sala limpa
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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]
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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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]
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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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]
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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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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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
This document was created with Win2PDF available at httpwwwdaneprairiecomThe unregistered version of Win2PDF is for evaluation or non-commercial use only
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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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
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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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
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
ASHRAE publications USA
SALAS LIMPAS disponiacutevel em lt httpwwwbhpcombrslimpashtm gt acesso em 20Jan2003
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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
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
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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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
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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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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
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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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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
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
ASHRAE publications USA
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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