ANAacuteLISE DE SALA LIMPA

Gustavo dos Santos Aidos

Orientador Prof Dr Paulo Otto Beyer

Aacuterea de Concentraccedilatildeo Ciecircncias Teacutermicas

Resumo

Este trabalho trata sobre uma sala limpa em operaccedilatildeo na Empresa Johnson Controls

Automotive Eletronics do Brasil Ltda situada no distrito Industrial do Municiacutepio de Gravataiacute a

qual natildeo apresenta os niacuteveis de desempenho desejados

O objetivo eacute analisar a situaccedilatildeo atual da sala limpa em operaccedilatildeo levando-se em conta os

aspectos necessaacuterios para a caracterizaccedilatildeo deste tipo de ambientes A anaacutelise eacute feita baseando-se

nas Normas existentes para o assunto enfatizando aspectos construtivos e de ar condicionado

A anaacutelise mostra que deve-se melhorar a vedaccedilatildeo do ambiente afim de evitar-se a

entrada de contaminantes e preservar a pressurizaccedilatildeo da sala

O sistema de ar condicionado deve ser adequado a carga teacutermica presente e as exigecircncias

normativas quanto aos volumes de ar insuflado

Abstract

ldquo Cleanroom Analisysrdquo

The cleanrooms are each time more used by several industries and applications and are

basic requirements to the manufacturing of certain products This work treats about a cleanroom

in operation wich doesnrsquot present the desired performance

The objective is to analyse the actual situation of the cleanroom taking in account the

necessary aspects to the characterization of those ambients The analisys is done based on the

standards existant for the subject focusing on constructive and air conditioning aspects

The analiys shows that the ambient must be more sealed to avoid the entrance of

contaminants and preserv the pressurization of the room

The air conditioning system must be adjusted to the thermal load present in the ambient

and to the ventilation rules

Palavras Chaves

Sala Limpa Contaminaccedilatildeo Ventilaccedilatildeo ISO 14644 ar condicionado partiacuteculas

2

Iacutendice

1 Introduccedilatildeo22 Fundamentaccedilatildeo Teoacuterica3

21 Aplicaccedilotildees de Salas Limpas 522 Normas vigentes 623 Classificaccedilatildeo de salas limpas724 Aspectos construtivos em Salas Limpas8

241 Zonas de controle de contaminaccedilatildeo9242 Fluxos de ar em salas limpas 9243 Segregaccedilatildeo de salas limpas10244 Lay-Out de salas limpas 11245 Materiais 12

25 Aspectos operacionais em Salas Limpas 1426 Ar condicionado e ventilaccedilatildeo em salas limpas14

3 Anaacutelise da sala limpa da JCAE1631 Levantamento dos aspectos construtivos da sala limpa da JCAE 1732 Dimensionamento do ar condicionado e ventilaccedilatildeo 20

321 Caacutelculo da ventilaccedilatildeo20322 Caacutelculo da carga teacutermica 22

4 Conclusotildees245 Referecircncias Bibliograacuteficas25

1 Introduccedilatildeo

A tecnologia de salas limpas vem sendo cada vez mais utilizada nos mais diversos ramos

da induacutestria civil e militar Produtos cada vez menores e sensiacuteveis demandam processos

produtivos altamente controlados do ponto de vista de contaminantes presentes no ar assim

como microorganismos ruiacutedo e luminosidade

Na empresa JCAE do Brasil localizada no distrito industrial de Gravataiacute encontra-se

montada uma sala limpa na qual produz-se motores de passo

Esta sala foi construiacuteda sem um projeto adequado e portanto natildeo apresenta os niacuteveis de

limpeza desejados

O presente trabalho tem como objetivo analisar a sala limpa da JCAE com base nas

prescriccedilotildees normativas referentes a este tipo de ambientes e assim propor medidas para adequar

a sala as exigecircncias da norma e melhorar por conseguinte o desempenho do ambiente

A anaacutelise eacute feita sobre os aspectos construtivos do ambiente e principalmente sobre o

sistema de ar condicionado jaacute que o mesmo configura-se como fator altamente relevante no

desempenho de salas limpas

3

2 Fundamentaccedilatildeo Teoacuterica

A abordagem de salas limpas necessita que se definam alguns conceitos baacutesicos

referentes ao assunto

Primeiramente o proacuteprio conceito de sala limpa deve ser desenvolvido como ponto de

partida para o restante da fundamentaccedilatildeo

Entende-se como sala limpa o ambiente que possui um sistema de manutenccedilatildeo de

qualidade de ar interior visando manter os niacuteveis de contaminantes e particulados abaixo dos

limites especificados por Norma

Segundo o Manual ASHRAE 1999 define-se sala limpa como uma aacuterea fechada

especialmente construiacuteda e cujo ambiente eacute controlado no que diz respeito a particulados

temperatura umidade pressatildeo do ar fluxos de ar vibraccedilatildeo ruiacutedo microorganismos vivos e

iluminaccedilatildeo

A Norma ISO 14644-1 define sala limpa como sendo uma sala na qual a concentraccedilatildeo de

partiacuteculas presentes no ar eacute controlada e sua construccedilatildeo e operaccedilatildeo satildeo feitas de forma a

minimizar a introduccedilatildeo geraccedilatildeo e retenccedilatildeo de partiacuteculas dentro da sala outros paracircmetros

relevantes como temperatura umidade e pressatildeo satildeo controlados quando necessaacuterio

A noccedilatildeo do conceito de contaminaccedilatildeo tambeacutem eacute importante para o desenvolvimento do

assunto jaacute que todas as medidas de uma sala limpa visam a eliminaccedilatildeo ou controle de

contaminaccedilotildees

Segundo o manual ASHRAE 1999 define-se contaminaccedilatildeo como todo e qualquer

material substacircncia ou energia natildeo desejada no ambiente

Uma vez definida contaminaccedilatildeo deve-se abordar as contaminaccedilotildees que estatildeo presentes

no ar Tais contaminantes ocorrem na natureza na forma de poacutelen bacteacuterias microorganismos

vivos ou mortos poeira ou partiacuteculas de liacutequidos e soacutelidos diversos A induacutestria gera partiacuteculas

provenientes dos processos de combustatildeo vapores quiacutemicos e processos que apresentam atrito

mecacircnico nos equipamentos As pessoas no ambiente de trabalho constituem uma importante

fonte de partiacuteculas na forma de escamaccedilatildeo da pele cabelos fiapos de roupa cosmeacuteticos

emissotildees da respiraccedilatildeo e bacteacuterias Estas partiacuteculas presentes no ar variam em tamanho de 0001

micrometro a centenas de micrometros Partiacuteculas maiores que 5 micrometros tendem a

precipitar rapidamente Em muitos processos de fabricaccedilatildeo estas partiacuteculas presentes no ar satildeo

consideradas como fonte de contaminaccedilatildeo No figura 1 representa-se o tamanho de alguns tipos

de partiacuteculas comumente encontradas

4

Em geral as fontes de contaminaccedilatildeo em uma sala limpa satildeo classificadas em dois

grandes grupos fontes externas e fontes internas ao ambiente controlado

a) Fontes de contaminaccedilatildeo externas

Satildeo aquelas partiacuteculas que entram na sala limpa vindas do ambiente exterior

normalmente via infiltraccedilotildees em portas janelas e outras aberturas Entretanto a maior fonte

de contaminaccedilatildeo externa eacute mesmo o ar exterior insuflado atraveacutes do sistema de ar

condicionado Em salas limpas operacionais as fontes externas de partiacuteculas tecircm seu efeito

reduzido pelos sistemas de filtragem de ar entretanto para salas limpas em repouso a

concentraccedilatildeo de partiacuteculas depende diretamente da concentraccedilatildeo de partiacuteculas na aacuterea

exterior

As fontes de contaminaccedilatildeo externas satildeo controladas primariamente por filtraccedilatildeo do ar

insuflado pressurizaccedilatildeo do ambiente e vedaccedilatildeo de frestas

b) Fontes de contaminaccedilatildeo internas

As partiacuteculas no interior de uma sala limpa satildeo geradas pelas pessoas pelo desgaste

das superfiacutecies equipamentos e o processo produtivo em si O pessoal que opera dentro de

uma sala limpa pode constituir a maior fonte de partiacuteculas Trabalhadores podem gerar de

milhares a milhotildees de partiacuteculas por minuto numa sala limpa Partiacuteculas geradas pelas

pessoas podem ser controladas por vestimentas novas procedimentos de vestuaacuterio adequados

ou fluxos de ar especialmente projetados para limpar os operadores continuamente

Figura 1 ndash Tamanho de partiacuteculas [wwwbhpcombr]

2

Iacutendice

1 Introduccedilatildeo22 Fundamentaccedilatildeo Teoacuterica3

21 Aplicaccedilotildees de Salas Limpas 522 Normas vigentes 623 Classificaccedilatildeo de salas limpas724 Aspectos construtivos em Salas Limpas8

241 Zonas de controle de contaminaccedilatildeo9242 Fluxos de ar em salas limpas 9243 Segregaccedilatildeo de salas limpas10244 Lay-Out de salas limpas 11245 Materiais 12

25 Aspectos operacionais em Salas Limpas 1426 Ar condicionado e ventilaccedilatildeo em salas limpas14

3 Anaacutelise da sala limpa da JCAE1631 Levantamento dos aspectos construtivos da sala limpa da JCAE 1732 Dimensionamento do ar condicionado e ventilaccedilatildeo 20

321 Caacutelculo da ventilaccedilatildeo20322 Caacutelculo da carga teacutermica 22

4 Conclusotildees245 Referecircncias Bibliograacuteficas25

1 Introduccedilatildeo

A tecnologia de salas limpas vem sendo cada vez mais utilizada nos mais diversos ramos

da induacutestria civil e militar Produtos cada vez menores e sensiacuteveis demandam processos

produtivos altamente controlados do ponto de vista de contaminantes presentes no ar assim

como microorganismos ruiacutedo e luminosidade

Na empresa JCAE do Brasil localizada no distrito industrial de Gravataiacute encontra-se

montada uma sala limpa na qual produz-se motores de passo

Esta sala foi construiacuteda sem um projeto adequado e portanto natildeo apresenta os niacuteveis de

limpeza desejados

O presente trabalho tem como objetivo analisar a sala limpa da JCAE com base nas

prescriccedilotildees normativas referentes a este tipo de ambientes e assim propor medidas para adequar

a sala as exigecircncias da norma e melhorar por conseguinte o desempenho do ambiente

A anaacutelise eacute feita sobre os aspectos construtivos do ambiente e principalmente sobre o

sistema de ar condicionado jaacute que o mesmo configura-se como fator altamente relevante no

desempenho de salas limpas

3

2 Fundamentaccedilatildeo Teoacuterica

A abordagem de salas limpas necessita que se definam alguns conceitos baacutesicos

referentes ao assunto

Primeiramente o proacuteprio conceito de sala limpa deve ser desenvolvido como ponto de

partida para o restante da fundamentaccedilatildeo

Entende-se como sala limpa o ambiente que possui um sistema de manutenccedilatildeo de

qualidade de ar interior visando manter os niacuteveis de contaminantes e particulados abaixo dos

limites especificados por Norma

Segundo o Manual ASHRAE 1999 define-se sala limpa como uma aacuterea fechada

especialmente construiacuteda e cujo ambiente eacute controlado no que diz respeito a particulados

temperatura umidade pressatildeo do ar fluxos de ar vibraccedilatildeo ruiacutedo microorganismos vivos e

iluminaccedilatildeo

A Norma ISO 14644-1 define sala limpa como sendo uma sala na qual a concentraccedilatildeo de

partiacuteculas presentes no ar eacute controlada e sua construccedilatildeo e operaccedilatildeo satildeo feitas de forma a

minimizar a introduccedilatildeo geraccedilatildeo e retenccedilatildeo de partiacuteculas dentro da sala outros paracircmetros

relevantes como temperatura umidade e pressatildeo satildeo controlados quando necessaacuterio

A noccedilatildeo do conceito de contaminaccedilatildeo tambeacutem eacute importante para o desenvolvimento do

assunto jaacute que todas as medidas de uma sala limpa visam a eliminaccedilatildeo ou controle de

contaminaccedilotildees

Segundo o manual ASHRAE 1999 define-se contaminaccedilatildeo como todo e qualquer

material substacircncia ou energia natildeo desejada no ambiente

Uma vez definida contaminaccedilatildeo deve-se abordar as contaminaccedilotildees que estatildeo presentes

no ar Tais contaminantes ocorrem na natureza na forma de poacutelen bacteacuterias microorganismos

vivos ou mortos poeira ou partiacuteculas de liacutequidos e soacutelidos diversos A induacutestria gera partiacuteculas

provenientes dos processos de combustatildeo vapores quiacutemicos e processos que apresentam atrito

mecacircnico nos equipamentos As pessoas no ambiente de trabalho constituem uma importante

fonte de partiacuteculas na forma de escamaccedilatildeo da pele cabelos fiapos de roupa cosmeacuteticos

emissotildees da respiraccedilatildeo e bacteacuterias Estas partiacuteculas presentes no ar variam em tamanho de 0001

micrometro a centenas de micrometros Partiacuteculas maiores que 5 micrometros tendem a

precipitar rapidamente Em muitos processos de fabricaccedilatildeo estas partiacuteculas presentes no ar satildeo

consideradas como fonte de contaminaccedilatildeo No figura 1 representa-se o tamanho de alguns tipos

de partiacuteculas comumente encontradas

4

Em geral as fontes de contaminaccedilatildeo em uma sala limpa satildeo classificadas em dois

grandes grupos fontes externas e fontes internas ao ambiente controlado

a) Fontes de contaminaccedilatildeo externas

Satildeo aquelas partiacuteculas que entram na sala limpa vindas do ambiente exterior

normalmente via infiltraccedilotildees em portas janelas e outras aberturas Entretanto a maior fonte

de contaminaccedilatildeo externa eacute mesmo o ar exterior insuflado atraveacutes do sistema de ar

condicionado Em salas limpas operacionais as fontes externas de partiacuteculas tecircm seu efeito

reduzido pelos sistemas de filtragem de ar entretanto para salas limpas em repouso a

concentraccedilatildeo de partiacuteculas depende diretamente da concentraccedilatildeo de partiacuteculas na aacuterea

exterior

As fontes de contaminaccedilatildeo externas satildeo controladas primariamente por filtraccedilatildeo do ar

insuflado pressurizaccedilatildeo do ambiente e vedaccedilatildeo de frestas

b) Fontes de contaminaccedilatildeo internas

As partiacuteculas no interior de uma sala limpa satildeo geradas pelas pessoas pelo desgaste

das superfiacutecies equipamentos e o processo produtivo em si O pessoal que opera dentro de

uma sala limpa pode constituir a maior fonte de partiacuteculas Trabalhadores podem gerar de

milhares a milhotildees de partiacuteculas por minuto numa sala limpa Partiacuteculas geradas pelas

pessoas podem ser controladas por vestimentas novas procedimentos de vestuaacuterio adequados

ou fluxos de ar especialmente projetados para limpar os operadores continuamente

Figura 1 ndash Tamanho de partiacuteculas [wwwbhpcombr]

3

2 Fundamentaccedilatildeo Teoacuterica

A abordagem de salas limpas necessita que se definam alguns conceitos baacutesicos

referentes ao assunto

Primeiramente o proacuteprio conceito de sala limpa deve ser desenvolvido como ponto de

partida para o restante da fundamentaccedilatildeo

Entende-se como sala limpa o ambiente que possui um sistema de manutenccedilatildeo de

qualidade de ar interior visando manter os niacuteveis de contaminantes e particulados abaixo dos

limites especificados por Norma

Segundo o Manual ASHRAE 1999 define-se sala limpa como uma aacuterea fechada

especialmente construiacuteda e cujo ambiente eacute controlado no que diz respeito a particulados

temperatura umidade pressatildeo do ar fluxos de ar vibraccedilatildeo ruiacutedo microorganismos vivos e

iluminaccedilatildeo

A Norma ISO 14644-1 define sala limpa como sendo uma sala na qual a concentraccedilatildeo de

partiacuteculas presentes no ar eacute controlada e sua construccedilatildeo e operaccedilatildeo satildeo feitas de forma a

minimizar a introduccedilatildeo geraccedilatildeo e retenccedilatildeo de partiacuteculas dentro da sala outros paracircmetros

relevantes como temperatura umidade e pressatildeo satildeo controlados quando necessaacuterio

A noccedilatildeo do conceito de contaminaccedilatildeo tambeacutem eacute importante para o desenvolvimento do

assunto jaacute que todas as medidas de uma sala limpa visam a eliminaccedilatildeo ou controle de

contaminaccedilotildees

Segundo o manual ASHRAE 1999 define-se contaminaccedilatildeo como todo e qualquer

material substacircncia ou energia natildeo desejada no ambiente

Uma vez definida contaminaccedilatildeo deve-se abordar as contaminaccedilotildees que estatildeo presentes

no ar Tais contaminantes ocorrem na natureza na forma de poacutelen bacteacuterias microorganismos

vivos ou mortos poeira ou partiacuteculas de liacutequidos e soacutelidos diversos A induacutestria gera partiacuteculas

provenientes dos processos de combustatildeo vapores quiacutemicos e processos que apresentam atrito

mecacircnico nos equipamentos As pessoas no ambiente de trabalho constituem uma importante

fonte de partiacuteculas na forma de escamaccedilatildeo da pele cabelos fiapos de roupa cosmeacuteticos

emissotildees da respiraccedilatildeo e bacteacuterias Estas partiacuteculas presentes no ar variam em tamanho de 0001

micrometro a centenas de micrometros Partiacuteculas maiores que 5 micrometros tendem a

precipitar rapidamente Em muitos processos de fabricaccedilatildeo estas partiacuteculas presentes no ar satildeo

consideradas como fonte de contaminaccedilatildeo No figura 1 representa-se o tamanho de alguns tipos

de partiacuteculas comumente encontradas

4

Em geral as fontes de contaminaccedilatildeo em uma sala limpa satildeo classificadas em dois

grandes grupos fontes externas e fontes internas ao ambiente controlado

a) Fontes de contaminaccedilatildeo externas

Satildeo aquelas partiacuteculas que entram na sala limpa vindas do ambiente exterior

normalmente via infiltraccedilotildees em portas janelas e outras aberturas Entretanto a maior fonte

de contaminaccedilatildeo externa eacute mesmo o ar exterior insuflado atraveacutes do sistema de ar

condicionado Em salas limpas operacionais as fontes externas de partiacuteculas tecircm seu efeito

reduzido pelos sistemas de filtragem de ar entretanto para salas limpas em repouso a

concentraccedilatildeo de partiacuteculas depende diretamente da concentraccedilatildeo de partiacuteculas na aacuterea

exterior

As fontes de contaminaccedilatildeo externas satildeo controladas primariamente por filtraccedilatildeo do ar

insuflado pressurizaccedilatildeo do ambiente e vedaccedilatildeo de frestas

b) Fontes de contaminaccedilatildeo internas

As partiacuteculas no interior de uma sala limpa satildeo geradas pelas pessoas pelo desgaste

das superfiacutecies equipamentos e o processo produtivo em si O pessoal que opera dentro de

uma sala limpa pode constituir a maior fonte de partiacuteculas Trabalhadores podem gerar de

milhares a milhotildees de partiacuteculas por minuto numa sala limpa Partiacuteculas geradas pelas

pessoas podem ser controladas por vestimentas novas procedimentos de vestuaacuterio adequados

ou fluxos de ar especialmente projetados para limpar os operadores continuamente

Figura 1 ndash Tamanho de partiacuteculas [wwwbhpcombr]

4

Em geral as fontes de contaminaccedilatildeo em uma sala limpa satildeo classificadas em dois

grandes grupos fontes externas e fontes internas ao ambiente controlado

a) Fontes de contaminaccedilatildeo externas

Satildeo aquelas partiacuteculas que entram na sala limpa vindas do ambiente exterior

normalmente via infiltraccedilotildees em portas janelas e outras aberturas Entretanto a maior fonte

de contaminaccedilatildeo externa eacute mesmo o ar exterior insuflado atraveacutes do sistema de ar

condicionado Em salas limpas operacionais as fontes externas de partiacuteculas tecircm seu efeito

reduzido pelos sistemas de filtragem de ar entretanto para salas limpas em repouso a

concentraccedilatildeo de partiacuteculas depende diretamente da concentraccedilatildeo de partiacuteculas na aacuterea

exterior

As fontes de contaminaccedilatildeo externas satildeo controladas primariamente por filtraccedilatildeo do ar

insuflado pressurizaccedilatildeo do ambiente e vedaccedilatildeo de frestas

b) Fontes de contaminaccedilatildeo internas

As partiacuteculas no interior de uma sala limpa satildeo geradas pelas pessoas pelo desgaste

das superfiacutecies equipamentos e o processo produtivo em si O pessoal que opera dentro de

uma sala limpa pode constituir a maior fonte de partiacuteculas Trabalhadores podem gerar de

milhares a milhotildees de partiacuteculas por minuto numa sala limpa Partiacuteculas geradas pelas

pessoas podem ser controladas por vestimentas novas procedimentos de vestuaacuterio adequados

ou fluxos de ar especialmente projetados para limpar os operadores continuamente

Figura 1 ndash Tamanho de partiacuteculas [wwwbhpcombr]

5

Como o pessoal que opera dentro de uma sala limpa se movimenta este movimento pode

introduzir partiacuteculas de outras fontes Outras atividades como escrever podem aumentar a

concentraccedilatildeo de partiacuteculas em salas limpas

A concentraccedilatildeo de partiacuteculas no ar eacute usada para definir a classe de uma sala limpa

entretanto a deposiccedilatildeo de partiacuteculas nos produtos e equipamentos deve ser igualmente

considerada Teacutecnicas como aerossoacuteis filtragem e fluxos de ar limpo satildeo os primeiros passos

para se compreender o controle de contaminaccedilatildeo Talvez os projetistas natildeo possam controlar ou

prevenir a geraccedilatildeo interna de partiacuteculas completamente mas deve-se antecipar as fontes internas

e projetar mecanismos de controle e fluxos de ar adequados para limitar o efeito desta

contaminaccedilotildees nos produtos

21 Aplicaccedilotildees de Salas Limpas

O uso de salas limpas na fabricaccedilatildeo embalagem e pesquisa cresce a medida que o niacutevel

tecnoloacutegico avanccedila e a necessidade de ambientes limpos aumenta

As aplicaccedilotildees de salas limpas podem ser divididas em grupos principais de atividade

Induacutestria farmacecircutica A preparaccedilatildeo de material farmacecircutico bioloacutegico e meacutedico

necessita salas limpas para controlar microorganismos vivos que poderiam causar o crescimento

de focos de bacteacuterias indesejados e outros contaminantes

Induacutestria Eletrocircnica O avanccedilo em semicondutores e microeletrocircnica continua

impulsionando o desenvolvimento de salas limpas

Induacutestria Aeroespacial As salas limpas foram inicialmente desenvolvidas para este tipo

de induacutestria em aplicaccedilotildees como fabricaccedilatildeo e montagem de sateacutelites miacutesseis e eletrocircnica

embarcada

Outras aplicaccedilotildees Salas limpas satildeo tambeacutem utilizadas na induacutestria alimentiacutecia induacutestria

automotiva (caso analisado neste trabalho) salas para pintura de automoacuteveis induacutestria oacutetica e na

pesquisa de material de alta tecnologia

Salas de cirurgia em hospitais podem ser classificadas como salas limpas entretanto sua

funccedilatildeo eacute limitar certos tipos de contaminaccedilotildees particulares e natildeo a quantidade de partiacuteculas

presentes Salas limpas satildeo usadas em aacutereas de isolamento de pacientes ou aacutereas de cirurgia

quando existe o risco de infecccedilatildeo

6

22 Normas vigentes

As salas limpas possuem suas normas especiacuteficas que definem entre outros aspectos a

classificaccedilatildeo dos ambientes quanto aos niacuteveis de contaminaccedilatildeo teacutecnicas construtivas adequadas

procedimentos operacionais e procedimentos de teste para verificaccedilatildeo de limpeza do ar interior

a) Federal Standard 209 ndash Airborne Particulate Cleanliness Classes in Clean Rooms and

Clean Zones

A primeira ediccedilatildeo da Norma Federal Standard 209 data de 1963 nos Estados Unidos sob

o tiacutetulo ldquoClean Room and Workstation Requirements Controlled Environmentsrdquo A Norma jaacute

obsoleta define classes de limpeza do ar e estabelece meacutetodos para mediccedilatildeo da limpeza do ar em

ambientes controlados

b) ISO 14644 - Cleanrooms and associated controlled environments

Esta norma ISO foi primeiramente aplicada na Uniatildeo Europeacuteia em 1999 e em seguida nos

Estados Unidos em 2001 onde vecircm tomando o lugar da Federal Standard 209 A ISO 14644 eacute

composta por 8 partes

Part 1 Classificaccedilatildeo da limpeza do ar ndash descreve as diferentes classes de salas limpas e define as

concentraccedilotildees de partiacuteculas respectivas a cada classes Define os meacutetodos de mediccedilatildeo do ar

ambiente para classificar quanto a concentraccedilatildeo de partiacuteculas

Part 2 Especificaccedilotildees para teste e monitoramento para provar contiacutenua validaccedilatildeo ndash fornece

informaccedilotildees quanto a intervalos de tempo para testes de conformidade de salas limpas assim

como procedimentos para testes

Part 3 Metrologia e meacutetodos de teste - Descreve os meacutetodos de teste de salas limpas para validar

sua condiccedilatildeo de conformidade com a Norma

Part 4 ndash Projeto construccedilatildeo e operaccedilatildeo ndash Descreve como uma sala limpa deve ser projetada

construiacuteda preparada para utilizaccedilatildeo

Part 5 ndash Operaccedilatildeo ndash Fornece as diretrizes gerais de como operar uma sala limpa

Part 6 ndash Termos e definiccedilotildees ndash Fornece uma coleccedilatildeo de termos e definiccedilotildees sobre salas limpas

utilizados na norma ISO

Part 7 ndash Dispositivos separadores ndash trata sobre dispositivos limpadores de ar e mini-ambientes

especialmente preparados para niacuteveis de limpeza superiores

Part 8 ndash Contaminaccedilatildeo molecular - Aborda a contaminaccedilatildeo gasosa em salas limpas

7

c) ISO 14698 ndash Cleanrooms and associated controlled environments ndash Biocontamination

control

Esta norma ISO eacute composta de trecircs partes

Part 1 ndash Princiacutepios gerais e meacutetodos ndash Aborda os meacutetodos de mediccedilatildeo de microorganismos em

salas limpas

Part 2 ndash Avaliaccedilatildeo e interpretaccedilatildeo de dados ndash Fornece informaccedilotildees de como tratar as

informaccedilotildees obtidas das mediccedilotildees de microorganismos em salas limpas

Part 3 ndash Metodologia para mediccedilatildeo da eficiecircncia de processos de limpeza ndash Determina a

eficiecircncia de processos de limpeza utilizados em salas limpas

d) NBR 13700 - Aacutereas limpas - Classificaccedilatildeo e controle de contaminaccedilatildeo

Com data de publicaccedilatildeo em Junho de 1996 a Norma Brasileira estabelece classes-padratildeo

de limpeza do ar e provecirc classes intermediaacuterias para salas e zonas de trabalho limpas baseadas

em concentraccedilotildees especificadas de partiacuteculas em suspensatildeo no ar Prescreve meacutetodos para

verificaccedilatildeo da classe e requer um plano estabelecido para monitoramento de limpeza do ar

Tambeacutem fornece um meacutetodo para determinaccedilatildeo e descriccedilatildeo das concentraccedilotildees (indicador U) de

partiacuteculas ultrafinas A NBR foi elabora baseada na Norma Federal Standard 209

23 Classificaccedilatildeo de salas limpas

Para garantir a devida proteccedilatildeo ao ser humano aos processos e aos produtos a pureza de

ar exigida em uma sala limpa deve ser determinada conforme as necessidades de cada situaccedilatildeo

especiacutefica

Afim de distinguir sistematicamente diferentes niacuteveis de qualidade de aacutereas limpas foram

estabelecidas classes de pureza de ar

As salas limpas satildeo entatildeo classificadas atraveacutes das Normas em funccedilatildeo da pureza de seu

ar interior ou seja da concentraccedilatildeo de partiacuteculas por unidade de volume de ar

A classificaccedilatildeo de salas limpas contida na parte 1 da ISO 14644 eacute a classificaccedilatildeo

mundialmente mais utilizada atualmente e esta eacute descrita conforme a tabela 1

8

Tabela 1 ndash Classificaccedilatildeo de salas limpas conforme ISO 14644-1

Limites maacuteximos de concentraccedilatildeo de partiacuteculas (partiacuteculas por

m3 de ar) para partiacuteculas iguais ou maiores que os diacircmetros

considerados mostrados abaixoClasse ISO (N)

01microm 02microm 03microm 05microm 1microm 5microm

ISO Classe 1 10 2 0 0 0 0

ISO Classe 2 100 24 10 4

ISO Classe 3 1000 237 102 35 8

ISO Classe 4 10000 2370 1020 352 83

ISO Classe 5 100000 23700 10200 3520 832 29

ISO Classe 6 1000000 237000 102000 35200 8320 293

ISO Classe 7 NA NA NA 352000 83200 2930

ISO Classe 8 NA NA NA 3520000 832000 29300

ISO Classe 9 NA NA NA 35200000 8320000 293000

Quantidade de partiacuteculas definido por Cn=10N x (01D)208 onde

Cn eacute a maacutexima concentraccedilatildeo (partiacuteculas por m3) de partiacuteculas maiores ou iguais

ao tamanho considerado

N eacute a classificaccedilatildeo ISO da sala limpa

D eacute o tamanho da partiacutecula em micrometros

01 eacute uma constante em micrometros

Como pode-se perceber na tabela 1 o grau de pureza do ar aumenta a medida que a

classificaccedilatildeo da sala limpa diminui

Para cada aplicaccedilatildeo eacute necessaacuterio definir o niacutevel de limpeza do ar necessaacuterio garantindo a

qualidade dos processos e produtos

24 Aspectos construtivos em Salas Limpas

Para que se atinja os niacuteveis de limpeza do ar requeridos para uma determinada atividade

as salas limpas devem ser projetadas e construiacutedas de forma a minimizar a geraccedilatildeo ou entrada de

contaminantes em seu interior

9

Atingir e manter niacuteveis satisfatoacuterios de limpeza do ar depende da observacircncia de aspectos

como materiais utilizados na construccedilatildeo fluxos de ar disposiccedilatildeo de equipamento e

movimentaccedilatildeo de pessoal e material entre outros

241 Zonas de controle de contaminaccedilatildeo

Uma das alternativas para se otimizar custos e eficiecircncia operacional eacute subdividir a sala

limpa em zonas as quais as mais criacuteticas apresentam os niacuteveis de contaminaccedilatildeo desejados e as

menos criacuteticas apresentam contaminaccedilatildeo mais elevada Este conceito reduz as aacutereas mais limpas

e minimiza custos entretanto o transporte de materiais e pessoas deve ser cuidadosamente

planejado A figura 2 exemplifica uma disposiccedilatildeo apropriada para uma zona mais limpa dentro

de uma sala limpa

242 Fluxos de ar em salas limpas

Os fluxos de ar em salas limpas podem classificados tanto como unidirecionais

(laminares) ou natildeo-unidirecionais (turbulentos) A combinaccedilatildeo dos dois padrotildees de fluxo de ar

tambeacutem eacute possiacutevel e eacute denominada fluxo misto Os fluxos unidirecionais satildeo geralmente

empregados em salas classe ISO 5 ou mais limpas enquanto que fluxos turbulentos ou mistos

satildeo tiacutepicos para salas classe ISO 6 ou menos limpas A figura 3 exemplifica os diferentes tipos

de fluxos de ar em salas limpas

Ambiente Interior

Sala Limpa(s)

Zona de controle(s)

Ambiente Exterior

ProcessoMateacuteria prima Produto

Mov

Pes

soal

Mov

Pes

soal

Suca

ta

Figura 2 ndash Segregaccedilatildeo por zonas [ISO 14644]

10

243 Segregaccedilatildeo de salas limpas

Para proteger as salas limpas de contaminaccedilotildees provenientes de ambientes adjacentes

com menor niacuteveis de limpeza as salas limpas devem ser mantidas a pressotildees estaacuteticas maiores

que a pressatildeo atmosfeacuterica para prevenir infiltraccedilotildees

O volume de ar insuflado deve ser suficiente para o nuacutemero de pessoas que trabalham na

sala limpa assim como deve ser suficiente para manter o ambiente pressurizado levando-se em

conta o ar de retorno e as fugas por frestas

Existem basicamente trecircs tipos de sistemas de segregaccedilatildeo de ambientes

a) Deslocamento (baixo diferencial de pressatildeo alto fluxo de ar)

Uma baixa diferenccedila de pressatildeo pode separar aacutereas limpas de natildeo limpas atraveacutes de um

leve fluxo de ar turbulento cuja velocidade deve ser maior que 02 ms conforme figura 4

Unidirecional horizontal

Turbulento

Fluxo mixtoUnidirecional vertical

Turbulento

Var gt 02ms

Aacuterea maislimpa

Aacuterea menoslimpa

Figura 3 ndash Exemplos de fluxos de ar em salas limpas

Figura 4 ndash Segregaccedilatildeo por deslocamento [ISO 14644]

11

b) Diferencial de pressatildeo (alto diferencial de pressatildeo baixo fluxo de ar)

Neste conceito cria-se um diferencial de pressatildeo no interior do ambiente da sala limpa

Este diferencial de pressatildeo eacute responsaacutevel pela formaccedilatildeo de fluxos de ar nas frestas do ambiente

evitando a infiltraccedilatildeo de contaminantes de acordo com a figura 5

O diferencial de pressatildeo recomendado eacute de 5 a 20 Pa permitindo assim a abertura de

portas e evitando a formaccedilatildeo de fluxos turbulentos que podem gerar refluxos para o interior do

ambiente

c) Barreiras fiacutesicas

O uso de barreiras fiacutesicas como divisoacuterias ou paredes pode ser a alternativa ideal para

prevenir a contaminaccedilatildeo de zonas mais limpas por outras zonas vizinhas menos limpas

244 Lay-Out de salas limpas

Conforme a Norma ISO 14644 as recomendaccedilotildees para a disposiccedilatildeo de equipamentos em

uma sala deve seguir os seguintes princiacutepios

- O tamanho da sala limpa deve ser o menor possiacutevel Em geral se a sala necessariamente

for grande deve-se separar a mesma em zonas com ou sem barreiras fiacutesicas

- A disposiccedilatildeo dos postos criacuteticos de trabalho ou de grande risco deve ser feita em

posiccedilotildees distantes das entradas e saiacutedas assim como distantes dos corredores onde haacute

grande circulaccedilatildeo

- Tubulaccedilotildees e fiaccedilotildees devem ser evitadas dentro de salas limpas

- Aparelhos aspiradores de poacute portaacuteteis ou fixos devem estar presentes dentro das salas

limpas com atenccedilatildeo para os sistemas de filtragem do ar de exaustatildeo que devem

apresentar a mesma eficiecircncia do sistema de filtragem da sala limpa

- Sistemas de comunicaccedilatildeo devem estar plenamente disponiacuteveis para evitar entradas e

saiacutedas desnecessaacuterias

5Pa lt P1-P2lt 20Pa

P2P1

Figura 5 ndash Segregaccedilatildeo por diferencial de pressatildeo [ISO14644]

12

- Janelas envidraccediladas satildeo recomendadas por permitirem a supervisatildeo das atividades no

interior da sala limpa As janelas devem ser construiacutedas de forma a natildeo poderem ser

abertas

- O nuacutemero de entradas e saiacutedas deve ser minimizado e montados de forma a constituiacuterem

uma aacuterea auxiliar isolada da sala limpa e do exterior

- As portas das aacutereas auxiliares natildeo devem ser abertas simultaneamente

- O vestiaacuterio de uma sala limpa deve permitir a separaccedilatildeo entre as pessoas que entram e

que saem da sala e deve ter tamanho suficiente para abrigar as operaccedilotildees de preparaccedilatildeo

do pessoal para entrar na sala limpa

- O vestiaacuterio deve ser dividido em 3 zonas distintas

1) Entrada onde o pessoal manipula as roupas natildeo apropriadas a sala limpa

2) Transiccedilatildeo onde o pessoal manipula as vestimentas adequadas a sala limpa

3) Acesso onde o pessoal jaacute estaacute pronto para entrar na sala limpa

- O vestiaacuterio de uma sala limpa deve considerar os seguintes aspectos

a) O nuacutemero de pessoas que utiliza o mesmo

b) O procedimento de vestuaacuterio deve ser claro e definido

c) A frequecircncia de troca de vestuaacuterio

d) Presenccedila de armaacuterios para armazenar as vestimentas

e) Presenccedila de espelhos

245 Materiais

Os materiais a serem utilizados na construccedilatildeo de uma sala limpa devem levar em conta a

classe de limpeza da sala limpa efeitos de abrasatildeo ou impacto meacutetodos de limpeza e ataques

quiacutemicos ou bioloacutegicos

Os materiais que estaratildeo em contato direto com o ar insuflado devem ser considerados

em especial incluiacutendo dutos e difusores

O acabamento interno de uma sala limpa deve conter o miacutenimo de reentracircncias e cantos

devendo ser de faacutecil limpeza

As paredes teto e junccedilotildees de uma sala limpa devem ser selados assim como todo e

qualquer equipamento que for instalado atraveacutes de paredes e tetos tais como difusores

luminaacuterias tomadas eleacutetricas dispositivos contra incecircndio janelas e portas

A tabela 2 retirada da Norma ISO 14644 exemplifica alguns materiais e suas

propriedades para construccedilatildeo de salas limpas

13

Tabela 2 ndash Materiais e suas propriedades para aplicaccedilatildeo em salas limpas conforme ISO14644

Materiais Controle

eletrostaacutetico

Resistecircncia a

abrasatildeo

Resistecircncia ao

impacto

Permeabilidade

Paredes

Alumiacutenio anodizado Pobre Bom Natildeo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Cortinas flexiacuteveis Pobre Baixo Bom Meacutedio a alto

Vidro Pobre Bom Natildeo Baixo

Vidro com filme condutor Bom Bom Natildeo Baixo

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Paineacuteis resinados Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Accedilo inox Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Meacutedio a baixo

Tetos

Alumiacutenio anodizado Pobre Bom Natildeo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Baixo Meacutedio a alto

Paineacuteis de resina Pobre a bom Bom Baixo Meacutedio a alto

Accedilo inox Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Chatildeo

Alumiacutenio anodizado (para chatildeo

suspenso)

Pobre Bom Baixo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Lajota polida Pobre Bom Bom Baixo

Vidro Pobre Bom Natildeo Baixo

Vidro com filme condutor Bom Bom Natildeo Baixo

Epoxi Pobre a bom Pobre Pobre Baixo a alto

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Paineacuteis resinados Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Accedilo inox (para chatildeo suspenso) Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Baixo a meacutedio

14

25 Aspectos operacionais em Salas Limpas

A operaccedilatildeo em uma sala limpa eacute fator determinante no desempenho do ambiente Para evitar

a geraccedilatildeo de contaminantes no interior da sala as seguintes recomendaccedilotildees devem ser seguidas

- Natildeo comer ou mascar gomas

- Natildeo rasgar papeacuteis

- Sempre utilizar as vestimentas determinadas

- Movimentos lentos

- Natildeo raspar espirrar tossir

- Natildeo usar produtos cosmeacuteticos

- Comportar-se corretamente em respeito agraves exigecircncias aerodinacircmicas

- Manter distacircncia entre pessoa e processo

- Apenas interferecircncias bem refletidas na aacuterea do processo

- Disciplina autocontrole confiabilidade

- Manter as unhas cortadas e limpas

26 Ar condicionado e ventilaccedilatildeo em salas limpas

O projeto do ar condicionado e ventilaccedilatildeo de uma sala limpa deve levar em conta os

seguintes aspectos

a) O sistema de segregaccedilatildeo do ambiente limpo (por diferenccedila de pressatildeo ou por deslocamento)

b) Conforto teacutermico

c) Caracteriacutesticas dos produtos processados na sala limpa

d) Conservaccedilatildeo de energia

Como normalmente uma sala limpa encontra-se montada dentro de um ambiente climatizado

a sua carga teacutermica principal eacute gerada normalmente pelos proacuteprios processos internos e os

equipamentos utilizados

Normalmente a manutenccedilatildeo da temperatura a niacuteveis confortaacuteveis tambeacutem eacute favorecida pelos

volumes elevados de ar insuflado pelo sistema de ventilaccedilatildeo tornando o sistema sensiacutevel aos

comandos do controle

Para determinadas aplicaccedilotildees a temperatura deve apresentar variaccedilotildees maacuteximas de +_ 005K

como na fabricaccedilatildeo de microchips Para atingir este niacutevel de estabilidade a zona controlada deve

ser a menor possiacutevel

O ar insuflado pelo sistema de ventilaccedilatildeo deve ser cuidadosamente filtrado pois este

configura a maior fonte de contaminaccedilatildeo em uma sala limpa Segundo a Norma ISO 14644 o

sistema de filtragem deve ser composto de trecircs fases

15

a) Filtragem primaacuteria do ar exterior

b) Filtragem secundaacuteria na saiacuteda dos ventiladores

c) Filtragem final no difusores

Aleacutem da filtragem os volumes insuflados devem ser suficientes para manter a pressatildeo da

sala elevada com relaccedilatildeo aos ambientes adjacentes

A Norma ISO 14644 indica para a induacutestria eletrocircnica os padrotildees de insuflamento de ar

conforme a tabela 3

Tabela 3 ndash Padrotildees de insuflamento de ar para salas limpas

Classe ISO Fluxo de ar Velocidade do ar

insuflado[ms]

Trocas de ar por

hora [m3m2h]

Exemplos de

aplicaccedilatildeo

2 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Fotolitografia

processamento de

semi-condutores

3 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Processamento de

semicondutores

4 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Fabricaccedilatildeo de

CDrsquos

5 Unidirecional 02 a 05 Natildeo especificado

Misto 01 a 03 com

fluxo direcionado

Natildeo especificado6

Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 70-160

Zonas de serviccedilo

7 Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 30-70 Zonas de serviccedilo

tratamento

superficial

8 Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 10-20 Zonas de serviccedilo

16

Jaacute o site bhp sobre salas limpas estabelece a velocidade de face nos filtros meios de

distribuiccedilatildeo do ar e retorno do ar conforme a tabela 4

Tabela 4 ndash Padrotildees para instalaccedilotildees de ventilaccedilatildeo para salas limpas

Classe ISO 8 7 6 5 4 3

Velocidade de face

nos filtros (ms)- -

01 - 025 03 ndash

045

045-050 045-050

Difusor

Teto

perfuradoMeio de

distribuiccedilatildeo do arTeto

perfurado Duto

filtrante

Teto filtrante

Retorno do ar Lateral ou junto do

piso

Lateral junto ao

piso ou pelo piso

Junto ao

piso ou

piso

Piso

3 Anaacutelise da sala limpa da JCAE

A sala limpa da JCAE foi montada em meados do ano 2000 com o objetivo de controlar o

ambiente de montagem de pequenos motores de passo conforme figura 6 Os motores de passo

satildeo utilizados em paineacuteis de automotivos para movimentaccedilatildeo dos ponteros indicadores

Figura 6 ndash Imagens do motor de passo aberto e motor de passo fechado

17

A sala limpa encontra-se montada no interior do pavilhatildeo industrial da JCAE como

mostrado na figura 7 e ocupa uma aacuterea de 386125m2

Figura 7 ndash Interior da sala limpa da JCAE

Sua estrutura foi concebida de forma a apresentar niacuteveis de limpeza compatiacuteveis com a

classificaccedilatildeo ISO 8

Caracteriacutesticas da sala limpa

Volume total 104253m3

Altura 27m

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Paineacuteis plaacutesticos brancos 100mm

Janelas internas vidro transparente 3mm

Parede externa Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso acartonado 11mm

Janela externa Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto Paineacuteis plaacutesticos brancos 10mm

Ar condicionado 15TR

Ventilaccedilatildeo indeterminada

Pressurizaccedilatildeo indeterminada

31 Levantamento dos aspectos construtivos da sala limpa da JCAE

A sala limpa da JCAE apresenta diversos problemas construtivos que devem ser

corrigidos para que o ambiente apresente condiccedilotildees de atender a Norma ISO 14644 e a

18

Resoluccedilatildeo 176 da Agecircncia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria para ambientes climatizados Entre

eles estatildeo

O detalhe mostrado na figura 8 revela uma grande aacuterea de fresta entre o teto e a parede de

vidro o que resulta em despressurizaccedilatildeo e risco de entrada de contaminantes

Nos detalhes da foto abaixo verifica-se frestas na instalaccedilatildeo de fios eleacutetricos e tubulaccedilotildees

de ar comprimido

Figura 8 ndash Detalhe da fresta na junccedilatildeo entre teto e janelas de vidro

Figura 9 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo em dutos

19

Na figura 10 eacute possiacutevel verificar a maacute instalaccedilatildeo das luminaacuterias permitindo assim a

entrada de contaminantes

A presenccedila de furos no teto conforme figura 11 compromete o desempenho da sala limpa

Na figura 12 evidencia-se a parede envidraccedilada com janelas Este tipo de parede aleacutem de

natildeo apresentar boa vedaccedilatildeo com teto permite que janelas sejam abertas e aumenta a carga

teacutermica do ambiente

Figura 11 ndash Detalhe de furo aberto no teto

Figura 12 ndash Detalhe da parede envidraccedilada com janelas

Figura 10 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo das luminaacuterias

20

O sistema de ventilaccedilatildeo e condicionamento de ar improacuteprio sem insuflamento de ar

exterior compromete a qualidade do ar interior e contraria as regulamentaccedilotildees Os esquema

da figura 13 mostra como eacute feita a ventilaccedilatildeo da sala limpa da JCAE atualmente

32 Dimensionamento do ar condicionado e ventilaccedilatildeo

321 Caacutelculo da ventilaccedilatildeo

O dimensionamento do sistema de ar condicionado da sala limpa inicia-se pela definiccedilatildeo

da vazatildeo de insuflamento de ar no ambiente

Esta vazatildeo deve ser suficiente para atender as regulamentaccedilotildees locais correspondentes a

ventilaccedilatildeo miacutenima para ambientes climatizados conforme figura 14

Aleacutem de atender as regulamentaccedilotildees o projeto da ventilaccedilatildeo deve tambeacutem atender a

Norma ISO 14644 para Salas Limpas que especifica vazotildees miacutenimas por classe de limpeza e

tambeacutem o niacutevel de pressurizaccedilatildeo que a sala deve apresentar Na tabela 5 encontra-se as

especificaccedilotildees para ventilaccedilatildeo e vazatildeo miacutenima de ar a ser insuflado na sala

Vfrestas

Vinsuflado

Ambiente internoclimatizado - resto dafaacutebrica

Figura 13 ndash Esquema do sistema atual de insuflamento de ar

Vfrestas

VretornoVinsuflado

Var exterior

Figura 14 ndash Esquema ideal do sistema de insuflamento de ar

21

Tabela 5 ndash Especificaccedilotildees de vazotildees miacutenimas conforme ANVISA e ISO 14644

Vazatildeo miacutenima renovaccedilatildeo

ndash ar exterior

[m3horapessoa]

Vazatildeo miacutenima

[m3m2h]

Vazatildeo min [m3h]

ANVISA 17 ndash 27 - 1320

Norma ISO 14644 ndash

classe 8- 10-20 57918

Caacutelculo de vazatildeo miacutenima realizado considerando ocupaccedilatildeo de 60 pessoas vazatildeo miacutenima

meacutedia por Norma ISO 14644 de 15m3m2h Vazatildeo miacutenima de renovaccedilatildeo meacutedia conforme

Anvisa de 22 m3horapessoa e aacuterea total de 38612m2

Para o caacutelculo da pressurizaccedilatildeo da sala limpa a diferenccedila de pressatildeo assumida para a sala

eacute de 15 Pa (A norma ISO 14644 especifica pressurizaccedilatildeo de 5 a 20Pa)

Considerando que a sala natildeo seraacute hermeticamente fechada eacute preciso considerar a vazatildeo de

ar pelas frestas O balanccedilo de massa fica

Vinsuflada = Vretorno + Vexterior (1)

Vinsuflada = Vretorno + Vfrestas (2)

Igualando-se (1) e (2) tem-se

Vexterior = Vfrestas (3)

Aplicando a equaccedilatildeo de Bernoulli para a vazatildeo nas frestas tem-se

P = 05du2 (4)

Onde

P eacute a diferenccedila de pressatildeo (15Pa)

d eacute densidade do ar ( 12kgm3)

u eacute a velocidade do escoamento

Temos que

u = 5 ms

22

Tendo-se a velocidade do escoamento eacute possiacutevel determinar a vazatildeo de fresta em funccedilatildeo

da aacuterea de frestas presente na sala conforme a figura 15 abaixo

A aacuterea de frestas maacutexima pode ser obtida usando-se as equaccedilotildees (3) e (4) e definindo

como vazatildeo maacutexima de frestas a vazatildeo de ar exterior a ser insuflada na sala pelo sistema de ar

condicionado A aacuterea de frestas maacutexima permitida para o sistema eacute de 00733 metros quadrados

Portanto as vazotildees de projeto devem ser

Vinsuflada = 5800m3h

Vretorno = 4780m3h

Vfrestas = Vexterior = 1320m3h

322 Caacutelculo da carga teacutermica

O caacutelculo da carga teacutermica da sala limpa eacute realizado com o programa CTVER (Programa

elaborado pelo Laboratoacuterio de Refrigeraccedilatildeo da UFRGS) para os meses de veratildeo Os dados de

entrada para o caacutelculo satildeo

Volume total 104253m3

Altura 27m

Aacuterea 386m2

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Desconsideradas pois a sala encontra-se montada dentro de um ambiente jaacute

climatizado com temperatura oscilante entre 225 a 24 oC

Parede externa (1219m2) Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso

acartonado 11mm

Vazatildeo nas frestas

01000

200030004000

50006000

00

020

040

060

08 01

012

014

016

018 0

20

220

240

260

28

Aacuterea de frestas [m2]

Vaz

atildeo d

e ar

[m

3h

]

Figura 15 ndash Graacutefico da vazatildeo de ar nas frestas em funccedilatildeo da aacuterea de frestas

23

Janela externa (2318m2) Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto idem a paredes internas

Equipamentos 11 computadores

Iluminaccedilatildeo 56 lacircmpadas fluorescentes 110Watts

Vazatildeo de ar exterior 383 ls

Os resultados do caacutelculo de carga teacutermica podem ser vistos nas figuras 16 e 17 abaixo

Nota-se que para o mecircs de Dezembro carga teacutermica maacutexima atinge aproximadamente

58000 Watts (aproximadamente165TR) e pico ocorre as 18 horas devido ao aumento de entrada

de calor pelas janelas externas Um caacutelculo aproximado da mesma sala sem as janelas exteriores

apontaria uma reduccedilatildeo na carga teacutermica maacutexima de aproximadamente 14 conforme mostra a

figura 17

Figura 16 ndash Carga teacutermica da sala no mecircs de Dezembro

Figura 17 ndash Carga teacutermica da sala supondo existecircncia de parede no lugar das janelas

24

4 Conclusotildees

A anaacutelise da sala limpa proposta neste trabalho propiciou uma visatildeo geral antes

inexistente na Empresa JCAE dos procedimentos necessaacuterios para a obtenccedilatildeo de ambientes com

contaminaccedilatildeo do ar controlada Com base nestes princiacutepios os quais quase todos satildeo definidos

por norma especiacutefica foi possiacutevel abordar aspectos construtivos da sala limpa em especial como

deve ser feita a climatizaccedilatildeo de tais ambientes

Considerando os aspectos construtivos da sala em questatildeo sugere-se as seguintes medidas

para a melhoria do desempenho do ambiente

- Revisatildeo da vedaccedilatildeo do ambiente incluindo dutos eleacutetricos luminaacuterias difusores junccedilotildees de

paredes com forro e com chatildeo Esta medida eacute necessaacuteria para a obtenccedilatildeo da aacuterea de fresta

maacutexima (00733m2) estipulada pelo caacutelculo da ventilaccedilatildeo

- Fechamento da lateral da sala que possui janelas com paredes sem janela similares as outras

laterais Esta alteraccedilatildeo reduziria a carga teacutermica do ambiente em aproximadamente 14 e

melhoraria a vedaccedilatildeo do mesmo

O caacutelculo do ar condicionado considerou as vazotildees miacutenimas previstas nas

regulamentaccedilotildees e as vazotildees miacutenimas previstas na norma para sala limpa O sistema atual deve

ser corrigido para incluir a vazatildeo de ar exterior necessaacuteria e deve ser feita uma verificaccedilatildeo das

vazotildees de insuflamento de retorno e exterior para atender as exigecircncias normativas e a

pressurizaccedilatildeo do ambiente

Os resultados de carga teacutermica satildeo satisfatoacuterios pois apresentaram o valor de 165 TR

Este valor comparado com a capacidade de refrigeraccedilatildeo do equipamento atual (15 TR) natildeo

apresenta grande diferenccedila Entretanto a capacidade de refrigeraccedilatildeo do sistema deve ser

aumentada ou deve-se montar uma parede na lateral com janelas para evitar a insolaccedilatildeo do

ambiente e reduzir a carga teacutermica

25

5 Referecircncias Bibliograacuteficas

Shames Irving H 1923 ldquoMecacircnica dos Fluiacutedosrdquo Editora Edgard Blucher LTDA Satildeo Paulo

ldquoNorma ISO 14644 Cleanrooms and associated controlled environmentsrdquo ISO standards

ldquoNorma Federal Standard 209E Airborne Particulate Cleanliness Classes in Clean Rooms

and Clean Zonesrdquo Institute of Environmental Sciences Illinois ndash EUA

ldquoResoluccedilatildeo ANVISA no 176rdquo Agencia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria Brasil

ASHRAE Handbook 1999 ldquoHeating ventilation and air-conditioning applicationsrdquo

ASHRAE publications USA

SALAS LIMPAS disponiacutevel em lt httpwwwbhpcombrslimpashtm gt acesso em 20Jan2003

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6

22 Normas vigentes

As salas limpas possuem suas normas especiacuteficas que definem entre outros aspectos a

classificaccedilatildeo dos ambientes quanto aos niacuteveis de contaminaccedilatildeo teacutecnicas construtivas adequadas

procedimentos operacionais e procedimentos de teste para verificaccedilatildeo de limpeza do ar interior

a) Federal Standard 209 ndash Airborne Particulate Cleanliness Classes in Clean Rooms and

Clean Zones

A primeira ediccedilatildeo da Norma Federal Standard 209 data de 1963 nos Estados Unidos sob

o tiacutetulo ldquoClean Room and Workstation Requirements Controlled Environmentsrdquo A Norma jaacute

obsoleta define classes de limpeza do ar e estabelece meacutetodos para mediccedilatildeo da limpeza do ar em

ambientes controlados

b) ISO 14644 - Cleanrooms and associated controlled environments

Esta norma ISO foi primeiramente aplicada na Uniatildeo Europeacuteia em 1999 e em seguida nos

Estados Unidos em 2001 onde vecircm tomando o lugar da Federal Standard 209 A ISO 14644 eacute

composta por 8 partes

Part 1 Classificaccedilatildeo da limpeza do ar ndash descreve as diferentes classes de salas limpas e define as

concentraccedilotildees de partiacuteculas respectivas a cada classes Define os meacutetodos de mediccedilatildeo do ar

ambiente para classificar quanto a concentraccedilatildeo de partiacuteculas

Part 2 Especificaccedilotildees para teste e monitoramento para provar contiacutenua validaccedilatildeo ndash fornece

informaccedilotildees quanto a intervalos de tempo para testes de conformidade de salas limpas assim

como procedimentos para testes

Part 3 Metrologia e meacutetodos de teste - Descreve os meacutetodos de teste de salas limpas para validar

sua condiccedilatildeo de conformidade com a Norma

Part 4 ndash Projeto construccedilatildeo e operaccedilatildeo ndash Descreve como uma sala limpa deve ser projetada

construiacuteda preparada para utilizaccedilatildeo

Part 5 ndash Operaccedilatildeo ndash Fornece as diretrizes gerais de como operar uma sala limpa

Part 6 ndash Termos e definiccedilotildees ndash Fornece uma coleccedilatildeo de termos e definiccedilotildees sobre salas limpas

utilizados na norma ISO

Part 7 ndash Dispositivos separadores ndash trata sobre dispositivos limpadores de ar e mini-ambientes

especialmente preparados para niacuteveis de limpeza superiores

Part 8 ndash Contaminaccedilatildeo molecular - Aborda a contaminaccedilatildeo gasosa em salas limpas

7

c) ISO 14698 ndash Cleanrooms and associated controlled environments ndash Biocontamination

control

Esta norma ISO eacute composta de trecircs partes

Part 1 ndash Princiacutepios gerais e meacutetodos ndash Aborda os meacutetodos de mediccedilatildeo de microorganismos em

salas limpas

Part 2 ndash Avaliaccedilatildeo e interpretaccedilatildeo de dados ndash Fornece informaccedilotildees de como tratar as

informaccedilotildees obtidas das mediccedilotildees de microorganismos em salas limpas

Part 3 ndash Metodologia para mediccedilatildeo da eficiecircncia de processos de limpeza ndash Determina a

eficiecircncia de processos de limpeza utilizados em salas limpas

d) NBR 13700 - Aacutereas limpas - Classificaccedilatildeo e controle de contaminaccedilatildeo

Com data de publicaccedilatildeo em Junho de 1996 a Norma Brasileira estabelece classes-padratildeo

de limpeza do ar e provecirc classes intermediaacuterias para salas e zonas de trabalho limpas baseadas

em concentraccedilotildees especificadas de partiacuteculas em suspensatildeo no ar Prescreve meacutetodos para

verificaccedilatildeo da classe e requer um plano estabelecido para monitoramento de limpeza do ar

Tambeacutem fornece um meacutetodo para determinaccedilatildeo e descriccedilatildeo das concentraccedilotildees (indicador U) de

partiacuteculas ultrafinas A NBR foi elabora baseada na Norma Federal Standard 209

23 Classificaccedilatildeo de salas limpas

Para garantir a devida proteccedilatildeo ao ser humano aos processos e aos produtos a pureza de

ar exigida em uma sala limpa deve ser determinada conforme as necessidades de cada situaccedilatildeo

especiacutefica

Afim de distinguir sistematicamente diferentes niacuteveis de qualidade de aacutereas limpas foram

estabelecidas classes de pureza de ar

As salas limpas satildeo entatildeo classificadas atraveacutes das Normas em funccedilatildeo da pureza de seu

ar interior ou seja da concentraccedilatildeo de partiacuteculas por unidade de volume de ar

A classificaccedilatildeo de salas limpas contida na parte 1 da ISO 14644 eacute a classificaccedilatildeo

mundialmente mais utilizada atualmente e esta eacute descrita conforme a tabela 1

8

Tabela 1 ndash Classificaccedilatildeo de salas limpas conforme ISO 14644-1

Limites maacuteximos de concentraccedilatildeo de partiacuteculas (partiacuteculas por

m3 de ar) para partiacuteculas iguais ou maiores que os diacircmetros

considerados mostrados abaixoClasse ISO (N)

01microm 02microm 03microm 05microm 1microm 5microm

ISO Classe 1 10 2 0 0 0 0

ISO Classe 2 100 24 10 4

ISO Classe 3 1000 237 102 35 8

ISO Classe 4 10000 2370 1020 352 83

ISO Classe 5 100000 23700 10200 3520 832 29

ISO Classe 6 1000000 237000 102000 35200 8320 293

ISO Classe 7 NA NA NA 352000 83200 2930

ISO Classe 8 NA NA NA 3520000 832000 29300

ISO Classe 9 NA NA NA 35200000 8320000 293000

Quantidade de partiacuteculas definido por Cn=10N x (01D)208 onde

Cn eacute a maacutexima concentraccedilatildeo (partiacuteculas por m3) de partiacuteculas maiores ou iguais

ao tamanho considerado

N eacute a classificaccedilatildeo ISO da sala limpa

D eacute o tamanho da partiacutecula em micrometros

01 eacute uma constante em micrometros

Como pode-se perceber na tabela 1 o grau de pureza do ar aumenta a medida que a

classificaccedilatildeo da sala limpa diminui

Para cada aplicaccedilatildeo eacute necessaacuterio definir o niacutevel de limpeza do ar necessaacuterio garantindo a

qualidade dos processos e produtos

24 Aspectos construtivos em Salas Limpas

Para que se atinja os niacuteveis de limpeza do ar requeridos para uma determinada atividade

as salas limpas devem ser projetadas e construiacutedas de forma a minimizar a geraccedilatildeo ou entrada de

contaminantes em seu interior

9

Atingir e manter niacuteveis satisfatoacuterios de limpeza do ar depende da observacircncia de aspectos

como materiais utilizados na construccedilatildeo fluxos de ar disposiccedilatildeo de equipamento e

movimentaccedilatildeo de pessoal e material entre outros

241 Zonas de controle de contaminaccedilatildeo

Uma das alternativas para se otimizar custos e eficiecircncia operacional eacute subdividir a sala

limpa em zonas as quais as mais criacuteticas apresentam os niacuteveis de contaminaccedilatildeo desejados e as

menos criacuteticas apresentam contaminaccedilatildeo mais elevada Este conceito reduz as aacutereas mais limpas

e minimiza custos entretanto o transporte de materiais e pessoas deve ser cuidadosamente

planejado A figura 2 exemplifica uma disposiccedilatildeo apropriada para uma zona mais limpa dentro

de uma sala limpa

242 Fluxos de ar em salas limpas

Os fluxos de ar em salas limpas podem classificados tanto como unidirecionais

(laminares) ou natildeo-unidirecionais (turbulentos) A combinaccedilatildeo dos dois padrotildees de fluxo de ar

tambeacutem eacute possiacutevel e eacute denominada fluxo misto Os fluxos unidirecionais satildeo geralmente

empregados em salas classe ISO 5 ou mais limpas enquanto que fluxos turbulentos ou mistos

satildeo tiacutepicos para salas classe ISO 6 ou menos limpas A figura 3 exemplifica os diferentes tipos

de fluxos de ar em salas limpas

Ambiente Interior

Sala Limpa(s)

Zona de controle(s)

Ambiente Exterior

ProcessoMateacuteria prima Produto

Mov

Pes

soal

Mov

Pes

soal

Suca

ta

Figura 2 ndash Segregaccedilatildeo por zonas [ISO 14644]

10

243 Segregaccedilatildeo de salas limpas

Para proteger as salas limpas de contaminaccedilotildees provenientes de ambientes adjacentes

com menor niacuteveis de limpeza as salas limpas devem ser mantidas a pressotildees estaacuteticas maiores

que a pressatildeo atmosfeacuterica para prevenir infiltraccedilotildees

O volume de ar insuflado deve ser suficiente para o nuacutemero de pessoas que trabalham na

sala limpa assim como deve ser suficiente para manter o ambiente pressurizado levando-se em

conta o ar de retorno e as fugas por frestas

Existem basicamente trecircs tipos de sistemas de segregaccedilatildeo de ambientes

a) Deslocamento (baixo diferencial de pressatildeo alto fluxo de ar)

Uma baixa diferenccedila de pressatildeo pode separar aacutereas limpas de natildeo limpas atraveacutes de um

leve fluxo de ar turbulento cuja velocidade deve ser maior que 02 ms conforme figura 4

Unidirecional horizontal

Turbulento

Fluxo mixtoUnidirecional vertical

Turbulento

Var gt 02ms

Aacuterea maislimpa

Aacuterea menoslimpa

Figura 3 ndash Exemplos de fluxos de ar em salas limpas

Figura 4 ndash Segregaccedilatildeo por deslocamento [ISO 14644]

11

b) Diferencial de pressatildeo (alto diferencial de pressatildeo baixo fluxo de ar)

Neste conceito cria-se um diferencial de pressatildeo no interior do ambiente da sala limpa

Este diferencial de pressatildeo eacute responsaacutevel pela formaccedilatildeo de fluxos de ar nas frestas do ambiente

evitando a infiltraccedilatildeo de contaminantes de acordo com a figura 5

O diferencial de pressatildeo recomendado eacute de 5 a 20 Pa permitindo assim a abertura de

portas e evitando a formaccedilatildeo de fluxos turbulentos que podem gerar refluxos para o interior do

ambiente

c) Barreiras fiacutesicas

O uso de barreiras fiacutesicas como divisoacuterias ou paredes pode ser a alternativa ideal para

prevenir a contaminaccedilatildeo de zonas mais limpas por outras zonas vizinhas menos limpas

244 Lay-Out de salas limpas

Conforme a Norma ISO 14644 as recomendaccedilotildees para a disposiccedilatildeo de equipamentos em

uma sala deve seguir os seguintes princiacutepios

- O tamanho da sala limpa deve ser o menor possiacutevel Em geral se a sala necessariamente

for grande deve-se separar a mesma em zonas com ou sem barreiras fiacutesicas

- A disposiccedilatildeo dos postos criacuteticos de trabalho ou de grande risco deve ser feita em

posiccedilotildees distantes das entradas e saiacutedas assim como distantes dos corredores onde haacute

grande circulaccedilatildeo

- Tubulaccedilotildees e fiaccedilotildees devem ser evitadas dentro de salas limpas

- Aparelhos aspiradores de poacute portaacuteteis ou fixos devem estar presentes dentro das salas

limpas com atenccedilatildeo para os sistemas de filtragem do ar de exaustatildeo que devem

apresentar a mesma eficiecircncia do sistema de filtragem da sala limpa

- Sistemas de comunicaccedilatildeo devem estar plenamente disponiacuteveis para evitar entradas e

saiacutedas desnecessaacuterias

5Pa lt P1-P2lt 20Pa

P2P1

Figura 5 ndash Segregaccedilatildeo por diferencial de pressatildeo [ISO14644]

12

- Janelas envidraccediladas satildeo recomendadas por permitirem a supervisatildeo das atividades no

interior da sala limpa As janelas devem ser construiacutedas de forma a natildeo poderem ser

abertas

- O nuacutemero de entradas e saiacutedas deve ser minimizado e montados de forma a constituiacuterem

uma aacuterea auxiliar isolada da sala limpa e do exterior

- As portas das aacutereas auxiliares natildeo devem ser abertas simultaneamente

- O vestiaacuterio de uma sala limpa deve permitir a separaccedilatildeo entre as pessoas que entram e

que saem da sala e deve ter tamanho suficiente para abrigar as operaccedilotildees de preparaccedilatildeo

do pessoal para entrar na sala limpa

- O vestiaacuterio deve ser dividido em 3 zonas distintas

1) Entrada onde o pessoal manipula as roupas natildeo apropriadas a sala limpa

2) Transiccedilatildeo onde o pessoal manipula as vestimentas adequadas a sala limpa

3) Acesso onde o pessoal jaacute estaacute pronto para entrar na sala limpa

- O vestiaacuterio de uma sala limpa deve considerar os seguintes aspectos

a) O nuacutemero de pessoas que utiliza o mesmo

b) O procedimento de vestuaacuterio deve ser claro e definido

c) A frequecircncia de troca de vestuaacuterio

d) Presenccedila de armaacuterios para armazenar as vestimentas

e) Presenccedila de espelhos

245 Materiais

Os materiais a serem utilizados na construccedilatildeo de uma sala limpa devem levar em conta a

classe de limpeza da sala limpa efeitos de abrasatildeo ou impacto meacutetodos de limpeza e ataques

quiacutemicos ou bioloacutegicos

Os materiais que estaratildeo em contato direto com o ar insuflado devem ser considerados

em especial incluiacutendo dutos e difusores

O acabamento interno de uma sala limpa deve conter o miacutenimo de reentracircncias e cantos

devendo ser de faacutecil limpeza

As paredes teto e junccedilotildees de uma sala limpa devem ser selados assim como todo e

qualquer equipamento que for instalado atraveacutes de paredes e tetos tais como difusores

luminaacuterias tomadas eleacutetricas dispositivos contra incecircndio janelas e portas

A tabela 2 retirada da Norma ISO 14644 exemplifica alguns materiais e suas

propriedades para construccedilatildeo de salas limpas

13

Tabela 2 ndash Materiais e suas propriedades para aplicaccedilatildeo em salas limpas conforme ISO14644

Materiais Controle

eletrostaacutetico

Resistecircncia a

abrasatildeo

Resistecircncia ao

impacto

Permeabilidade

Paredes

Alumiacutenio anodizado Pobre Bom Natildeo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Cortinas flexiacuteveis Pobre Baixo Bom Meacutedio a alto

Vidro Pobre Bom Natildeo Baixo

Vidro com filme condutor Bom Bom Natildeo Baixo

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Paineacuteis resinados Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Accedilo inox Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Meacutedio a baixo

Tetos

Alumiacutenio anodizado Pobre Bom Natildeo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Baixo Meacutedio a alto

Paineacuteis de resina Pobre a bom Bom Baixo Meacutedio a alto

Accedilo inox Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Chatildeo

Alumiacutenio anodizado (para chatildeo

suspenso)

Pobre Bom Baixo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Lajota polida Pobre Bom Bom Baixo

Vidro Pobre Bom Natildeo Baixo

Vidro com filme condutor Bom Bom Natildeo Baixo

Epoxi Pobre a bom Pobre Pobre Baixo a alto

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Paineacuteis resinados Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Accedilo inox (para chatildeo suspenso) Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Baixo a meacutedio

14

25 Aspectos operacionais em Salas Limpas

A operaccedilatildeo em uma sala limpa eacute fator determinante no desempenho do ambiente Para evitar

a geraccedilatildeo de contaminantes no interior da sala as seguintes recomendaccedilotildees devem ser seguidas

- Natildeo comer ou mascar gomas

- Natildeo rasgar papeacuteis

- Sempre utilizar as vestimentas determinadas

- Movimentos lentos

- Natildeo raspar espirrar tossir

- Natildeo usar produtos cosmeacuteticos

- Comportar-se corretamente em respeito agraves exigecircncias aerodinacircmicas

- Manter distacircncia entre pessoa e processo

- Apenas interferecircncias bem refletidas na aacuterea do processo

- Disciplina autocontrole confiabilidade

- Manter as unhas cortadas e limpas

26 Ar condicionado e ventilaccedilatildeo em salas limpas

O projeto do ar condicionado e ventilaccedilatildeo de uma sala limpa deve levar em conta os

seguintes aspectos

a) O sistema de segregaccedilatildeo do ambiente limpo (por diferenccedila de pressatildeo ou por deslocamento)

b) Conforto teacutermico

c) Caracteriacutesticas dos produtos processados na sala limpa

d) Conservaccedilatildeo de energia

Como normalmente uma sala limpa encontra-se montada dentro de um ambiente climatizado

a sua carga teacutermica principal eacute gerada normalmente pelos proacuteprios processos internos e os

equipamentos utilizados

Normalmente a manutenccedilatildeo da temperatura a niacuteveis confortaacuteveis tambeacutem eacute favorecida pelos

volumes elevados de ar insuflado pelo sistema de ventilaccedilatildeo tornando o sistema sensiacutevel aos

comandos do controle

Para determinadas aplicaccedilotildees a temperatura deve apresentar variaccedilotildees maacuteximas de +_ 005K

como na fabricaccedilatildeo de microchips Para atingir este niacutevel de estabilidade a zona controlada deve

ser a menor possiacutevel

O ar insuflado pelo sistema de ventilaccedilatildeo deve ser cuidadosamente filtrado pois este

configura a maior fonte de contaminaccedilatildeo em uma sala limpa Segundo a Norma ISO 14644 o

sistema de filtragem deve ser composto de trecircs fases

15

a) Filtragem primaacuteria do ar exterior

b) Filtragem secundaacuteria na saiacuteda dos ventiladores

c) Filtragem final no difusores

Aleacutem da filtragem os volumes insuflados devem ser suficientes para manter a pressatildeo da

sala elevada com relaccedilatildeo aos ambientes adjacentes

A Norma ISO 14644 indica para a induacutestria eletrocircnica os padrotildees de insuflamento de ar

conforme a tabela 3

Tabela 3 ndash Padrotildees de insuflamento de ar para salas limpas

Classe ISO Fluxo de ar Velocidade do ar

insuflado[ms]

Trocas de ar por

hora [m3m2h]

Exemplos de

aplicaccedilatildeo

2 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Fotolitografia

processamento de

semi-condutores

3 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Processamento de

semicondutores

4 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Fabricaccedilatildeo de

CDrsquos

5 Unidirecional 02 a 05 Natildeo especificado

Misto 01 a 03 com

fluxo direcionado

Natildeo especificado6

Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 70-160

Zonas de serviccedilo

7 Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 30-70 Zonas de serviccedilo

tratamento

superficial

8 Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 10-20 Zonas de serviccedilo

16

Jaacute o site bhp sobre salas limpas estabelece a velocidade de face nos filtros meios de

distribuiccedilatildeo do ar e retorno do ar conforme a tabela 4

Tabela 4 ndash Padrotildees para instalaccedilotildees de ventilaccedilatildeo para salas limpas

Classe ISO 8 7 6 5 4 3

Velocidade de face

nos filtros (ms)- -

01 - 025 03 ndash

045

045-050 045-050

Difusor

Teto

perfuradoMeio de

distribuiccedilatildeo do arTeto

perfurado Duto

filtrante

Teto filtrante

Retorno do ar Lateral ou junto do

piso

Lateral junto ao

piso ou pelo piso

Junto ao

piso ou

piso

Piso

3 Anaacutelise da sala limpa da JCAE

A sala limpa da JCAE foi montada em meados do ano 2000 com o objetivo de controlar o

ambiente de montagem de pequenos motores de passo conforme figura 6 Os motores de passo

satildeo utilizados em paineacuteis de automotivos para movimentaccedilatildeo dos ponteros indicadores

Figura 6 ndash Imagens do motor de passo aberto e motor de passo fechado

17

A sala limpa encontra-se montada no interior do pavilhatildeo industrial da JCAE como

mostrado na figura 7 e ocupa uma aacuterea de 386125m2

Figura 7 ndash Interior da sala limpa da JCAE

Sua estrutura foi concebida de forma a apresentar niacuteveis de limpeza compatiacuteveis com a

classificaccedilatildeo ISO 8

Caracteriacutesticas da sala limpa

Volume total 104253m3

Altura 27m

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Paineacuteis plaacutesticos brancos 100mm

Janelas internas vidro transparente 3mm

Parede externa Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso acartonado 11mm

Janela externa Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto Paineacuteis plaacutesticos brancos 10mm

Ar condicionado 15TR

Ventilaccedilatildeo indeterminada

Pressurizaccedilatildeo indeterminada

31 Levantamento dos aspectos construtivos da sala limpa da JCAE

A sala limpa da JCAE apresenta diversos problemas construtivos que devem ser

corrigidos para que o ambiente apresente condiccedilotildees de atender a Norma ISO 14644 e a

18

Resoluccedilatildeo 176 da Agecircncia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria para ambientes climatizados Entre

eles estatildeo

O detalhe mostrado na figura 8 revela uma grande aacuterea de fresta entre o teto e a parede de

vidro o que resulta em despressurizaccedilatildeo e risco de entrada de contaminantes

Nos detalhes da foto abaixo verifica-se frestas na instalaccedilatildeo de fios eleacutetricos e tubulaccedilotildees

de ar comprimido

Figura 8 ndash Detalhe da fresta na junccedilatildeo entre teto e janelas de vidro

Figura 9 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo em dutos

19

Na figura 10 eacute possiacutevel verificar a maacute instalaccedilatildeo das luminaacuterias permitindo assim a

entrada de contaminantes

A presenccedila de furos no teto conforme figura 11 compromete o desempenho da sala limpa

Na figura 12 evidencia-se a parede envidraccedilada com janelas Este tipo de parede aleacutem de

natildeo apresentar boa vedaccedilatildeo com teto permite que janelas sejam abertas e aumenta a carga

teacutermica do ambiente

Figura 11 ndash Detalhe de furo aberto no teto

Figura 12 ndash Detalhe da parede envidraccedilada com janelas

Figura 10 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo das luminaacuterias

20

O sistema de ventilaccedilatildeo e condicionamento de ar improacuteprio sem insuflamento de ar

exterior compromete a qualidade do ar interior e contraria as regulamentaccedilotildees Os esquema

da figura 13 mostra como eacute feita a ventilaccedilatildeo da sala limpa da JCAE atualmente

32 Dimensionamento do ar condicionado e ventilaccedilatildeo

321 Caacutelculo da ventilaccedilatildeo

O dimensionamento do sistema de ar condicionado da sala limpa inicia-se pela definiccedilatildeo

da vazatildeo de insuflamento de ar no ambiente

Esta vazatildeo deve ser suficiente para atender as regulamentaccedilotildees locais correspondentes a

ventilaccedilatildeo miacutenima para ambientes climatizados conforme figura 14

Aleacutem de atender as regulamentaccedilotildees o projeto da ventilaccedilatildeo deve tambeacutem atender a

Norma ISO 14644 para Salas Limpas que especifica vazotildees miacutenimas por classe de limpeza e

tambeacutem o niacutevel de pressurizaccedilatildeo que a sala deve apresentar Na tabela 5 encontra-se as

especificaccedilotildees para ventilaccedilatildeo e vazatildeo miacutenima de ar a ser insuflado na sala

Vfrestas

Vinsuflado

Ambiente internoclimatizado - resto dafaacutebrica

Figura 13 ndash Esquema do sistema atual de insuflamento de ar

Vfrestas

VretornoVinsuflado

Var exterior

Figura 14 ndash Esquema ideal do sistema de insuflamento de ar

21

Tabela 5 ndash Especificaccedilotildees de vazotildees miacutenimas conforme ANVISA e ISO 14644

Vazatildeo miacutenima renovaccedilatildeo

ndash ar exterior

[m3horapessoa]

Vazatildeo miacutenima

[m3m2h]

Vazatildeo min [m3h]

ANVISA 17 ndash 27 - 1320

Norma ISO 14644 ndash

classe 8- 10-20 57918

Caacutelculo de vazatildeo miacutenima realizado considerando ocupaccedilatildeo de 60 pessoas vazatildeo miacutenima

meacutedia por Norma ISO 14644 de 15m3m2h Vazatildeo miacutenima de renovaccedilatildeo meacutedia conforme

Anvisa de 22 m3horapessoa e aacuterea total de 38612m2

Para o caacutelculo da pressurizaccedilatildeo da sala limpa a diferenccedila de pressatildeo assumida para a sala

eacute de 15 Pa (A norma ISO 14644 especifica pressurizaccedilatildeo de 5 a 20Pa)

Considerando que a sala natildeo seraacute hermeticamente fechada eacute preciso considerar a vazatildeo de

ar pelas frestas O balanccedilo de massa fica

Vinsuflada = Vretorno + Vexterior (1)

Vinsuflada = Vretorno + Vfrestas (2)

Igualando-se (1) e (2) tem-se

Vexterior = Vfrestas (3)

Aplicando a equaccedilatildeo de Bernoulli para a vazatildeo nas frestas tem-se

P = 05du2 (4)

Onde

P eacute a diferenccedila de pressatildeo (15Pa)

d eacute densidade do ar ( 12kgm3)

u eacute a velocidade do escoamento

Temos que

u = 5 ms

22

Tendo-se a velocidade do escoamento eacute possiacutevel determinar a vazatildeo de fresta em funccedilatildeo

da aacuterea de frestas presente na sala conforme a figura 15 abaixo

A aacuterea de frestas maacutexima pode ser obtida usando-se as equaccedilotildees (3) e (4) e definindo

como vazatildeo maacutexima de frestas a vazatildeo de ar exterior a ser insuflada na sala pelo sistema de ar

condicionado A aacuterea de frestas maacutexima permitida para o sistema eacute de 00733 metros quadrados

Portanto as vazotildees de projeto devem ser

Vinsuflada = 5800m3h

Vretorno = 4780m3h

Vfrestas = Vexterior = 1320m3h

322 Caacutelculo da carga teacutermica

O caacutelculo da carga teacutermica da sala limpa eacute realizado com o programa CTVER (Programa

elaborado pelo Laboratoacuterio de Refrigeraccedilatildeo da UFRGS) para os meses de veratildeo Os dados de

entrada para o caacutelculo satildeo

Volume total 104253m3

Altura 27m

Aacuterea 386m2

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Desconsideradas pois a sala encontra-se montada dentro de um ambiente jaacute

climatizado com temperatura oscilante entre 225 a 24 oC

Parede externa (1219m2) Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso

acartonado 11mm

Vazatildeo nas frestas

01000

200030004000

50006000

00

020

040

060

08 01

012

014

016

018 0

20

220

240

260

28

Aacuterea de frestas [m2]

Vaz

atildeo d

e ar

[m

3h

]

Figura 15 ndash Graacutefico da vazatildeo de ar nas frestas em funccedilatildeo da aacuterea de frestas

23

Janela externa (2318m2) Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto idem a paredes internas

Equipamentos 11 computadores

Iluminaccedilatildeo 56 lacircmpadas fluorescentes 110Watts

Vazatildeo de ar exterior 383 ls

Os resultados do caacutelculo de carga teacutermica podem ser vistos nas figuras 16 e 17 abaixo

Nota-se que para o mecircs de Dezembro carga teacutermica maacutexima atinge aproximadamente

58000 Watts (aproximadamente165TR) e pico ocorre as 18 horas devido ao aumento de entrada

de calor pelas janelas externas Um caacutelculo aproximado da mesma sala sem as janelas exteriores

apontaria uma reduccedilatildeo na carga teacutermica maacutexima de aproximadamente 14 conforme mostra a

figura 17

Figura 16 ndash Carga teacutermica da sala no mecircs de Dezembro

Figura 17 ndash Carga teacutermica da sala supondo existecircncia de parede no lugar das janelas

24

4 Conclusotildees

A anaacutelise da sala limpa proposta neste trabalho propiciou uma visatildeo geral antes

inexistente na Empresa JCAE dos procedimentos necessaacuterios para a obtenccedilatildeo de ambientes com

contaminaccedilatildeo do ar controlada Com base nestes princiacutepios os quais quase todos satildeo definidos

por norma especiacutefica foi possiacutevel abordar aspectos construtivos da sala limpa em especial como

deve ser feita a climatizaccedilatildeo de tais ambientes

Considerando os aspectos construtivos da sala em questatildeo sugere-se as seguintes medidas

para a melhoria do desempenho do ambiente

- Revisatildeo da vedaccedilatildeo do ambiente incluindo dutos eleacutetricos luminaacuterias difusores junccedilotildees de

paredes com forro e com chatildeo Esta medida eacute necessaacuteria para a obtenccedilatildeo da aacuterea de fresta

maacutexima (00733m2) estipulada pelo caacutelculo da ventilaccedilatildeo

- Fechamento da lateral da sala que possui janelas com paredes sem janela similares as outras

laterais Esta alteraccedilatildeo reduziria a carga teacutermica do ambiente em aproximadamente 14 e

melhoraria a vedaccedilatildeo do mesmo

O caacutelculo do ar condicionado considerou as vazotildees miacutenimas previstas nas

regulamentaccedilotildees e as vazotildees miacutenimas previstas na norma para sala limpa O sistema atual deve

ser corrigido para incluir a vazatildeo de ar exterior necessaacuteria e deve ser feita uma verificaccedilatildeo das

vazotildees de insuflamento de retorno e exterior para atender as exigecircncias normativas e a

pressurizaccedilatildeo do ambiente

Os resultados de carga teacutermica satildeo satisfatoacuterios pois apresentaram o valor de 165 TR

Este valor comparado com a capacidade de refrigeraccedilatildeo do equipamento atual (15 TR) natildeo

apresenta grande diferenccedila Entretanto a capacidade de refrigeraccedilatildeo do sistema deve ser

aumentada ou deve-se montar uma parede na lateral com janelas para evitar a insolaccedilatildeo do

ambiente e reduzir a carga teacutermica

25

5 Referecircncias Bibliograacuteficas

Shames Irving H 1923 ldquoMecacircnica dos Fluiacutedosrdquo Editora Edgard Blucher LTDA Satildeo Paulo

ldquoNorma ISO 14644 Cleanrooms and associated controlled environmentsrdquo ISO standards

ldquoNorma Federal Standard 209E Airborne Particulate Cleanliness Classes in Clean Rooms

and Clean Zonesrdquo Institute of Environmental Sciences Illinois ndash EUA

ldquoResoluccedilatildeo ANVISA no 176rdquo Agencia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria Brasil

ASHRAE Handbook 1999 ldquoHeating ventilation and air-conditioning applicationsrdquo

ASHRAE publications USA

SALAS LIMPAS disponiacutevel em lt httpwwwbhpcombrslimpashtm gt acesso em 20Jan2003

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7

c) ISO 14698 ndash Cleanrooms and associated controlled environments ndash Biocontamination

control

Esta norma ISO eacute composta de trecircs partes

Part 1 ndash Princiacutepios gerais e meacutetodos ndash Aborda os meacutetodos de mediccedilatildeo de microorganismos em

salas limpas

Part 2 ndash Avaliaccedilatildeo e interpretaccedilatildeo de dados ndash Fornece informaccedilotildees de como tratar as

informaccedilotildees obtidas das mediccedilotildees de microorganismos em salas limpas

Part 3 ndash Metodologia para mediccedilatildeo da eficiecircncia de processos de limpeza ndash Determina a

eficiecircncia de processos de limpeza utilizados em salas limpas

d) NBR 13700 - Aacutereas limpas - Classificaccedilatildeo e controle de contaminaccedilatildeo

Com data de publicaccedilatildeo em Junho de 1996 a Norma Brasileira estabelece classes-padratildeo

de limpeza do ar e provecirc classes intermediaacuterias para salas e zonas de trabalho limpas baseadas

em concentraccedilotildees especificadas de partiacuteculas em suspensatildeo no ar Prescreve meacutetodos para

verificaccedilatildeo da classe e requer um plano estabelecido para monitoramento de limpeza do ar

Tambeacutem fornece um meacutetodo para determinaccedilatildeo e descriccedilatildeo das concentraccedilotildees (indicador U) de

partiacuteculas ultrafinas A NBR foi elabora baseada na Norma Federal Standard 209

23 Classificaccedilatildeo de salas limpas

Para garantir a devida proteccedilatildeo ao ser humano aos processos e aos produtos a pureza de

ar exigida em uma sala limpa deve ser determinada conforme as necessidades de cada situaccedilatildeo

especiacutefica

Afim de distinguir sistematicamente diferentes niacuteveis de qualidade de aacutereas limpas foram

estabelecidas classes de pureza de ar

As salas limpas satildeo entatildeo classificadas atraveacutes das Normas em funccedilatildeo da pureza de seu

ar interior ou seja da concentraccedilatildeo de partiacuteculas por unidade de volume de ar

A classificaccedilatildeo de salas limpas contida na parte 1 da ISO 14644 eacute a classificaccedilatildeo

mundialmente mais utilizada atualmente e esta eacute descrita conforme a tabela 1

8

Tabela 1 ndash Classificaccedilatildeo de salas limpas conforme ISO 14644-1

Limites maacuteximos de concentraccedilatildeo de partiacuteculas (partiacuteculas por

m3 de ar) para partiacuteculas iguais ou maiores que os diacircmetros

considerados mostrados abaixoClasse ISO (N)

01microm 02microm 03microm 05microm 1microm 5microm

ISO Classe 1 10 2 0 0 0 0

ISO Classe 2 100 24 10 4

ISO Classe 3 1000 237 102 35 8

ISO Classe 4 10000 2370 1020 352 83

ISO Classe 5 100000 23700 10200 3520 832 29

ISO Classe 6 1000000 237000 102000 35200 8320 293

ISO Classe 7 NA NA NA 352000 83200 2930

ISO Classe 8 NA NA NA 3520000 832000 29300

ISO Classe 9 NA NA NA 35200000 8320000 293000

Quantidade de partiacuteculas definido por Cn=10N x (01D)208 onde

Cn eacute a maacutexima concentraccedilatildeo (partiacuteculas por m3) de partiacuteculas maiores ou iguais

ao tamanho considerado

N eacute a classificaccedilatildeo ISO da sala limpa

D eacute o tamanho da partiacutecula em micrometros

01 eacute uma constante em micrometros

Como pode-se perceber na tabela 1 o grau de pureza do ar aumenta a medida que a

classificaccedilatildeo da sala limpa diminui

Para cada aplicaccedilatildeo eacute necessaacuterio definir o niacutevel de limpeza do ar necessaacuterio garantindo a

qualidade dos processos e produtos

24 Aspectos construtivos em Salas Limpas

Para que se atinja os niacuteveis de limpeza do ar requeridos para uma determinada atividade

as salas limpas devem ser projetadas e construiacutedas de forma a minimizar a geraccedilatildeo ou entrada de

contaminantes em seu interior

9

Atingir e manter niacuteveis satisfatoacuterios de limpeza do ar depende da observacircncia de aspectos

como materiais utilizados na construccedilatildeo fluxos de ar disposiccedilatildeo de equipamento e

movimentaccedilatildeo de pessoal e material entre outros

241 Zonas de controle de contaminaccedilatildeo

Uma das alternativas para se otimizar custos e eficiecircncia operacional eacute subdividir a sala

limpa em zonas as quais as mais criacuteticas apresentam os niacuteveis de contaminaccedilatildeo desejados e as

menos criacuteticas apresentam contaminaccedilatildeo mais elevada Este conceito reduz as aacutereas mais limpas

e minimiza custos entretanto o transporte de materiais e pessoas deve ser cuidadosamente

planejado A figura 2 exemplifica uma disposiccedilatildeo apropriada para uma zona mais limpa dentro

de uma sala limpa

242 Fluxos de ar em salas limpas

Os fluxos de ar em salas limpas podem classificados tanto como unidirecionais

(laminares) ou natildeo-unidirecionais (turbulentos) A combinaccedilatildeo dos dois padrotildees de fluxo de ar

tambeacutem eacute possiacutevel e eacute denominada fluxo misto Os fluxos unidirecionais satildeo geralmente

empregados em salas classe ISO 5 ou mais limpas enquanto que fluxos turbulentos ou mistos

satildeo tiacutepicos para salas classe ISO 6 ou menos limpas A figura 3 exemplifica os diferentes tipos

de fluxos de ar em salas limpas

Ambiente Interior

Sala Limpa(s)

Zona de controle(s)

Ambiente Exterior

ProcessoMateacuteria prima Produto

Mov

Pes

soal

Mov

Pes

soal

Suca

ta

Figura 2 ndash Segregaccedilatildeo por zonas [ISO 14644]

10

243 Segregaccedilatildeo de salas limpas

Para proteger as salas limpas de contaminaccedilotildees provenientes de ambientes adjacentes

com menor niacuteveis de limpeza as salas limpas devem ser mantidas a pressotildees estaacuteticas maiores

que a pressatildeo atmosfeacuterica para prevenir infiltraccedilotildees

O volume de ar insuflado deve ser suficiente para o nuacutemero de pessoas que trabalham na

sala limpa assim como deve ser suficiente para manter o ambiente pressurizado levando-se em

conta o ar de retorno e as fugas por frestas

Existem basicamente trecircs tipos de sistemas de segregaccedilatildeo de ambientes

a) Deslocamento (baixo diferencial de pressatildeo alto fluxo de ar)

Uma baixa diferenccedila de pressatildeo pode separar aacutereas limpas de natildeo limpas atraveacutes de um

leve fluxo de ar turbulento cuja velocidade deve ser maior que 02 ms conforme figura 4

Unidirecional horizontal

Turbulento

Fluxo mixtoUnidirecional vertical

Turbulento

Var gt 02ms

Aacuterea maislimpa

Aacuterea menoslimpa

Figura 3 ndash Exemplos de fluxos de ar em salas limpas

Figura 4 ndash Segregaccedilatildeo por deslocamento [ISO 14644]

11

b) Diferencial de pressatildeo (alto diferencial de pressatildeo baixo fluxo de ar)

Neste conceito cria-se um diferencial de pressatildeo no interior do ambiente da sala limpa

Este diferencial de pressatildeo eacute responsaacutevel pela formaccedilatildeo de fluxos de ar nas frestas do ambiente

evitando a infiltraccedilatildeo de contaminantes de acordo com a figura 5

O diferencial de pressatildeo recomendado eacute de 5 a 20 Pa permitindo assim a abertura de

portas e evitando a formaccedilatildeo de fluxos turbulentos que podem gerar refluxos para o interior do

ambiente

c) Barreiras fiacutesicas

O uso de barreiras fiacutesicas como divisoacuterias ou paredes pode ser a alternativa ideal para

prevenir a contaminaccedilatildeo de zonas mais limpas por outras zonas vizinhas menos limpas

244 Lay-Out de salas limpas

Conforme a Norma ISO 14644 as recomendaccedilotildees para a disposiccedilatildeo de equipamentos em

uma sala deve seguir os seguintes princiacutepios

- O tamanho da sala limpa deve ser o menor possiacutevel Em geral se a sala necessariamente

for grande deve-se separar a mesma em zonas com ou sem barreiras fiacutesicas

- A disposiccedilatildeo dos postos criacuteticos de trabalho ou de grande risco deve ser feita em

posiccedilotildees distantes das entradas e saiacutedas assim como distantes dos corredores onde haacute

grande circulaccedilatildeo

- Tubulaccedilotildees e fiaccedilotildees devem ser evitadas dentro de salas limpas

- Aparelhos aspiradores de poacute portaacuteteis ou fixos devem estar presentes dentro das salas

limpas com atenccedilatildeo para os sistemas de filtragem do ar de exaustatildeo que devem

apresentar a mesma eficiecircncia do sistema de filtragem da sala limpa

- Sistemas de comunicaccedilatildeo devem estar plenamente disponiacuteveis para evitar entradas e

saiacutedas desnecessaacuterias

5Pa lt P1-P2lt 20Pa

P2P1

Figura 5 ndash Segregaccedilatildeo por diferencial de pressatildeo [ISO14644]

12

- Janelas envidraccediladas satildeo recomendadas por permitirem a supervisatildeo das atividades no

interior da sala limpa As janelas devem ser construiacutedas de forma a natildeo poderem ser

abertas

- O nuacutemero de entradas e saiacutedas deve ser minimizado e montados de forma a constituiacuterem

uma aacuterea auxiliar isolada da sala limpa e do exterior

- As portas das aacutereas auxiliares natildeo devem ser abertas simultaneamente

- O vestiaacuterio de uma sala limpa deve permitir a separaccedilatildeo entre as pessoas que entram e

que saem da sala e deve ter tamanho suficiente para abrigar as operaccedilotildees de preparaccedilatildeo

do pessoal para entrar na sala limpa

- O vestiaacuterio deve ser dividido em 3 zonas distintas

1) Entrada onde o pessoal manipula as roupas natildeo apropriadas a sala limpa

2) Transiccedilatildeo onde o pessoal manipula as vestimentas adequadas a sala limpa

3) Acesso onde o pessoal jaacute estaacute pronto para entrar na sala limpa

- O vestiaacuterio de uma sala limpa deve considerar os seguintes aspectos

a) O nuacutemero de pessoas que utiliza o mesmo

b) O procedimento de vestuaacuterio deve ser claro e definido

c) A frequecircncia de troca de vestuaacuterio

d) Presenccedila de armaacuterios para armazenar as vestimentas

e) Presenccedila de espelhos

245 Materiais

Os materiais a serem utilizados na construccedilatildeo de uma sala limpa devem levar em conta a

classe de limpeza da sala limpa efeitos de abrasatildeo ou impacto meacutetodos de limpeza e ataques

quiacutemicos ou bioloacutegicos

Os materiais que estaratildeo em contato direto com o ar insuflado devem ser considerados

em especial incluiacutendo dutos e difusores

O acabamento interno de uma sala limpa deve conter o miacutenimo de reentracircncias e cantos

devendo ser de faacutecil limpeza

As paredes teto e junccedilotildees de uma sala limpa devem ser selados assim como todo e

qualquer equipamento que for instalado atraveacutes de paredes e tetos tais como difusores

luminaacuterias tomadas eleacutetricas dispositivos contra incecircndio janelas e portas

A tabela 2 retirada da Norma ISO 14644 exemplifica alguns materiais e suas

propriedades para construccedilatildeo de salas limpas

13

Tabela 2 ndash Materiais e suas propriedades para aplicaccedilatildeo em salas limpas conforme ISO14644

Materiais Controle

eletrostaacutetico

Resistecircncia a

abrasatildeo

Resistecircncia ao

impacto

Permeabilidade

Paredes

Alumiacutenio anodizado Pobre Bom Natildeo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Cortinas flexiacuteveis Pobre Baixo Bom Meacutedio a alto

Vidro Pobre Bom Natildeo Baixo

Vidro com filme condutor Bom Bom Natildeo Baixo

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Paineacuteis resinados Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Accedilo inox Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Meacutedio a baixo

Tetos

Alumiacutenio anodizado Pobre Bom Natildeo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Baixo Meacutedio a alto

Paineacuteis de resina Pobre a bom Bom Baixo Meacutedio a alto

Accedilo inox Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Chatildeo

Alumiacutenio anodizado (para chatildeo

suspenso)

Pobre Bom Baixo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Lajota polida Pobre Bom Bom Baixo

Vidro Pobre Bom Natildeo Baixo

Vidro com filme condutor Bom Bom Natildeo Baixo

Epoxi Pobre a bom Pobre Pobre Baixo a alto

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Paineacuteis resinados Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Accedilo inox (para chatildeo suspenso) Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Baixo a meacutedio

14

25 Aspectos operacionais em Salas Limpas

A operaccedilatildeo em uma sala limpa eacute fator determinante no desempenho do ambiente Para evitar

a geraccedilatildeo de contaminantes no interior da sala as seguintes recomendaccedilotildees devem ser seguidas

- Natildeo comer ou mascar gomas

- Natildeo rasgar papeacuteis

- Sempre utilizar as vestimentas determinadas

- Movimentos lentos

- Natildeo raspar espirrar tossir

- Natildeo usar produtos cosmeacuteticos

- Comportar-se corretamente em respeito agraves exigecircncias aerodinacircmicas

- Manter distacircncia entre pessoa e processo

- Apenas interferecircncias bem refletidas na aacuterea do processo

- Disciplina autocontrole confiabilidade

- Manter as unhas cortadas e limpas

26 Ar condicionado e ventilaccedilatildeo em salas limpas

O projeto do ar condicionado e ventilaccedilatildeo de uma sala limpa deve levar em conta os

seguintes aspectos

a) O sistema de segregaccedilatildeo do ambiente limpo (por diferenccedila de pressatildeo ou por deslocamento)

b) Conforto teacutermico

c) Caracteriacutesticas dos produtos processados na sala limpa

d) Conservaccedilatildeo de energia

Como normalmente uma sala limpa encontra-se montada dentro de um ambiente climatizado

a sua carga teacutermica principal eacute gerada normalmente pelos proacuteprios processos internos e os

equipamentos utilizados

Normalmente a manutenccedilatildeo da temperatura a niacuteveis confortaacuteveis tambeacutem eacute favorecida pelos

volumes elevados de ar insuflado pelo sistema de ventilaccedilatildeo tornando o sistema sensiacutevel aos

comandos do controle

Para determinadas aplicaccedilotildees a temperatura deve apresentar variaccedilotildees maacuteximas de +_ 005K

como na fabricaccedilatildeo de microchips Para atingir este niacutevel de estabilidade a zona controlada deve

ser a menor possiacutevel

O ar insuflado pelo sistema de ventilaccedilatildeo deve ser cuidadosamente filtrado pois este

configura a maior fonte de contaminaccedilatildeo em uma sala limpa Segundo a Norma ISO 14644 o

sistema de filtragem deve ser composto de trecircs fases

15

a) Filtragem primaacuteria do ar exterior

b) Filtragem secundaacuteria na saiacuteda dos ventiladores

c) Filtragem final no difusores

Aleacutem da filtragem os volumes insuflados devem ser suficientes para manter a pressatildeo da

sala elevada com relaccedilatildeo aos ambientes adjacentes

A Norma ISO 14644 indica para a induacutestria eletrocircnica os padrotildees de insuflamento de ar

conforme a tabela 3

Tabela 3 ndash Padrotildees de insuflamento de ar para salas limpas

Classe ISO Fluxo de ar Velocidade do ar

insuflado[ms]

Trocas de ar por

hora [m3m2h]

Exemplos de

aplicaccedilatildeo

2 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Fotolitografia

processamento de

semi-condutores

3 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Processamento de

semicondutores

4 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Fabricaccedilatildeo de

CDrsquos

5 Unidirecional 02 a 05 Natildeo especificado

Misto 01 a 03 com

fluxo direcionado

Natildeo especificado6

Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 70-160

Zonas de serviccedilo

7 Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 30-70 Zonas de serviccedilo

tratamento

superficial

8 Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 10-20 Zonas de serviccedilo

16

Jaacute o site bhp sobre salas limpas estabelece a velocidade de face nos filtros meios de

distribuiccedilatildeo do ar e retorno do ar conforme a tabela 4

Tabela 4 ndash Padrotildees para instalaccedilotildees de ventilaccedilatildeo para salas limpas

Classe ISO 8 7 6 5 4 3

Velocidade de face

nos filtros (ms)- -

01 - 025 03 ndash

045

045-050 045-050

Difusor

Teto

perfuradoMeio de

distribuiccedilatildeo do arTeto

perfurado Duto

filtrante

Teto filtrante

Retorno do ar Lateral ou junto do

piso

Lateral junto ao

piso ou pelo piso

Junto ao

piso ou

piso

Piso

3 Anaacutelise da sala limpa da JCAE

A sala limpa da JCAE foi montada em meados do ano 2000 com o objetivo de controlar o

ambiente de montagem de pequenos motores de passo conforme figura 6 Os motores de passo

satildeo utilizados em paineacuteis de automotivos para movimentaccedilatildeo dos ponteros indicadores

Figura 6 ndash Imagens do motor de passo aberto e motor de passo fechado

17

A sala limpa encontra-se montada no interior do pavilhatildeo industrial da JCAE como

mostrado na figura 7 e ocupa uma aacuterea de 386125m2

Figura 7 ndash Interior da sala limpa da JCAE

Sua estrutura foi concebida de forma a apresentar niacuteveis de limpeza compatiacuteveis com a

classificaccedilatildeo ISO 8

Caracteriacutesticas da sala limpa

Volume total 104253m3

Altura 27m

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Paineacuteis plaacutesticos brancos 100mm

Janelas internas vidro transparente 3mm

Parede externa Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso acartonado 11mm

Janela externa Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto Paineacuteis plaacutesticos brancos 10mm

Ar condicionado 15TR

Ventilaccedilatildeo indeterminada

Pressurizaccedilatildeo indeterminada

31 Levantamento dos aspectos construtivos da sala limpa da JCAE

A sala limpa da JCAE apresenta diversos problemas construtivos que devem ser

corrigidos para que o ambiente apresente condiccedilotildees de atender a Norma ISO 14644 e a

18

Resoluccedilatildeo 176 da Agecircncia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria para ambientes climatizados Entre

eles estatildeo

O detalhe mostrado na figura 8 revela uma grande aacuterea de fresta entre o teto e a parede de

vidro o que resulta em despressurizaccedilatildeo e risco de entrada de contaminantes

Nos detalhes da foto abaixo verifica-se frestas na instalaccedilatildeo de fios eleacutetricos e tubulaccedilotildees

de ar comprimido

Figura 8 ndash Detalhe da fresta na junccedilatildeo entre teto e janelas de vidro

Figura 9 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo em dutos

19

Na figura 10 eacute possiacutevel verificar a maacute instalaccedilatildeo das luminaacuterias permitindo assim a

entrada de contaminantes

A presenccedila de furos no teto conforme figura 11 compromete o desempenho da sala limpa

Na figura 12 evidencia-se a parede envidraccedilada com janelas Este tipo de parede aleacutem de

natildeo apresentar boa vedaccedilatildeo com teto permite que janelas sejam abertas e aumenta a carga

teacutermica do ambiente

Figura 11 ndash Detalhe de furo aberto no teto

Figura 12 ndash Detalhe da parede envidraccedilada com janelas

Figura 10 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo das luminaacuterias

20

O sistema de ventilaccedilatildeo e condicionamento de ar improacuteprio sem insuflamento de ar

exterior compromete a qualidade do ar interior e contraria as regulamentaccedilotildees Os esquema

da figura 13 mostra como eacute feita a ventilaccedilatildeo da sala limpa da JCAE atualmente

32 Dimensionamento do ar condicionado e ventilaccedilatildeo

321 Caacutelculo da ventilaccedilatildeo

O dimensionamento do sistema de ar condicionado da sala limpa inicia-se pela definiccedilatildeo

da vazatildeo de insuflamento de ar no ambiente

Esta vazatildeo deve ser suficiente para atender as regulamentaccedilotildees locais correspondentes a

ventilaccedilatildeo miacutenima para ambientes climatizados conforme figura 14

Aleacutem de atender as regulamentaccedilotildees o projeto da ventilaccedilatildeo deve tambeacutem atender a

Norma ISO 14644 para Salas Limpas que especifica vazotildees miacutenimas por classe de limpeza e

tambeacutem o niacutevel de pressurizaccedilatildeo que a sala deve apresentar Na tabela 5 encontra-se as

especificaccedilotildees para ventilaccedilatildeo e vazatildeo miacutenima de ar a ser insuflado na sala

Vfrestas

Vinsuflado

Ambiente internoclimatizado - resto dafaacutebrica

Figura 13 ndash Esquema do sistema atual de insuflamento de ar

Vfrestas

VretornoVinsuflado

Var exterior

Figura 14 ndash Esquema ideal do sistema de insuflamento de ar

21

Tabela 5 ndash Especificaccedilotildees de vazotildees miacutenimas conforme ANVISA e ISO 14644

Vazatildeo miacutenima renovaccedilatildeo

ndash ar exterior

[m3horapessoa]

Vazatildeo miacutenima

[m3m2h]

Vazatildeo min [m3h]

ANVISA 17 ndash 27 - 1320

Norma ISO 14644 ndash

classe 8- 10-20 57918

Caacutelculo de vazatildeo miacutenima realizado considerando ocupaccedilatildeo de 60 pessoas vazatildeo miacutenima

meacutedia por Norma ISO 14644 de 15m3m2h Vazatildeo miacutenima de renovaccedilatildeo meacutedia conforme

Anvisa de 22 m3horapessoa e aacuterea total de 38612m2

Para o caacutelculo da pressurizaccedilatildeo da sala limpa a diferenccedila de pressatildeo assumida para a sala

eacute de 15 Pa (A norma ISO 14644 especifica pressurizaccedilatildeo de 5 a 20Pa)

Considerando que a sala natildeo seraacute hermeticamente fechada eacute preciso considerar a vazatildeo de

ar pelas frestas O balanccedilo de massa fica

Vinsuflada = Vretorno + Vexterior (1)

Vinsuflada = Vretorno + Vfrestas (2)

Igualando-se (1) e (2) tem-se

Vexterior = Vfrestas (3)

Aplicando a equaccedilatildeo de Bernoulli para a vazatildeo nas frestas tem-se

P = 05du2 (4)

Onde

P eacute a diferenccedila de pressatildeo (15Pa)

d eacute densidade do ar ( 12kgm3)

u eacute a velocidade do escoamento

Temos que

u = 5 ms

22

Tendo-se a velocidade do escoamento eacute possiacutevel determinar a vazatildeo de fresta em funccedilatildeo

da aacuterea de frestas presente na sala conforme a figura 15 abaixo

A aacuterea de frestas maacutexima pode ser obtida usando-se as equaccedilotildees (3) e (4) e definindo

como vazatildeo maacutexima de frestas a vazatildeo de ar exterior a ser insuflada na sala pelo sistema de ar

condicionado A aacuterea de frestas maacutexima permitida para o sistema eacute de 00733 metros quadrados

Portanto as vazotildees de projeto devem ser

Vinsuflada = 5800m3h

Vretorno = 4780m3h

Vfrestas = Vexterior = 1320m3h

322 Caacutelculo da carga teacutermica

O caacutelculo da carga teacutermica da sala limpa eacute realizado com o programa CTVER (Programa

elaborado pelo Laboratoacuterio de Refrigeraccedilatildeo da UFRGS) para os meses de veratildeo Os dados de

entrada para o caacutelculo satildeo

Volume total 104253m3

Altura 27m

Aacuterea 386m2

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Desconsideradas pois a sala encontra-se montada dentro de um ambiente jaacute

climatizado com temperatura oscilante entre 225 a 24 oC

Parede externa (1219m2) Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso

acartonado 11mm

Vazatildeo nas frestas

01000

200030004000

50006000

00

020

040

060

08 01

012

014

016

018 0

20

220

240

260

28

Aacuterea de frestas [m2]

Vaz

atildeo d

e ar

[m

3h

]

Figura 15 ndash Graacutefico da vazatildeo de ar nas frestas em funccedilatildeo da aacuterea de frestas

23

Janela externa (2318m2) Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto idem a paredes internas

Equipamentos 11 computadores

Iluminaccedilatildeo 56 lacircmpadas fluorescentes 110Watts

Vazatildeo de ar exterior 383 ls

Os resultados do caacutelculo de carga teacutermica podem ser vistos nas figuras 16 e 17 abaixo

Nota-se que para o mecircs de Dezembro carga teacutermica maacutexima atinge aproximadamente

58000 Watts (aproximadamente165TR) e pico ocorre as 18 horas devido ao aumento de entrada

de calor pelas janelas externas Um caacutelculo aproximado da mesma sala sem as janelas exteriores

apontaria uma reduccedilatildeo na carga teacutermica maacutexima de aproximadamente 14 conforme mostra a

figura 17

Figura 16 ndash Carga teacutermica da sala no mecircs de Dezembro

Figura 17 ndash Carga teacutermica da sala supondo existecircncia de parede no lugar das janelas

24

4 Conclusotildees

A anaacutelise da sala limpa proposta neste trabalho propiciou uma visatildeo geral antes

inexistente na Empresa JCAE dos procedimentos necessaacuterios para a obtenccedilatildeo de ambientes com

contaminaccedilatildeo do ar controlada Com base nestes princiacutepios os quais quase todos satildeo definidos

por norma especiacutefica foi possiacutevel abordar aspectos construtivos da sala limpa em especial como

deve ser feita a climatizaccedilatildeo de tais ambientes

Considerando os aspectos construtivos da sala em questatildeo sugere-se as seguintes medidas

para a melhoria do desempenho do ambiente

- Revisatildeo da vedaccedilatildeo do ambiente incluindo dutos eleacutetricos luminaacuterias difusores junccedilotildees de

paredes com forro e com chatildeo Esta medida eacute necessaacuteria para a obtenccedilatildeo da aacuterea de fresta

maacutexima (00733m2) estipulada pelo caacutelculo da ventilaccedilatildeo

- Fechamento da lateral da sala que possui janelas com paredes sem janela similares as outras

laterais Esta alteraccedilatildeo reduziria a carga teacutermica do ambiente em aproximadamente 14 e

melhoraria a vedaccedilatildeo do mesmo

O caacutelculo do ar condicionado considerou as vazotildees miacutenimas previstas nas

regulamentaccedilotildees e as vazotildees miacutenimas previstas na norma para sala limpa O sistema atual deve

ser corrigido para incluir a vazatildeo de ar exterior necessaacuteria e deve ser feita uma verificaccedilatildeo das

vazotildees de insuflamento de retorno e exterior para atender as exigecircncias normativas e a

pressurizaccedilatildeo do ambiente

Os resultados de carga teacutermica satildeo satisfatoacuterios pois apresentaram o valor de 165 TR

Este valor comparado com a capacidade de refrigeraccedilatildeo do equipamento atual (15 TR) natildeo

apresenta grande diferenccedila Entretanto a capacidade de refrigeraccedilatildeo do sistema deve ser

aumentada ou deve-se montar uma parede na lateral com janelas para evitar a insolaccedilatildeo do

ambiente e reduzir a carga teacutermica

25

5 Referecircncias Bibliograacuteficas

Shames Irving H 1923 ldquoMecacircnica dos Fluiacutedosrdquo Editora Edgard Blucher LTDA Satildeo Paulo

ldquoNorma ISO 14644 Cleanrooms and associated controlled environmentsrdquo ISO standards

ldquoNorma Federal Standard 209E Airborne Particulate Cleanliness Classes in Clean Rooms

and Clean Zonesrdquo Institute of Environmental Sciences Illinois ndash EUA

ldquoResoluccedilatildeo ANVISA no 176rdquo Agencia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria Brasil

ASHRAE Handbook 1999 ldquoHeating ventilation and air-conditioning applicationsrdquo

ASHRAE publications USA

SALAS LIMPAS disponiacutevel em lt httpwwwbhpcombrslimpashtm gt acesso em 20Jan2003

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8

Tabela 1 ndash Classificaccedilatildeo de salas limpas conforme ISO 14644-1

Limites maacuteximos de concentraccedilatildeo de partiacuteculas (partiacuteculas por

m3 de ar) para partiacuteculas iguais ou maiores que os diacircmetros

considerados mostrados abaixoClasse ISO (N)

01microm 02microm 03microm 05microm 1microm 5microm

ISO Classe 1 10 2 0 0 0 0

ISO Classe 2 100 24 10 4

ISO Classe 3 1000 237 102 35 8

ISO Classe 4 10000 2370 1020 352 83

ISO Classe 5 100000 23700 10200 3520 832 29

ISO Classe 6 1000000 237000 102000 35200 8320 293

ISO Classe 7 NA NA NA 352000 83200 2930

ISO Classe 8 NA NA NA 3520000 832000 29300

ISO Classe 9 NA NA NA 35200000 8320000 293000

Quantidade de partiacuteculas definido por Cn=10N x (01D)208 onde

Cn eacute a maacutexima concentraccedilatildeo (partiacuteculas por m3) de partiacuteculas maiores ou iguais

ao tamanho considerado

N eacute a classificaccedilatildeo ISO da sala limpa

D eacute o tamanho da partiacutecula em micrometros

01 eacute uma constante em micrometros

Como pode-se perceber na tabela 1 o grau de pureza do ar aumenta a medida que a

classificaccedilatildeo da sala limpa diminui

Para cada aplicaccedilatildeo eacute necessaacuterio definir o niacutevel de limpeza do ar necessaacuterio garantindo a

qualidade dos processos e produtos

24 Aspectos construtivos em Salas Limpas

Para que se atinja os niacuteveis de limpeza do ar requeridos para uma determinada atividade

as salas limpas devem ser projetadas e construiacutedas de forma a minimizar a geraccedilatildeo ou entrada de

contaminantes em seu interior

9

Atingir e manter niacuteveis satisfatoacuterios de limpeza do ar depende da observacircncia de aspectos

como materiais utilizados na construccedilatildeo fluxos de ar disposiccedilatildeo de equipamento e

movimentaccedilatildeo de pessoal e material entre outros

241 Zonas de controle de contaminaccedilatildeo

Uma das alternativas para se otimizar custos e eficiecircncia operacional eacute subdividir a sala

limpa em zonas as quais as mais criacuteticas apresentam os niacuteveis de contaminaccedilatildeo desejados e as

menos criacuteticas apresentam contaminaccedilatildeo mais elevada Este conceito reduz as aacutereas mais limpas

e minimiza custos entretanto o transporte de materiais e pessoas deve ser cuidadosamente

planejado A figura 2 exemplifica uma disposiccedilatildeo apropriada para uma zona mais limpa dentro

de uma sala limpa

242 Fluxos de ar em salas limpas

Os fluxos de ar em salas limpas podem classificados tanto como unidirecionais

(laminares) ou natildeo-unidirecionais (turbulentos) A combinaccedilatildeo dos dois padrotildees de fluxo de ar

tambeacutem eacute possiacutevel e eacute denominada fluxo misto Os fluxos unidirecionais satildeo geralmente

empregados em salas classe ISO 5 ou mais limpas enquanto que fluxos turbulentos ou mistos

satildeo tiacutepicos para salas classe ISO 6 ou menos limpas A figura 3 exemplifica os diferentes tipos

de fluxos de ar em salas limpas

Ambiente Interior

Sala Limpa(s)

Zona de controle(s)

Ambiente Exterior

ProcessoMateacuteria prima Produto

Mov

Pes

soal

Mov

Pes

soal

Suca

ta

Figura 2 ndash Segregaccedilatildeo por zonas [ISO 14644]

10

243 Segregaccedilatildeo de salas limpas

Para proteger as salas limpas de contaminaccedilotildees provenientes de ambientes adjacentes

com menor niacuteveis de limpeza as salas limpas devem ser mantidas a pressotildees estaacuteticas maiores

que a pressatildeo atmosfeacuterica para prevenir infiltraccedilotildees

O volume de ar insuflado deve ser suficiente para o nuacutemero de pessoas que trabalham na

sala limpa assim como deve ser suficiente para manter o ambiente pressurizado levando-se em

conta o ar de retorno e as fugas por frestas

Existem basicamente trecircs tipos de sistemas de segregaccedilatildeo de ambientes

a) Deslocamento (baixo diferencial de pressatildeo alto fluxo de ar)

Uma baixa diferenccedila de pressatildeo pode separar aacutereas limpas de natildeo limpas atraveacutes de um

leve fluxo de ar turbulento cuja velocidade deve ser maior que 02 ms conforme figura 4

Unidirecional horizontal

Turbulento

Fluxo mixtoUnidirecional vertical

Turbulento

Var gt 02ms

Aacuterea maislimpa

Aacuterea menoslimpa

Figura 3 ndash Exemplos de fluxos de ar em salas limpas

Figura 4 ndash Segregaccedilatildeo por deslocamento [ISO 14644]

11

b) Diferencial de pressatildeo (alto diferencial de pressatildeo baixo fluxo de ar)

Neste conceito cria-se um diferencial de pressatildeo no interior do ambiente da sala limpa

Este diferencial de pressatildeo eacute responsaacutevel pela formaccedilatildeo de fluxos de ar nas frestas do ambiente

evitando a infiltraccedilatildeo de contaminantes de acordo com a figura 5

O diferencial de pressatildeo recomendado eacute de 5 a 20 Pa permitindo assim a abertura de

portas e evitando a formaccedilatildeo de fluxos turbulentos que podem gerar refluxos para o interior do

ambiente

c) Barreiras fiacutesicas

O uso de barreiras fiacutesicas como divisoacuterias ou paredes pode ser a alternativa ideal para

prevenir a contaminaccedilatildeo de zonas mais limpas por outras zonas vizinhas menos limpas

244 Lay-Out de salas limpas

Conforme a Norma ISO 14644 as recomendaccedilotildees para a disposiccedilatildeo de equipamentos em

uma sala deve seguir os seguintes princiacutepios

- O tamanho da sala limpa deve ser o menor possiacutevel Em geral se a sala necessariamente

for grande deve-se separar a mesma em zonas com ou sem barreiras fiacutesicas

- A disposiccedilatildeo dos postos criacuteticos de trabalho ou de grande risco deve ser feita em

posiccedilotildees distantes das entradas e saiacutedas assim como distantes dos corredores onde haacute

grande circulaccedilatildeo

- Tubulaccedilotildees e fiaccedilotildees devem ser evitadas dentro de salas limpas

- Aparelhos aspiradores de poacute portaacuteteis ou fixos devem estar presentes dentro das salas

limpas com atenccedilatildeo para os sistemas de filtragem do ar de exaustatildeo que devem

apresentar a mesma eficiecircncia do sistema de filtragem da sala limpa

- Sistemas de comunicaccedilatildeo devem estar plenamente disponiacuteveis para evitar entradas e

saiacutedas desnecessaacuterias

5Pa lt P1-P2lt 20Pa

P2P1

Figura 5 ndash Segregaccedilatildeo por diferencial de pressatildeo [ISO14644]

12

- Janelas envidraccediladas satildeo recomendadas por permitirem a supervisatildeo das atividades no

interior da sala limpa As janelas devem ser construiacutedas de forma a natildeo poderem ser

abertas

- O nuacutemero de entradas e saiacutedas deve ser minimizado e montados de forma a constituiacuterem

uma aacuterea auxiliar isolada da sala limpa e do exterior

- As portas das aacutereas auxiliares natildeo devem ser abertas simultaneamente

- O vestiaacuterio de uma sala limpa deve permitir a separaccedilatildeo entre as pessoas que entram e

que saem da sala e deve ter tamanho suficiente para abrigar as operaccedilotildees de preparaccedilatildeo

do pessoal para entrar na sala limpa

- O vestiaacuterio deve ser dividido em 3 zonas distintas

1) Entrada onde o pessoal manipula as roupas natildeo apropriadas a sala limpa

2) Transiccedilatildeo onde o pessoal manipula as vestimentas adequadas a sala limpa

3) Acesso onde o pessoal jaacute estaacute pronto para entrar na sala limpa

- O vestiaacuterio de uma sala limpa deve considerar os seguintes aspectos

a) O nuacutemero de pessoas que utiliza o mesmo

b) O procedimento de vestuaacuterio deve ser claro e definido

c) A frequecircncia de troca de vestuaacuterio

d) Presenccedila de armaacuterios para armazenar as vestimentas

e) Presenccedila de espelhos

245 Materiais

Os materiais a serem utilizados na construccedilatildeo de uma sala limpa devem levar em conta a

classe de limpeza da sala limpa efeitos de abrasatildeo ou impacto meacutetodos de limpeza e ataques

quiacutemicos ou bioloacutegicos

Os materiais que estaratildeo em contato direto com o ar insuflado devem ser considerados

em especial incluiacutendo dutos e difusores

O acabamento interno de uma sala limpa deve conter o miacutenimo de reentracircncias e cantos

devendo ser de faacutecil limpeza

As paredes teto e junccedilotildees de uma sala limpa devem ser selados assim como todo e

qualquer equipamento que for instalado atraveacutes de paredes e tetos tais como difusores

luminaacuterias tomadas eleacutetricas dispositivos contra incecircndio janelas e portas

A tabela 2 retirada da Norma ISO 14644 exemplifica alguns materiais e suas

propriedades para construccedilatildeo de salas limpas

13

Tabela 2 ndash Materiais e suas propriedades para aplicaccedilatildeo em salas limpas conforme ISO14644

Materiais Controle

eletrostaacutetico

Resistecircncia a

abrasatildeo

Resistecircncia ao

impacto

Permeabilidade

Paredes

Alumiacutenio anodizado Pobre Bom Natildeo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Cortinas flexiacuteveis Pobre Baixo Bom Meacutedio a alto

Vidro Pobre Bom Natildeo Baixo

Vidro com filme condutor Bom Bom Natildeo Baixo

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Paineacuteis resinados Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Accedilo inox Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Meacutedio a baixo

Tetos

Alumiacutenio anodizado Pobre Bom Natildeo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Baixo Meacutedio a alto

Paineacuteis de resina Pobre a bom Bom Baixo Meacutedio a alto

Accedilo inox Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Chatildeo

Alumiacutenio anodizado (para chatildeo

suspenso)

Pobre Bom Baixo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Lajota polida Pobre Bom Bom Baixo

Vidro Pobre Bom Natildeo Baixo

Vidro com filme condutor Bom Bom Natildeo Baixo

Epoxi Pobre a bom Pobre Pobre Baixo a alto

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Paineacuteis resinados Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Accedilo inox (para chatildeo suspenso) Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Baixo a meacutedio

14

25 Aspectos operacionais em Salas Limpas

A operaccedilatildeo em uma sala limpa eacute fator determinante no desempenho do ambiente Para evitar

a geraccedilatildeo de contaminantes no interior da sala as seguintes recomendaccedilotildees devem ser seguidas

- Natildeo comer ou mascar gomas

- Natildeo rasgar papeacuteis

- Sempre utilizar as vestimentas determinadas

- Movimentos lentos

- Natildeo raspar espirrar tossir

- Natildeo usar produtos cosmeacuteticos

- Comportar-se corretamente em respeito agraves exigecircncias aerodinacircmicas

- Manter distacircncia entre pessoa e processo

- Apenas interferecircncias bem refletidas na aacuterea do processo

- Disciplina autocontrole confiabilidade

- Manter as unhas cortadas e limpas

26 Ar condicionado e ventilaccedilatildeo em salas limpas

O projeto do ar condicionado e ventilaccedilatildeo de uma sala limpa deve levar em conta os

seguintes aspectos

a) O sistema de segregaccedilatildeo do ambiente limpo (por diferenccedila de pressatildeo ou por deslocamento)

b) Conforto teacutermico

c) Caracteriacutesticas dos produtos processados na sala limpa

d) Conservaccedilatildeo de energia

Como normalmente uma sala limpa encontra-se montada dentro de um ambiente climatizado

a sua carga teacutermica principal eacute gerada normalmente pelos proacuteprios processos internos e os

equipamentos utilizados

Normalmente a manutenccedilatildeo da temperatura a niacuteveis confortaacuteveis tambeacutem eacute favorecida pelos

volumes elevados de ar insuflado pelo sistema de ventilaccedilatildeo tornando o sistema sensiacutevel aos

comandos do controle

Para determinadas aplicaccedilotildees a temperatura deve apresentar variaccedilotildees maacuteximas de +_ 005K

como na fabricaccedilatildeo de microchips Para atingir este niacutevel de estabilidade a zona controlada deve

ser a menor possiacutevel

O ar insuflado pelo sistema de ventilaccedilatildeo deve ser cuidadosamente filtrado pois este

configura a maior fonte de contaminaccedilatildeo em uma sala limpa Segundo a Norma ISO 14644 o

sistema de filtragem deve ser composto de trecircs fases

15

a) Filtragem primaacuteria do ar exterior

b) Filtragem secundaacuteria na saiacuteda dos ventiladores

c) Filtragem final no difusores

Aleacutem da filtragem os volumes insuflados devem ser suficientes para manter a pressatildeo da

sala elevada com relaccedilatildeo aos ambientes adjacentes

A Norma ISO 14644 indica para a induacutestria eletrocircnica os padrotildees de insuflamento de ar

conforme a tabela 3

Tabela 3 ndash Padrotildees de insuflamento de ar para salas limpas

Classe ISO Fluxo de ar Velocidade do ar

insuflado[ms]

Trocas de ar por

hora [m3m2h]

Exemplos de

aplicaccedilatildeo

2 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Fotolitografia

processamento de

semi-condutores

3 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Processamento de

semicondutores

4 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Fabricaccedilatildeo de

CDrsquos

5 Unidirecional 02 a 05 Natildeo especificado

Misto 01 a 03 com

fluxo direcionado

Natildeo especificado6

Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 70-160

Zonas de serviccedilo

7 Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 30-70 Zonas de serviccedilo

tratamento

superficial

8 Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 10-20 Zonas de serviccedilo

16

Jaacute o site bhp sobre salas limpas estabelece a velocidade de face nos filtros meios de

distribuiccedilatildeo do ar e retorno do ar conforme a tabela 4

Tabela 4 ndash Padrotildees para instalaccedilotildees de ventilaccedilatildeo para salas limpas

Classe ISO 8 7 6 5 4 3

Velocidade de face

nos filtros (ms)- -

01 - 025 03 ndash

045

045-050 045-050

Difusor

Teto

perfuradoMeio de

distribuiccedilatildeo do arTeto

perfurado Duto

filtrante

Teto filtrante

Retorno do ar Lateral ou junto do

piso

Lateral junto ao

piso ou pelo piso

Junto ao

piso ou

piso

Piso

3 Anaacutelise da sala limpa da JCAE

A sala limpa da JCAE foi montada em meados do ano 2000 com o objetivo de controlar o

ambiente de montagem de pequenos motores de passo conforme figura 6 Os motores de passo

satildeo utilizados em paineacuteis de automotivos para movimentaccedilatildeo dos ponteros indicadores

Figura 6 ndash Imagens do motor de passo aberto e motor de passo fechado

17

A sala limpa encontra-se montada no interior do pavilhatildeo industrial da JCAE como

mostrado na figura 7 e ocupa uma aacuterea de 386125m2

Figura 7 ndash Interior da sala limpa da JCAE

Sua estrutura foi concebida de forma a apresentar niacuteveis de limpeza compatiacuteveis com a

classificaccedilatildeo ISO 8

Caracteriacutesticas da sala limpa

Volume total 104253m3

Altura 27m

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Paineacuteis plaacutesticos brancos 100mm

Janelas internas vidro transparente 3mm

Parede externa Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso acartonado 11mm

Janela externa Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto Paineacuteis plaacutesticos brancos 10mm

Ar condicionado 15TR

Ventilaccedilatildeo indeterminada

Pressurizaccedilatildeo indeterminada

31 Levantamento dos aspectos construtivos da sala limpa da JCAE

A sala limpa da JCAE apresenta diversos problemas construtivos que devem ser

corrigidos para que o ambiente apresente condiccedilotildees de atender a Norma ISO 14644 e a

18

Resoluccedilatildeo 176 da Agecircncia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria para ambientes climatizados Entre

eles estatildeo

O detalhe mostrado na figura 8 revela uma grande aacuterea de fresta entre o teto e a parede de

vidro o que resulta em despressurizaccedilatildeo e risco de entrada de contaminantes

Nos detalhes da foto abaixo verifica-se frestas na instalaccedilatildeo de fios eleacutetricos e tubulaccedilotildees

de ar comprimido

Figura 8 ndash Detalhe da fresta na junccedilatildeo entre teto e janelas de vidro

Figura 9 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo em dutos

19

Na figura 10 eacute possiacutevel verificar a maacute instalaccedilatildeo das luminaacuterias permitindo assim a

entrada de contaminantes

A presenccedila de furos no teto conforme figura 11 compromete o desempenho da sala limpa

Na figura 12 evidencia-se a parede envidraccedilada com janelas Este tipo de parede aleacutem de

natildeo apresentar boa vedaccedilatildeo com teto permite que janelas sejam abertas e aumenta a carga

teacutermica do ambiente

Figura 11 ndash Detalhe de furo aberto no teto

Figura 12 ndash Detalhe da parede envidraccedilada com janelas

Figura 10 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo das luminaacuterias

20

O sistema de ventilaccedilatildeo e condicionamento de ar improacuteprio sem insuflamento de ar

exterior compromete a qualidade do ar interior e contraria as regulamentaccedilotildees Os esquema

da figura 13 mostra como eacute feita a ventilaccedilatildeo da sala limpa da JCAE atualmente

32 Dimensionamento do ar condicionado e ventilaccedilatildeo

321 Caacutelculo da ventilaccedilatildeo

O dimensionamento do sistema de ar condicionado da sala limpa inicia-se pela definiccedilatildeo

da vazatildeo de insuflamento de ar no ambiente

Esta vazatildeo deve ser suficiente para atender as regulamentaccedilotildees locais correspondentes a

ventilaccedilatildeo miacutenima para ambientes climatizados conforme figura 14

Aleacutem de atender as regulamentaccedilotildees o projeto da ventilaccedilatildeo deve tambeacutem atender a

Norma ISO 14644 para Salas Limpas que especifica vazotildees miacutenimas por classe de limpeza e

tambeacutem o niacutevel de pressurizaccedilatildeo que a sala deve apresentar Na tabela 5 encontra-se as

especificaccedilotildees para ventilaccedilatildeo e vazatildeo miacutenima de ar a ser insuflado na sala

Vfrestas

Vinsuflado

Ambiente internoclimatizado - resto dafaacutebrica

Figura 13 ndash Esquema do sistema atual de insuflamento de ar

Vfrestas

VretornoVinsuflado

Var exterior

Figura 14 ndash Esquema ideal do sistema de insuflamento de ar

21

Tabela 5 ndash Especificaccedilotildees de vazotildees miacutenimas conforme ANVISA e ISO 14644

Vazatildeo miacutenima renovaccedilatildeo

ndash ar exterior

[m3horapessoa]

Vazatildeo miacutenima

[m3m2h]

Vazatildeo min [m3h]

ANVISA 17 ndash 27 - 1320

Norma ISO 14644 ndash

classe 8- 10-20 57918

Caacutelculo de vazatildeo miacutenima realizado considerando ocupaccedilatildeo de 60 pessoas vazatildeo miacutenima

meacutedia por Norma ISO 14644 de 15m3m2h Vazatildeo miacutenima de renovaccedilatildeo meacutedia conforme

Anvisa de 22 m3horapessoa e aacuterea total de 38612m2

Para o caacutelculo da pressurizaccedilatildeo da sala limpa a diferenccedila de pressatildeo assumida para a sala

eacute de 15 Pa (A norma ISO 14644 especifica pressurizaccedilatildeo de 5 a 20Pa)

Considerando que a sala natildeo seraacute hermeticamente fechada eacute preciso considerar a vazatildeo de

ar pelas frestas O balanccedilo de massa fica

Vinsuflada = Vretorno + Vexterior (1)

Vinsuflada = Vretorno + Vfrestas (2)

Igualando-se (1) e (2) tem-se

Vexterior = Vfrestas (3)

Aplicando a equaccedilatildeo de Bernoulli para a vazatildeo nas frestas tem-se

P = 05du2 (4)

Onde

P eacute a diferenccedila de pressatildeo (15Pa)

d eacute densidade do ar ( 12kgm3)

u eacute a velocidade do escoamento

Temos que

u = 5 ms

22

Tendo-se a velocidade do escoamento eacute possiacutevel determinar a vazatildeo de fresta em funccedilatildeo

da aacuterea de frestas presente na sala conforme a figura 15 abaixo

A aacuterea de frestas maacutexima pode ser obtida usando-se as equaccedilotildees (3) e (4) e definindo

como vazatildeo maacutexima de frestas a vazatildeo de ar exterior a ser insuflada na sala pelo sistema de ar

condicionado A aacuterea de frestas maacutexima permitida para o sistema eacute de 00733 metros quadrados

Portanto as vazotildees de projeto devem ser

Vinsuflada = 5800m3h

Vretorno = 4780m3h

Vfrestas = Vexterior = 1320m3h

322 Caacutelculo da carga teacutermica

O caacutelculo da carga teacutermica da sala limpa eacute realizado com o programa CTVER (Programa

elaborado pelo Laboratoacuterio de Refrigeraccedilatildeo da UFRGS) para os meses de veratildeo Os dados de

entrada para o caacutelculo satildeo

Volume total 104253m3

Altura 27m

Aacuterea 386m2

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Desconsideradas pois a sala encontra-se montada dentro de um ambiente jaacute

climatizado com temperatura oscilante entre 225 a 24 oC

Parede externa (1219m2) Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso

acartonado 11mm

Vazatildeo nas frestas

01000

200030004000

50006000

00

020

040

060

08 01

012

014

016

018 0

20

220

240

260

28

Aacuterea de frestas [m2]

Vaz

atildeo d

e ar

[m

3h

]

Figura 15 ndash Graacutefico da vazatildeo de ar nas frestas em funccedilatildeo da aacuterea de frestas

23

Janela externa (2318m2) Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto idem a paredes internas

Equipamentos 11 computadores

Iluminaccedilatildeo 56 lacircmpadas fluorescentes 110Watts

Vazatildeo de ar exterior 383 ls

Os resultados do caacutelculo de carga teacutermica podem ser vistos nas figuras 16 e 17 abaixo

Nota-se que para o mecircs de Dezembro carga teacutermica maacutexima atinge aproximadamente

58000 Watts (aproximadamente165TR) e pico ocorre as 18 horas devido ao aumento de entrada

de calor pelas janelas externas Um caacutelculo aproximado da mesma sala sem as janelas exteriores

apontaria uma reduccedilatildeo na carga teacutermica maacutexima de aproximadamente 14 conforme mostra a

figura 17

Figura 16 ndash Carga teacutermica da sala no mecircs de Dezembro

Figura 17 ndash Carga teacutermica da sala supondo existecircncia de parede no lugar das janelas

24

4 Conclusotildees

A anaacutelise da sala limpa proposta neste trabalho propiciou uma visatildeo geral antes

inexistente na Empresa JCAE dos procedimentos necessaacuterios para a obtenccedilatildeo de ambientes com

contaminaccedilatildeo do ar controlada Com base nestes princiacutepios os quais quase todos satildeo definidos

por norma especiacutefica foi possiacutevel abordar aspectos construtivos da sala limpa em especial como

deve ser feita a climatizaccedilatildeo de tais ambientes

Considerando os aspectos construtivos da sala em questatildeo sugere-se as seguintes medidas

para a melhoria do desempenho do ambiente

- Revisatildeo da vedaccedilatildeo do ambiente incluindo dutos eleacutetricos luminaacuterias difusores junccedilotildees de

paredes com forro e com chatildeo Esta medida eacute necessaacuteria para a obtenccedilatildeo da aacuterea de fresta

maacutexima (00733m2) estipulada pelo caacutelculo da ventilaccedilatildeo

- Fechamento da lateral da sala que possui janelas com paredes sem janela similares as outras

laterais Esta alteraccedilatildeo reduziria a carga teacutermica do ambiente em aproximadamente 14 e

melhoraria a vedaccedilatildeo do mesmo

O caacutelculo do ar condicionado considerou as vazotildees miacutenimas previstas nas

regulamentaccedilotildees e as vazotildees miacutenimas previstas na norma para sala limpa O sistema atual deve

ser corrigido para incluir a vazatildeo de ar exterior necessaacuteria e deve ser feita uma verificaccedilatildeo das

vazotildees de insuflamento de retorno e exterior para atender as exigecircncias normativas e a

pressurizaccedilatildeo do ambiente

Os resultados de carga teacutermica satildeo satisfatoacuterios pois apresentaram o valor de 165 TR

Este valor comparado com a capacidade de refrigeraccedilatildeo do equipamento atual (15 TR) natildeo

apresenta grande diferenccedila Entretanto a capacidade de refrigeraccedilatildeo do sistema deve ser

aumentada ou deve-se montar uma parede na lateral com janelas para evitar a insolaccedilatildeo do

ambiente e reduzir a carga teacutermica

25

5 Referecircncias Bibliograacuteficas

Shames Irving H 1923 ldquoMecacircnica dos Fluiacutedosrdquo Editora Edgard Blucher LTDA Satildeo Paulo

ldquoNorma ISO 14644 Cleanrooms and associated controlled environmentsrdquo ISO standards

ldquoNorma Federal Standard 209E Airborne Particulate Cleanliness Classes in Clean Rooms

and Clean Zonesrdquo Institute of Environmental Sciences Illinois ndash EUA

ldquoResoluccedilatildeo ANVISA no 176rdquo Agencia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria Brasil

ASHRAE Handbook 1999 ldquoHeating ventilation and air-conditioning applicationsrdquo

ASHRAE publications USA

SALAS LIMPAS disponiacutevel em lt httpwwwbhpcombrslimpashtm gt acesso em 20Jan2003

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9

Atingir e manter niacuteveis satisfatoacuterios de limpeza do ar depende da observacircncia de aspectos

como materiais utilizados na construccedilatildeo fluxos de ar disposiccedilatildeo de equipamento e

movimentaccedilatildeo de pessoal e material entre outros

241 Zonas de controle de contaminaccedilatildeo

Uma das alternativas para se otimizar custos e eficiecircncia operacional eacute subdividir a sala

limpa em zonas as quais as mais criacuteticas apresentam os niacuteveis de contaminaccedilatildeo desejados e as

menos criacuteticas apresentam contaminaccedilatildeo mais elevada Este conceito reduz as aacutereas mais limpas

e minimiza custos entretanto o transporte de materiais e pessoas deve ser cuidadosamente

planejado A figura 2 exemplifica uma disposiccedilatildeo apropriada para uma zona mais limpa dentro

de uma sala limpa

242 Fluxos de ar em salas limpas

Os fluxos de ar em salas limpas podem classificados tanto como unidirecionais

(laminares) ou natildeo-unidirecionais (turbulentos) A combinaccedilatildeo dos dois padrotildees de fluxo de ar

tambeacutem eacute possiacutevel e eacute denominada fluxo misto Os fluxos unidirecionais satildeo geralmente

empregados em salas classe ISO 5 ou mais limpas enquanto que fluxos turbulentos ou mistos

satildeo tiacutepicos para salas classe ISO 6 ou menos limpas A figura 3 exemplifica os diferentes tipos

de fluxos de ar em salas limpas

Ambiente Interior

Sala Limpa(s)

Zona de controle(s)

Ambiente Exterior

ProcessoMateacuteria prima Produto

Mov

Pes

soal

Mov

Pes

soal

Suca

ta

Figura 2 ndash Segregaccedilatildeo por zonas [ISO 14644]

10

243 Segregaccedilatildeo de salas limpas

Para proteger as salas limpas de contaminaccedilotildees provenientes de ambientes adjacentes

com menor niacuteveis de limpeza as salas limpas devem ser mantidas a pressotildees estaacuteticas maiores

que a pressatildeo atmosfeacuterica para prevenir infiltraccedilotildees

O volume de ar insuflado deve ser suficiente para o nuacutemero de pessoas que trabalham na

sala limpa assim como deve ser suficiente para manter o ambiente pressurizado levando-se em

conta o ar de retorno e as fugas por frestas

Existem basicamente trecircs tipos de sistemas de segregaccedilatildeo de ambientes

a) Deslocamento (baixo diferencial de pressatildeo alto fluxo de ar)

Uma baixa diferenccedila de pressatildeo pode separar aacutereas limpas de natildeo limpas atraveacutes de um

leve fluxo de ar turbulento cuja velocidade deve ser maior que 02 ms conforme figura 4

Unidirecional horizontal

Turbulento

Fluxo mixtoUnidirecional vertical

Turbulento

Var gt 02ms

Aacuterea maislimpa

Aacuterea menoslimpa

Figura 3 ndash Exemplos de fluxos de ar em salas limpas

Figura 4 ndash Segregaccedilatildeo por deslocamento [ISO 14644]

11

b) Diferencial de pressatildeo (alto diferencial de pressatildeo baixo fluxo de ar)

Neste conceito cria-se um diferencial de pressatildeo no interior do ambiente da sala limpa

Este diferencial de pressatildeo eacute responsaacutevel pela formaccedilatildeo de fluxos de ar nas frestas do ambiente

evitando a infiltraccedilatildeo de contaminantes de acordo com a figura 5

O diferencial de pressatildeo recomendado eacute de 5 a 20 Pa permitindo assim a abertura de

portas e evitando a formaccedilatildeo de fluxos turbulentos que podem gerar refluxos para o interior do

ambiente

c) Barreiras fiacutesicas

O uso de barreiras fiacutesicas como divisoacuterias ou paredes pode ser a alternativa ideal para

prevenir a contaminaccedilatildeo de zonas mais limpas por outras zonas vizinhas menos limpas

244 Lay-Out de salas limpas

Conforme a Norma ISO 14644 as recomendaccedilotildees para a disposiccedilatildeo de equipamentos em

uma sala deve seguir os seguintes princiacutepios

- O tamanho da sala limpa deve ser o menor possiacutevel Em geral se a sala necessariamente

for grande deve-se separar a mesma em zonas com ou sem barreiras fiacutesicas

- A disposiccedilatildeo dos postos criacuteticos de trabalho ou de grande risco deve ser feita em

posiccedilotildees distantes das entradas e saiacutedas assim como distantes dos corredores onde haacute

grande circulaccedilatildeo

- Tubulaccedilotildees e fiaccedilotildees devem ser evitadas dentro de salas limpas

- Aparelhos aspiradores de poacute portaacuteteis ou fixos devem estar presentes dentro das salas

limpas com atenccedilatildeo para os sistemas de filtragem do ar de exaustatildeo que devem

apresentar a mesma eficiecircncia do sistema de filtragem da sala limpa

- Sistemas de comunicaccedilatildeo devem estar plenamente disponiacuteveis para evitar entradas e

saiacutedas desnecessaacuterias

5Pa lt P1-P2lt 20Pa

P2P1

Figura 5 ndash Segregaccedilatildeo por diferencial de pressatildeo [ISO14644]

12

- Janelas envidraccediladas satildeo recomendadas por permitirem a supervisatildeo das atividades no

interior da sala limpa As janelas devem ser construiacutedas de forma a natildeo poderem ser

abertas

- O nuacutemero de entradas e saiacutedas deve ser minimizado e montados de forma a constituiacuterem

uma aacuterea auxiliar isolada da sala limpa e do exterior

- As portas das aacutereas auxiliares natildeo devem ser abertas simultaneamente

- O vestiaacuterio de uma sala limpa deve permitir a separaccedilatildeo entre as pessoas que entram e

que saem da sala e deve ter tamanho suficiente para abrigar as operaccedilotildees de preparaccedilatildeo

do pessoal para entrar na sala limpa

- O vestiaacuterio deve ser dividido em 3 zonas distintas

1) Entrada onde o pessoal manipula as roupas natildeo apropriadas a sala limpa

2) Transiccedilatildeo onde o pessoal manipula as vestimentas adequadas a sala limpa

3) Acesso onde o pessoal jaacute estaacute pronto para entrar na sala limpa

- O vestiaacuterio de uma sala limpa deve considerar os seguintes aspectos

a) O nuacutemero de pessoas que utiliza o mesmo

b) O procedimento de vestuaacuterio deve ser claro e definido

c) A frequecircncia de troca de vestuaacuterio

d) Presenccedila de armaacuterios para armazenar as vestimentas

e) Presenccedila de espelhos

245 Materiais

Os materiais a serem utilizados na construccedilatildeo de uma sala limpa devem levar em conta a

classe de limpeza da sala limpa efeitos de abrasatildeo ou impacto meacutetodos de limpeza e ataques

quiacutemicos ou bioloacutegicos

Os materiais que estaratildeo em contato direto com o ar insuflado devem ser considerados

em especial incluiacutendo dutos e difusores

O acabamento interno de uma sala limpa deve conter o miacutenimo de reentracircncias e cantos

devendo ser de faacutecil limpeza

As paredes teto e junccedilotildees de uma sala limpa devem ser selados assim como todo e

qualquer equipamento que for instalado atraveacutes de paredes e tetos tais como difusores

luminaacuterias tomadas eleacutetricas dispositivos contra incecircndio janelas e portas

A tabela 2 retirada da Norma ISO 14644 exemplifica alguns materiais e suas

propriedades para construccedilatildeo de salas limpas

13

Tabela 2 ndash Materiais e suas propriedades para aplicaccedilatildeo em salas limpas conforme ISO14644

Materiais Controle

eletrostaacutetico

Resistecircncia a

abrasatildeo

Resistecircncia ao

impacto

Permeabilidade

Paredes

Alumiacutenio anodizado Pobre Bom Natildeo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Cortinas flexiacuteveis Pobre Baixo Bom Meacutedio a alto

Vidro Pobre Bom Natildeo Baixo

Vidro com filme condutor Bom Bom Natildeo Baixo

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Paineacuteis resinados Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Accedilo inox Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Meacutedio a baixo

Tetos

Alumiacutenio anodizado Pobre Bom Natildeo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Baixo Meacutedio a alto

Paineacuteis de resina Pobre a bom Bom Baixo Meacutedio a alto

Accedilo inox Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Chatildeo

Alumiacutenio anodizado (para chatildeo

suspenso)

Pobre Bom Baixo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Lajota polida Pobre Bom Bom Baixo

Vidro Pobre Bom Natildeo Baixo

Vidro com filme condutor Bom Bom Natildeo Baixo

Epoxi Pobre a bom Pobre Pobre Baixo a alto

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Paineacuteis resinados Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Accedilo inox (para chatildeo suspenso) Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Baixo a meacutedio

14

25 Aspectos operacionais em Salas Limpas

A operaccedilatildeo em uma sala limpa eacute fator determinante no desempenho do ambiente Para evitar

a geraccedilatildeo de contaminantes no interior da sala as seguintes recomendaccedilotildees devem ser seguidas

- Natildeo comer ou mascar gomas

- Natildeo rasgar papeacuteis

- Sempre utilizar as vestimentas determinadas

- Movimentos lentos

- Natildeo raspar espirrar tossir

- Natildeo usar produtos cosmeacuteticos

- Comportar-se corretamente em respeito agraves exigecircncias aerodinacircmicas

- Manter distacircncia entre pessoa e processo

- Apenas interferecircncias bem refletidas na aacuterea do processo

- Disciplina autocontrole confiabilidade

- Manter as unhas cortadas e limpas

26 Ar condicionado e ventilaccedilatildeo em salas limpas

O projeto do ar condicionado e ventilaccedilatildeo de uma sala limpa deve levar em conta os

seguintes aspectos

a) O sistema de segregaccedilatildeo do ambiente limpo (por diferenccedila de pressatildeo ou por deslocamento)

b) Conforto teacutermico

c) Caracteriacutesticas dos produtos processados na sala limpa

d) Conservaccedilatildeo de energia

Como normalmente uma sala limpa encontra-se montada dentro de um ambiente climatizado

a sua carga teacutermica principal eacute gerada normalmente pelos proacuteprios processos internos e os

equipamentos utilizados

Normalmente a manutenccedilatildeo da temperatura a niacuteveis confortaacuteveis tambeacutem eacute favorecida pelos

volumes elevados de ar insuflado pelo sistema de ventilaccedilatildeo tornando o sistema sensiacutevel aos

comandos do controle

Para determinadas aplicaccedilotildees a temperatura deve apresentar variaccedilotildees maacuteximas de +_ 005K

como na fabricaccedilatildeo de microchips Para atingir este niacutevel de estabilidade a zona controlada deve

ser a menor possiacutevel

O ar insuflado pelo sistema de ventilaccedilatildeo deve ser cuidadosamente filtrado pois este

configura a maior fonte de contaminaccedilatildeo em uma sala limpa Segundo a Norma ISO 14644 o

sistema de filtragem deve ser composto de trecircs fases

15

a) Filtragem primaacuteria do ar exterior

b) Filtragem secundaacuteria na saiacuteda dos ventiladores

c) Filtragem final no difusores

Aleacutem da filtragem os volumes insuflados devem ser suficientes para manter a pressatildeo da

sala elevada com relaccedilatildeo aos ambientes adjacentes

A Norma ISO 14644 indica para a induacutestria eletrocircnica os padrotildees de insuflamento de ar

conforme a tabela 3

Tabela 3 ndash Padrotildees de insuflamento de ar para salas limpas

Classe ISO Fluxo de ar Velocidade do ar

insuflado[ms]

Trocas de ar por

hora [m3m2h]

Exemplos de

aplicaccedilatildeo

2 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Fotolitografia

processamento de

semi-condutores

3 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Processamento de

semicondutores

4 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Fabricaccedilatildeo de

CDrsquos

5 Unidirecional 02 a 05 Natildeo especificado

Misto 01 a 03 com

fluxo direcionado

Natildeo especificado6

Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 70-160

Zonas de serviccedilo

7 Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 30-70 Zonas de serviccedilo

tratamento

superficial

8 Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 10-20 Zonas de serviccedilo

16

Jaacute o site bhp sobre salas limpas estabelece a velocidade de face nos filtros meios de

distribuiccedilatildeo do ar e retorno do ar conforme a tabela 4

Tabela 4 ndash Padrotildees para instalaccedilotildees de ventilaccedilatildeo para salas limpas

Classe ISO 8 7 6 5 4 3

Velocidade de face

nos filtros (ms)- -

01 - 025 03 ndash

045

045-050 045-050

Difusor

Teto

perfuradoMeio de

distribuiccedilatildeo do arTeto

perfurado Duto

filtrante

Teto filtrante

Retorno do ar Lateral ou junto do

piso

Lateral junto ao

piso ou pelo piso

Junto ao

piso ou

piso

Piso

3 Anaacutelise da sala limpa da JCAE

A sala limpa da JCAE foi montada em meados do ano 2000 com o objetivo de controlar o

ambiente de montagem de pequenos motores de passo conforme figura 6 Os motores de passo

satildeo utilizados em paineacuteis de automotivos para movimentaccedilatildeo dos ponteros indicadores

Figura 6 ndash Imagens do motor de passo aberto e motor de passo fechado

17

A sala limpa encontra-se montada no interior do pavilhatildeo industrial da JCAE como

mostrado na figura 7 e ocupa uma aacuterea de 386125m2

Figura 7 ndash Interior da sala limpa da JCAE

Sua estrutura foi concebida de forma a apresentar niacuteveis de limpeza compatiacuteveis com a

classificaccedilatildeo ISO 8

Caracteriacutesticas da sala limpa

Volume total 104253m3

Altura 27m

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Paineacuteis plaacutesticos brancos 100mm

Janelas internas vidro transparente 3mm

Parede externa Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso acartonado 11mm

Janela externa Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto Paineacuteis plaacutesticos brancos 10mm

Ar condicionado 15TR

Ventilaccedilatildeo indeterminada

Pressurizaccedilatildeo indeterminada

31 Levantamento dos aspectos construtivos da sala limpa da JCAE

A sala limpa da JCAE apresenta diversos problemas construtivos que devem ser

corrigidos para que o ambiente apresente condiccedilotildees de atender a Norma ISO 14644 e a

18

Resoluccedilatildeo 176 da Agecircncia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria para ambientes climatizados Entre

eles estatildeo

O detalhe mostrado na figura 8 revela uma grande aacuterea de fresta entre o teto e a parede de

vidro o que resulta em despressurizaccedilatildeo e risco de entrada de contaminantes

Nos detalhes da foto abaixo verifica-se frestas na instalaccedilatildeo de fios eleacutetricos e tubulaccedilotildees

de ar comprimido

Figura 8 ndash Detalhe da fresta na junccedilatildeo entre teto e janelas de vidro

Figura 9 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo em dutos

19

Na figura 10 eacute possiacutevel verificar a maacute instalaccedilatildeo das luminaacuterias permitindo assim a

entrada de contaminantes

A presenccedila de furos no teto conforme figura 11 compromete o desempenho da sala limpa

Na figura 12 evidencia-se a parede envidraccedilada com janelas Este tipo de parede aleacutem de

natildeo apresentar boa vedaccedilatildeo com teto permite que janelas sejam abertas e aumenta a carga

teacutermica do ambiente

Figura 11 ndash Detalhe de furo aberto no teto

Figura 12 ndash Detalhe da parede envidraccedilada com janelas

Figura 10 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo das luminaacuterias

20

O sistema de ventilaccedilatildeo e condicionamento de ar improacuteprio sem insuflamento de ar

exterior compromete a qualidade do ar interior e contraria as regulamentaccedilotildees Os esquema

da figura 13 mostra como eacute feita a ventilaccedilatildeo da sala limpa da JCAE atualmente

32 Dimensionamento do ar condicionado e ventilaccedilatildeo

321 Caacutelculo da ventilaccedilatildeo

O dimensionamento do sistema de ar condicionado da sala limpa inicia-se pela definiccedilatildeo

da vazatildeo de insuflamento de ar no ambiente

Esta vazatildeo deve ser suficiente para atender as regulamentaccedilotildees locais correspondentes a

ventilaccedilatildeo miacutenima para ambientes climatizados conforme figura 14

Aleacutem de atender as regulamentaccedilotildees o projeto da ventilaccedilatildeo deve tambeacutem atender a

Norma ISO 14644 para Salas Limpas que especifica vazotildees miacutenimas por classe de limpeza e

tambeacutem o niacutevel de pressurizaccedilatildeo que a sala deve apresentar Na tabela 5 encontra-se as

especificaccedilotildees para ventilaccedilatildeo e vazatildeo miacutenima de ar a ser insuflado na sala

Vfrestas

Vinsuflado

Ambiente internoclimatizado - resto dafaacutebrica

Figura 13 ndash Esquema do sistema atual de insuflamento de ar

Vfrestas

VretornoVinsuflado

Var exterior

Figura 14 ndash Esquema ideal do sistema de insuflamento de ar

21

Tabela 5 ndash Especificaccedilotildees de vazotildees miacutenimas conforme ANVISA e ISO 14644

Vazatildeo miacutenima renovaccedilatildeo

ndash ar exterior

[m3horapessoa]

Vazatildeo miacutenima

[m3m2h]

Vazatildeo min [m3h]

ANVISA 17 ndash 27 - 1320

Norma ISO 14644 ndash

classe 8- 10-20 57918

Caacutelculo de vazatildeo miacutenima realizado considerando ocupaccedilatildeo de 60 pessoas vazatildeo miacutenima

meacutedia por Norma ISO 14644 de 15m3m2h Vazatildeo miacutenima de renovaccedilatildeo meacutedia conforme

Anvisa de 22 m3horapessoa e aacuterea total de 38612m2

Para o caacutelculo da pressurizaccedilatildeo da sala limpa a diferenccedila de pressatildeo assumida para a sala

eacute de 15 Pa (A norma ISO 14644 especifica pressurizaccedilatildeo de 5 a 20Pa)

Considerando que a sala natildeo seraacute hermeticamente fechada eacute preciso considerar a vazatildeo de

ar pelas frestas O balanccedilo de massa fica

Vinsuflada = Vretorno + Vexterior (1)

Vinsuflada = Vretorno + Vfrestas (2)

Igualando-se (1) e (2) tem-se

Vexterior = Vfrestas (3)

Aplicando a equaccedilatildeo de Bernoulli para a vazatildeo nas frestas tem-se

P = 05du2 (4)

Onde

P eacute a diferenccedila de pressatildeo (15Pa)

d eacute densidade do ar ( 12kgm3)

u eacute a velocidade do escoamento

Temos que

u = 5 ms

22

Tendo-se a velocidade do escoamento eacute possiacutevel determinar a vazatildeo de fresta em funccedilatildeo

da aacuterea de frestas presente na sala conforme a figura 15 abaixo

A aacuterea de frestas maacutexima pode ser obtida usando-se as equaccedilotildees (3) e (4) e definindo

como vazatildeo maacutexima de frestas a vazatildeo de ar exterior a ser insuflada na sala pelo sistema de ar

condicionado A aacuterea de frestas maacutexima permitida para o sistema eacute de 00733 metros quadrados

Portanto as vazotildees de projeto devem ser

Vinsuflada = 5800m3h

Vretorno = 4780m3h

Vfrestas = Vexterior = 1320m3h

322 Caacutelculo da carga teacutermica

O caacutelculo da carga teacutermica da sala limpa eacute realizado com o programa CTVER (Programa

elaborado pelo Laboratoacuterio de Refrigeraccedilatildeo da UFRGS) para os meses de veratildeo Os dados de

entrada para o caacutelculo satildeo

Volume total 104253m3

Altura 27m

Aacuterea 386m2

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Desconsideradas pois a sala encontra-se montada dentro de um ambiente jaacute

climatizado com temperatura oscilante entre 225 a 24 oC

Parede externa (1219m2) Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso

acartonado 11mm

Vazatildeo nas frestas

01000

200030004000

50006000

00

020

040

060

08 01

012

014

016

018 0

20

220

240

260

28

Aacuterea de frestas [m2]

Vaz

atildeo d

e ar

[m

3h

]

Figura 15 ndash Graacutefico da vazatildeo de ar nas frestas em funccedilatildeo da aacuterea de frestas

23

Janela externa (2318m2) Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto idem a paredes internas

Equipamentos 11 computadores

Iluminaccedilatildeo 56 lacircmpadas fluorescentes 110Watts

Vazatildeo de ar exterior 383 ls

Os resultados do caacutelculo de carga teacutermica podem ser vistos nas figuras 16 e 17 abaixo

Nota-se que para o mecircs de Dezembro carga teacutermica maacutexima atinge aproximadamente

58000 Watts (aproximadamente165TR) e pico ocorre as 18 horas devido ao aumento de entrada

de calor pelas janelas externas Um caacutelculo aproximado da mesma sala sem as janelas exteriores

apontaria uma reduccedilatildeo na carga teacutermica maacutexima de aproximadamente 14 conforme mostra a

figura 17

Figura 16 ndash Carga teacutermica da sala no mecircs de Dezembro

Figura 17 ndash Carga teacutermica da sala supondo existecircncia de parede no lugar das janelas

24

4 Conclusotildees

A anaacutelise da sala limpa proposta neste trabalho propiciou uma visatildeo geral antes

inexistente na Empresa JCAE dos procedimentos necessaacuterios para a obtenccedilatildeo de ambientes com

contaminaccedilatildeo do ar controlada Com base nestes princiacutepios os quais quase todos satildeo definidos

por norma especiacutefica foi possiacutevel abordar aspectos construtivos da sala limpa em especial como

deve ser feita a climatizaccedilatildeo de tais ambientes

Considerando os aspectos construtivos da sala em questatildeo sugere-se as seguintes medidas

para a melhoria do desempenho do ambiente

- Revisatildeo da vedaccedilatildeo do ambiente incluindo dutos eleacutetricos luminaacuterias difusores junccedilotildees de

paredes com forro e com chatildeo Esta medida eacute necessaacuteria para a obtenccedilatildeo da aacuterea de fresta

maacutexima (00733m2) estipulada pelo caacutelculo da ventilaccedilatildeo

- Fechamento da lateral da sala que possui janelas com paredes sem janela similares as outras

laterais Esta alteraccedilatildeo reduziria a carga teacutermica do ambiente em aproximadamente 14 e

melhoraria a vedaccedilatildeo do mesmo

O caacutelculo do ar condicionado considerou as vazotildees miacutenimas previstas nas

regulamentaccedilotildees e as vazotildees miacutenimas previstas na norma para sala limpa O sistema atual deve

ser corrigido para incluir a vazatildeo de ar exterior necessaacuteria e deve ser feita uma verificaccedilatildeo das

vazotildees de insuflamento de retorno e exterior para atender as exigecircncias normativas e a

pressurizaccedilatildeo do ambiente

Os resultados de carga teacutermica satildeo satisfatoacuterios pois apresentaram o valor de 165 TR

Este valor comparado com a capacidade de refrigeraccedilatildeo do equipamento atual (15 TR) natildeo

apresenta grande diferenccedila Entretanto a capacidade de refrigeraccedilatildeo do sistema deve ser

aumentada ou deve-se montar uma parede na lateral com janelas para evitar a insolaccedilatildeo do

ambiente e reduzir a carga teacutermica

25

5 Referecircncias Bibliograacuteficas

Shames Irving H 1923 ldquoMecacircnica dos Fluiacutedosrdquo Editora Edgard Blucher LTDA Satildeo Paulo

ldquoNorma ISO 14644 Cleanrooms and associated controlled environmentsrdquo ISO standards

ldquoNorma Federal Standard 209E Airborne Particulate Cleanliness Classes in Clean Rooms

and Clean Zonesrdquo Institute of Environmental Sciences Illinois ndash EUA

ldquoResoluccedilatildeo ANVISA no 176rdquo Agencia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria Brasil

ASHRAE Handbook 1999 ldquoHeating ventilation and air-conditioning applicationsrdquo

ASHRAE publications USA

SALAS LIMPAS disponiacutevel em lt httpwwwbhpcombrslimpashtm gt acesso em 20Jan2003

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10

243 Segregaccedilatildeo de salas limpas

Para proteger as salas limpas de contaminaccedilotildees provenientes de ambientes adjacentes

com menor niacuteveis de limpeza as salas limpas devem ser mantidas a pressotildees estaacuteticas maiores

que a pressatildeo atmosfeacuterica para prevenir infiltraccedilotildees

O volume de ar insuflado deve ser suficiente para o nuacutemero de pessoas que trabalham na

sala limpa assim como deve ser suficiente para manter o ambiente pressurizado levando-se em

conta o ar de retorno e as fugas por frestas

Existem basicamente trecircs tipos de sistemas de segregaccedilatildeo de ambientes

a) Deslocamento (baixo diferencial de pressatildeo alto fluxo de ar)

Uma baixa diferenccedila de pressatildeo pode separar aacutereas limpas de natildeo limpas atraveacutes de um

leve fluxo de ar turbulento cuja velocidade deve ser maior que 02 ms conforme figura 4

Unidirecional horizontal

Turbulento

Fluxo mixtoUnidirecional vertical

Turbulento

Var gt 02ms

Aacuterea maislimpa

Aacuterea menoslimpa

Figura 3 ndash Exemplos de fluxos de ar em salas limpas

Figura 4 ndash Segregaccedilatildeo por deslocamento [ISO 14644]

11

b) Diferencial de pressatildeo (alto diferencial de pressatildeo baixo fluxo de ar)

Neste conceito cria-se um diferencial de pressatildeo no interior do ambiente da sala limpa

Este diferencial de pressatildeo eacute responsaacutevel pela formaccedilatildeo de fluxos de ar nas frestas do ambiente

evitando a infiltraccedilatildeo de contaminantes de acordo com a figura 5

O diferencial de pressatildeo recomendado eacute de 5 a 20 Pa permitindo assim a abertura de

portas e evitando a formaccedilatildeo de fluxos turbulentos que podem gerar refluxos para o interior do

ambiente

c) Barreiras fiacutesicas

O uso de barreiras fiacutesicas como divisoacuterias ou paredes pode ser a alternativa ideal para

prevenir a contaminaccedilatildeo de zonas mais limpas por outras zonas vizinhas menos limpas

244 Lay-Out de salas limpas

Conforme a Norma ISO 14644 as recomendaccedilotildees para a disposiccedilatildeo de equipamentos em

uma sala deve seguir os seguintes princiacutepios

- O tamanho da sala limpa deve ser o menor possiacutevel Em geral se a sala necessariamente

for grande deve-se separar a mesma em zonas com ou sem barreiras fiacutesicas

- A disposiccedilatildeo dos postos criacuteticos de trabalho ou de grande risco deve ser feita em

posiccedilotildees distantes das entradas e saiacutedas assim como distantes dos corredores onde haacute

grande circulaccedilatildeo

- Tubulaccedilotildees e fiaccedilotildees devem ser evitadas dentro de salas limpas

- Aparelhos aspiradores de poacute portaacuteteis ou fixos devem estar presentes dentro das salas

limpas com atenccedilatildeo para os sistemas de filtragem do ar de exaustatildeo que devem

apresentar a mesma eficiecircncia do sistema de filtragem da sala limpa

- Sistemas de comunicaccedilatildeo devem estar plenamente disponiacuteveis para evitar entradas e

saiacutedas desnecessaacuterias

5Pa lt P1-P2lt 20Pa

P2P1

Figura 5 ndash Segregaccedilatildeo por diferencial de pressatildeo [ISO14644]

12

- Janelas envidraccediladas satildeo recomendadas por permitirem a supervisatildeo das atividades no

interior da sala limpa As janelas devem ser construiacutedas de forma a natildeo poderem ser

abertas

- O nuacutemero de entradas e saiacutedas deve ser minimizado e montados de forma a constituiacuterem

uma aacuterea auxiliar isolada da sala limpa e do exterior

- As portas das aacutereas auxiliares natildeo devem ser abertas simultaneamente

- O vestiaacuterio de uma sala limpa deve permitir a separaccedilatildeo entre as pessoas que entram e

que saem da sala e deve ter tamanho suficiente para abrigar as operaccedilotildees de preparaccedilatildeo

do pessoal para entrar na sala limpa

- O vestiaacuterio deve ser dividido em 3 zonas distintas

1) Entrada onde o pessoal manipula as roupas natildeo apropriadas a sala limpa

2) Transiccedilatildeo onde o pessoal manipula as vestimentas adequadas a sala limpa

3) Acesso onde o pessoal jaacute estaacute pronto para entrar na sala limpa

- O vestiaacuterio de uma sala limpa deve considerar os seguintes aspectos

a) O nuacutemero de pessoas que utiliza o mesmo

b) O procedimento de vestuaacuterio deve ser claro e definido

c) A frequecircncia de troca de vestuaacuterio

d) Presenccedila de armaacuterios para armazenar as vestimentas

e) Presenccedila de espelhos

245 Materiais

Os materiais a serem utilizados na construccedilatildeo de uma sala limpa devem levar em conta a

classe de limpeza da sala limpa efeitos de abrasatildeo ou impacto meacutetodos de limpeza e ataques

quiacutemicos ou bioloacutegicos

Os materiais que estaratildeo em contato direto com o ar insuflado devem ser considerados

em especial incluiacutendo dutos e difusores

O acabamento interno de uma sala limpa deve conter o miacutenimo de reentracircncias e cantos

devendo ser de faacutecil limpeza

As paredes teto e junccedilotildees de uma sala limpa devem ser selados assim como todo e

qualquer equipamento que for instalado atraveacutes de paredes e tetos tais como difusores

luminaacuterias tomadas eleacutetricas dispositivos contra incecircndio janelas e portas

A tabela 2 retirada da Norma ISO 14644 exemplifica alguns materiais e suas

propriedades para construccedilatildeo de salas limpas

13

Tabela 2 ndash Materiais e suas propriedades para aplicaccedilatildeo em salas limpas conforme ISO14644

Materiais Controle

eletrostaacutetico

Resistecircncia a

abrasatildeo

Resistecircncia ao

impacto

Permeabilidade

Paredes

Alumiacutenio anodizado Pobre Bom Natildeo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Cortinas flexiacuteveis Pobre Baixo Bom Meacutedio a alto

Vidro Pobre Bom Natildeo Baixo

Vidro com filme condutor Bom Bom Natildeo Baixo

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Paineacuteis resinados Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Accedilo inox Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Meacutedio a baixo

Tetos

Alumiacutenio anodizado Pobre Bom Natildeo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Baixo Meacutedio a alto

Paineacuteis de resina Pobre a bom Bom Baixo Meacutedio a alto

Accedilo inox Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Chatildeo

Alumiacutenio anodizado (para chatildeo

suspenso)

Pobre Bom Baixo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Lajota polida Pobre Bom Bom Baixo

Vidro Pobre Bom Natildeo Baixo

Vidro com filme condutor Bom Bom Natildeo Baixo

Epoxi Pobre a bom Pobre Pobre Baixo a alto

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Paineacuteis resinados Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Accedilo inox (para chatildeo suspenso) Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Baixo a meacutedio

14

25 Aspectos operacionais em Salas Limpas

A operaccedilatildeo em uma sala limpa eacute fator determinante no desempenho do ambiente Para evitar

a geraccedilatildeo de contaminantes no interior da sala as seguintes recomendaccedilotildees devem ser seguidas

- Natildeo comer ou mascar gomas

- Natildeo rasgar papeacuteis

- Sempre utilizar as vestimentas determinadas

- Movimentos lentos

- Natildeo raspar espirrar tossir

- Natildeo usar produtos cosmeacuteticos

- Comportar-se corretamente em respeito agraves exigecircncias aerodinacircmicas

- Manter distacircncia entre pessoa e processo

- Apenas interferecircncias bem refletidas na aacuterea do processo

- Disciplina autocontrole confiabilidade

- Manter as unhas cortadas e limpas

26 Ar condicionado e ventilaccedilatildeo em salas limpas

O projeto do ar condicionado e ventilaccedilatildeo de uma sala limpa deve levar em conta os

seguintes aspectos

a) O sistema de segregaccedilatildeo do ambiente limpo (por diferenccedila de pressatildeo ou por deslocamento)

b) Conforto teacutermico

c) Caracteriacutesticas dos produtos processados na sala limpa

d) Conservaccedilatildeo de energia

Como normalmente uma sala limpa encontra-se montada dentro de um ambiente climatizado

a sua carga teacutermica principal eacute gerada normalmente pelos proacuteprios processos internos e os

equipamentos utilizados

Normalmente a manutenccedilatildeo da temperatura a niacuteveis confortaacuteveis tambeacutem eacute favorecida pelos

volumes elevados de ar insuflado pelo sistema de ventilaccedilatildeo tornando o sistema sensiacutevel aos

comandos do controle

Para determinadas aplicaccedilotildees a temperatura deve apresentar variaccedilotildees maacuteximas de +_ 005K

como na fabricaccedilatildeo de microchips Para atingir este niacutevel de estabilidade a zona controlada deve

ser a menor possiacutevel

O ar insuflado pelo sistema de ventilaccedilatildeo deve ser cuidadosamente filtrado pois este

configura a maior fonte de contaminaccedilatildeo em uma sala limpa Segundo a Norma ISO 14644 o

sistema de filtragem deve ser composto de trecircs fases

15

a) Filtragem primaacuteria do ar exterior

b) Filtragem secundaacuteria na saiacuteda dos ventiladores

c) Filtragem final no difusores

Aleacutem da filtragem os volumes insuflados devem ser suficientes para manter a pressatildeo da

sala elevada com relaccedilatildeo aos ambientes adjacentes

A Norma ISO 14644 indica para a induacutestria eletrocircnica os padrotildees de insuflamento de ar

conforme a tabela 3

Tabela 3 ndash Padrotildees de insuflamento de ar para salas limpas

Classe ISO Fluxo de ar Velocidade do ar

insuflado[ms]

Trocas de ar por

hora [m3m2h]

Exemplos de

aplicaccedilatildeo

2 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Fotolitografia

processamento de

semi-condutores

3 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Processamento de

semicondutores

4 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Fabricaccedilatildeo de

CDrsquos

5 Unidirecional 02 a 05 Natildeo especificado

Misto 01 a 03 com

fluxo direcionado

Natildeo especificado6

Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 70-160

Zonas de serviccedilo

7 Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 30-70 Zonas de serviccedilo

tratamento

superficial

8 Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 10-20 Zonas de serviccedilo

16

Jaacute o site bhp sobre salas limpas estabelece a velocidade de face nos filtros meios de

distribuiccedilatildeo do ar e retorno do ar conforme a tabela 4

Tabela 4 ndash Padrotildees para instalaccedilotildees de ventilaccedilatildeo para salas limpas

Classe ISO 8 7 6 5 4 3

Velocidade de face

nos filtros (ms)- -

01 - 025 03 ndash

045

045-050 045-050

Difusor

Teto

perfuradoMeio de

distribuiccedilatildeo do arTeto

perfurado Duto

filtrante

Teto filtrante

Retorno do ar Lateral ou junto do

piso

Lateral junto ao

piso ou pelo piso

Junto ao

piso ou

piso

Piso

3 Anaacutelise da sala limpa da JCAE

A sala limpa da JCAE foi montada em meados do ano 2000 com o objetivo de controlar o

ambiente de montagem de pequenos motores de passo conforme figura 6 Os motores de passo

satildeo utilizados em paineacuteis de automotivos para movimentaccedilatildeo dos ponteros indicadores

Figura 6 ndash Imagens do motor de passo aberto e motor de passo fechado

17

A sala limpa encontra-se montada no interior do pavilhatildeo industrial da JCAE como

mostrado na figura 7 e ocupa uma aacuterea de 386125m2

Figura 7 ndash Interior da sala limpa da JCAE

Sua estrutura foi concebida de forma a apresentar niacuteveis de limpeza compatiacuteveis com a

classificaccedilatildeo ISO 8

Caracteriacutesticas da sala limpa

Volume total 104253m3

Altura 27m

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Paineacuteis plaacutesticos brancos 100mm

Janelas internas vidro transparente 3mm

Parede externa Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso acartonado 11mm

Janela externa Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto Paineacuteis plaacutesticos brancos 10mm

Ar condicionado 15TR

Ventilaccedilatildeo indeterminada

Pressurizaccedilatildeo indeterminada

31 Levantamento dos aspectos construtivos da sala limpa da JCAE

A sala limpa da JCAE apresenta diversos problemas construtivos que devem ser

corrigidos para que o ambiente apresente condiccedilotildees de atender a Norma ISO 14644 e a

18

Resoluccedilatildeo 176 da Agecircncia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria para ambientes climatizados Entre

eles estatildeo

O detalhe mostrado na figura 8 revela uma grande aacuterea de fresta entre o teto e a parede de

vidro o que resulta em despressurizaccedilatildeo e risco de entrada de contaminantes

Nos detalhes da foto abaixo verifica-se frestas na instalaccedilatildeo de fios eleacutetricos e tubulaccedilotildees

de ar comprimido

Figura 8 ndash Detalhe da fresta na junccedilatildeo entre teto e janelas de vidro

Figura 9 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo em dutos

19

Na figura 10 eacute possiacutevel verificar a maacute instalaccedilatildeo das luminaacuterias permitindo assim a

entrada de contaminantes

A presenccedila de furos no teto conforme figura 11 compromete o desempenho da sala limpa

Na figura 12 evidencia-se a parede envidraccedilada com janelas Este tipo de parede aleacutem de

natildeo apresentar boa vedaccedilatildeo com teto permite que janelas sejam abertas e aumenta a carga

teacutermica do ambiente

Figura 11 ndash Detalhe de furo aberto no teto

Figura 12 ndash Detalhe da parede envidraccedilada com janelas

Figura 10 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo das luminaacuterias

20

O sistema de ventilaccedilatildeo e condicionamento de ar improacuteprio sem insuflamento de ar

exterior compromete a qualidade do ar interior e contraria as regulamentaccedilotildees Os esquema

da figura 13 mostra como eacute feita a ventilaccedilatildeo da sala limpa da JCAE atualmente

32 Dimensionamento do ar condicionado e ventilaccedilatildeo

321 Caacutelculo da ventilaccedilatildeo

O dimensionamento do sistema de ar condicionado da sala limpa inicia-se pela definiccedilatildeo

da vazatildeo de insuflamento de ar no ambiente

Esta vazatildeo deve ser suficiente para atender as regulamentaccedilotildees locais correspondentes a

ventilaccedilatildeo miacutenima para ambientes climatizados conforme figura 14

Aleacutem de atender as regulamentaccedilotildees o projeto da ventilaccedilatildeo deve tambeacutem atender a

Norma ISO 14644 para Salas Limpas que especifica vazotildees miacutenimas por classe de limpeza e

tambeacutem o niacutevel de pressurizaccedilatildeo que a sala deve apresentar Na tabela 5 encontra-se as

especificaccedilotildees para ventilaccedilatildeo e vazatildeo miacutenima de ar a ser insuflado na sala

Vfrestas

Vinsuflado

Ambiente internoclimatizado - resto dafaacutebrica

Figura 13 ndash Esquema do sistema atual de insuflamento de ar

Vfrestas

VretornoVinsuflado

Var exterior

Figura 14 ndash Esquema ideal do sistema de insuflamento de ar

21

Tabela 5 ndash Especificaccedilotildees de vazotildees miacutenimas conforme ANVISA e ISO 14644

Vazatildeo miacutenima renovaccedilatildeo

ndash ar exterior

[m3horapessoa]

Vazatildeo miacutenima

[m3m2h]

Vazatildeo min [m3h]

ANVISA 17 ndash 27 - 1320

Norma ISO 14644 ndash

classe 8- 10-20 57918

Caacutelculo de vazatildeo miacutenima realizado considerando ocupaccedilatildeo de 60 pessoas vazatildeo miacutenima

meacutedia por Norma ISO 14644 de 15m3m2h Vazatildeo miacutenima de renovaccedilatildeo meacutedia conforme

Anvisa de 22 m3horapessoa e aacuterea total de 38612m2

Para o caacutelculo da pressurizaccedilatildeo da sala limpa a diferenccedila de pressatildeo assumida para a sala

eacute de 15 Pa (A norma ISO 14644 especifica pressurizaccedilatildeo de 5 a 20Pa)

Considerando que a sala natildeo seraacute hermeticamente fechada eacute preciso considerar a vazatildeo de

ar pelas frestas O balanccedilo de massa fica

Vinsuflada = Vretorno + Vexterior (1)

Vinsuflada = Vretorno + Vfrestas (2)

Igualando-se (1) e (2) tem-se

Vexterior = Vfrestas (3)

Aplicando a equaccedilatildeo de Bernoulli para a vazatildeo nas frestas tem-se

P = 05du2 (4)

Onde

P eacute a diferenccedila de pressatildeo (15Pa)

d eacute densidade do ar ( 12kgm3)

u eacute a velocidade do escoamento

Temos que

u = 5 ms

22

Tendo-se a velocidade do escoamento eacute possiacutevel determinar a vazatildeo de fresta em funccedilatildeo

da aacuterea de frestas presente na sala conforme a figura 15 abaixo

A aacuterea de frestas maacutexima pode ser obtida usando-se as equaccedilotildees (3) e (4) e definindo

como vazatildeo maacutexima de frestas a vazatildeo de ar exterior a ser insuflada na sala pelo sistema de ar

condicionado A aacuterea de frestas maacutexima permitida para o sistema eacute de 00733 metros quadrados

Portanto as vazotildees de projeto devem ser

Vinsuflada = 5800m3h

Vretorno = 4780m3h

Vfrestas = Vexterior = 1320m3h

322 Caacutelculo da carga teacutermica

O caacutelculo da carga teacutermica da sala limpa eacute realizado com o programa CTVER (Programa

elaborado pelo Laboratoacuterio de Refrigeraccedilatildeo da UFRGS) para os meses de veratildeo Os dados de

entrada para o caacutelculo satildeo

Volume total 104253m3

Altura 27m

Aacuterea 386m2

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Desconsideradas pois a sala encontra-se montada dentro de um ambiente jaacute

climatizado com temperatura oscilante entre 225 a 24 oC

Parede externa (1219m2) Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso

acartonado 11mm

Vazatildeo nas frestas

01000

200030004000

50006000

00

020

040

060

08 01

012

014

016

018 0

20

220

240

260

28

Aacuterea de frestas [m2]

Vaz

atildeo d

e ar

[m

3h

]

Figura 15 ndash Graacutefico da vazatildeo de ar nas frestas em funccedilatildeo da aacuterea de frestas

23

Janela externa (2318m2) Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto idem a paredes internas

Equipamentos 11 computadores

Iluminaccedilatildeo 56 lacircmpadas fluorescentes 110Watts

Vazatildeo de ar exterior 383 ls

Os resultados do caacutelculo de carga teacutermica podem ser vistos nas figuras 16 e 17 abaixo

Nota-se que para o mecircs de Dezembro carga teacutermica maacutexima atinge aproximadamente

58000 Watts (aproximadamente165TR) e pico ocorre as 18 horas devido ao aumento de entrada

de calor pelas janelas externas Um caacutelculo aproximado da mesma sala sem as janelas exteriores

apontaria uma reduccedilatildeo na carga teacutermica maacutexima de aproximadamente 14 conforme mostra a

figura 17

Figura 16 ndash Carga teacutermica da sala no mecircs de Dezembro

Figura 17 ndash Carga teacutermica da sala supondo existecircncia de parede no lugar das janelas

24

4 Conclusotildees

A anaacutelise da sala limpa proposta neste trabalho propiciou uma visatildeo geral antes

inexistente na Empresa JCAE dos procedimentos necessaacuterios para a obtenccedilatildeo de ambientes com

contaminaccedilatildeo do ar controlada Com base nestes princiacutepios os quais quase todos satildeo definidos

por norma especiacutefica foi possiacutevel abordar aspectos construtivos da sala limpa em especial como

deve ser feita a climatizaccedilatildeo de tais ambientes

Considerando os aspectos construtivos da sala em questatildeo sugere-se as seguintes medidas

para a melhoria do desempenho do ambiente

- Revisatildeo da vedaccedilatildeo do ambiente incluindo dutos eleacutetricos luminaacuterias difusores junccedilotildees de

paredes com forro e com chatildeo Esta medida eacute necessaacuteria para a obtenccedilatildeo da aacuterea de fresta

maacutexima (00733m2) estipulada pelo caacutelculo da ventilaccedilatildeo

- Fechamento da lateral da sala que possui janelas com paredes sem janela similares as outras

laterais Esta alteraccedilatildeo reduziria a carga teacutermica do ambiente em aproximadamente 14 e

melhoraria a vedaccedilatildeo do mesmo

O caacutelculo do ar condicionado considerou as vazotildees miacutenimas previstas nas

regulamentaccedilotildees e as vazotildees miacutenimas previstas na norma para sala limpa O sistema atual deve

ser corrigido para incluir a vazatildeo de ar exterior necessaacuteria e deve ser feita uma verificaccedilatildeo das

vazotildees de insuflamento de retorno e exterior para atender as exigecircncias normativas e a

pressurizaccedilatildeo do ambiente

Os resultados de carga teacutermica satildeo satisfatoacuterios pois apresentaram o valor de 165 TR

Este valor comparado com a capacidade de refrigeraccedilatildeo do equipamento atual (15 TR) natildeo

apresenta grande diferenccedila Entretanto a capacidade de refrigeraccedilatildeo do sistema deve ser

aumentada ou deve-se montar uma parede na lateral com janelas para evitar a insolaccedilatildeo do

ambiente e reduzir a carga teacutermica

25

5 Referecircncias Bibliograacuteficas

Shames Irving H 1923 ldquoMecacircnica dos Fluiacutedosrdquo Editora Edgard Blucher LTDA Satildeo Paulo

ldquoNorma ISO 14644 Cleanrooms and associated controlled environmentsrdquo ISO standards

ldquoNorma Federal Standard 209E Airborne Particulate Cleanliness Classes in Clean Rooms

and Clean Zonesrdquo Institute of Environmental Sciences Illinois ndash EUA

ldquoResoluccedilatildeo ANVISA no 176rdquo Agencia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria Brasil

ASHRAE Handbook 1999 ldquoHeating ventilation and air-conditioning applicationsrdquo

ASHRAE publications USA

SALAS LIMPAS disponiacutevel em lt httpwwwbhpcombrslimpashtm gt acesso em 20Jan2003

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11

b) Diferencial de pressatildeo (alto diferencial de pressatildeo baixo fluxo de ar)

Neste conceito cria-se um diferencial de pressatildeo no interior do ambiente da sala limpa

Este diferencial de pressatildeo eacute responsaacutevel pela formaccedilatildeo de fluxos de ar nas frestas do ambiente

evitando a infiltraccedilatildeo de contaminantes de acordo com a figura 5

O diferencial de pressatildeo recomendado eacute de 5 a 20 Pa permitindo assim a abertura de

portas e evitando a formaccedilatildeo de fluxos turbulentos que podem gerar refluxos para o interior do

ambiente

c) Barreiras fiacutesicas

O uso de barreiras fiacutesicas como divisoacuterias ou paredes pode ser a alternativa ideal para

prevenir a contaminaccedilatildeo de zonas mais limpas por outras zonas vizinhas menos limpas

244 Lay-Out de salas limpas

Conforme a Norma ISO 14644 as recomendaccedilotildees para a disposiccedilatildeo de equipamentos em

uma sala deve seguir os seguintes princiacutepios

- O tamanho da sala limpa deve ser o menor possiacutevel Em geral se a sala necessariamente

for grande deve-se separar a mesma em zonas com ou sem barreiras fiacutesicas

- A disposiccedilatildeo dos postos criacuteticos de trabalho ou de grande risco deve ser feita em

posiccedilotildees distantes das entradas e saiacutedas assim como distantes dos corredores onde haacute

grande circulaccedilatildeo

- Tubulaccedilotildees e fiaccedilotildees devem ser evitadas dentro de salas limpas

- Aparelhos aspiradores de poacute portaacuteteis ou fixos devem estar presentes dentro das salas

limpas com atenccedilatildeo para os sistemas de filtragem do ar de exaustatildeo que devem

apresentar a mesma eficiecircncia do sistema de filtragem da sala limpa

- Sistemas de comunicaccedilatildeo devem estar plenamente disponiacuteveis para evitar entradas e

saiacutedas desnecessaacuterias

5Pa lt P1-P2lt 20Pa

P2P1

Figura 5 ndash Segregaccedilatildeo por diferencial de pressatildeo [ISO14644]

12

- Janelas envidraccediladas satildeo recomendadas por permitirem a supervisatildeo das atividades no

interior da sala limpa As janelas devem ser construiacutedas de forma a natildeo poderem ser

abertas

- O nuacutemero de entradas e saiacutedas deve ser minimizado e montados de forma a constituiacuterem

uma aacuterea auxiliar isolada da sala limpa e do exterior

- As portas das aacutereas auxiliares natildeo devem ser abertas simultaneamente

- O vestiaacuterio de uma sala limpa deve permitir a separaccedilatildeo entre as pessoas que entram e

que saem da sala e deve ter tamanho suficiente para abrigar as operaccedilotildees de preparaccedilatildeo

do pessoal para entrar na sala limpa

- O vestiaacuterio deve ser dividido em 3 zonas distintas

1) Entrada onde o pessoal manipula as roupas natildeo apropriadas a sala limpa

2) Transiccedilatildeo onde o pessoal manipula as vestimentas adequadas a sala limpa

3) Acesso onde o pessoal jaacute estaacute pronto para entrar na sala limpa

- O vestiaacuterio de uma sala limpa deve considerar os seguintes aspectos

a) O nuacutemero de pessoas que utiliza o mesmo

b) O procedimento de vestuaacuterio deve ser claro e definido

c) A frequecircncia de troca de vestuaacuterio

d) Presenccedila de armaacuterios para armazenar as vestimentas

e) Presenccedila de espelhos

245 Materiais

Os materiais a serem utilizados na construccedilatildeo de uma sala limpa devem levar em conta a

classe de limpeza da sala limpa efeitos de abrasatildeo ou impacto meacutetodos de limpeza e ataques

quiacutemicos ou bioloacutegicos

Os materiais que estaratildeo em contato direto com o ar insuflado devem ser considerados

em especial incluiacutendo dutos e difusores

O acabamento interno de uma sala limpa deve conter o miacutenimo de reentracircncias e cantos

devendo ser de faacutecil limpeza

As paredes teto e junccedilotildees de uma sala limpa devem ser selados assim como todo e

qualquer equipamento que for instalado atraveacutes de paredes e tetos tais como difusores

luminaacuterias tomadas eleacutetricas dispositivos contra incecircndio janelas e portas

A tabela 2 retirada da Norma ISO 14644 exemplifica alguns materiais e suas

propriedades para construccedilatildeo de salas limpas

13

Tabela 2 ndash Materiais e suas propriedades para aplicaccedilatildeo em salas limpas conforme ISO14644

Materiais Controle

eletrostaacutetico

Resistecircncia a

abrasatildeo

Resistecircncia ao

impacto

Permeabilidade

Paredes

Alumiacutenio anodizado Pobre Bom Natildeo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Cortinas flexiacuteveis Pobre Baixo Bom Meacutedio a alto

Vidro Pobre Bom Natildeo Baixo

Vidro com filme condutor Bom Bom Natildeo Baixo

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Paineacuteis resinados Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Accedilo inox Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Meacutedio a baixo

Tetos

Alumiacutenio anodizado Pobre Bom Natildeo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Baixo Meacutedio a alto

Paineacuteis de resina Pobre a bom Bom Baixo Meacutedio a alto

Accedilo inox Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Chatildeo

Alumiacutenio anodizado (para chatildeo

suspenso)

Pobre Bom Baixo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Lajota polida Pobre Bom Bom Baixo

Vidro Pobre Bom Natildeo Baixo

Vidro com filme condutor Bom Bom Natildeo Baixo

Epoxi Pobre a bom Pobre Pobre Baixo a alto

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Paineacuteis resinados Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Accedilo inox (para chatildeo suspenso) Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Baixo a meacutedio

14

25 Aspectos operacionais em Salas Limpas

A operaccedilatildeo em uma sala limpa eacute fator determinante no desempenho do ambiente Para evitar

a geraccedilatildeo de contaminantes no interior da sala as seguintes recomendaccedilotildees devem ser seguidas

- Natildeo comer ou mascar gomas

- Natildeo rasgar papeacuteis

- Sempre utilizar as vestimentas determinadas

- Movimentos lentos

- Natildeo raspar espirrar tossir

- Natildeo usar produtos cosmeacuteticos

- Comportar-se corretamente em respeito agraves exigecircncias aerodinacircmicas

- Manter distacircncia entre pessoa e processo

- Apenas interferecircncias bem refletidas na aacuterea do processo

- Disciplina autocontrole confiabilidade

- Manter as unhas cortadas e limpas

26 Ar condicionado e ventilaccedilatildeo em salas limpas

O projeto do ar condicionado e ventilaccedilatildeo de uma sala limpa deve levar em conta os

seguintes aspectos

a) O sistema de segregaccedilatildeo do ambiente limpo (por diferenccedila de pressatildeo ou por deslocamento)

b) Conforto teacutermico

c) Caracteriacutesticas dos produtos processados na sala limpa

d) Conservaccedilatildeo de energia

Como normalmente uma sala limpa encontra-se montada dentro de um ambiente climatizado

a sua carga teacutermica principal eacute gerada normalmente pelos proacuteprios processos internos e os

equipamentos utilizados

Normalmente a manutenccedilatildeo da temperatura a niacuteveis confortaacuteveis tambeacutem eacute favorecida pelos

volumes elevados de ar insuflado pelo sistema de ventilaccedilatildeo tornando o sistema sensiacutevel aos

comandos do controle

Para determinadas aplicaccedilotildees a temperatura deve apresentar variaccedilotildees maacuteximas de +_ 005K

como na fabricaccedilatildeo de microchips Para atingir este niacutevel de estabilidade a zona controlada deve

ser a menor possiacutevel

O ar insuflado pelo sistema de ventilaccedilatildeo deve ser cuidadosamente filtrado pois este

configura a maior fonte de contaminaccedilatildeo em uma sala limpa Segundo a Norma ISO 14644 o

sistema de filtragem deve ser composto de trecircs fases

15

a) Filtragem primaacuteria do ar exterior

b) Filtragem secundaacuteria na saiacuteda dos ventiladores

c) Filtragem final no difusores

Aleacutem da filtragem os volumes insuflados devem ser suficientes para manter a pressatildeo da

sala elevada com relaccedilatildeo aos ambientes adjacentes

A Norma ISO 14644 indica para a induacutestria eletrocircnica os padrotildees de insuflamento de ar

conforme a tabela 3

Tabela 3 ndash Padrotildees de insuflamento de ar para salas limpas

Classe ISO Fluxo de ar Velocidade do ar

insuflado[ms]

Trocas de ar por

hora [m3m2h]

Exemplos de

aplicaccedilatildeo

2 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Fotolitografia

processamento de

semi-condutores

3 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Processamento de

semicondutores

4 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Fabricaccedilatildeo de

CDrsquos

5 Unidirecional 02 a 05 Natildeo especificado

Misto 01 a 03 com

fluxo direcionado

Natildeo especificado6

Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 70-160

Zonas de serviccedilo

7 Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 30-70 Zonas de serviccedilo

tratamento

superficial

8 Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 10-20 Zonas de serviccedilo

16

Jaacute o site bhp sobre salas limpas estabelece a velocidade de face nos filtros meios de

distribuiccedilatildeo do ar e retorno do ar conforme a tabela 4

Tabela 4 ndash Padrotildees para instalaccedilotildees de ventilaccedilatildeo para salas limpas

Classe ISO 8 7 6 5 4 3

Velocidade de face

nos filtros (ms)- -

01 - 025 03 ndash

045

045-050 045-050

Difusor

Teto

perfuradoMeio de

distribuiccedilatildeo do arTeto

perfurado Duto

filtrante

Teto filtrante

Retorno do ar Lateral ou junto do

piso

Lateral junto ao

piso ou pelo piso

Junto ao

piso ou

piso

Piso

3 Anaacutelise da sala limpa da JCAE

A sala limpa da JCAE foi montada em meados do ano 2000 com o objetivo de controlar o

ambiente de montagem de pequenos motores de passo conforme figura 6 Os motores de passo

satildeo utilizados em paineacuteis de automotivos para movimentaccedilatildeo dos ponteros indicadores

Figura 6 ndash Imagens do motor de passo aberto e motor de passo fechado

17

A sala limpa encontra-se montada no interior do pavilhatildeo industrial da JCAE como

mostrado na figura 7 e ocupa uma aacuterea de 386125m2

Figura 7 ndash Interior da sala limpa da JCAE

Sua estrutura foi concebida de forma a apresentar niacuteveis de limpeza compatiacuteveis com a

classificaccedilatildeo ISO 8

Caracteriacutesticas da sala limpa

Volume total 104253m3

Altura 27m

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Paineacuteis plaacutesticos brancos 100mm

Janelas internas vidro transparente 3mm

Parede externa Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso acartonado 11mm

Janela externa Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto Paineacuteis plaacutesticos brancos 10mm

Ar condicionado 15TR

Ventilaccedilatildeo indeterminada

Pressurizaccedilatildeo indeterminada

31 Levantamento dos aspectos construtivos da sala limpa da JCAE

A sala limpa da JCAE apresenta diversos problemas construtivos que devem ser

corrigidos para que o ambiente apresente condiccedilotildees de atender a Norma ISO 14644 e a

18

Resoluccedilatildeo 176 da Agecircncia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria para ambientes climatizados Entre

eles estatildeo

O detalhe mostrado na figura 8 revela uma grande aacuterea de fresta entre o teto e a parede de

vidro o que resulta em despressurizaccedilatildeo e risco de entrada de contaminantes

Nos detalhes da foto abaixo verifica-se frestas na instalaccedilatildeo de fios eleacutetricos e tubulaccedilotildees

de ar comprimido

Figura 8 ndash Detalhe da fresta na junccedilatildeo entre teto e janelas de vidro

Figura 9 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo em dutos

19

Na figura 10 eacute possiacutevel verificar a maacute instalaccedilatildeo das luminaacuterias permitindo assim a

entrada de contaminantes

A presenccedila de furos no teto conforme figura 11 compromete o desempenho da sala limpa

Na figura 12 evidencia-se a parede envidraccedilada com janelas Este tipo de parede aleacutem de

natildeo apresentar boa vedaccedilatildeo com teto permite que janelas sejam abertas e aumenta a carga

teacutermica do ambiente

Figura 11 ndash Detalhe de furo aberto no teto

Figura 12 ndash Detalhe da parede envidraccedilada com janelas

Figura 10 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo das luminaacuterias

20

O sistema de ventilaccedilatildeo e condicionamento de ar improacuteprio sem insuflamento de ar

exterior compromete a qualidade do ar interior e contraria as regulamentaccedilotildees Os esquema

da figura 13 mostra como eacute feita a ventilaccedilatildeo da sala limpa da JCAE atualmente

32 Dimensionamento do ar condicionado e ventilaccedilatildeo

321 Caacutelculo da ventilaccedilatildeo

O dimensionamento do sistema de ar condicionado da sala limpa inicia-se pela definiccedilatildeo

da vazatildeo de insuflamento de ar no ambiente

Esta vazatildeo deve ser suficiente para atender as regulamentaccedilotildees locais correspondentes a

ventilaccedilatildeo miacutenima para ambientes climatizados conforme figura 14

Aleacutem de atender as regulamentaccedilotildees o projeto da ventilaccedilatildeo deve tambeacutem atender a

Norma ISO 14644 para Salas Limpas que especifica vazotildees miacutenimas por classe de limpeza e

tambeacutem o niacutevel de pressurizaccedilatildeo que a sala deve apresentar Na tabela 5 encontra-se as

especificaccedilotildees para ventilaccedilatildeo e vazatildeo miacutenima de ar a ser insuflado na sala

Vfrestas

Vinsuflado

Ambiente internoclimatizado - resto dafaacutebrica

Figura 13 ndash Esquema do sistema atual de insuflamento de ar

Vfrestas

VretornoVinsuflado

Var exterior

Figura 14 ndash Esquema ideal do sistema de insuflamento de ar

21

Tabela 5 ndash Especificaccedilotildees de vazotildees miacutenimas conforme ANVISA e ISO 14644

Vazatildeo miacutenima renovaccedilatildeo

ndash ar exterior

[m3horapessoa]

Vazatildeo miacutenima

[m3m2h]

Vazatildeo min [m3h]

ANVISA 17 ndash 27 - 1320

Norma ISO 14644 ndash

classe 8- 10-20 57918

Caacutelculo de vazatildeo miacutenima realizado considerando ocupaccedilatildeo de 60 pessoas vazatildeo miacutenima

meacutedia por Norma ISO 14644 de 15m3m2h Vazatildeo miacutenima de renovaccedilatildeo meacutedia conforme

Anvisa de 22 m3horapessoa e aacuterea total de 38612m2

Para o caacutelculo da pressurizaccedilatildeo da sala limpa a diferenccedila de pressatildeo assumida para a sala

eacute de 15 Pa (A norma ISO 14644 especifica pressurizaccedilatildeo de 5 a 20Pa)

Considerando que a sala natildeo seraacute hermeticamente fechada eacute preciso considerar a vazatildeo de

ar pelas frestas O balanccedilo de massa fica

Vinsuflada = Vretorno + Vexterior (1)

Vinsuflada = Vretorno + Vfrestas (2)

Igualando-se (1) e (2) tem-se

Vexterior = Vfrestas (3)

Aplicando a equaccedilatildeo de Bernoulli para a vazatildeo nas frestas tem-se

P = 05du2 (4)

Onde

P eacute a diferenccedila de pressatildeo (15Pa)

d eacute densidade do ar ( 12kgm3)

u eacute a velocidade do escoamento

Temos que

u = 5 ms

22

Tendo-se a velocidade do escoamento eacute possiacutevel determinar a vazatildeo de fresta em funccedilatildeo

da aacuterea de frestas presente na sala conforme a figura 15 abaixo

A aacuterea de frestas maacutexima pode ser obtida usando-se as equaccedilotildees (3) e (4) e definindo

como vazatildeo maacutexima de frestas a vazatildeo de ar exterior a ser insuflada na sala pelo sistema de ar

condicionado A aacuterea de frestas maacutexima permitida para o sistema eacute de 00733 metros quadrados

Portanto as vazotildees de projeto devem ser

Vinsuflada = 5800m3h

Vretorno = 4780m3h

Vfrestas = Vexterior = 1320m3h

322 Caacutelculo da carga teacutermica

O caacutelculo da carga teacutermica da sala limpa eacute realizado com o programa CTVER (Programa

elaborado pelo Laboratoacuterio de Refrigeraccedilatildeo da UFRGS) para os meses de veratildeo Os dados de

entrada para o caacutelculo satildeo

Volume total 104253m3

Altura 27m

Aacuterea 386m2

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Desconsideradas pois a sala encontra-se montada dentro de um ambiente jaacute

climatizado com temperatura oscilante entre 225 a 24 oC

Parede externa (1219m2) Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso

acartonado 11mm

Vazatildeo nas frestas

01000

200030004000

50006000

00

020

040

060

08 01

012

014

016

018 0

20

220

240

260

28

Aacuterea de frestas [m2]

Vaz

atildeo d

e ar

[m

3h

]

Figura 15 ndash Graacutefico da vazatildeo de ar nas frestas em funccedilatildeo da aacuterea de frestas

23

Janela externa (2318m2) Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto idem a paredes internas

Equipamentos 11 computadores

Iluminaccedilatildeo 56 lacircmpadas fluorescentes 110Watts

Vazatildeo de ar exterior 383 ls

Os resultados do caacutelculo de carga teacutermica podem ser vistos nas figuras 16 e 17 abaixo

Nota-se que para o mecircs de Dezembro carga teacutermica maacutexima atinge aproximadamente

58000 Watts (aproximadamente165TR) e pico ocorre as 18 horas devido ao aumento de entrada

de calor pelas janelas externas Um caacutelculo aproximado da mesma sala sem as janelas exteriores

apontaria uma reduccedilatildeo na carga teacutermica maacutexima de aproximadamente 14 conforme mostra a

figura 17

Figura 16 ndash Carga teacutermica da sala no mecircs de Dezembro

Figura 17 ndash Carga teacutermica da sala supondo existecircncia de parede no lugar das janelas

24

4 Conclusotildees

A anaacutelise da sala limpa proposta neste trabalho propiciou uma visatildeo geral antes

inexistente na Empresa JCAE dos procedimentos necessaacuterios para a obtenccedilatildeo de ambientes com

contaminaccedilatildeo do ar controlada Com base nestes princiacutepios os quais quase todos satildeo definidos

por norma especiacutefica foi possiacutevel abordar aspectos construtivos da sala limpa em especial como

deve ser feita a climatizaccedilatildeo de tais ambientes

Considerando os aspectos construtivos da sala em questatildeo sugere-se as seguintes medidas

para a melhoria do desempenho do ambiente

- Revisatildeo da vedaccedilatildeo do ambiente incluindo dutos eleacutetricos luminaacuterias difusores junccedilotildees de

paredes com forro e com chatildeo Esta medida eacute necessaacuteria para a obtenccedilatildeo da aacuterea de fresta

maacutexima (00733m2) estipulada pelo caacutelculo da ventilaccedilatildeo

- Fechamento da lateral da sala que possui janelas com paredes sem janela similares as outras

laterais Esta alteraccedilatildeo reduziria a carga teacutermica do ambiente em aproximadamente 14 e

melhoraria a vedaccedilatildeo do mesmo

O caacutelculo do ar condicionado considerou as vazotildees miacutenimas previstas nas

regulamentaccedilotildees e as vazotildees miacutenimas previstas na norma para sala limpa O sistema atual deve

ser corrigido para incluir a vazatildeo de ar exterior necessaacuteria e deve ser feita uma verificaccedilatildeo das

vazotildees de insuflamento de retorno e exterior para atender as exigecircncias normativas e a

pressurizaccedilatildeo do ambiente

Os resultados de carga teacutermica satildeo satisfatoacuterios pois apresentaram o valor de 165 TR

Este valor comparado com a capacidade de refrigeraccedilatildeo do equipamento atual (15 TR) natildeo

apresenta grande diferenccedila Entretanto a capacidade de refrigeraccedilatildeo do sistema deve ser

aumentada ou deve-se montar uma parede na lateral com janelas para evitar a insolaccedilatildeo do

ambiente e reduzir a carga teacutermica

25

5 Referecircncias Bibliograacuteficas

Shames Irving H 1923 ldquoMecacircnica dos Fluiacutedosrdquo Editora Edgard Blucher LTDA Satildeo Paulo

ldquoNorma ISO 14644 Cleanrooms and associated controlled environmentsrdquo ISO standards

ldquoNorma Federal Standard 209E Airborne Particulate Cleanliness Classes in Clean Rooms

and Clean Zonesrdquo Institute of Environmental Sciences Illinois ndash EUA

ldquoResoluccedilatildeo ANVISA no 176rdquo Agencia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria Brasil

ASHRAE Handbook 1999 ldquoHeating ventilation and air-conditioning applicationsrdquo

ASHRAE publications USA

SALAS LIMPAS disponiacutevel em lt httpwwwbhpcombrslimpashtm gt acesso em 20Jan2003

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12

- Janelas envidraccediladas satildeo recomendadas por permitirem a supervisatildeo das atividades no

interior da sala limpa As janelas devem ser construiacutedas de forma a natildeo poderem ser

abertas

- O nuacutemero de entradas e saiacutedas deve ser minimizado e montados de forma a constituiacuterem

uma aacuterea auxiliar isolada da sala limpa e do exterior

- As portas das aacutereas auxiliares natildeo devem ser abertas simultaneamente

- O vestiaacuterio de uma sala limpa deve permitir a separaccedilatildeo entre as pessoas que entram e

que saem da sala e deve ter tamanho suficiente para abrigar as operaccedilotildees de preparaccedilatildeo

do pessoal para entrar na sala limpa

- O vestiaacuterio deve ser dividido em 3 zonas distintas

1) Entrada onde o pessoal manipula as roupas natildeo apropriadas a sala limpa

2) Transiccedilatildeo onde o pessoal manipula as vestimentas adequadas a sala limpa

3) Acesso onde o pessoal jaacute estaacute pronto para entrar na sala limpa

- O vestiaacuterio de uma sala limpa deve considerar os seguintes aspectos

a) O nuacutemero de pessoas que utiliza o mesmo

b) O procedimento de vestuaacuterio deve ser claro e definido

c) A frequecircncia de troca de vestuaacuterio

d) Presenccedila de armaacuterios para armazenar as vestimentas

e) Presenccedila de espelhos

245 Materiais

Os materiais a serem utilizados na construccedilatildeo de uma sala limpa devem levar em conta a

classe de limpeza da sala limpa efeitos de abrasatildeo ou impacto meacutetodos de limpeza e ataques

quiacutemicos ou bioloacutegicos

Os materiais que estaratildeo em contato direto com o ar insuflado devem ser considerados

em especial incluiacutendo dutos e difusores

O acabamento interno de uma sala limpa deve conter o miacutenimo de reentracircncias e cantos

devendo ser de faacutecil limpeza

As paredes teto e junccedilotildees de uma sala limpa devem ser selados assim como todo e

qualquer equipamento que for instalado atraveacutes de paredes e tetos tais como difusores

luminaacuterias tomadas eleacutetricas dispositivos contra incecircndio janelas e portas

A tabela 2 retirada da Norma ISO 14644 exemplifica alguns materiais e suas

propriedades para construccedilatildeo de salas limpas

13

Tabela 2 ndash Materiais e suas propriedades para aplicaccedilatildeo em salas limpas conforme ISO14644

Materiais Controle

eletrostaacutetico

Resistecircncia a

abrasatildeo

Resistecircncia ao

impacto

Permeabilidade

Paredes

Alumiacutenio anodizado Pobre Bom Natildeo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Cortinas flexiacuteveis Pobre Baixo Bom Meacutedio a alto

Vidro Pobre Bom Natildeo Baixo

Vidro com filme condutor Bom Bom Natildeo Baixo

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Paineacuteis resinados Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Accedilo inox Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Meacutedio a baixo

Tetos

Alumiacutenio anodizado Pobre Bom Natildeo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Baixo Meacutedio a alto

Paineacuteis de resina Pobre a bom Bom Baixo Meacutedio a alto

Accedilo inox Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Chatildeo

Alumiacutenio anodizado (para chatildeo

suspenso)

Pobre Bom Baixo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Lajota polida Pobre Bom Bom Baixo

Vidro Pobre Bom Natildeo Baixo

Vidro com filme condutor Bom Bom Natildeo Baixo

Epoxi Pobre a bom Pobre Pobre Baixo a alto

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Paineacuteis resinados Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Accedilo inox (para chatildeo suspenso) Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Baixo a meacutedio

14

25 Aspectos operacionais em Salas Limpas

A operaccedilatildeo em uma sala limpa eacute fator determinante no desempenho do ambiente Para evitar

a geraccedilatildeo de contaminantes no interior da sala as seguintes recomendaccedilotildees devem ser seguidas

- Natildeo comer ou mascar gomas

- Natildeo rasgar papeacuteis

- Sempre utilizar as vestimentas determinadas

- Movimentos lentos

- Natildeo raspar espirrar tossir

- Natildeo usar produtos cosmeacuteticos

- Comportar-se corretamente em respeito agraves exigecircncias aerodinacircmicas

- Manter distacircncia entre pessoa e processo

- Apenas interferecircncias bem refletidas na aacuterea do processo

- Disciplina autocontrole confiabilidade

- Manter as unhas cortadas e limpas

26 Ar condicionado e ventilaccedilatildeo em salas limpas

O projeto do ar condicionado e ventilaccedilatildeo de uma sala limpa deve levar em conta os

seguintes aspectos

a) O sistema de segregaccedilatildeo do ambiente limpo (por diferenccedila de pressatildeo ou por deslocamento)

b) Conforto teacutermico

c) Caracteriacutesticas dos produtos processados na sala limpa

d) Conservaccedilatildeo de energia

Como normalmente uma sala limpa encontra-se montada dentro de um ambiente climatizado

a sua carga teacutermica principal eacute gerada normalmente pelos proacuteprios processos internos e os

equipamentos utilizados

Normalmente a manutenccedilatildeo da temperatura a niacuteveis confortaacuteveis tambeacutem eacute favorecida pelos

volumes elevados de ar insuflado pelo sistema de ventilaccedilatildeo tornando o sistema sensiacutevel aos

comandos do controle

Para determinadas aplicaccedilotildees a temperatura deve apresentar variaccedilotildees maacuteximas de +_ 005K

como na fabricaccedilatildeo de microchips Para atingir este niacutevel de estabilidade a zona controlada deve

ser a menor possiacutevel

O ar insuflado pelo sistema de ventilaccedilatildeo deve ser cuidadosamente filtrado pois este

configura a maior fonte de contaminaccedilatildeo em uma sala limpa Segundo a Norma ISO 14644 o

sistema de filtragem deve ser composto de trecircs fases

15

a) Filtragem primaacuteria do ar exterior

b) Filtragem secundaacuteria na saiacuteda dos ventiladores

c) Filtragem final no difusores

Aleacutem da filtragem os volumes insuflados devem ser suficientes para manter a pressatildeo da

sala elevada com relaccedilatildeo aos ambientes adjacentes

A Norma ISO 14644 indica para a induacutestria eletrocircnica os padrotildees de insuflamento de ar

conforme a tabela 3

Tabela 3 ndash Padrotildees de insuflamento de ar para salas limpas

Classe ISO Fluxo de ar Velocidade do ar

insuflado[ms]

Trocas de ar por

hora [m3m2h]

Exemplos de

aplicaccedilatildeo

2 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Fotolitografia

processamento de

semi-condutores

3 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Processamento de

semicondutores

4 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Fabricaccedilatildeo de

CDrsquos

5 Unidirecional 02 a 05 Natildeo especificado

Misto 01 a 03 com

fluxo direcionado

Natildeo especificado6

Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 70-160

Zonas de serviccedilo

7 Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 30-70 Zonas de serviccedilo

tratamento

superficial

8 Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 10-20 Zonas de serviccedilo

16

Jaacute o site bhp sobre salas limpas estabelece a velocidade de face nos filtros meios de

distribuiccedilatildeo do ar e retorno do ar conforme a tabela 4

Tabela 4 ndash Padrotildees para instalaccedilotildees de ventilaccedilatildeo para salas limpas

Classe ISO 8 7 6 5 4 3

Velocidade de face

nos filtros (ms)- -

01 - 025 03 ndash

045

045-050 045-050

Difusor

Teto

perfuradoMeio de

distribuiccedilatildeo do arTeto

perfurado Duto

filtrante

Teto filtrante

Retorno do ar Lateral ou junto do

piso

Lateral junto ao

piso ou pelo piso

Junto ao

piso ou

piso

Piso

3 Anaacutelise da sala limpa da JCAE

A sala limpa da JCAE foi montada em meados do ano 2000 com o objetivo de controlar o

ambiente de montagem de pequenos motores de passo conforme figura 6 Os motores de passo

satildeo utilizados em paineacuteis de automotivos para movimentaccedilatildeo dos ponteros indicadores

Figura 6 ndash Imagens do motor de passo aberto e motor de passo fechado

17

A sala limpa encontra-se montada no interior do pavilhatildeo industrial da JCAE como

mostrado na figura 7 e ocupa uma aacuterea de 386125m2

Figura 7 ndash Interior da sala limpa da JCAE

Sua estrutura foi concebida de forma a apresentar niacuteveis de limpeza compatiacuteveis com a

classificaccedilatildeo ISO 8

Caracteriacutesticas da sala limpa

Volume total 104253m3

Altura 27m

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Paineacuteis plaacutesticos brancos 100mm

Janelas internas vidro transparente 3mm

Parede externa Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso acartonado 11mm

Janela externa Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto Paineacuteis plaacutesticos brancos 10mm

Ar condicionado 15TR

Ventilaccedilatildeo indeterminada

Pressurizaccedilatildeo indeterminada

31 Levantamento dos aspectos construtivos da sala limpa da JCAE

A sala limpa da JCAE apresenta diversos problemas construtivos que devem ser

corrigidos para que o ambiente apresente condiccedilotildees de atender a Norma ISO 14644 e a

18

Resoluccedilatildeo 176 da Agecircncia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria para ambientes climatizados Entre

eles estatildeo

O detalhe mostrado na figura 8 revela uma grande aacuterea de fresta entre o teto e a parede de

vidro o que resulta em despressurizaccedilatildeo e risco de entrada de contaminantes

Nos detalhes da foto abaixo verifica-se frestas na instalaccedilatildeo de fios eleacutetricos e tubulaccedilotildees

de ar comprimido

Figura 8 ndash Detalhe da fresta na junccedilatildeo entre teto e janelas de vidro

Figura 9 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo em dutos

19

Na figura 10 eacute possiacutevel verificar a maacute instalaccedilatildeo das luminaacuterias permitindo assim a

entrada de contaminantes

A presenccedila de furos no teto conforme figura 11 compromete o desempenho da sala limpa

Na figura 12 evidencia-se a parede envidraccedilada com janelas Este tipo de parede aleacutem de

natildeo apresentar boa vedaccedilatildeo com teto permite que janelas sejam abertas e aumenta a carga

teacutermica do ambiente

Figura 11 ndash Detalhe de furo aberto no teto

Figura 12 ndash Detalhe da parede envidraccedilada com janelas

Figura 10 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo das luminaacuterias

20

O sistema de ventilaccedilatildeo e condicionamento de ar improacuteprio sem insuflamento de ar

exterior compromete a qualidade do ar interior e contraria as regulamentaccedilotildees Os esquema

da figura 13 mostra como eacute feita a ventilaccedilatildeo da sala limpa da JCAE atualmente

32 Dimensionamento do ar condicionado e ventilaccedilatildeo

321 Caacutelculo da ventilaccedilatildeo

O dimensionamento do sistema de ar condicionado da sala limpa inicia-se pela definiccedilatildeo

da vazatildeo de insuflamento de ar no ambiente

Esta vazatildeo deve ser suficiente para atender as regulamentaccedilotildees locais correspondentes a

ventilaccedilatildeo miacutenima para ambientes climatizados conforme figura 14

Aleacutem de atender as regulamentaccedilotildees o projeto da ventilaccedilatildeo deve tambeacutem atender a

Norma ISO 14644 para Salas Limpas que especifica vazotildees miacutenimas por classe de limpeza e

tambeacutem o niacutevel de pressurizaccedilatildeo que a sala deve apresentar Na tabela 5 encontra-se as

especificaccedilotildees para ventilaccedilatildeo e vazatildeo miacutenima de ar a ser insuflado na sala

Vfrestas

Vinsuflado

Ambiente internoclimatizado - resto dafaacutebrica

Figura 13 ndash Esquema do sistema atual de insuflamento de ar

Vfrestas

VretornoVinsuflado

Var exterior

Figura 14 ndash Esquema ideal do sistema de insuflamento de ar

21

Tabela 5 ndash Especificaccedilotildees de vazotildees miacutenimas conforme ANVISA e ISO 14644

Vazatildeo miacutenima renovaccedilatildeo

ndash ar exterior

[m3horapessoa]

Vazatildeo miacutenima

[m3m2h]

Vazatildeo min [m3h]

ANVISA 17 ndash 27 - 1320

Norma ISO 14644 ndash

classe 8- 10-20 57918

Caacutelculo de vazatildeo miacutenima realizado considerando ocupaccedilatildeo de 60 pessoas vazatildeo miacutenima

meacutedia por Norma ISO 14644 de 15m3m2h Vazatildeo miacutenima de renovaccedilatildeo meacutedia conforme

Anvisa de 22 m3horapessoa e aacuterea total de 38612m2

Para o caacutelculo da pressurizaccedilatildeo da sala limpa a diferenccedila de pressatildeo assumida para a sala

eacute de 15 Pa (A norma ISO 14644 especifica pressurizaccedilatildeo de 5 a 20Pa)

Considerando que a sala natildeo seraacute hermeticamente fechada eacute preciso considerar a vazatildeo de

ar pelas frestas O balanccedilo de massa fica

Vinsuflada = Vretorno + Vexterior (1)

Vinsuflada = Vretorno + Vfrestas (2)

Igualando-se (1) e (2) tem-se

Vexterior = Vfrestas (3)

Aplicando a equaccedilatildeo de Bernoulli para a vazatildeo nas frestas tem-se

P = 05du2 (4)

Onde

P eacute a diferenccedila de pressatildeo (15Pa)

d eacute densidade do ar ( 12kgm3)

u eacute a velocidade do escoamento

Temos que

u = 5 ms

22

Tendo-se a velocidade do escoamento eacute possiacutevel determinar a vazatildeo de fresta em funccedilatildeo

da aacuterea de frestas presente na sala conforme a figura 15 abaixo

A aacuterea de frestas maacutexima pode ser obtida usando-se as equaccedilotildees (3) e (4) e definindo

como vazatildeo maacutexima de frestas a vazatildeo de ar exterior a ser insuflada na sala pelo sistema de ar

condicionado A aacuterea de frestas maacutexima permitida para o sistema eacute de 00733 metros quadrados

Portanto as vazotildees de projeto devem ser

Vinsuflada = 5800m3h

Vretorno = 4780m3h

Vfrestas = Vexterior = 1320m3h

322 Caacutelculo da carga teacutermica

O caacutelculo da carga teacutermica da sala limpa eacute realizado com o programa CTVER (Programa

elaborado pelo Laboratoacuterio de Refrigeraccedilatildeo da UFRGS) para os meses de veratildeo Os dados de

entrada para o caacutelculo satildeo

Volume total 104253m3

Altura 27m

Aacuterea 386m2

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Desconsideradas pois a sala encontra-se montada dentro de um ambiente jaacute

climatizado com temperatura oscilante entre 225 a 24 oC

Parede externa (1219m2) Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso

acartonado 11mm

Vazatildeo nas frestas

01000

200030004000

50006000

00

020

040

060

08 01

012

014

016

018 0

20

220

240

260

28

Aacuterea de frestas [m2]

Vaz

atildeo d

e ar

[m

3h

]

Figura 15 ndash Graacutefico da vazatildeo de ar nas frestas em funccedilatildeo da aacuterea de frestas

23

Janela externa (2318m2) Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto idem a paredes internas

Equipamentos 11 computadores

Iluminaccedilatildeo 56 lacircmpadas fluorescentes 110Watts

Vazatildeo de ar exterior 383 ls

Os resultados do caacutelculo de carga teacutermica podem ser vistos nas figuras 16 e 17 abaixo

Nota-se que para o mecircs de Dezembro carga teacutermica maacutexima atinge aproximadamente

58000 Watts (aproximadamente165TR) e pico ocorre as 18 horas devido ao aumento de entrada

de calor pelas janelas externas Um caacutelculo aproximado da mesma sala sem as janelas exteriores

apontaria uma reduccedilatildeo na carga teacutermica maacutexima de aproximadamente 14 conforme mostra a

figura 17

Figura 16 ndash Carga teacutermica da sala no mecircs de Dezembro

Figura 17 ndash Carga teacutermica da sala supondo existecircncia de parede no lugar das janelas

24

4 Conclusotildees

A anaacutelise da sala limpa proposta neste trabalho propiciou uma visatildeo geral antes

inexistente na Empresa JCAE dos procedimentos necessaacuterios para a obtenccedilatildeo de ambientes com

contaminaccedilatildeo do ar controlada Com base nestes princiacutepios os quais quase todos satildeo definidos

por norma especiacutefica foi possiacutevel abordar aspectos construtivos da sala limpa em especial como

deve ser feita a climatizaccedilatildeo de tais ambientes

Considerando os aspectos construtivos da sala em questatildeo sugere-se as seguintes medidas

para a melhoria do desempenho do ambiente

- Revisatildeo da vedaccedilatildeo do ambiente incluindo dutos eleacutetricos luminaacuterias difusores junccedilotildees de

paredes com forro e com chatildeo Esta medida eacute necessaacuteria para a obtenccedilatildeo da aacuterea de fresta

maacutexima (00733m2) estipulada pelo caacutelculo da ventilaccedilatildeo

- Fechamento da lateral da sala que possui janelas com paredes sem janela similares as outras

laterais Esta alteraccedilatildeo reduziria a carga teacutermica do ambiente em aproximadamente 14 e

melhoraria a vedaccedilatildeo do mesmo

O caacutelculo do ar condicionado considerou as vazotildees miacutenimas previstas nas

regulamentaccedilotildees e as vazotildees miacutenimas previstas na norma para sala limpa O sistema atual deve

ser corrigido para incluir a vazatildeo de ar exterior necessaacuteria e deve ser feita uma verificaccedilatildeo das

vazotildees de insuflamento de retorno e exterior para atender as exigecircncias normativas e a

pressurizaccedilatildeo do ambiente

Os resultados de carga teacutermica satildeo satisfatoacuterios pois apresentaram o valor de 165 TR

Este valor comparado com a capacidade de refrigeraccedilatildeo do equipamento atual (15 TR) natildeo

apresenta grande diferenccedila Entretanto a capacidade de refrigeraccedilatildeo do sistema deve ser

aumentada ou deve-se montar uma parede na lateral com janelas para evitar a insolaccedilatildeo do

ambiente e reduzir a carga teacutermica

25

5 Referecircncias Bibliograacuteficas

Shames Irving H 1923 ldquoMecacircnica dos Fluiacutedosrdquo Editora Edgard Blucher LTDA Satildeo Paulo

ldquoNorma ISO 14644 Cleanrooms and associated controlled environmentsrdquo ISO standards

ldquoNorma Federal Standard 209E Airborne Particulate Cleanliness Classes in Clean Rooms

and Clean Zonesrdquo Institute of Environmental Sciences Illinois ndash EUA

ldquoResoluccedilatildeo ANVISA no 176rdquo Agencia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria Brasil

ASHRAE Handbook 1999 ldquoHeating ventilation and air-conditioning applicationsrdquo

ASHRAE publications USA

SALAS LIMPAS disponiacutevel em lt httpwwwbhpcombrslimpashtm gt acesso em 20Jan2003

This document was created with Win2PDF available at httpwwwdaneprairiecomThe unregistered version of Win2PDF is for evaluation or non-commercial use only

13

Tabela 2 ndash Materiais e suas propriedades para aplicaccedilatildeo em salas limpas conforme ISO14644

Materiais Controle

eletrostaacutetico

Resistecircncia a

abrasatildeo

Resistecircncia ao

impacto

Permeabilidade

Paredes

Alumiacutenio anodizado Pobre Bom Natildeo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Cortinas flexiacuteveis Pobre Baixo Bom Meacutedio a alto

Vidro Pobre Bom Natildeo Baixo

Vidro com filme condutor Bom Bom Natildeo Baixo

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Paineacuteis resinados Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Accedilo inox Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Meacutedio a baixo

Tetos

Alumiacutenio anodizado Pobre Bom Natildeo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Baixo Meacutedio a alto

Paineacuteis de resina Pobre a bom Bom Baixo Meacutedio a alto

Accedilo inox Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Chatildeo

Alumiacutenio anodizado (para chatildeo

suspenso)

Pobre Bom Baixo Baixo

Metais cobertos Pobre a bom Bom Meacutedio a baixo Baixo a alto

Lajota polida Pobre Bom Bom Baixo

Vidro Pobre Bom Natildeo Baixo

Vidro com filme condutor Bom Bom Natildeo Baixo

Epoxi Pobre a bom Pobre Pobre Baixo a alto

Laminados plaacutesticos Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Paineacuteis resinados Pobre a bom Bom Pobre Meacutedio a alto

Accedilo inox (para chatildeo suspenso) Bom Bom Bom Muito baixo

Plaacutestico transparente com filme

condutor

Bom Baixo Pobre Baixo a meacutedio

Plaacutestico transparente Pobre Baixo Pobre Baixo a meacutedio

14

25 Aspectos operacionais em Salas Limpas

A operaccedilatildeo em uma sala limpa eacute fator determinante no desempenho do ambiente Para evitar

a geraccedilatildeo de contaminantes no interior da sala as seguintes recomendaccedilotildees devem ser seguidas

- Natildeo comer ou mascar gomas

- Natildeo rasgar papeacuteis

- Sempre utilizar as vestimentas determinadas

- Movimentos lentos

- Natildeo raspar espirrar tossir

- Natildeo usar produtos cosmeacuteticos

- Comportar-se corretamente em respeito agraves exigecircncias aerodinacircmicas

- Manter distacircncia entre pessoa e processo

- Apenas interferecircncias bem refletidas na aacuterea do processo

- Disciplina autocontrole confiabilidade

- Manter as unhas cortadas e limpas

26 Ar condicionado e ventilaccedilatildeo em salas limpas

O projeto do ar condicionado e ventilaccedilatildeo de uma sala limpa deve levar em conta os

seguintes aspectos

a) O sistema de segregaccedilatildeo do ambiente limpo (por diferenccedila de pressatildeo ou por deslocamento)

b) Conforto teacutermico

c) Caracteriacutesticas dos produtos processados na sala limpa

d) Conservaccedilatildeo de energia

Como normalmente uma sala limpa encontra-se montada dentro de um ambiente climatizado

a sua carga teacutermica principal eacute gerada normalmente pelos proacuteprios processos internos e os

equipamentos utilizados

Normalmente a manutenccedilatildeo da temperatura a niacuteveis confortaacuteveis tambeacutem eacute favorecida pelos

volumes elevados de ar insuflado pelo sistema de ventilaccedilatildeo tornando o sistema sensiacutevel aos

comandos do controle

Para determinadas aplicaccedilotildees a temperatura deve apresentar variaccedilotildees maacuteximas de +_ 005K

como na fabricaccedilatildeo de microchips Para atingir este niacutevel de estabilidade a zona controlada deve

ser a menor possiacutevel

O ar insuflado pelo sistema de ventilaccedilatildeo deve ser cuidadosamente filtrado pois este

configura a maior fonte de contaminaccedilatildeo em uma sala limpa Segundo a Norma ISO 14644 o

sistema de filtragem deve ser composto de trecircs fases

15

a) Filtragem primaacuteria do ar exterior

b) Filtragem secundaacuteria na saiacuteda dos ventiladores

c) Filtragem final no difusores

Aleacutem da filtragem os volumes insuflados devem ser suficientes para manter a pressatildeo da

sala elevada com relaccedilatildeo aos ambientes adjacentes

A Norma ISO 14644 indica para a induacutestria eletrocircnica os padrotildees de insuflamento de ar

conforme a tabela 3

Tabela 3 ndash Padrotildees de insuflamento de ar para salas limpas

Classe ISO Fluxo de ar Velocidade do ar

insuflado[ms]

Trocas de ar por

hora [m3m2h]

Exemplos de

aplicaccedilatildeo

2 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Fotolitografia

processamento de

semi-condutores

3 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Processamento de

semicondutores

4 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Fabricaccedilatildeo de

CDrsquos

5 Unidirecional 02 a 05 Natildeo especificado

Misto 01 a 03 com

fluxo direcionado

Natildeo especificado6

Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 70-160

Zonas de serviccedilo

7 Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 30-70 Zonas de serviccedilo

tratamento

superficial

8 Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 10-20 Zonas de serviccedilo

16

Jaacute o site bhp sobre salas limpas estabelece a velocidade de face nos filtros meios de

distribuiccedilatildeo do ar e retorno do ar conforme a tabela 4

Tabela 4 ndash Padrotildees para instalaccedilotildees de ventilaccedilatildeo para salas limpas

Classe ISO 8 7 6 5 4 3

Velocidade de face

nos filtros (ms)- -

01 - 025 03 ndash

045

045-050 045-050

Difusor

Teto

perfuradoMeio de

distribuiccedilatildeo do arTeto

perfurado Duto

filtrante

Teto filtrante

Retorno do ar Lateral ou junto do

piso

Lateral junto ao

piso ou pelo piso

Junto ao

piso ou

piso

Piso

3 Anaacutelise da sala limpa da JCAE

A sala limpa da JCAE foi montada em meados do ano 2000 com o objetivo de controlar o

ambiente de montagem de pequenos motores de passo conforme figura 6 Os motores de passo

satildeo utilizados em paineacuteis de automotivos para movimentaccedilatildeo dos ponteros indicadores

Figura 6 ndash Imagens do motor de passo aberto e motor de passo fechado

17

A sala limpa encontra-se montada no interior do pavilhatildeo industrial da JCAE como

mostrado na figura 7 e ocupa uma aacuterea de 386125m2

Figura 7 ndash Interior da sala limpa da JCAE

Sua estrutura foi concebida de forma a apresentar niacuteveis de limpeza compatiacuteveis com a

classificaccedilatildeo ISO 8

Caracteriacutesticas da sala limpa

Volume total 104253m3

Altura 27m

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Paineacuteis plaacutesticos brancos 100mm

Janelas internas vidro transparente 3mm

Parede externa Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso acartonado 11mm

Janela externa Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto Paineacuteis plaacutesticos brancos 10mm

Ar condicionado 15TR

Ventilaccedilatildeo indeterminada

Pressurizaccedilatildeo indeterminada

31 Levantamento dos aspectos construtivos da sala limpa da JCAE

A sala limpa da JCAE apresenta diversos problemas construtivos que devem ser

corrigidos para que o ambiente apresente condiccedilotildees de atender a Norma ISO 14644 e a

18

Resoluccedilatildeo 176 da Agecircncia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria para ambientes climatizados Entre

eles estatildeo

O detalhe mostrado na figura 8 revela uma grande aacuterea de fresta entre o teto e a parede de

vidro o que resulta em despressurizaccedilatildeo e risco de entrada de contaminantes

Nos detalhes da foto abaixo verifica-se frestas na instalaccedilatildeo de fios eleacutetricos e tubulaccedilotildees

de ar comprimido

Figura 8 ndash Detalhe da fresta na junccedilatildeo entre teto e janelas de vidro

Figura 9 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo em dutos

19

Na figura 10 eacute possiacutevel verificar a maacute instalaccedilatildeo das luminaacuterias permitindo assim a

entrada de contaminantes

A presenccedila de furos no teto conforme figura 11 compromete o desempenho da sala limpa

Na figura 12 evidencia-se a parede envidraccedilada com janelas Este tipo de parede aleacutem de

natildeo apresentar boa vedaccedilatildeo com teto permite que janelas sejam abertas e aumenta a carga

teacutermica do ambiente

Figura 11 ndash Detalhe de furo aberto no teto

Figura 12 ndash Detalhe da parede envidraccedilada com janelas

Figura 10 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo das luminaacuterias

20

O sistema de ventilaccedilatildeo e condicionamento de ar improacuteprio sem insuflamento de ar

exterior compromete a qualidade do ar interior e contraria as regulamentaccedilotildees Os esquema

da figura 13 mostra como eacute feita a ventilaccedilatildeo da sala limpa da JCAE atualmente

32 Dimensionamento do ar condicionado e ventilaccedilatildeo

321 Caacutelculo da ventilaccedilatildeo

O dimensionamento do sistema de ar condicionado da sala limpa inicia-se pela definiccedilatildeo

da vazatildeo de insuflamento de ar no ambiente

Esta vazatildeo deve ser suficiente para atender as regulamentaccedilotildees locais correspondentes a

ventilaccedilatildeo miacutenima para ambientes climatizados conforme figura 14

Aleacutem de atender as regulamentaccedilotildees o projeto da ventilaccedilatildeo deve tambeacutem atender a

Norma ISO 14644 para Salas Limpas que especifica vazotildees miacutenimas por classe de limpeza e

tambeacutem o niacutevel de pressurizaccedilatildeo que a sala deve apresentar Na tabela 5 encontra-se as

especificaccedilotildees para ventilaccedilatildeo e vazatildeo miacutenima de ar a ser insuflado na sala

Vfrestas

Vinsuflado

Ambiente internoclimatizado - resto dafaacutebrica

Figura 13 ndash Esquema do sistema atual de insuflamento de ar

Vfrestas

VretornoVinsuflado

Var exterior

Figura 14 ndash Esquema ideal do sistema de insuflamento de ar

21

Tabela 5 ndash Especificaccedilotildees de vazotildees miacutenimas conforme ANVISA e ISO 14644

Vazatildeo miacutenima renovaccedilatildeo

ndash ar exterior

[m3horapessoa]

Vazatildeo miacutenima

[m3m2h]

Vazatildeo min [m3h]

ANVISA 17 ndash 27 - 1320

Norma ISO 14644 ndash

classe 8- 10-20 57918

Caacutelculo de vazatildeo miacutenima realizado considerando ocupaccedilatildeo de 60 pessoas vazatildeo miacutenima

meacutedia por Norma ISO 14644 de 15m3m2h Vazatildeo miacutenima de renovaccedilatildeo meacutedia conforme

Anvisa de 22 m3horapessoa e aacuterea total de 38612m2

Para o caacutelculo da pressurizaccedilatildeo da sala limpa a diferenccedila de pressatildeo assumida para a sala

eacute de 15 Pa (A norma ISO 14644 especifica pressurizaccedilatildeo de 5 a 20Pa)

Considerando que a sala natildeo seraacute hermeticamente fechada eacute preciso considerar a vazatildeo de

ar pelas frestas O balanccedilo de massa fica

Vinsuflada = Vretorno + Vexterior (1)

Vinsuflada = Vretorno + Vfrestas (2)

Igualando-se (1) e (2) tem-se

Vexterior = Vfrestas (3)

Aplicando a equaccedilatildeo de Bernoulli para a vazatildeo nas frestas tem-se

P = 05du2 (4)

Onde

P eacute a diferenccedila de pressatildeo (15Pa)

d eacute densidade do ar ( 12kgm3)

u eacute a velocidade do escoamento

Temos que

u = 5 ms

22

Tendo-se a velocidade do escoamento eacute possiacutevel determinar a vazatildeo de fresta em funccedilatildeo

da aacuterea de frestas presente na sala conforme a figura 15 abaixo

A aacuterea de frestas maacutexima pode ser obtida usando-se as equaccedilotildees (3) e (4) e definindo

como vazatildeo maacutexima de frestas a vazatildeo de ar exterior a ser insuflada na sala pelo sistema de ar

condicionado A aacuterea de frestas maacutexima permitida para o sistema eacute de 00733 metros quadrados

Portanto as vazotildees de projeto devem ser

Vinsuflada = 5800m3h

Vretorno = 4780m3h

Vfrestas = Vexterior = 1320m3h

322 Caacutelculo da carga teacutermica

O caacutelculo da carga teacutermica da sala limpa eacute realizado com o programa CTVER (Programa

elaborado pelo Laboratoacuterio de Refrigeraccedilatildeo da UFRGS) para os meses de veratildeo Os dados de

entrada para o caacutelculo satildeo

Volume total 104253m3

Altura 27m

Aacuterea 386m2

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Desconsideradas pois a sala encontra-se montada dentro de um ambiente jaacute

climatizado com temperatura oscilante entre 225 a 24 oC

Parede externa (1219m2) Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso

acartonado 11mm

Vazatildeo nas frestas

01000

200030004000

50006000

00

020

040

060

08 01

012

014

016

018 0

20

220

240

260

28

Aacuterea de frestas [m2]

Vaz

atildeo d

e ar

[m

3h

]

Figura 15 ndash Graacutefico da vazatildeo de ar nas frestas em funccedilatildeo da aacuterea de frestas

23

Janela externa (2318m2) Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto idem a paredes internas

Equipamentos 11 computadores

Iluminaccedilatildeo 56 lacircmpadas fluorescentes 110Watts

Vazatildeo de ar exterior 383 ls

Os resultados do caacutelculo de carga teacutermica podem ser vistos nas figuras 16 e 17 abaixo

Nota-se que para o mecircs de Dezembro carga teacutermica maacutexima atinge aproximadamente

58000 Watts (aproximadamente165TR) e pico ocorre as 18 horas devido ao aumento de entrada

de calor pelas janelas externas Um caacutelculo aproximado da mesma sala sem as janelas exteriores

apontaria uma reduccedilatildeo na carga teacutermica maacutexima de aproximadamente 14 conforme mostra a

figura 17

Figura 16 ndash Carga teacutermica da sala no mecircs de Dezembro

Figura 17 ndash Carga teacutermica da sala supondo existecircncia de parede no lugar das janelas

24

4 Conclusotildees

A anaacutelise da sala limpa proposta neste trabalho propiciou uma visatildeo geral antes

inexistente na Empresa JCAE dos procedimentos necessaacuterios para a obtenccedilatildeo de ambientes com

contaminaccedilatildeo do ar controlada Com base nestes princiacutepios os quais quase todos satildeo definidos

por norma especiacutefica foi possiacutevel abordar aspectos construtivos da sala limpa em especial como

deve ser feita a climatizaccedilatildeo de tais ambientes

Considerando os aspectos construtivos da sala em questatildeo sugere-se as seguintes medidas

para a melhoria do desempenho do ambiente

- Revisatildeo da vedaccedilatildeo do ambiente incluindo dutos eleacutetricos luminaacuterias difusores junccedilotildees de

paredes com forro e com chatildeo Esta medida eacute necessaacuteria para a obtenccedilatildeo da aacuterea de fresta

maacutexima (00733m2) estipulada pelo caacutelculo da ventilaccedilatildeo

- Fechamento da lateral da sala que possui janelas com paredes sem janela similares as outras

laterais Esta alteraccedilatildeo reduziria a carga teacutermica do ambiente em aproximadamente 14 e

melhoraria a vedaccedilatildeo do mesmo

O caacutelculo do ar condicionado considerou as vazotildees miacutenimas previstas nas

regulamentaccedilotildees e as vazotildees miacutenimas previstas na norma para sala limpa O sistema atual deve

ser corrigido para incluir a vazatildeo de ar exterior necessaacuteria e deve ser feita uma verificaccedilatildeo das

vazotildees de insuflamento de retorno e exterior para atender as exigecircncias normativas e a

pressurizaccedilatildeo do ambiente

Os resultados de carga teacutermica satildeo satisfatoacuterios pois apresentaram o valor de 165 TR

Este valor comparado com a capacidade de refrigeraccedilatildeo do equipamento atual (15 TR) natildeo

apresenta grande diferenccedila Entretanto a capacidade de refrigeraccedilatildeo do sistema deve ser

aumentada ou deve-se montar uma parede na lateral com janelas para evitar a insolaccedilatildeo do

ambiente e reduzir a carga teacutermica

25

5 Referecircncias Bibliograacuteficas

Shames Irving H 1923 ldquoMecacircnica dos Fluiacutedosrdquo Editora Edgard Blucher LTDA Satildeo Paulo

ldquoNorma ISO 14644 Cleanrooms and associated controlled environmentsrdquo ISO standards

ldquoNorma Federal Standard 209E Airborne Particulate Cleanliness Classes in Clean Rooms

and Clean Zonesrdquo Institute of Environmental Sciences Illinois ndash EUA

ldquoResoluccedilatildeo ANVISA no 176rdquo Agencia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria Brasil

ASHRAE Handbook 1999 ldquoHeating ventilation and air-conditioning applicationsrdquo

ASHRAE publications USA

SALAS LIMPAS disponiacutevel em lt httpwwwbhpcombrslimpashtm gt acesso em 20Jan2003

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14

25 Aspectos operacionais em Salas Limpas

A operaccedilatildeo em uma sala limpa eacute fator determinante no desempenho do ambiente Para evitar

a geraccedilatildeo de contaminantes no interior da sala as seguintes recomendaccedilotildees devem ser seguidas

- Natildeo comer ou mascar gomas

- Natildeo rasgar papeacuteis

- Sempre utilizar as vestimentas determinadas

- Movimentos lentos

- Natildeo raspar espirrar tossir

- Natildeo usar produtos cosmeacuteticos

- Comportar-se corretamente em respeito agraves exigecircncias aerodinacircmicas

- Manter distacircncia entre pessoa e processo

- Apenas interferecircncias bem refletidas na aacuterea do processo

- Disciplina autocontrole confiabilidade

- Manter as unhas cortadas e limpas

26 Ar condicionado e ventilaccedilatildeo em salas limpas

O projeto do ar condicionado e ventilaccedilatildeo de uma sala limpa deve levar em conta os

seguintes aspectos

a) O sistema de segregaccedilatildeo do ambiente limpo (por diferenccedila de pressatildeo ou por deslocamento)

b) Conforto teacutermico

c) Caracteriacutesticas dos produtos processados na sala limpa

d) Conservaccedilatildeo de energia

Como normalmente uma sala limpa encontra-se montada dentro de um ambiente climatizado

a sua carga teacutermica principal eacute gerada normalmente pelos proacuteprios processos internos e os

equipamentos utilizados

Normalmente a manutenccedilatildeo da temperatura a niacuteveis confortaacuteveis tambeacutem eacute favorecida pelos

volumes elevados de ar insuflado pelo sistema de ventilaccedilatildeo tornando o sistema sensiacutevel aos

comandos do controle

Para determinadas aplicaccedilotildees a temperatura deve apresentar variaccedilotildees maacuteximas de +_ 005K

como na fabricaccedilatildeo de microchips Para atingir este niacutevel de estabilidade a zona controlada deve

ser a menor possiacutevel

O ar insuflado pelo sistema de ventilaccedilatildeo deve ser cuidadosamente filtrado pois este

configura a maior fonte de contaminaccedilatildeo em uma sala limpa Segundo a Norma ISO 14644 o

sistema de filtragem deve ser composto de trecircs fases

15

a) Filtragem primaacuteria do ar exterior

b) Filtragem secundaacuteria na saiacuteda dos ventiladores

c) Filtragem final no difusores

Aleacutem da filtragem os volumes insuflados devem ser suficientes para manter a pressatildeo da

sala elevada com relaccedilatildeo aos ambientes adjacentes

A Norma ISO 14644 indica para a induacutestria eletrocircnica os padrotildees de insuflamento de ar

conforme a tabela 3

Tabela 3 ndash Padrotildees de insuflamento de ar para salas limpas

Classe ISO Fluxo de ar Velocidade do ar

insuflado[ms]

Trocas de ar por

hora [m3m2h]

Exemplos de

aplicaccedilatildeo

2 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Fotolitografia

processamento de

semi-condutores

3 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Processamento de

semicondutores

4 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Fabricaccedilatildeo de

CDrsquos

5 Unidirecional 02 a 05 Natildeo especificado

Misto 01 a 03 com

fluxo direcionado

Natildeo especificado6

Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 70-160

Zonas de serviccedilo

7 Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 30-70 Zonas de serviccedilo

tratamento

superficial

8 Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 10-20 Zonas de serviccedilo

16

Jaacute o site bhp sobre salas limpas estabelece a velocidade de face nos filtros meios de

distribuiccedilatildeo do ar e retorno do ar conforme a tabela 4

Tabela 4 ndash Padrotildees para instalaccedilotildees de ventilaccedilatildeo para salas limpas

Classe ISO 8 7 6 5 4 3

Velocidade de face

nos filtros (ms)- -

01 - 025 03 ndash

045

045-050 045-050

Difusor

Teto

perfuradoMeio de

distribuiccedilatildeo do arTeto

perfurado Duto

filtrante

Teto filtrante

Retorno do ar Lateral ou junto do

piso

Lateral junto ao

piso ou pelo piso

Junto ao

piso ou

piso

Piso

3 Anaacutelise da sala limpa da JCAE

A sala limpa da JCAE foi montada em meados do ano 2000 com o objetivo de controlar o

ambiente de montagem de pequenos motores de passo conforme figura 6 Os motores de passo

satildeo utilizados em paineacuteis de automotivos para movimentaccedilatildeo dos ponteros indicadores

Figura 6 ndash Imagens do motor de passo aberto e motor de passo fechado

17

A sala limpa encontra-se montada no interior do pavilhatildeo industrial da JCAE como

mostrado na figura 7 e ocupa uma aacuterea de 386125m2

Figura 7 ndash Interior da sala limpa da JCAE

Sua estrutura foi concebida de forma a apresentar niacuteveis de limpeza compatiacuteveis com a

classificaccedilatildeo ISO 8

Caracteriacutesticas da sala limpa

Volume total 104253m3

Altura 27m

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Paineacuteis plaacutesticos brancos 100mm

Janelas internas vidro transparente 3mm

Parede externa Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso acartonado 11mm

Janela externa Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto Paineacuteis plaacutesticos brancos 10mm

Ar condicionado 15TR

Ventilaccedilatildeo indeterminada

Pressurizaccedilatildeo indeterminada

31 Levantamento dos aspectos construtivos da sala limpa da JCAE

A sala limpa da JCAE apresenta diversos problemas construtivos que devem ser

corrigidos para que o ambiente apresente condiccedilotildees de atender a Norma ISO 14644 e a

18

Resoluccedilatildeo 176 da Agecircncia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria para ambientes climatizados Entre

eles estatildeo

O detalhe mostrado na figura 8 revela uma grande aacuterea de fresta entre o teto e a parede de

vidro o que resulta em despressurizaccedilatildeo e risco de entrada de contaminantes

Nos detalhes da foto abaixo verifica-se frestas na instalaccedilatildeo de fios eleacutetricos e tubulaccedilotildees

de ar comprimido

Figura 8 ndash Detalhe da fresta na junccedilatildeo entre teto e janelas de vidro

Figura 9 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo em dutos

19

Na figura 10 eacute possiacutevel verificar a maacute instalaccedilatildeo das luminaacuterias permitindo assim a

entrada de contaminantes

A presenccedila de furos no teto conforme figura 11 compromete o desempenho da sala limpa

Na figura 12 evidencia-se a parede envidraccedilada com janelas Este tipo de parede aleacutem de

natildeo apresentar boa vedaccedilatildeo com teto permite que janelas sejam abertas e aumenta a carga

teacutermica do ambiente

Figura 11 ndash Detalhe de furo aberto no teto

Figura 12 ndash Detalhe da parede envidraccedilada com janelas

Figura 10 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo das luminaacuterias

20

O sistema de ventilaccedilatildeo e condicionamento de ar improacuteprio sem insuflamento de ar

exterior compromete a qualidade do ar interior e contraria as regulamentaccedilotildees Os esquema

da figura 13 mostra como eacute feita a ventilaccedilatildeo da sala limpa da JCAE atualmente

32 Dimensionamento do ar condicionado e ventilaccedilatildeo

321 Caacutelculo da ventilaccedilatildeo

O dimensionamento do sistema de ar condicionado da sala limpa inicia-se pela definiccedilatildeo

da vazatildeo de insuflamento de ar no ambiente

Esta vazatildeo deve ser suficiente para atender as regulamentaccedilotildees locais correspondentes a

ventilaccedilatildeo miacutenima para ambientes climatizados conforme figura 14

Aleacutem de atender as regulamentaccedilotildees o projeto da ventilaccedilatildeo deve tambeacutem atender a

Norma ISO 14644 para Salas Limpas que especifica vazotildees miacutenimas por classe de limpeza e

tambeacutem o niacutevel de pressurizaccedilatildeo que a sala deve apresentar Na tabela 5 encontra-se as

especificaccedilotildees para ventilaccedilatildeo e vazatildeo miacutenima de ar a ser insuflado na sala

Vfrestas

Vinsuflado

Ambiente internoclimatizado - resto dafaacutebrica

Figura 13 ndash Esquema do sistema atual de insuflamento de ar

Vfrestas

VretornoVinsuflado

Var exterior

Figura 14 ndash Esquema ideal do sistema de insuflamento de ar

21

Tabela 5 ndash Especificaccedilotildees de vazotildees miacutenimas conforme ANVISA e ISO 14644

Vazatildeo miacutenima renovaccedilatildeo

ndash ar exterior

[m3horapessoa]

Vazatildeo miacutenima

[m3m2h]

Vazatildeo min [m3h]

ANVISA 17 ndash 27 - 1320

Norma ISO 14644 ndash

classe 8- 10-20 57918

Caacutelculo de vazatildeo miacutenima realizado considerando ocupaccedilatildeo de 60 pessoas vazatildeo miacutenima

meacutedia por Norma ISO 14644 de 15m3m2h Vazatildeo miacutenima de renovaccedilatildeo meacutedia conforme

Anvisa de 22 m3horapessoa e aacuterea total de 38612m2

Para o caacutelculo da pressurizaccedilatildeo da sala limpa a diferenccedila de pressatildeo assumida para a sala

eacute de 15 Pa (A norma ISO 14644 especifica pressurizaccedilatildeo de 5 a 20Pa)

Considerando que a sala natildeo seraacute hermeticamente fechada eacute preciso considerar a vazatildeo de

ar pelas frestas O balanccedilo de massa fica

Vinsuflada = Vretorno + Vexterior (1)

Vinsuflada = Vretorno + Vfrestas (2)

Igualando-se (1) e (2) tem-se

Vexterior = Vfrestas (3)

Aplicando a equaccedilatildeo de Bernoulli para a vazatildeo nas frestas tem-se

P = 05du2 (4)

Onde

P eacute a diferenccedila de pressatildeo (15Pa)

d eacute densidade do ar ( 12kgm3)

u eacute a velocidade do escoamento

Temos que

u = 5 ms

22

Tendo-se a velocidade do escoamento eacute possiacutevel determinar a vazatildeo de fresta em funccedilatildeo

da aacuterea de frestas presente na sala conforme a figura 15 abaixo

A aacuterea de frestas maacutexima pode ser obtida usando-se as equaccedilotildees (3) e (4) e definindo

como vazatildeo maacutexima de frestas a vazatildeo de ar exterior a ser insuflada na sala pelo sistema de ar

condicionado A aacuterea de frestas maacutexima permitida para o sistema eacute de 00733 metros quadrados

Portanto as vazotildees de projeto devem ser

Vinsuflada = 5800m3h

Vretorno = 4780m3h

Vfrestas = Vexterior = 1320m3h

322 Caacutelculo da carga teacutermica

O caacutelculo da carga teacutermica da sala limpa eacute realizado com o programa CTVER (Programa

elaborado pelo Laboratoacuterio de Refrigeraccedilatildeo da UFRGS) para os meses de veratildeo Os dados de

entrada para o caacutelculo satildeo

Volume total 104253m3

Altura 27m

Aacuterea 386m2

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Desconsideradas pois a sala encontra-se montada dentro de um ambiente jaacute

climatizado com temperatura oscilante entre 225 a 24 oC

Parede externa (1219m2) Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso

acartonado 11mm

Vazatildeo nas frestas

01000

200030004000

50006000

00

020

040

060

08 01

012

014

016

018 0

20

220

240

260

28

Aacuterea de frestas [m2]

Vaz

atildeo d

e ar

[m

3h

]

Figura 15 ndash Graacutefico da vazatildeo de ar nas frestas em funccedilatildeo da aacuterea de frestas

23

Janela externa (2318m2) Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto idem a paredes internas

Equipamentos 11 computadores

Iluminaccedilatildeo 56 lacircmpadas fluorescentes 110Watts

Vazatildeo de ar exterior 383 ls

Os resultados do caacutelculo de carga teacutermica podem ser vistos nas figuras 16 e 17 abaixo

Nota-se que para o mecircs de Dezembro carga teacutermica maacutexima atinge aproximadamente

58000 Watts (aproximadamente165TR) e pico ocorre as 18 horas devido ao aumento de entrada

de calor pelas janelas externas Um caacutelculo aproximado da mesma sala sem as janelas exteriores

apontaria uma reduccedilatildeo na carga teacutermica maacutexima de aproximadamente 14 conforme mostra a

figura 17

Figura 16 ndash Carga teacutermica da sala no mecircs de Dezembro

Figura 17 ndash Carga teacutermica da sala supondo existecircncia de parede no lugar das janelas

24

4 Conclusotildees

A anaacutelise da sala limpa proposta neste trabalho propiciou uma visatildeo geral antes

inexistente na Empresa JCAE dos procedimentos necessaacuterios para a obtenccedilatildeo de ambientes com

contaminaccedilatildeo do ar controlada Com base nestes princiacutepios os quais quase todos satildeo definidos

por norma especiacutefica foi possiacutevel abordar aspectos construtivos da sala limpa em especial como

deve ser feita a climatizaccedilatildeo de tais ambientes

Considerando os aspectos construtivos da sala em questatildeo sugere-se as seguintes medidas

para a melhoria do desempenho do ambiente

- Revisatildeo da vedaccedilatildeo do ambiente incluindo dutos eleacutetricos luminaacuterias difusores junccedilotildees de

paredes com forro e com chatildeo Esta medida eacute necessaacuteria para a obtenccedilatildeo da aacuterea de fresta

maacutexima (00733m2) estipulada pelo caacutelculo da ventilaccedilatildeo

- Fechamento da lateral da sala que possui janelas com paredes sem janela similares as outras

laterais Esta alteraccedilatildeo reduziria a carga teacutermica do ambiente em aproximadamente 14 e

melhoraria a vedaccedilatildeo do mesmo

O caacutelculo do ar condicionado considerou as vazotildees miacutenimas previstas nas

regulamentaccedilotildees e as vazotildees miacutenimas previstas na norma para sala limpa O sistema atual deve

ser corrigido para incluir a vazatildeo de ar exterior necessaacuteria e deve ser feita uma verificaccedilatildeo das

vazotildees de insuflamento de retorno e exterior para atender as exigecircncias normativas e a

pressurizaccedilatildeo do ambiente

Os resultados de carga teacutermica satildeo satisfatoacuterios pois apresentaram o valor de 165 TR

Este valor comparado com a capacidade de refrigeraccedilatildeo do equipamento atual (15 TR) natildeo

apresenta grande diferenccedila Entretanto a capacidade de refrigeraccedilatildeo do sistema deve ser

aumentada ou deve-se montar uma parede na lateral com janelas para evitar a insolaccedilatildeo do

ambiente e reduzir a carga teacutermica

25

5 Referecircncias Bibliograacuteficas

Shames Irving H 1923 ldquoMecacircnica dos Fluiacutedosrdquo Editora Edgard Blucher LTDA Satildeo Paulo

ldquoNorma ISO 14644 Cleanrooms and associated controlled environmentsrdquo ISO standards

ldquoNorma Federal Standard 209E Airborne Particulate Cleanliness Classes in Clean Rooms

and Clean Zonesrdquo Institute of Environmental Sciences Illinois ndash EUA

ldquoResoluccedilatildeo ANVISA no 176rdquo Agencia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria Brasil

ASHRAE Handbook 1999 ldquoHeating ventilation and air-conditioning applicationsrdquo

ASHRAE publications USA

SALAS LIMPAS disponiacutevel em lt httpwwwbhpcombrslimpashtm gt acesso em 20Jan2003

This document was created with Win2PDF available at httpwwwdaneprairiecomThe unregistered version of Win2PDF is for evaluation or non-commercial use only

15

a) Filtragem primaacuteria do ar exterior

b) Filtragem secundaacuteria na saiacuteda dos ventiladores

c) Filtragem final no difusores

Aleacutem da filtragem os volumes insuflados devem ser suficientes para manter a pressatildeo da

sala elevada com relaccedilatildeo aos ambientes adjacentes

A Norma ISO 14644 indica para a induacutestria eletrocircnica os padrotildees de insuflamento de ar

conforme a tabela 3

Tabela 3 ndash Padrotildees de insuflamento de ar para salas limpas

Classe ISO Fluxo de ar Velocidade do ar

insuflado[ms]

Trocas de ar por

hora [m3m2h]

Exemplos de

aplicaccedilatildeo

2 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Fotolitografia

processamento de

semi-condutores

3 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Processamento de

semicondutores

4 Unidirecional 03 a 05 Natildeo especificado Fabricaccedilatildeo de

CDrsquos

5 Unidirecional 02 a 05 Natildeo especificado

Misto 01 a 03 com

fluxo direcionado

Natildeo especificado6

Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 70-160

Zonas de serviccedilo

7 Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 30-70 Zonas de serviccedilo

tratamento

superficial

8 Turbulento ou

misto

Natildeo especificado 10-20 Zonas de serviccedilo

16

Jaacute o site bhp sobre salas limpas estabelece a velocidade de face nos filtros meios de

distribuiccedilatildeo do ar e retorno do ar conforme a tabela 4

Tabela 4 ndash Padrotildees para instalaccedilotildees de ventilaccedilatildeo para salas limpas

Classe ISO 8 7 6 5 4 3

Velocidade de face

nos filtros (ms)- -

01 - 025 03 ndash

045

045-050 045-050

Difusor

Teto

perfuradoMeio de

distribuiccedilatildeo do arTeto

perfurado Duto

filtrante

Teto filtrante

Retorno do ar Lateral ou junto do

piso

Lateral junto ao

piso ou pelo piso

Junto ao

piso ou

piso

Piso

3 Anaacutelise da sala limpa da JCAE

A sala limpa da JCAE foi montada em meados do ano 2000 com o objetivo de controlar o

ambiente de montagem de pequenos motores de passo conforme figura 6 Os motores de passo

satildeo utilizados em paineacuteis de automotivos para movimentaccedilatildeo dos ponteros indicadores

Figura 6 ndash Imagens do motor de passo aberto e motor de passo fechado

17

A sala limpa encontra-se montada no interior do pavilhatildeo industrial da JCAE como

mostrado na figura 7 e ocupa uma aacuterea de 386125m2

Figura 7 ndash Interior da sala limpa da JCAE

Sua estrutura foi concebida de forma a apresentar niacuteveis de limpeza compatiacuteveis com a

classificaccedilatildeo ISO 8

Caracteriacutesticas da sala limpa

Volume total 104253m3

Altura 27m

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Paineacuteis plaacutesticos brancos 100mm

Janelas internas vidro transparente 3mm

Parede externa Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso acartonado 11mm

Janela externa Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto Paineacuteis plaacutesticos brancos 10mm

Ar condicionado 15TR

Ventilaccedilatildeo indeterminada

Pressurizaccedilatildeo indeterminada

31 Levantamento dos aspectos construtivos da sala limpa da JCAE

A sala limpa da JCAE apresenta diversos problemas construtivos que devem ser

corrigidos para que o ambiente apresente condiccedilotildees de atender a Norma ISO 14644 e a

18

Resoluccedilatildeo 176 da Agecircncia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria para ambientes climatizados Entre

eles estatildeo

O detalhe mostrado na figura 8 revela uma grande aacuterea de fresta entre o teto e a parede de

vidro o que resulta em despressurizaccedilatildeo e risco de entrada de contaminantes

Nos detalhes da foto abaixo verifica-se frestas na instalaccedilatildeo de fios eleacutetricos e tubulaccedilotildees

de ar comprimido

Figura 8 ndash Detalhe da fresta na junccedilatildeo entre teto e janelas de vidro

Figura 9 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo em dutos

19

Na figura 10 eacute possiacutevel verificar a maacute instalaccedilatildeo das luminaacuterias permitindo assim a

entrada de contaminantes

A presenccedila de furos no teto conforme figura 11 compromete o desempenho da sala limpa

Na figura 12 evidencia-se a parede envidraccedilada com janelas Este tipo de parede aleacutem de

natildeo apresentar boa vedaccedilatildeo com teto permite que janelas sejam abertas e aumenta a carga

teacutermica do ambiente

Figura 11 ndash Detalhe de furo aberto no teto

Figura 12 ndash Detalhe da parede envidraccedilada com janelas

Figura 10 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo das luminaacuterias

20

O sistema de ventilaccedilatildeo e condicionamento de ar improacuteprio sem insuflamento de ar

exterior compromete a qualidade do ar interior e contraria as regulamentaccedilotildees Os esquema

da figura 13 mostra como eacute feita a ventilaccedilatildeo da sala limpa da JCAE atualmente

32 Dimensionamento do ar condicionado e ventilaccedilatildeo

321 Caacutelculo da ventilaccedilatildeo

O dimensionamento do sistema de ar condicionado da sala limpa inicia-se pela definiccedilatildeo

da vazatildeo de insuflamento de ar no ambiente

Esta vazatildeo deve ser suficiente para atender as regulamentaccedilotildees locais correspondentes a

ventilaccedilatildeo miacutenima para ambientes climatizados conforme figura 14

Aleacutem de atender as regulamentaccedilotildees o projeto da ventilaccedilatildeo deve tambeacutem atender a

Norma ISO 14644 para Salas Limpas que especifica vazotildees miacutenimas por classe de limpeza e

tambeacutem o niacutevel de pressurizaccedilatildeo que a sala deve apresentar Na tabela 5 encontra-se as

especificaccedilotildees para ventilaccedilatildeo e vazatildeo miacutenima de ar a ser insuflado na sala

Vfrestas

Vinsuflado

Ambiente internoclimatizado - resto dafaacutebrica

Figura 13 ndash Esquema do sistema atual de insuflamento de ar

Vfrestas

VretornoVinsuflado

Var exterior

Figura 14 ndash Esquema ideal do sistema de insuflamento de ar

21

Tabela 5 ndash Especificaccedilotildees de vazotildees miacutenimas conforme ANVISA e ISO 14644

Vazatildeo miacutenima renovaccedilatildeo

ndash ar exterior

[m3horapessoa]

Vazatildeo miacutenima

[m3m2h]

Vazatildeo min [m3h]

ANVISA 17 ndash 27 - 1320

Norma ISO 14644 ndash

classe 8- 10-20 57918

Caacutelculo de vazatildeo miacutenima realizado considerando ocupaccedilatildeo de 60 pessoas vazatildeo miacutenima

meacutedia por Norma ISO 14644 de 15m3m2h Vazatildeo miacutenima de renovaccedilatildeo meacutedia conforme

Anvisa de 22 m3horapessoa e aacuterea total de 38612m2

Para o caacutelculo da pressurizaccedilatildeo da sala limpa a diferenccedila de pressatildeo assumida para a sala

eacute de 15 Pa (A norma ISO 14644 especifica pressurizaccedilatildeo de 5 a 20Pa)

Considerando que a sala natildeo seraacute hermeticamente fechada eacute preciso considerar a vazatildeo de

ar pelas frestas O balanccedilo de massa fica

Vinsuflada = Vretorno + Vexterior (1)

Vinsuflada = Vretorno + Vfrestas (2)

Igualando-se (1) e (2) tem-se

Vexterior = Vfrestas (3)

Aplicando a equaccedilatildeo de Bernoulli para a vazatildeo nas frestas tem-se

P = 05du2 (4)

Onde

P eacute a diferenccedila de pressatildeo (15Pa)

d eacute densidade do ar ( 12kgm3)

u eacute a velocidade do escoamento

Temos que

u = 5 ms

22

Tendo-se a velocidade do escoamento eacute possiacutevel determinar a vazatildeo de fresta em funccedilatildeo

da aacuterea de frestas presente na sala conforme a figura 15 abaixo

A aacuterea de frestas maacutexima pode ser obtida usando-se as equaccedilotildees (3) e (4) e definindo

como vazatildeo maacutexima de frestas a vazatildeo de ar exterior a ser insuflada na sala pelo sistema de ar

condicionado A aacuterea de frestas maacutexima permitida para o sistema eacute de 00733 metros quadrados

Portanto as vazotildees de projeto devem ser

Vinsuflada = 5800m3h

Vretorno = 4780m3h

Vfrestas = Vexterior = 1320m3h

322 Caacutelculo da carga teacutermica

O caacutelculo da carga teacutermica da sala limpa eacute realizado com o programa CTVER (Programa

elaborado pelo Laboratoacuterio de Refrigeraccedilatildeo da UFRGS) para os meses de veratildeo Os dados de

entrada para o caacutelculo satildeo

Volume total 104253m3

Altura 27m

Aacuterea 386m2

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Desconsideradas pois a sala encontra-se montada dentro de um ambiente jaacute

climatizado com temperatura oscilante entre 225 a 24 oC

Parede externa (1219m2) Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso

acartonado 11mm

Vazatildeo nas frestas

01000

200030004000

50006000

00

020

040

060

08 01

012

014

016

018 0

20

220

240

260

28

Aacuterea de frestas [m2]

Vaz

atildeo d

e ar

[m

3h

]

Figura 15 ndash Graacutefico da vazatildeo de ar nas frestas em funccedilatildeo da aacuterea de frestas

23

Janela externa (2318m2) Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto idem a paredes internas

Equipamentos 11 computadores

Iluminaccedilatildeo 56 lacircmpadas fluorescentes 110Watts

Vazatildeo de ar exterior 383 ls

Os resultados do caacutelculo de carga teacutermica podem ser vistos nas figuras 16 e 17 abaixo

Nota-se que para o mecircs de Dezembro carga teacutermica maacutexima atinge aproximadamente

58000 Watts (aproximadamente165TR) e pico ocorre as 18 horas devido ao aumento de entrada

de calor pelas janelas externas Um caacutelculo aproximado da mesma sala sem as janelas exteriores

apontaria uma reduccedilatildeo na carga teacutermica maacutexima de aproximadamente 14 conforme mostra a

figura 17

Figura 16 ndash Carga teacutermica da sala no mecircs de Dezembro

Figura 17 ndash Carga teacutermica da sala supondo existecircncia de parede no lugar das janelas

24

4 Conclusotildees

A anaacutelise da sala limpa proposta neste trabalho propiciou uma visatildeo geral antes

inexistente na Empresa JCAE dos procedimentos necessaacuterios para a obtenccedilatildeo de ambientes com

contaminaccedilatildeo do ar controlada Com base nestes princiacutepios os quais quase todos satildeo definidos

por norma especiacutefica foi possiacutevel abordar aspectos construtivos da sala limpa em especial como

deve ser feita a climatizaccedilatildeo de tais ambientes

Considerando os aspectos construtivos da sala em questatildeo sugere-se as seguintes medidas

para a melhoria do desempenho do ambiente

- Revisatildeo da vedaccedilatildeo do ambiente incluindo dutos eleacutetricos luminaacuterias difusores junccedilotildees de

paredes com forro e com chatildeo Esta medida eacute necessaacuteria para a obtenccedilatildeo da aacuterea de fresta

maacutexima (00733m2) estipulada pelo caacutelculo da ventilaccedilatildeo

- Fechamento da lateral da sala que possui janelas com paredes sem janela similares as outras

laterais Esta alteraccedilatildeo reduziria a carga teacutermica do ambiente em aproximadamente 14 e

melhoraria a vedaccedilatildeo do mesmo

O caacutelculo do ar condicionado considerou as vazotildees miacutenimas previstas nas

regulamentaccedilotildees e as vazotildees miacutenimas previstas na norma para sala limpa O sistema atual deve

ser corrigido para incluir a vazatildeo de ar exterior necessaacuteria e deve ser feita uma verificaccedilatildeo das

vazotildees de insuflamento de retorno e exterior para atender as exigecircncias normativas e a

pressurizaccedilatildeo do ambiente

Os resultados de carga teacutermica satildeo satisfatoacuterios pois apresentaram o valor de 165 TR

Este valor comparado com a capacidade de refrigeraccedilatildeo do equipamento atual (15 TR) natildeo

apresenta grande diferenccedila Entretanto a capacidade de refrigeraccedilatildeo do sistema deve ser

aumentada ou deve-se montar uma parede na lateral com janelas para evitar a insolaccedilatildeo do

ambiente e reduzir a carga teacutermica

25

5 Referecircncias Bibliograacuteficas

Shames Irving H 1923 ldquoMecacircnica dos Fluiacutedosrdquo Editora Edgard Blucher LTDA Satildeo Paulo

ldquoNorma ISO 14644 Cleanrooms and associated controlled environmentsrdquo ISO standards

ldquoNorma Federal Standard 209E Airborne Particulate Cleanliness Classes in Clean Rooms

and Clean Zonesrdquo Institute of Environmental Sciences Illinois ndash EUA

ldquoResoluccedilatildeo ANVISA no 176rdquo Agencia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria Brasil

ASHRAE Handbook 1999 ldquoHeating ventilation and air-conditioning applicationsrdquo

ASHRAE publications USA

SALAS LIMPAS disponiacutevel em lt httpwwwbhpcombrslimpashtm gt acesso em 20Jan2003

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16

Jaacute o site bhp sobre salas limpas estabelece a velocidade de face nos filtros meios de

distribuiccedilatildeo do ar e retorno do ar conforme a tabela 4

Tabela 4 ndash Padrotildees para instalaccedilotildees de ventilaccedilatildeo para salas limpas

Classe ISO 8 7 6 5 4 3

Velocidade de face

nos filtros (ms)- -

01 - 025 03 ndash

045

045-050 045-050

Difusor

Teto

perfuradoMeio de

distribuiccedilatildeo do arTeto

perfurado Duto

filtrante

Teto filtrante

Retorno do ar Lateral ou junto do

piso

Lateral junto ao

piso ou pelo piso

Junto ao

piso ou

piso

Piso

3 Anaacutelise da sala limpa da JCAE

A sala limpa da JCAE foi montada em meados do ano 2000 com o objetivo de controlar o

ambiente de montagem de pequenos motores de passo conforme figura 6 Os motores de passo

satildeo utilizados em paineacuteis de automotivos para movimentaccedilatildeo dos ponteros indicadores

Figura 6 ndash Imagens do motor de passo aberto e motor de passo fechado

17

A sala limpa encontra-se montada no interior do pavilhatildeo industrial da JCAE como

mostrado na figura 7 e ocupa uma aacuterea de 386125m2

Figura 7 ndash Interior da sala limpa da JCAE

Sua estrutura foi concebida de forma a apresentar niacuteveis de limpeza compatiacuteveis com a

classificaccedilatildeo ISO 8

Caracteriacutesticas da sala limpa

Volume total 104253m3

Altura 27m

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Paineacuteis plaacutesticos brancos 100mm

Janelas internas vidro transparente 3mm

Parede externa Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso acartonado 11mm

Janela externa Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto Paineacuteis plaacutesticos brancos 10mm

Ar condicionado 15TR

Ventilaccedilatildeo indeterminada

Pressurizaccedilatildeo indeterminada

31 Levantamento dos aspectos construtivos da sala limpa da JCAE

A sala limpa da JCAE apresenta diversos problemas construtivos que devem ser

corrigidos para que o ambiente apresente condiccedilotildees de atender a Norma ISO 14644 e a

18

Resoluccedilatildeo 176 da Agecircncia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria para ambientes climatizados Entre

eles estatildeo

O detalhe mostrado na figura 8 revela uma grande aacuterea de fresta entre o teto e a parede de

vidro o que resulta em despressurizaccedilatildeo e risco de entrada de contaminantes

Nos detalhes da foto abaixo verifica-se frestas na instalaccedilatildeo de fios eleacutetricos e tubulaccedilotildees

de ar comprimido

Figura 8 ndash Detalhe da fresta na junccedilatildeo entre teto e janelas de vidro

Figura 9 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo em dutos

19

Na figura 10 eacute possiacutevel verificar a maacute instalaccedilatildeo das luminaacuterias permitindo assim a

entrada de contaminantes

A presenccedila de furos no teto conforme figura 11 compromete o desempenho da sala limpa

Na figura 12 evidencia-se a parede envidraccedilada com janelas Este tipo de parede aleacutem de

natildeo apresentar boa vedaccedilatildeo com teto permite que janelas sejam abertas e aumenta a carga

teacutermica do ambiente

Figura 11 ndash Detalhe de furo aberto no teto

Figura 12 ndash Detalhe da parede envidraccedilada com janelas

Figura 10 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo das luminaacuterias

20

O sistema de ventilaccedilatildeo e condicionamento de ar improacuteprio sem insuflamento de ar

exterior compromete a qualidade do ar interior e contraria as regulamentaccedilotildees Os esquema

da figura 13 mostra como eacute feita a ventilaccedilatildeo da sala limpa da JCAE atualmente

32 Dimensionamento do ar condicionado e ventilaccedilatildeo

321 Caacutelculo da ventilaccedilatildeo

O dimensionamento do sistema de ar condicionado da sala limpa inicia-se pela definiccedilatildeo

da vazatildeo de insuflamento de ar no ambiente

Esta vazatildeo deve ser suficiente para atender as regulamentaccedilotildees locais correspondentes a

ventilaccedilatildeo miacutenima para ambientes climatizados conforme figura 14

Aleacutem de atender as regulamentaccedilotildees o projeto da ventilaccedilatildeo deve tambeacutem atender a

Norma ISO 14644 para Salas Limpas que especifica vazotildees miacutenimas por classe de limpeza e

tambeacutem o niacutevel de pressurizaccedilatildeo que a sala deve apresentar Na tabela 5 encontra-se as

especificaccedilotildees para ventilaccedilatildeo e vazatildeo miacutenima de ar a ser insuflado na sala

Vfrestas

Vinsuflado

Ambiente internoclimatizado - resto dafaacutebrica

Figura 13 ndash Esquema do sistema atual de insuflamento de ar

Vfrestas

VretornoVinsuflado

Var exterior

Figura 14 ndash Esquema ideal do sistema de insuflamento de ar

21

Tabela 5 ndash Especificaccedilotildees de vazotildees miacutenimas conforme ANVISA e ISO 14644

Vazatildeo miacutenima renovaccedilatildeo

ndash ar exterior

[m3horapessoa]

Vazatildeo miacutenima

[m3m2h]

Vazatildeo min [m3h]

ANVISA 17 ndash 27 - 1320

Norma ISO 14644 ndash

classe 8- 10-20 57918

Caacutelculo de vazatildeo miacutenima realizado considerando ocupaccedilatildeo de 60 pessoas vazatildeo miacutenima

meacutedia por Norma ISO 14644 de 15m3m2h Vazatildeo miacutenima de renovaccedilatildeo meacutedia conforme

Anvisa de 22 m3horapessoa e aacuterea total de 38612m2

Para o caacutelculo da pressurizaccedilatildeo da sala limpa a diferenccedila de pressatildeo assumida para a sala

eacute de 15 Pa (A norma ISO 14644 especifica pressurizaccedilatildeo de 5 a 20Pa)

Considerando que a sala natildeo seraacute hermeticamente fechada eacute preciso considerar a vazatildeo de

ar pelas frestas O balanccedilo de massa fica

Vinsuflada = Vretorno + Vexterior (1)

Vinsuflada = Vretorno + Vfrestas (2)

Igualando-se (1) e (2) tem-se

Vexterior = Vfrestas (3)

Aplicando a equaccedilatildeo de Bernoulli para a vazatildeo nas frestas tem-se

P = 05du2 (4)

Onde

P eacute a diferenccedila de pressatildeo (15Pa)

d eacute densidade do ar ( 12kgm3)

u eacute a velocidade do escoamento

Temos que

u = 5 ms

22

Tendo-se a velocidade do escoamento eacute possiacutevel determinar a vazatildeo de fresta em funccedilatildeo

da aacuterea de frestas presente na sala conforme a figura 15 abaixo

A aacuterea de frestas maacutexima pode ser obtida usando-se as equaccedilotildees (3) e (4) e definindo

como vazatildeo maacutexima de frestas a vazatildeo de ar exterior a ser insuflada na sala pelo sistema de ar

condicionado A aacuterea de frestas maacutexima permitida para o sistema eacute de 00733 metros quadrados

Portanto as vazotildees de projeto devem ser

Vinsuflada = 5800m3h

Vretorno = 4780m3h

Vfrestas = Vexterior = 1320m3h

322 Caacutelculo da carga teacutermica

O caacutelculo da carga teacutermica da sala limpa eacute realizado com o programa CTVER (Programa

elaborado pelo Laboratoacuterio de Refrigeraccedilatildeo da UFRGS) para os meses de veratildeo Os dados de

entrada para o caacutelculo satildeo

Volume total 104253m3

Altura 27m

Aacuterea 386m2

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Desconsideradas pois a sala encontra-se montada dentro de um ambiente jaacute

climatizado com temperatura oscilante entre 225 a 24 oC

Parede externa (1219m2) Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso

acartonado 11mm

Vazatildeo nas frestas

01000

200030004000

50006000

00

020

040

060

08 01

012

014

016

018 0

20

220

240

260

28

Aacuterea de frestas [m2]

Vaz

atildeo d

e ar

[m

3h

]

Figura 15 ndash Graacutefico da vazatildeo de ar nas frestas em funccedilatildeo da aacuterea de frestas

23

Janela externa (2318m2) Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto idem a paredes internas

Equipamentos 11 computadores

Iluminaccedilatildeo 56 lacircmpadas fluorescentes 110Watts

Vazatildeo de ar exterior 383 ls

Os resultados do caacutelculo de carga teacutermica podem ser vistos nas figuras 16 e 17 abaixo

Nota-se que para o mecircs de Dezembro carga teacutermica maacutexima atinge aproximadamente

58000 Watts (aproximadamente165TR) e pico ocorre as 18 horas devido ao aumento de entrada

de calor pelas janelas externas Um caacutelculo aproximado da mesma sala sem as janelas exteriores

apontaria uma reduccedilatildeo na carga teacutermica maacutexima de aproximadamente 14 conforme mostra a

figura 17

Figura 16 ndash Carga teacutermica da sala no mecircs de Dezembro

Figura 17 ndash Carga teacutermica da sala supondo existecircncia de parede no lugar das janelas

24

4 Conclusotildees

A anaacutelise da sala limpa proposta neste trabalho propiciou uma visatildeo geral antes

inexistente na Empresa JCAE dos procedimentos necessaacuterios para a obtenccedilatildeo de ambientes com

contaminaccedilatildeo do ar controlada Com base nestes princiacutepios os quais quase todos satildeo definidos

por norma especiacutefica foi possiacutevel abordar aspectos construtivos da sala limpa em especial como

deve ser feita a climatizaccedilatildeo de tais ambientes

Considerando os aspectos construtivos da sala em questatildeo sugere-se as seguintes medidas

para a melhoria do desempenho do ambiente

- Revisatildeo da vedaccedilatildeo do ambiente incluindo dutos eleacutetricos luminaacuterias difusores junccedilotildees de

paredes com forro e com chatildeo Esta medida eacute necessaacuteria para a obtenccedilatildeo da aacuterea de fresta

maacutexima (00733m2) estipulada pelo caacutelculo da ventilaccedilatildeo

- Fechamento da lateral da sala que possui janelas com paredes sem janela similares as outras

laterais Esta alteraccedilatildeo reduziria a carga teacutermica do ambiente em aproximadamente 14 e

melhoraria a vedaccedilatildeo do mesmo

O caacutelculo do ar condicionado considerou as vazotildees miacutenimas previstas nas

regulamentaccedilotildees e as vazotildees miacutenimas previstas na norma para sala limpa O sistema atual deve

ser corrigido para incluir a vazatildeo de ar exterior necessaacuteria e deve ser feita uma verificaccedilatildeo das

vazotildees de insuflamento de retorno e exterior para atender as exigecircncias normativas e a

pressurizaccedilatildeo do ambiente

Os resultados de carga teacutermica satildeo satisfatoacuterios pois apresentaram o valor de 165 TR

Este valor comparado com a capacidade de refrigeraccedilatildeo do equipamento atual (15 TR) natildeo

apresenta grande diferenccedila Entretanto a capacidade de refrigeraccedilatildeo do sistema deve ser

aumentada ou deve-se montar uma parede na lateral com janelas para evitar a insolaccedilatildeo do

ambiente e reduzir a carga teacutermica

25

5 Referecircncias Bibliograacuteficas

Shames Irving H 1923 ldquoMecacircnica dos Fluiacutedosrdquo Editora Edgard Blucher LTDA Satildeo Paulo

ldquoNorma ISO 14644 Cleanrooms and associated controlled environmentsrdquo ISO standards

ldquoNorma Federal Standard 209E Airborne Particulate Cleanliness Classes in Clean Rooms

and Clean Zonesrdquo Institute of Environmental Sciences Illinois ndash EUA

ldquoResoluccedilatildeo ANVISA no 176rdquo Agencia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria Brasil

ASHRAE Handbook 1999 ldquoHeating ventilation and air-conditioning applicationsrdquo

ASHRAE publications USA

SALAS LIMPAS disponiacutevel em lt httpwwwbhpcombrslimpashtm gt acesso em 20Jan2003

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17

A sala limpa encontra-se montada no interior do pavilhatildeo industrial da JCAE como

mostrado na figura 7 e ocupa uma aacuterea de 386125m2

Figura 7 ndash Interior da sala limpa da JCAE

Sua estrutura foi concebida de forma a apresentar niacuteveis de limpeza compatiacuteveis com a

classificaccedilatildeo ISO 8

Caracteriacutesticas da sala limpa

Volume total 104253m3

Altura 27m

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Paineacuteis plaacutesticos brancos 100mm

Janelas internas vidro transparente 3mm

Parede externa Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso acartonado 11mm

Janela externa Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto Paineacuteis plaacutesticos brancos 10mm

Ar condicionado 15TR

Ventilaccedilatildeo indeterminada

Pressurizaccedilatildeo indeterminada

31 Levantamento dos aspectos construtivos da sala limpa da JCAE

A sala limpa da JCAE apresenta diversos problemas construtivos que devem ser

corrigidos para que o ambiente apresente condiccedilotildees de atender a Norma ISO 14644 e a

18

Resoluccedilatildeo 176 da Agecircncia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria para ambientes climatizados Entre

eles estatildeo

O detalhe mostrado na figura 8 revela uma grande aacuterea de fresta entre o teto e a parede de

vidro o que resulta em despressurizaccedilatildeo e risco de entrada de contaminantes

Nos detalhes da foto abaixo verifica-se frestas na instalaccedilatildeo de fios eleacutetricos e tubulaccedilotildees

de ar comprimido

Figura 8 ndash Detalhe da fresta na junccedilatildeo entre teto e janelas de vidro

Figura 9 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo em dutos

19

Na figura 10 eacute possiacutevel verificar a maacute instalaccedilatildeo das luminaacuterias permitindo assim a

entrada de contaminantes

A presenccedila de furos no teto conforme figura 11 compromete o desempenho da sala limpa

Na figura 12 evidencia-se a parede envidraccedilada com janelas Este tipo de parede aleacutem de

natildeo apresentar boa vedaccedilatildeo com teto permite que janelas sejam abertas e aumenta a carga

teacutermica do ambiente

Figura 11 ndash Detalhe de furo aberto no teto

Figura 12 ndash Detalhe da parede envidraccedilada com janelas

Figura 10 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo das luminaacuterias

20

O sistema de ventilaccedilatildeo e condicionamento de ar improacuteprio sem insuflamento de ar

exterior compromete a qualidade do ar interior e contraria as regulamentaccedilotildees Os esquema

da figura 13 mostra como eacute feita a ventilaccedilatildeo da sala limpa da JCAE atualmente

32 Dimensionamento do ar condicionado e ventilaccedilatildeo

321 Caacutelculo da ventilaccedilatildeo

O dimensionamento do sistema de ar condicionado da sala limpa inicia-se pela definiccedilatildeo

da vazatildeo de insuflamento de ar no ambiente

Esta vazatildeo deve ser suficiente para atender as regulamentaccedilotildees locais correspondentes a

ventilaccedilatildeo miacutenima para ambientes climatizados conforme figura 14

Aleacutem de atender as regulamentaccedilotildees o projeto da ventilaccedilatildeo deve tambeacutem atender a

Norma ISO 14644 para Salas Limpas que especifica vazotildees miacutenimas por classe de limpeza e

tambeacutem o niacutevel de pressurizaccedilatildeo que a sala deve apresentar Na tabela 5 encontra-se as

especificaccedilotildees para ventilaccedilatildeo e vazatildeo miacutenima de ar a ser insuflado na sala

Vfrestas

Vinsuflado

Ambiente internoclimatizado - resto dafaacutebrica

Figura 13 ndash Esquema do sistema atual de insuflamento de ar

Vfrestas

VretornoVinsuflado

Var exterior

Figura 14 ndash Esquema ideal do sistema de insuflamento de ar

21

Tabela 5 ndash Especificaccedilotildees de vazotildees miacutenimas conforme ANVISA e ISO 14644

Vazatildeo miacutenima renovaccedilatildeo

ndash ar exterior

[m3horapessoa]

Vazatildeo miacutenima

[m3m2h]

Vazatildeo min [m3h]

ANVISA 17 ndash 27 - 1320

Norma ISO 14644 ndash

classe 8- 10-20 57918

Caacutelculo de vazatildeo miacutenima realizado considerando ocupaccedilatildeo de 60 pessoas vazatildeo miacutenima

meacutedia por Norma ISO 14644 de 15m3m2h Vazatildeo miacutenima de renovaccedilatildeo meacutedia conforme

Anvisa de 22 m3horapessoa e aacuterea total de 38612m2

Para o caacutelculo da pressurizaccedilatildeo da sala limpa a diferenccedila de pressatildeo assumida para a sala

eacute de 15 Pa (A norma ISO 14644 especifica pressurizaccedilatildeo de 5 a 20Pa)

Considerando que a sala natildeo seraacute hermeticamente fechada eacute preciso considerar a vazatildeo de

ar pelas frestas O balanccedilo de massa fica

Vinsuflada = Vretorno + Vexterior (1)

Vinsuflada = Vretorno + Vfrestas (2)

Igualando-se (1) e (2) tem-se

Vexterior = Vfrestas (3)

Aplicando a equaccedilatildeo de Bernoulli para a vazatildeo nas frestas tem-se

P = 05du2 (4)

Onde

P eacute a diferenccedila de pressatildeo (15Pa)

d eacute densidade do ar ( 12kgm3)

u eacute a velocidade do escoamento

Temos que

u = 5 ms

22

Tendo-se a velocidade do escoamento eacute possiacutevel determinar a vazatildeo de fresta em funccedilatildeo

da aacuterea de frestas presente na sala conforme a figura 15 abaixo

A aacuterea de frestas maacutexima pode ser obtida usando-se as equaccedilotildees (3) e (4) e definindo

como vazatildeo maacutexima de frestas a vazatildeo de ar exterior a ser insuflada na sala pelo sistema de ar

condicionado A aacuterea de frestas maacutexima permitida para o sistema eacute de 00733 metros quadrados

Portanto as vazotildees de projeto devem ser

Vinsuflada = 5800m3h

Vretorno = 4780m3h

Vfrestas = Vexterior = 1320m3h

322 Caacutelculo da carga teacutermica

O caacutelculo da carga teacutermica da sala limpa eacute realizado com o programa CTVER (Programa

elaborado pelo Laboratoacuterio de Refrigeraccedilatildeo da UFRGS) para os meses de veratildeo Os dados de

entrada para o caacutelculo satildeo

Volume total 104253m3

Altura 27m

Aacuterea 386m2

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Desconsideradas pois a sala encontra-se montada dentro de um ambiente jaacute

climatizado com temperatura oscilante entre 225 a 24 oC

Parede externa (1219m2) Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso

acartonado 11mm

Vazatildeo nas frestas

01000

200030004000

50006000

00

020

040

060

08 01

012

014

016

018 0

20

220

240

260

28

Aacuterea de frestas [m2]

Vaz

atildeo d

e ar

[m

3h

]

Figura 15 ndash Graacutefico da vazatildeo de ar nas frestas em funccedilatildeo da aacuterea de frestas

23

Janela externa (2318m2) Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto idem a paredes internas

Equipamentos 11 computadores

Iluminaccedilatildeo 56 lacircmpadas fluorescentes 110Watts

Vazatildeo de ar exterior 383 ls

Os resultados do caacutelculo de carga teacutermica podem ser vistos nas figuras 16 e 17 abaixo

Nota-se que para o mecircs de Dezembro carga teacutermica maacutexima atinge aproximadamente

58000 Watts (aproximadamente165TR) e pico ocorre as 18 horas devido ao aumento de entrada

de calor pelas janelas externas Um caacutelculo aproximado da mesma sala sem as janelas exteriores

apontaria uma reduccedilatildeo na carga teacutermica maacutexima de aproximadamente 14 conforme mostra a

figura 17

Figura 16 ndash Carga teacutermica da sala no mecircs de Dezembro

Figura 17 ndash Carga teacutermica da sala supondo existecircncia de parede no lugar das janelas

24

4 Conclusotildees

A anaacutelise da sala limpa proposta neste trabalho propiciou uma visatildeo geral antes

inexistente na Empresa JCAE dos procedimentos necessaacuterios para a obtenccedilatildeo de ambientes com

contaminaccedilatildeo do ar controlada Com base nestes princiacutepios os quais quase todos satildeo definidos

por norma especiacutefica foi possiacutevel abordar aspectos construtivos da sala limpa em especial como

deve ser feita a climatizaccedilatildeo de tais ambientes

Considerando os aspectos construtivos da sala em questatildeo sugere-se as seguintes medidas

para a melhoria do desempenho do ambiente

- Revisatildeo da vedaccedilatildeo do ambiente incluindo dutos eleacutetricos luminaacuterias difusores junccedilotildees de

paredes com forro e com chatildeo Esta medida eacute necessaacuteria para a obtenccedilatildeo da aacuterea de fresta

maacutexima (00733m2) estipulada pelo caacutelculo da ventilaccedilatildeo

- Fechamento da lateral da sala que possui janelas com paredes sem janela similares as outras

laterais Esta alteraccedilatildeo reduziria a carga teacutermica do ambiente em aproximadamente 14 e

melhoraria a vedaccedilatildeo do mesmo

O caacutelculo do ar condicionado considerou as vazotildees miacutenimas previstas nas

regulamentaccedilotildees e as vazotildees miacutenimas previstas na norma para sala limpa O sistema atual deve

ser corrigido para incluir a vazatildeo de ar exterior necessaacuteria e deve ser feita uma verificaccedilatildeo das

vazotildees de insuflamento de retorno e exterior para atender as exigecircncias normativas e a

pressurizaccedilatildeo do ambiente

Os resultados de carga teacutermica satildeo satisfatoacuterios pois apresentaram o valor de 165 TR

Este valor comparado com a capacidade de refrigeraccedilatildeo do equipamento atual (15 TR) natildeo

apresenta grande diferenccedila Entretanto a capacidade de refrigeraccedilatildeo do sistema deve ser

aumentada ou deve-se montar uma parede na lateral com janelas para evitar a insolaccedilatildeo do

ambiente e reduzir a carga teacutermica

25

5 Referecircncias Bibliograacuteficas

Shames Irving H 1923 ldquoMecacircnica dos Fluiacutedosrdquo Editora Edgard Blucher LTDA Satildeo Paulo

ldquoNorma ISO 14644 Cleanrooms and associated controlled environmentsrdquo ISO standards

ldquoNorma Federal Standard 209E Airborne Particulate Cleanliness Classes in Clean Rooms

and Clean Zonesrdquo Institute of Environmental Sciences Illinois ndash EUA

ldquoResoluccedilatildeo ANVISA no 176rdquo Agencia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria Brasil

ASHRAE Handbook 1999 ldquoHeating ventilation and air-conditioning applicationsrdquo

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18

Resoluccedilatildeo 176 da Agecircncia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria para ambientes climatizados Entre

eles estatildeo

O detalhe mostrado na figura 8 revela uma grande aacuterea de fresta entre o teto e a parede de

vidro o que resulta em despressurizaccedilatildeo e risco de entrada de contaminantes

Nos detalhes da foto abaixo verifica-se frestas na instalaccedilatildeo de fios eleacutetricos e tubulaccedilotildees

de ar comprimido

Figura 8 ndash Detalhe da fresta na junccedilatildeo entre teto e janelas de vidro

Figura 9 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo em dutos

19

Na figura 10 eacute possiacutevel verificar a maacute instalaccedilatildeo das luminaacuterias permitindo assim a

entrada de contaminantes

A presenccedila de furos no teto conforme figura 11 compromete o desempenho da sala limpa

Na figura 12 evidencia-se a parede envidraccedilada com janelas Este tipo de parede aleacutem de

natildeo apresentar boa vedaccedilatildeo com teto permite que janelas sejam abertas e aumenta a carga

teacutermica do ambiente

Figura 11 ndash Detalhe de furo aberto no teto

Figura 12 ndash Detalhe da parede envidraccedilada com janelas

Figura 10 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo das luminaacuterias

20

O sistema de ventilaccedilatildeo e condicionamento de ar improacuteprio sem insuflamento de ar

exterior compromete a qualidade do ar interior e contraria as regulamentaccedilotildees Os esquema

da figura 13 mostra como eacute feita a ventilaccedilatildeo da sala limpa da JCAE atualmente

32 Dimensionamento do ar condicionado e ventilaccedilatildeo

321 Caacutelculo da ventilaccedilatildeo

O dimensionamento do sistema de ar condicionado da sala limpa inicia-se pela definiccedilatildeo

da vazatildeo de insuflamento de ar no ambiente

Esta vazatildeo deve ser suficiente para atender as regulamentaccedilotildees locais correspondentes a

ventilaccedilatildeo miacutenima para ambientes climatizados conforme figura 14

Aleacutem de atender as regulamentaccedilotildees o projeto da ventilaccedilatildeo deve tambeacutem atender a

Norma ISO 14644 para Salas Limpas que especifica vazotildees miacutenimas por classe de limpeza e

tambeacutem o niacutevel de pressurizaccedilatildeo que a sala deve apresentar Na tabela 5 encontra-se as

especificaccedilotildees para ventilaccedilatildeo e vazatildeo miacutenima de ar a ser insuflado na sala

Vfrestas

Vinsuflado

Ambiente internoclimatizado - resto dafaacutebrica

Figura 13 ndash Esquema do sistema atual de insuflamento de ar

Vfrestas

VretornoVinsuflado

Var exterior

Figura 14 ndash Esquema ideal do sistema de insuflamento de ar

21

Tabela 5 ndash Especificaccedilotildees de vazotildees miacutenimas conforme ANVISA e ISO 14644

Vazatildeo miacutenima renovaccedilatildeo

ndash ar exterior

[m3horapessoa]

Vazatildeo miacutenima

[m3m2h]

Vazatildeo min [m3h]

ANVISA 17 ndash 27 - 1320

Norma ISO 14644 ndash

classe 8- 10-20 57918

Caacutelculo de vazatildeo miacutenima realizado considerando ocupaccedilatildeo de 60 pessoas vazatildeo miacutenima

meacutedia por Norma ISO 14644 de 15m3m2h Vazatildeo miacutenima de renovaccedilatildeo meacutedia conforme

Anvisa de 22 m3horapessoa e aacuterea total de 38612m2

Para o caacutelculo da pressurizaccedilatildeo da sala limpa a diferenccedila de pressatildeo assumida para a sala

eacute de 15 Pa (A norma ISO 14644 especifica pressurizaccedilatildeo de 5 a 20Pa)

Considerando que a sala natildeo seraacute hermeticamente fechada eacute preciso considerar a vazatildeo de

ar pelas frestas O balanccedilo de massa fica

Vinsuflada = Vretorno + Vexterior (1)

Vinsuflada = Vretorno + Vfrestas (2)

Igualando-se (1) e (2) tem-se

Vexterior = Vfrestas (3)

Aplicando a equaccedilatildeo de Bernoulli para a vazatildeo nas frestas tem-se

P = 05du2 (4)

Onde

P eacute a diferenccedila de pressatildeo (15Pa)

d eacute densidade do ar ( 12kgm3)

u eacute a velocidade do escoamento

Temos que

u = 5 ms

22

Tendo-se a velocidade do escoamento eacute possiacutevel determinar a vazatildeo de fresta em funccedilatildeo

da aacuterea de frestas presente na sala conforme a figura 15 abaixo

A aacuterea de frestas maacutexima pode ser obtida usando-se as equaccedilotildees (3) e (4) e definindo

como vazatildeo maacutexima de frestas a vazatildeo de ar exterior a ser insuflada na sala pelo sistema de ar

condicionado A aacuterea de frestas maacutexima permitida para o sistema eacute de 00733 metros quadrados

Portanto as vazotildees de projeto devem ser

Vinsuflada = 5800m3h

Vretorno = 4780m3h

Vfrestas = Vexterior = 1320m3h

322 Caacutelculo da carga teacutermica

O caacutelculo da carga teacutermica da sala limpa eacute realizado com o programa CTVER (Programa

elaborado pelo Laboratoacuterio de Refrigeraccedilatildeo da UFRGS) para os meses de veratildeo Os dados de

entrada para o caacutelculo satildeo

Volume total 104253m3

Altura 27m

Aacuterea 386m2

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Desconsideradas pois a sala encontra-se montada dentro de um ambiente jaacute

climatizado com temperatura oscilante entre 225 a 24 oC

Parede externa (1219m2) Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso

acartonado 11mm

Vazatildeo nas frestas

01000

200030004000

50006000

00

020

040

060

08 01

012

014

016

018 0

20

220

240

260

28

Aacuterea de frestas [m2]

Vaz

atildeo d

e ar

[m

3h

]

Figura 15 ndash Graacutefico da vazatildeo de ar nas frestas em funccedilatildeo da aacuterea de frestas

23

Janela externa (2318m2) Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto idem a paredes internas

Equipamentos 11 computadores

Iluminaccedilatildeo 56 lacircmpadas fluorescentes 110Watts

Vazatildeo de ar exterior 383 ls

Os resultados do caacutelculo de carga teacutermica podem ser vistos nas figuras 16 e 17 abaixo

Nota-se que para o mecircs de Dezembro carga teacutermica maacutexima atinge aproximadamente

58000 Watts (aproximadamente165TR) e pico ocorre as 18 horas devido ao aumento de entrada

de calor pelas janelas externas Um caacutelculo aproximado da mesma sala sem as janelas exteriores

apontaria uma reduccedilatildeo na carga teacutermica maacutexima de aproximadamente 14 conforme mostra a

figura 17

Figura 16 ndash Carga teacutermica da sala no mecircs de Dezembro

Figura 17 ndash Carga teacutermica da sala supondo existecircncia de parede no lugar das janelas

24

4 Conclusotildees

A anaacutelise da sala limpa proposta neste trabalho propiciou uma visatildeo geral antes

inexistente na Empresa JCAE dos procedimentos necessaacuterios para a obtenccedilatildeo de ambientes com

contaminaccedilatildeo do ar controlada Com base nestes princiacutepios os quais quase todos satildeo definidos

por norma especiacutefica foi possiacutevel abordar aspectos construtivos da sala limpa em especial como

deve ser feita a climatizaccedilatildeo de tais ambientes

Considerando os aspectos construtivos da sala em questatildeo sugere-se as seguintes medidas

para a melhoria do desempenho do ambiente

- Revisatildeo da vedaccedilatildeo do ambiente incluindo dutos eleacutetricos luminaacuterias difusores junccedilotildees de

paredes com forro e com chatildeo Esta medida eacute necessaacuteria para a obtenccedilatildeo da aacuterea de fresta

maacutexima (00733m2) estipulada pelo caacutelculo da ventilaccedilatildeo

- Fechamento da lateral da sala que possui janelas com paredes sem janela similares as outras

laterais Esta alteraccedilatildeo reduziria a carga teacutermica do ambiente em aproximadamente 14 e

melhoraria a vedaccedilatildeo do mesmo

O caacutelculo do ar condicionado considerou as vazotildees miacutenimas previstas nas

regulamentaccedilotildees e as vazotildees miacutenimas previstas na norma para sala limpa O sistema atual deve

ser corrigido para incluir a vazatildeo de ar exterior necessaacuteria e deve ser feita uma verificaccedilatildeo das

vazotildees de insuflamento de retorno e exterior para atender as exigecircncias normativas e a

pressurizaccedilatildeo do ambiente

Os resultados de carga teacutermica satildeo satisfatoacuterios pois apresentaram o valor de 165 TR

Este valor comparado com a capacidade de refrigeraccedilatildeo do equipamento atual (15 TR) natildeo

apresenta grande diferenccedila Entretanto a capacidade de refrigeraccedilatildeo do sistema deve ser

aumentada ou deve-se montar uma parede na lateral com janelas para evitar a insolaccedilatildeo do

ambiente e reduzir a carga teacutermica

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5 Referecircncias Bibliograacuteficas

Shames Irving H 1923 ldquoMecacircnica dos Fluiacutedosrdquo Editora Edgard Blucher LTDA Satildeo Paulo

ldquoNorma ISO 14644 Cleanrooms and associated controlled environmentsrdquo ISO standards

ldquoNorma Federal Standard 209E Airborne Particulate Cleanliness Classes in Clean Rooms

and Clean Zonesrdquo Institute of Environmental Sciences Illinois ndash EUA

ldquoResoluccedilatildeo ANVISA no 176rdquo Agencia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria Brasil

ASHRAE Handbook 1999 ldquoHeating ventilation and air-conditioning applicationsrdquo

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19

Na figura 10 eacute possiacutevel verificar a maacute instalaccedilatildeo das luminaacuterias permitindo assim a

entrada de contaminantes

A presenccedila de furos no teto conforme figura 11 compromete o desempenho da sala limpa

Na figura 12 evidencia-se a parede envidraccedilada com janelas Este tipo de parede aleacutem de

natildeo apresentar boa vedaccedilatildeo com teto permite que janelas sejam abertas e aumenta a carga

teacutermica do ambiente

Figura 11 ndash Detalhe de furo aberto no teto

Figura 12 ndash Detalhe da parede envidraccedilada com janelas

Figura 10 ndash Detalhe da maacute vedaccedilatildeo das luminaacuterias

20

O sistema de ventilaccedilatildeo e condicionamento de ar improacuteprio sem insuflamento de ar

exterior compromete a qualidade do ar interior e contraria as regulamentaccedilotildees Os esquema

da figura 13 mostra como eacute feita a ventilaccedilatildeo da sala limpa da JCAE atualmente

32 Dimensionamento do ar condicionado e ventilaccedilatildeo

321 Caacutelculo da ventilaccedilatildeo

O dimensionamento do sistema de ar condicionado da sala limpa inicia-se pela definiccedilatildeo

da vazatildeo de insuflamento de ar no ambiente

Esta vazatildeo deve ser suficiente para atender as regulamentaccedilotildees locais correspondentes a

ventilaccedilatildeo miacutenima para ambientes climatizados conforme figura 14

Aleacutem de atender as regulamentaccedilotildees o projeto da ventilaccedilatildeo deve tambeacutem atender a

Norma ISO 14644 para Salas Limpas que especifica vazotildees miacutenimas por classe de limpeza e

tambeacutem o niacutevel de pressurizaccedilatildeo que a sala deve apresentar Na tabela 5 encontra-se as

especificaccedilotildees para ventilaccedilatildeo e vazatildeo miacutenima de ar a ser insuflado na sala

Vfrestas

Vinsuflado

Ambiente internoclimatizado - resto dafaacutebrica

Figura 13 ndash Esquema do sistema atual de insuflamento de ar

Vfrestas

VretornoVinsuflado

Var exterior

Figura 14 ndash Esquema ideal do sistema de insuflamento de ar

21

Tabela 5 ndash Especificaccedilotildees de vazotildees miacutenimas conforme ANVISA e ISO 14644

Vazatildeo miacutenima renovaccedilatildeo

ndash ar exterior

[m3horapessoa]

Vazatildeo miacutenima

[m3m2h]

Vazatildeo min [m3h]

ANVISA 17 ndash 27 - 1320

Norma ISO 14644 ndash

classe 8- 10-20 57918

Caacutelculo de vazatildeo miacutenima realizado considerando ocupaccedilatildeo de 60 pessoas vazatildeo miacutenima

meacutedia por Norma ISO 14644 de 15m3m2h Vazatildeo miacutenima de renovaccedilatildeo meacutedia conforme

Anvisa de 22 m3horapessoa e aacuterea total de 38612m2

Para o caacutelculo da pressurizaccedilatildeo da sala limpa a diferenccedila de pressatildeo assumida para a sala

eacute de 15 Pa (A norma ISO 14644 especifica pressurizaccedilatildeo de 5 a 20Pa)

Considerando que a sala natildeo seraacute hermeticamente fechada eacute preciso considerar a vazatildeo de

ar pelas frestas O balanccedilo de massa fica

Vinsuflada = Vretorno + Vexterior (1)

Vinsuflada = Vretorno + Vfrestas (2)

Igualando-se (1) e (2) tem-se

Vexterior = Vfrestas (3)

Aplicando a equaccedilatildeo de Bernoulli para a vazatildeo nas frestas tem-se

P = 05du2 (4)

Onde

P eacute a diferenccedila de pressatildeo (15Pa)

d eacute densidade do ar ( 12kgm3)

u eacute a velocidade do escoamento

Temos que

u = 5 ms

22

Tendo-se a velocidade do escoamento eacute possiacutevel determinar a vazatildeo de fresta em funccedilatildeo

da aacuterea de frestas presente na sala conforme a figura 15 abaixo

A aacuterea de frestas maacutexima pode ser obtida usando-se as equaccedilotildees (3) e (4) e definindo

como vazatildeo maacutexima de frestas a vazatildeo de ar exterior a ser insuflada na sala pelo sistema de ar

condicionado A aacuterea de frestas maacutexima permitida para o sistema eacute de 00733 metros quadrados

Portanto as vazotildees de projeto devem ser

Vinsuflada = 5800m3h

Vretorno = 4780m3h

Vfrestas = Vexterior = 1320m3h

322 Caacutelculo da carga teacutermica

O caacutelculo da carga teacutermica da sala limpa eacute realizado com o programa CTVER (Programa

elaborado pelo Laboratoacuterio de Refrigeraccedilatildeo da UFRGS) para os meses de veratildeo Os dados de

entrada para o caacutelculo satildeo

Volume total 104253m3

Altura 27m

Aacuterea 386m2

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Desconsideradas pois a sala encontra-se montada dentro de um ambiente jaacute

climatizado com temperatura oscilante entre 225 a 24 oC

Parede externa (1219m2) Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso

acartonado 11mm

Vazatildeo nas frestas

01000

200030004000

50006000

00

020

040

060

08 01

012

014

016

018 0

20

220

240

260

28

Aacuterea de frestas [m2]

Vaz

atildeo d

e ar

[m

3h

]

Figura 15 ndash Graacutefico da vazatildeo de ar nas frestas em funccedilatildeo da aacuterea de frestas

23

Janela externa (2318m2) Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto idem a paredes internas

Equipamentos 11 computadores

Iluminaccedilatildeo 56 lacircmpadas fluorescentes 110Watts

Vazatildeo de ar exterior 383 ls

Os resultados do caacutelculo de carga teacutermica podem ser vistos nas figuras 16 e 17 abaixo

Nota-se que para o mecircs de Dezembro carga teacutermica maacutexima atinge aproximadamente

58000 Watts (aproximadamente165TR) e pico ocorre as 18 horas devido ao aumento de entrada

de calor pelas janelas externas Um caacutelculo aproximado da mesma sala sem as janelas exteriores

apontaria uma reduccedilatildeo na carga teacutermica maacutexima de aproximadamente 14 conforme mostra a

figura 17

Figura 16 ndash Carga teacutermica da sala no mecircs de Dezembro

Figura 17 ndash Carga teacutermica da sala supondo existecircncia de parede no lugar das janelas

24

4 Conclusotildees

A anaacutelise da sala limpa proposta neste trabalho propiciou uma visatildeo geral antes

inexistente na Empresa JCAE dos procedimentos necessaacuterios para a obtenccedilatildeo de ambientes com

contaminaccedilatildeo do ar controlada Com base nestes princiacutepios os quais quase todos satildeo definidos

por norma especiacutefica foi possiacutevel abordar aspectos construtivos da sala limpa em especial como

deve ser feita a climatizaccedilatildeo de tais ambientes

Considerando os aspectos construtivos da sala em questatildeo sugere-se as seguintes medidas

para a melhoria do desempenho do ambiente

- Revisatildeo da vedaccedilatildeo do ambiente incluindo dutos eleacutetricos luminaacuterias difusores junccedilotildees de

paredes com forro e com chatildeo Esta medida eacute necessaacuteria para a obtenccedilatildeo da aacuterea de fresta

maacutexima (00733m2) estipulada pelo caacutelculo da ventilaccedilatildeo

- Fechamento da lateral da sala que possui janelas com paredes sem janela similares as outras

laterais Esta alteraccedilatildeo reduziria a carga teacutermica do ambiente em aproximadamente 14 e

melhoraria a vedaccedilatildeo do mesmo

O caacutelculo do ar condicionado considerou as vazotildees miacutenimas previstas nas

regulamentaccedilotildees e as vazotildees miacutenimas previstas na norma para sala limpa O sistema atual deve

ser corrigido para incluir a vazatildeo de ar exterior necessaacuteria e deve ser feita uma verificaccedilatildeo das

vazotildees de insuflamento de retorno e exterior para atender as exigecircncias normativas e a

pressurizaccedilatildeo do ambiente

Os resultados de carga teacutermica satildeo satisfatoacuterios pois apresentaram o valor de 165 TR

Este valor comparado com a capacidade de refrigeraccedilatildeo do equipamento atual (15 TR) natildeo

apresenta grande diferenccedila Entretanto a capacidade de refrigeraccedilatildeo do sistema deve ser

aumentada ou deve-se montar uma parede na lateral com janelas para evitar a insolaccedilatildeo do

ambiente e reduzir a carga teacutermica

25

5 Referecircncias Bibliograacuteficas

Shames Irving H 1923 ldquoMecacircnica dos Fluiacutedosrdquo Editora Edgard Blucher LTDA Satildeo Paulo

ldquoNorma ISO 14644 Cleanrooms and associated controlled environmentsrdquo ISO standards

ldquoNorma Federal Standard 209E Airborne Particulate Cleanliness Classes in Clean Rooms

and Clean Zonesrdquo Institute of Environmental Sciences Illinois ndash EUA

ldquoResoluccedilatildeo ANVISA no 176rdquo Agencia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria Brasil

ASHRAE Handbook 1999 ldquoHeating ventilation and air-conditioning applicationsrdquo

ASHRAE publications USA

SALAS LIMPAS disponiacutevel em lt httpwwwbhpcombrslimpashtm gt acesso em 20Jan2003

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20

O sistema de ventilaccedilatildeo e condicionamento de ar improacuteprio sem insuflamento de ar

exterior compromete a qualidade do ar interior e contraria as regulamentaccedilotildees Os esquema

da figura 13 mostra como eacute feita a ventilaccedilatildeo da sala limpa da JCAE atualmente

32 Dimensionamento do ar condicionado e ventilaccedilatildeo

321 Caacutelculo da ventilaccedilatildeo

O dimensionamento do sistema de ar condicionado da sala limpa inicia-se pela definiccedilatildeo

da vazatildeo de insuflamento de ar no ambiente

Esta vazatildeo deve ser suficiente para atender as regulamentaccedilotildees locais correspondentes a

ventilaccedilatildeo miacutenima para ambientes climatizados conforme figura 14

Aleacutem de atender as regulamentaccedilotildees o projeto da ventilaccedilatildeo deve tambeacutem atender a

Norma ISO 14644 para Salas Limpas que especifica vazotildees miacutenimas por classe de limpeza e

tambeacutem o niacutevel de pressurizaccedilatildeo que a sala deve apresentar Na tabela 5 encontra-se as

especificaccedilotildees para ventilaccedilatildeo e vazatildeo miacutenima de ar a ser insuflado na sala

Vfrestas

Vinsuflado

Ambiente internoclimatizado - resto dafaacutebrica

Figura 13 ndash Esquema do sistema atual de insuflamento de ar

Vfrestas

VretornoVinsuflado

Var exterior

Figura 14 ndash Esquema ideal do sistema de insuflamento de ar

21

Tabela 5 ndash Especificaccedilotildees de vazotildees miacutenimas conforme ANVISA e ISO 14644

Vazatildeo miacutenima renovaccedilatildeo

ndash ar exterior

[m3horapessoa]

Vazatildeo miacutenima

[m3m2h]

Vazatildeo min [m3h]

ANVISA 17 ndash 27 - 1320

Norma ISO 14644 ndash

classe 8- 10-20 57918

Caacutelculo de vazatildeo miacutenima realizado considerando ocupaccedilatildeo de 60 pessoas vazatildeo miacutenima

meacutedia por Norma ISO 14644 de 15m3m2h Vazatildeo miacutenima de renovaccedilatildeo meacutedia conforme

Anvisa de 22 m3horapessoa e aacuterea total de 38612m2

Para o caacutelculo da pressurizaccedilatildeo da sala limpa a diferenccedila de pressatildeo assumida para a sala

eacute de 15 Pa (A norma ISO 14644 especifica pressurizaccedilatildeo de 5 a 20Pa)

Considerando que a sala natildeo seraacute hermeticamente fechada eacute preciso considerar a vazatildeo de

ar pelas frestas O balanccedilo de massa fica

Vinsuflada = Vretorno + Vexterior (1)

Vinsuflada = Vretorno + Vfrestas (2)

Igualando-se (1) e (2) tem-se

Vexterior = Vfrestas (3)

Aplicando a equaccedilatildeo de Bernoulli para a vazatildeo nas frestas tem-se

P = 05du2 (4)

Onde

P eacute a diferenccedila de pressatildeo (15Pa)

d eacute densidade do ar ( 12kgm3)

u eacute a velocidade do escoamento

Temos que

u = 5 ms

22

Tendo-se a velocidade do escoamento eacute possiacutevel determinar a vazatildeo de fresta em funccedilatildeo

da aacuterea de frestas presente na sala conforme a figura 15 abaixo

A aacuterea de frestas maacutexima pode ser obtida usando-se as equaccedilotildees (3) e (4) e definindo

como vazatildeo maacutexima de frestas a vazatildeo de ar exterior a ser insuflada na sala pelo sistema de ar

condicionado A aacuterea de frestas maacutexima permitida para o sistema eacute de 00733 metros quadrados

Portanto as vazotildees de projeto devem ser

Vinsuflada = 5800m3h

Vretorno = 4780m3h

Vfrestas = Vexterior = 1320m3h

322 Caacutelculo da carga teacutermica

O caacutelculo da carga teacutermica da sala limpa eacute realizado com o programa CTVER (Programa

elaborado pelo Laboratoacuterio de Refrigeraccedilatildeo da UFRGS) para os meses de veratildeo Os dados de

entrada para o caacutelculo satildeo

Volume total 104253m3

Altura 27m

Aacuterea 386m2

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Desconsideradas pois a sala encontra-se montada dentro de um ambiente jaacute

climatizado com temperatura oscilante entre 225 a 24 oC

Parede externa (1219m2) Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso

acartonado 11mm

Vazatildeo nas frestas

01000

200030004000

50006000

00

020

040

060

08 01

012

014

016

018 0

20

220

240

260

28

Aacuterea de frestas [m2]

Vaz

atildeo d

e ar

[m

3h

]

Figura 15 ndash Graacutefico da vazatildeo de ar nas frestas em funccedilatildeo da aacuterea de frestas

23

Janela externa (2318m2) Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto idem a paredes internas

Equipamentos 11 computadores

Iluminaccedilatildeo 56 lacircmpadas fluorescentes 110Watts

Vazatildeo de ar exterior 383 ls

Os resultados do caacutelculo de carga teacutermica podem ser vistos nas figuras 16 e 17 abaixo

Nota-se que para o mecircs de Dezembro carga teacutermica maacutexima atinge aproximadamente

58000 Watts (aproximadamente165TR) e pico ocorre as 18 horas devido ao aumento de entrada

de calor pelas janelas externas Um caacutelculo aproximado da mesma sala sem as janelas exteriores

apontaria uma reduccedilatildeo na carga teacutermica maacutexima de aproximadamente 14 conforme mostra a

figura 17

Figura 16 ndash Carga teacutermica da sala no mecircs de Dezembro

Figura 17 ndash Carga teacutermica da sala supondo existecircncia de parede no lugar das janelas

24

4 Conclusotildees

A anaacutelise da sala limpa proposta neste trabalho propiciou uma visatildeo geral antes

inexistente na Empresa JCAE dos procedimentos necessaacuterios para a obtenccedilatildeo de ambientes com

contaminaccedilatildeo do ar controlada Com base nestes princiacutepios os quais quase todos satildeo definidos

por norma especiacutefica foi possiacutevel abordar aspectos construtivos da sala limpa em especial como

deve ser feita a climatizaccedilatildeo de tais ambientes

Considerando os aspectos construtivos da sala em questatildeo sugere-se as seguintes medidas

para a melhoria do desempenho do ambiente

- Revisatildeo da vedaccedilatildeo do ambiente incluindo dutos eleacutetricos luminaacuterias difusores junccedilotildees de

paredes com forro e com chatildeo Esta medida eacute necessaacuteria para a obtenccedilatildeo da aacuterea de fresta

maacutexima (00733m2) estipulada pelo caacutelculo da ventilaccedilatildeo

- Fechamento da lateral da sala que possui janelas com paredes sem janela similares as outras

laterais Esta alteraccedilatildeo reduziria a carga teacutermica do ambiente em aproximadamente 14 e

melhoraria a vedaccedilatildeo do mesmo

O caacutelculo do ar condicionado considerou as vazotildees miacutenimas previstas nas

regulamentaccedilotildees e as vazotildees miacutenimas previstas na norma para sala limpa O sistema atual deve

ser corrigido para incluir a vazatildeo de ar exterior necessaacuteria e deve ser feita uma verificaccedilatildeo das

vazotildees de insuflamento de retorno e exterior para atender as exigecircncias normativas e a

pressurizaccedilatildeo do ambiente

Os resultados de carga teacutermica satildeo satisfatoacuterios pois apresentaram o valor de 165 TR

Este valor comparado com a capacidade de refrigeraccedilatildeo do equipamento atual (15 TR) natildeo

apresenta grande diferenccedila Entretanto a capacidade de refrigeraccedilatildeo do sistema deve ser

aumentada ou deve-se montar uma parede na lateral com janelas para evitar a insolaccedilatildeo do

ambiente e reduzir a carga teacutermica

25

5 Referecircncias Bibliograacuteficas

Shames Irving H 1923 ldquoMecacircnica dos Fluiacutedosrdquo Editora Edgard Blucher LTDA Satildeo Paulo

ldquoNorma ISO 14644 Cleanrooms and associated controlled environmentsrdquo ISO standards

ldquoNorma Federal Standard 209E Airborne Particulate Cleanliness Classes in Clean Rooms

and Clean Zonesrdquo Institute of Environmental Sciences Illinois ndash EUA

ldquoResoluccedilatildeo ANVISA no 176rdquo Agencia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria Brasil

ASHRAE Handbook 1999 ldquoHeating ventilation and air-conditioning applicationsrdquo

ASHRAE publications USA

SALAS LIMPAS disponiacutevel em lt httpwwwbhpcombrslimpashtm gt acesso em 20Jan2003

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21

Tabela 5 ndash Especificaccedilotildees de vazotildees miacutenimas conforme ANVISA e ISO 14644

Vazatildeo miacutenima renovaccedilatildeo

ndash ar exterior

[m3horapessoa]

Vazatildeo miacutenima

[m3m2h]

Vazatildeo min [m3h]

ANVISA 17 ndash 27 - 1320

Norma ISO 14644 ndash

classe 8- 10-20 57918

Caacutelculo de vazatildeo miacutenima realizado considerando ocupaccedilatildeo de 60 pessoas vazatildeo miacutenima

meacutedia por Norma ISO 14644 de 15m3m2h Vazatildeo miacutenima de renovaccedilatildeo meacutedia conforme

Anvisa de 22 m3horapessoa e aacuterea total de 38612m2

Para o caacutelculo da pressurizaccedilatildeo da sala limpa a diferenccedila de pressatildeo assumida para a sala

eacute de 15 Pa (A norma ISO 14644 especifica pressurizaccedilatildeo de 5 a 20Pa)

Considerando que a sala natildeo seraacute hermeticamente fechada eacute preciso considerar a vazatildeo de

ar pelas frestas O balanccedilo de massa fica

Vinsuflada = Vretorno + Vexterior (1)

Vinsuflada = Vretorno + Vfrestas (2)

Igualando-se (1) e (2) tem-se

Vexterior = Vfrestas (3)

Aplicando a equaccedilatildeo de Bernoulli para a vazatildeo nas frestas tem-se

P = 05du2 (4)

Onde

P eacute a diferenccedila de pressatildeo (15Pa)

d eacute densidade do ar ( 12kgm3)

u eacute a velocidade do escoamento

Temos que

u = 5 ms

22

Tendo-se a velocidade do escoamento eacute possiacutevel determinar a vazatildeo de fresta em funccedilatildeo

da aacuterea de frestas presente na sala conforme a figura 15 abaixo

A aacuterea de frestas maacutexima pode ser obtida usando-se as equaccedilotildees (3) e (4) e definindo

como vazatildeo maacutexima de frestas a vazatildeo de ar exterior a ser insuflada na sala pelo sistema de ar

condicionado A aacuterea de frestas maacutexima permitida para o sistema eacute de 00733 metros quadrados

Portanto as vazotildees de projeto devem ser

Vinsuflada = 5800m3h

Vretorno = 4780m3h

Vfrestas = Vexterior = 1320m3h

322 Caacutelculo da carga teacutermica

O caacutelculo da carga teacutermica da sala limpa eacute realizado com o programa CTVER (Programa

elaborado pelo Laboratoacuterio de Refrigeraccedilatildeo da UFRGS) para os meses de veratildeo Os dados de

entrada para o caacutelculo satildeo

Volume total 104253m3

Altura 27m

Aacuterea 386m2

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Desconsideradas pois a sala encontra-se montada dentro de um ambiente jaacute

climatizado com temperatura oscilante entre 225 a 24 oC

Parede externa (1219m2) Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso

acartonado 11mm

Vazatildeo nas frestas

01000

200030004000

50006000

00

020

040

060

08 01

012

014

016

018 0

20

220

240

260

28

Aacuterea de frestas [m2]

Vaz

atildeo d

e ar

[m

3h

]

Figura 15 ndash Graacutefico da vazatildeo de ar nas frestas em funccedilatildeo da aacuterea de frestas

23

Janela externa (2318m2) Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto idem a paredes internas

Equipamentos 11 computadores

Iluminaccedilatildeo 56 lacircmpadas fluorescentes 110Watts

Vazatildeo de ar exterior 383 ls

Os resultados do caacutelculo de carga teacutermica podem ser vistos nas figuras 16 e 17 abaixo

Nota-se que para o mecircs de Dezembro carga teacutermica maacutexima atinge aproximadamente

58000 Watts (aproximadamente165TR) e pico ocorre as 18 horas devido ao aumento de entrada

de calor pelas janelas externas Um caacutelculo aproximado da mesma sala sem as janelas exteriores

apontaria uma reduccedilatildeo na carga teacutermica maacutexima de aproximadamente 14 conforme mostra a

figura 17

Figura 16 ndash Carga teacutermica da sala no mecircs de Dezembro

Figura 17 ndash Carga teacutermica da sala supondo existecircncia de parede no lugar das janelas

24

4 Conclusotildees

A anaacutelise da sala limpa proposta neste trabalho propiciou uma visatildeo geral antes

inexistente na Empresa JCAE dos procedimentos necessaacuterios para a obtenccedilatildeo de ambientes com

contaminaccedilatildeo do ar controlada Com base nestes princiacutepios os quais quase todos satildeo definidos

por norma especiacutefica foi possiacutevel abordar aspectos construtivos da sala limpa em especial como

deve ser feita a climatizaccedilatildeo de tais ambientes

Considerando os aspectos construtivos da sala em questatildeo sugere-se as seguintes medidas

para a melhoria do desempenho do ambiente

- Revisatildeo da vedaccedilatildeo do ambiente incluindo dutos eleacutetricos luminaacuterias difusores junccedilotildees de

paredes com forro e com chatildeo Esta medida eacute necessaacuteria para a obtenccedilatildeo da aacuterea de fresta

maacutexima (00733m2) estipulada pelo caacutelculo da ventilaccedilatildeo

- Fechamento da lateral da sala que possui janelas com paredes sem janela similares as outras

laterais Esta alteraccedilatildeo reduziria a carga teacutermica do ambiente em aproximadamente 14 e

melhoraria a vedaccedilatildeo do mesmo

O caacutelculo do ar condicionado considerou as vazotildees miacutenimas previstas nas

regulamentaccedilotildees e as vazotildees miacutenimas previstas na norma para sala limpa O sistema atual deve

ser corrigido para incluir a vazatildeo de ar exterior necessaacuteria e deve ser feita uma verificaccedilatildeo das

vazotildees de insuflamento de retorno e exterior para atender as exigecircncias normativas e a

pressurizaccedilatildeo do ambiente

Os resultados de carga teacutermica satildeo satisfatoacuterios pois apresentaram o valor de 165 TR

Este valor comparado com a capacidade de refrigeraccedilatildeo do equipamento atual (15 TR) natildeo

apresenta grande diferenccedila Entretanto a capacidade de refrigeraccedilatildeo do sistema deve ser

aumentada ou deve-se montar uma parede na lateral com janelas para evitar a insolaccedilatildeo do

ambiente e reduzir a carga teacutermica

25

5 Referecircncias Bibliograacuteficas

Shames Irving H 1923 ldquoMecacircnica dos Fluiacutedosrdquo Editora Edgard Blucher LTDA Satildeo Paulo

ldquoNorma ISO 14644 Cleanrooms and associated controlled environmentsrdquo ISO standards

ldquoNorma Federal Standard 209E Airborne Particulate Cleanliness Classes in Clean Rooms

and Clean Zonesrdquo Institute of Environmental Sciences Illinois ndash EUA

ldquoResoluccedilatildeo ANVISA no 176rdquo Agencia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria Brasil

ASHRAE Handbook 1999 ldquoHeating ventilation and air-conditioning applicationsrdquo

ASHRAE publications USA

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22

Tendo-se a velocidade do escoamento eacute possiacutevel determinar a vazatildeo de fresta em funccedilatildeo

da aacuterea de frestas presente na sala conforme a figura 15 abaixo

A aacuterea de frestas maacutexima pode ser obtida usando-se as equaccedilotildees (3) e (4) e definindo

como vazatildeo maacutexima de frestas a vazatildeo de ar exterior a ser insuflada na sala pelo sistema de ar

condicionado A aacuterea de frestas maacutexima permitida para o sistema eacute de 00733 metros quadrados

Portanto as vazotildees de projeto devem ser

Vinsuflada = 5800m3h

Vretorno = 4780m3h

Vfrestas = Vexterior = 1320m3h

322 Caacutelculo da carga teacutermica

O caacutelculo da carga teacutermica da sala limpa eacute realizado com o programa CTVER (Programa

elaborado pelo Laboratoacuterio de Refrigeraccedilatildeo da UFRGS) para os meses de veratildeo Os dados de

entrada para o caacutelculo satildeo

Volume total 104253m3

Altura 27m

Aacuterea 386m2

Ocupaccedilatildeo 60 operadores por turno 3 turnos

Paredes internas Desconsideradas pois a sala encontra-se montada dentro de um ambiente jaacute

climatizado com temperatura oscilante entre 225 a 24 oC

Parede externa (1219m2) Prensado zinco com recheio fibra de vidro 4rdquo branca + gesso

acartonado 11mm

Vazatildeo nas frestas

01000

200030004000

50006000

00

020

040

060

08 01

012

014

016

018 0

20

220

240

260

28

Aacuterea de frestas [m2]

Vaz

atildeo d

e ar

[m

3h

]

Figura 15 ndash Graacutefico da vazatildeo de ar nas frestas em funccedilatildeo da aacuterea de frestas

23

Janela externa (2318m2) Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto idem a paredes internas

Equipamentos 11 computadores

Iluminaccedilatildeo 56 lacircmpadas fluorescentes 110Watts

Vazatildeo de ar exterior 383 ls

Os resultados do caacutelculo de carga teacutermica podem ser vistos nas figuras 16 e 17 abaixo

Nota-se que para o mecircs de Dezembro carga teacutermica maacutexima atinge aproximadamente

58000 Watts (aproximadamente165TR) e pico ocorre as 18 horas devido ao aumento de entrada

de calor pelas janelas externas Um caacutelculo aproximado da mesma sala sem as janelas exteriores

apontaria uma reduccedilatildeo na carga teacutermica maacutexima de aproximadamente 14 conforme mostra a

figura 17

Figura 16 ndash Carga teacutermica da sala no mecircs de Dezembro

Figura 17 ndash Carga teacutermica da sala supondo existecircncia de parede no lugar das janelas

24

4 Conclusotildees

A anaacutelise da sala limpa proposta neste trabalho propiciou uma visatildeo geral antes

inexistente na Empresa JCAE dos procedimentos necessaacuterios para a obtenccedilatildeo de ambientes com

contaminaccedilatildeo do ar controlada Com base nestes princiacutepios os quais quase todos satildeo definidos

por norma especiacutefica foi possiacutevel abordar aspectos construtivos da sala limpa em especial como

deve ser feita a climatizaccedilatildeo de tais ambientes

Considerando os aspectos construtivos da sala em questatildeo sugere-se as seguintes medidas

para a melhoria do desempenho do ambiente

- Revisatildeo da vedaccedilatildeo do ambiente incluindo dutos eleacutetricos luminaacuterias difusores junccedilotildees de

paredes com forro e com chatildeo Esta medida eacute necessaacuteria para a obtenccedilatildeo da aacuterea de fresta

maacutexima (00733m2) estipulada pelo caacutelculo da ventilaccedilatildeo

- Fechamento da lateral da sala que possui janelas com paredes sem janela similares as outras

laterais Esta alteraccedilatildeo reduziria a carga teacutermica do ambiente em aproximadamente 14 e

melhoraria a vedaccedilatildeo do mesmo

O caacutelculo do ar condicionado considerou as vazotildees miacutenimas previstas nas

regulamentaccedilotildees e as vazotildees miacutenimas previstas na norma para sala limpa O sistema atual deve

ser corrigido para incluir a vazatildeo de ar exterior necessaacuteria e deve ser feita uma verificaccedilatildeo das

vazotildees de insuflamento de retorno e exterior para atender as exigecircncias normativas e a

pressurizaccedilatildeo do ambiente

Os resultados de carga teacutermica satildeo satisfatoacuterios pois apresentaram o valor de 165 TR

Este valor comparado com a capacidade de refrigeraccedilatildeo do equipamento atual (15 TR) natildeo

apresenta grande diferenccedila Entretanto a capacidade de refrigeraccedilatildeo do sistema deve ser

aumentada ou deve-se montar uma parede na lateral com janelas para evitar a insolaccedilatildeo do

ambiente e reduzir a carga teacutermica

25

5 Referecircncias Bibliograacuteficas

Shames Irving H 1923 ldquoMecacircnica dos Fluiacutedosrdquo Editora Edgard Blucher LTDA Satildeo Paulo

ldquoNorma ISO 14644 Cleanrooms and associated controlled environmentsrdquo ISO standards

ldquoNorma Federal Standard 209E Airborne Particulate Cleanliness Classes in Clean Rooms

and Clean Zonesrdquo Institute of Environmental Sciences Illinois ndash EUA

ldquoResoluccedilatildeo ANVISA no 176rdquo Agencia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria Brasil

ASHRAE Handbook 1999 ldquoHeating ventilation and air-conditioning applicationsrdquo

ASHRAE publications USA

SALAS LIMPAS disponiacutevel em lt httpwwwbhpcombrslimpashtm gt acesso em 20Jan2003

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23

Janela externa (2318m2) Vidro duplo 10mm com filme reflexivo

Teto idem a paredes internas

Equipamentos 11 computadores

Iluminaccedilatildeo 56 lacircmpadas fluorescentes 110Watts

Vazatildeo de ar exterior 383 ls

Os resultados do caacutelculo de carga teacutermica podem ser vistos nas figuras 16 e 17 abaixo

Nota-se que para o mecircs de Dezembro carga teacutermica maacutexima atinge aproximadamente

58000 Watts (aproximadamente165TR) e pico ocorre as 18 horas devido ao aumento de entrada

de calor pelas janelas externas Um caacutelculo aproximado da mesma sala sem as janelas exteriores

apontaria uma reduccedilatildeo na carga teacutermica maacutexima de aproximadamente 14 conforme mostra a

figura 17

Figura 16 ndash Carga teacutermica da sala no mecircs de Dezembro

Figura 17 ndash Carga teacutermica da sala supondo existecircncia de parede no lugar das janelas

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4 Conclusotildees

A anaacutelise da sala limpa proposta neste trabalho propiciou uma visatildeo geral antes

inexistente na Empresa JCAE dos procedimentos necessaacuterios para a obtenccedilatildeo de ambientes com

contaminaccedilatildeo do ar controlada Com base nestes princiacutepios os quais quase todos satildeo definidos

por norma especiacutefica foi possiacutevel abordar aspectos construtivos da sala limpa em especial como

deve ser feita a climatizaccedilatildeo de tais ambientes

Considerando os aspectos construtivos da sala em questatildeo sugere-se as seguintes medidas

para a melhoria do desempenho do ambiente

- Revisatildeo da vedaccedilatildeo do ambiente incluindo dutos eleacutetricos luminaacuterias difusores junccedilotildees de

paredes com forro e com chatildeo Esta medida eacute necessaacuteria para a obtenccedilatildeo da aacuterea de fresta

maacutexima (00733m2) estipulada pelo caacutelculo da ventilaccedilatildeo

- Fechamento da lateral da sala que possui janelas com paredes sem janela similares as outras

laterais Esta alteraccedilatildeo reduziria a carga teacutermica do ambiente em aproximadamente 14 e

melhoraria a vedaccedilatildeo do mesmo

O caacutelculo do ar condicionado considerou as vazotildees miacutenimas previstas nas

regulamentaccedilotildees e as vazotildees miacutenimas previstas na norma para sala limpa O sistema atual deve

ser corrigido para incluir a vazatildeo de ar exterior necessaacuteria e deve ser feita uma verificaccedilatildeo das

vazotildees de insuflamento de retorno e exterior para atender as exigecircncias normativas e a

pressurizaccedilatildeo do ambiente

Os resultados de carga teacutermica satildeo satisfatoacuterios pois apresentaram o valor de 165 TR

Este valor comparado com a capacidade de refrigeraccedilatildeo do equipamento atual (15 TR) natildeo

apresenta grande diferenccedila Entretanto a capacidade de refrigeraccedilatildeo do sistema deve ser

aumentada ou deve-se montar uma parede na lateral com janelas para evitar a insolaccedilatildeo do

ambiente e reduzir a carga teacutermica

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5 Referecircncias Bibliograacuteficas

Shames Irving H 1923 ldquoMecacircnica dos Fluiacutedosrdquo Editora Edgard Blucher LTDA Satildeo Paulo

ldquoNorma ISO 14644 Cleanrooms and associated controlled environmentsrdquo ISO standards

ldquoNorma Federal Standard 209E Airborne Particulate Cleanliness Classes in Clean Rooms

and Clean Zonesrdquo Institute of Environmental Sciences Illinois ndash EUA

ldquoResoluccedilatildeo ANVISA no 176rdquo Agencia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria Brasil

ASHRAE Handbook 1999 ldquoHeating ventilation and air-conditioning applicationsrdquo

ASHRAE publications USA

SALAS LIMPAS disponiacutevel em lt httpwwwbhpcombrslimpashtm gt acesso em 20Jan2003

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4 Conclusotildees

A anaacutelise da sala limpa proposta neste trabalho propiciou uma visatildeo geral antes

inexistente na Empresa JCAE dos procedimentos necessaacuterios para a obtenccedilatildeo de ambientes com

contaminaccedilatildeo do ar controlada Com base nestes princiacutepios os quais quase todos satildeo definidos

por norma especiacutefica foi possiacutevel abordar aspectos construtivos da sala limpa em especial como

deve ser feita a climatizaccedilatildeo de tais ambientes

Considerando os aspectos construtivos da sala em questatildeo sugere-se as seguintes medidas

para a melhoria do desempenho do ambiente

- Revisatildeo da vedaccedilatildeo do ambiente incluindo dutos eleacutetricos luminaacuterias difusores junccedilotildees de

paredes com forro e com chatildeo Esta medida eacute necessaacuteria para a obtenccedilatildeo da aacuterea de fresta

maacutexima (00733m2) estipulada pelo caacutelculo da ventilaccedilatildeo

- Fechamento da lateral da sala que possui janelas com paredes sem janela similares as outras

laterais Esta alteraccedilatildeo reduziria a carga teacutermica do ambiente em aproximadamente 14 e

melhoraria a vedaccedilatildeo do mesmo

O caacutelculo do ar condicionado considerou as vazotildees miacutenimas previstas nas

regulamentaccedilotildees e as vazotildees miacutenimas previstas na norma para sala limpa O sistema atual deve

ser corrigido para incluir a vazatildeo de ar exterior necessaacuteria e deve ser feita uma verificaccedilatildeo das

vazotildees de insuflamento de retorno e exterior para atender as exigecircncias normativas e a

pressurizaccedilatildeo do ambiente

Os resultados de carga teacutermica satildeo satisfatoacuterios pois apresentaram o valor de 165 TR

Este valor comparado com a capacidade de refrigeraccedilatildeo do equipamento atual (15 TR) natildeo

apresenta grande diferenccedila Entretanto a capacidade de refrigeraccedilatildeo do sistema deve ser

aumentada ou deve-se montar uma parede na lateral com janelas para evitar a insolaccedilatildeo do

ambiente e reduzir a carga teacutermica

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5 Referecircncias Bibliograacuteficas

Shames Irving H 1923 ldquoMecacircnica dos Fluiacutedosrdquo Editora Edgard Blucher LTDA Satildeo Paulo

ldquoNorma ISO 14644 Cleanrooms and associated controlled environmentsrdquo ISO standards

ldquoNorma Federal Standard 209E Airborne Particulate Cleanliness Classes in Clean Rooms

and Clean Zonesrdquo Institute of Environmental Sciences Illinois ndash EUA

ldquoResoluccedilatildeo ANVISA no 176rdquo Agencia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria Brasil

ASHRAE Handbook 1999 ldquoHeating ventilation and air-conditioning applicationsrdquo

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SALAS LIMPAS disponiacutevel em lt httpwwwbhpcombrslimpashtm gt acesso em 20Jan2003

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5 Referecircncias Bibliograacuteficas

Shames Irving H 1923 ldquoMecacircnica dos Fluiacutedosrdquo Editora Edgard Blucher LTDA Satildeo Paulo

ldquoNorma ISO 14644 Cleanrooms and associated controlled environmentsrdquo ISO standards

ldquoNorma Federal Standard 209E Airborne Particulate Cleanliness Classes in Clean Rooms

and Clean Zonesrdquo Institute of Environmental Sciences Illinois ndash EUA

ldquoResoluccedilatildeo ANVISA no 176rdquo Agencia Nacional de Vigilacircncia Sanitaacuteria Brasil

ASHRAE Handbook 1999 ldquoHeating ventilation and air-conditioning applicationsrdquo

ASHRAE publications USA

SALAS LIMPAS disponiacutevel em lt httpwwwbhpcombrslimpashtm gt acesso em 20Jan2003

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