemplo, las estaciones de trabajo que emiten gases tóxicos, hornos que emiten gases calientes y pequeñas maquinarias que deben tener la capacidad de extraer aire. Las estaciones de trabajo usan el aire de las áreas limpias como su fuente de aire exterior; por lo tanto, se debe incrementar el aire exterior del área limpia, en la misma cantidad que se extrae. Los conductos de extracción de los equipos dentro del área limpia se deberían ubicar cuidadosamente para mantener el flujo unidireccional dentro del área limpia.

Los sistemas de extracción de aire, donde es necesario un control de contaminación, pueden estar contenidos en los equipos o pueden ser remotos con conductos centrales. Si el aire a extraer es ácido, toxico o pirofórico, los conductos de extracción deben ser epoxidados o de acero inoxidable, Teflón, u otro material resistente a la corrosión. Además, también puede ser necesario tener un control especial contra la polución o sistemas de filtración especiales antes de descargar el aire a la atmósfera. Como medida de precaución, los conductos de aire con materiales muy tóxicos se deberían mantener a una presión negativa mientras estén confinados dentro del edificio.

Aire de Dilución
Muchas actividades dentro de las áreas limpias requieren el uso de solventes, vapores o gases, que son normalmente inofensivos para el personal que los opera, si las concentraciones se mantienen por debajo de ciertos niveles. Por ejemplo, los solventes y fluidos para soldaduras, utilizados normalmente en la manufactura de componentes electrónicos, pueden no ser tóxicos en concentraciones diluidas.

Para muchas substancias que componen las partículas del aire, se establecen requerimientos para la exposición de los trabajadores a las mismas.
Hay estándares específicos para las concentraciones de sustancias permitidas en las partículas del aire. Estos límites están basados en la experiencia en el trabajo, investigaciones de laboratorio, y datos médicos y están sujetos a constante revisión. Se debería hacer referencia a los últimos estándares cuando se evalúe la exposición dentro del área limpia.
Ruidos y Vibraciones

El ruido es una de las variables más difíciles de controlar. Debido a los grandes volúmenes de aire necesarios para proveer los niveles de limpieza requeridos, se debe prestar especial atención al ruido generado por los equipos de control de contaminación. Para las aplicaciones normales los equipos de flujo laminar, se diseñan con un nivel sonoro menor a 65 decibeles, medido en la escala A del equipo de medición. En aplicaciones donde el ruido tiene mayor importancia, el nivel de ruido en estos equipos se debe reducir a aproximadamente 50 decibeles (escala A). Antes de comenzar con el diseño, se deberían establecer los criterios de ruidos y vibraciones.

Fases de instalación y operación
Los tests de certificación se realizan después de que un área nueva es construida y periódicamente según lo determine el operador o propietario. Las tres fases básicas de los tests son: as-built, at-rest y en operación. Estas tres fases diferentes de instalación y operación afectan los métodos de testeo y son muy útiles en la especificación de los métodos de aceptación para áreas limpias.

La mayoría de los contratos de construcción de áreas limpias normalmente especifican los valores de los tests de aceptación para la fase as-built. El testeo de áreas limpias en las fases at-rest o en operación va más allá del control de los diseñadores o constructores. Dichos tests normalmente son aplicables cuando están especificados en los normas de operación de la empresa y pueden incluirse en los contratos. Cuando están especificados en los contratos, el propietario debe determinar cuales tests se realizaran y que resultados corresponden para las fases at-rest y en operación.

Instalaciones As-Built
Una instalación As-Built es un área limpia completa y operando, con todos los servicios conectados y funcionando, pero sin equipos de producción ni personal.

Instalaciones At-Rest
Una instalación At-Rest es un área limpia completa, con todos los equipos de producción instalados y operando u operables, pero sin personal.

Instalaciones En Operación
Una instalación en operación es un área limpia completa operando normalmente, incluyendo equipos y personal de operación. Muchas veces puede haber desviaciones de estas definiciones. (Por ejemplo: parcialmente los equipos de producción pueden estar instalado pero no operando; equipos de extracción de procesos pueden no estar operando). Estas situaciones deben estar contempladas reconocidas en un acuerdo entre el propietario y la empresa constructora y pueden afectar los resultados de los tests.