Climatização de Salas limpas // Clean Room Climatization

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CLIMATIZAÇÃO DE SALAS LIMPAS Pedro Caels Rafael Figueiras Trabalho realizado no âmbito da cadeira de Climatização e Refrigereção

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Salas nas quais frequentemente se desenvolvem trabalhos que requerem um elevado nivel de controlo da QAI e climatização // Rooms with high level of Air Quality control required as well as climatization

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CLIMATIZAÇÃO DE SALAS LIMPAS

Pedro Caels

Rafael Figueiras

Trabalho realizado no âmbito da cadeira de

Climatização e Refrigereção

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Climatização de Salas Limpas

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Data

Definição de Sala Limpa pela Norma ISO 14644-1:

“Sala limpa é uma sala onde a concentração de partículas é controlada. A sua construção e operação no seu interior são feitas de modo a minimizar a introdução, geração e retenção de partículas dentro da sala; outros parâmetros relevantes tais como a temperatura, humidade e pressão são controlados quando necessário.”

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Conteúdo

Contextualização histórica ................................................................................................ 5

1.1. Salas Cirúrgicas ................................................................................................................... 6

1.2. Indústrias farmacêuticas .................................................................................................... 7

1.3. Indústria de Biotecnologia .................................................................................................. 7

1.4. Salas de Equipamentos Electrónicos ................................................................................... 8 1.4.1. Fabrico de circuitos de semicondutores .................................................................................... 8

Classificação e normas para Salas Limpas ...................................................................... 10

ISO 14644-1 ............................................................................................................................. 14 Comparação ISO 14644-1/NBR 13700 ............................................................................................... 16

ISO 14644-2 ............................................................................................................................. 18

ISO 14644-3 ............................................................................................................................. 19

ISO 14644-4 ............................................................................................................................. 19

ISO 14644-5 ............................................................................................................................. 20

ISO 14644-6 ............................................................................................................................. 20

ISO 14644-7 ............................................................................................................................. 20

ISO 14644-8 ............................................................................................................................. 21

ISO 14644-9 ............................................................................................................................. 21

Distribuição e controlo do fluxo de ar ............................................................................. 22

Filtros .............................................................................................................................. 25

Parâmetros e Testes ................................................................................................................ 26 Parâmetros ....................................................................................................................................... 26

Testes ...................................................................................................................................... 27 Teste DOP ......................................................................................................................................... 27 Teste de Integridade ......................................................................................................................... 28 Teste de Integridade: Ponto de Bolha ............................................................................................... 28 Teste de Integridade: Fluxo Difusivo ................................................................................................. 28 Teste de Integridade: Declínio de Pressão......................................................................................... 28 Teste de Integridade: Intrusão de Água ............................................................................................ 28

Validação/Avaliação de salas limpas ............................................................................. 29

Testes efectuados a salas limpas .................................................................................... 31

Manutenção/Monitorização de salas limpas.................................................................. 32

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Gradientes de pressão ............................................................................................................. 32

Temperatura ........................................................................................................................... 33

Humidade ................................................................................................................................ 33

Concentração de partículas ..................................................................................................... 34

Entrada e saída de pessoas ...................................................................................................... 34

Contagem de partículas .................................................................................................. 35

Vestuário e Tecidos ......................................................................................................... 38

Limpeza/Isolamento................................................................................................................ 38

Desempenho condutor ............................................................................................................ 39

Durabilidade/Conforto ............................................................................................................ 40

Acessórios ............................................................................................................................... 41

Bibliografia ..................................................................................................................... 42

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Contextualização histórica A actividade cirúrgica requer um ambiente controlado no que diz respeito a todo o nível

de qualidade do ar, níveis de contaminantes e partículas nele suspensas. Pelo que foi neste sector que se começou o desenvolvimento do conceito de sala limpa.

Há cerca de 100 anos o trabalho de Pasteur, Koch, Lister e outros pioneiros revelou que a presença de bactérias no interior do ambiente cirúrgico seria propício a causar infecções. Lister reduziu substancialmente as infecções operando na sala da Royal Infirmary, utilizando como antiséptico uma solução de ácido fénico em instrumentos, nas mãos dos cirurgiões e borrifando-o no ar. Embora as salas limpas de ontem fossem similares às de hoje no que diz respeito ao seu principal objectivo, a principal omissão estava na ventilação positiva, através da limpeza do ar. A utilização do ar exterior também se mostrou muito importante, reduzindo a concentração dos contaminantes. Por ordem cronológica, podem mencionar-se alguns avanços importantes na evolução das chamadas “salas limpas”:

1946 - Utilização de salas com pressão positivas em relação as adjacentes (Bourdillon and Colebrook);

No início da década de 60 - John Charnley inseriu a técnica de uma junta artificial tipo bacia. Esta é extremamente efectiva na operação, mas as taxas de assépsia nas junções, nos casos estudados foi de quase 9%. Este método foi um desastre para os pacientes porque com o tempo, os métodos usados no tratamento das infecções não foram muito efectivas e a junção artificial teve de ser removida;

1961 - Criou-se o sistema unidireccional ou fluxo laminar conceito de ventilação que utilizam filtros HEPA com fluxo sob regime laminar;

1962 - Projectos considerando o ser humano como fonte de bactérias e dispersor de partículas de pele e também através da respiração;

1964 - Utilização do fluxo de ar como forma de remover contaminantes em hospitais;

1966 - Utilização do fluxo laminar durante operações, reduziu de 9 para 1,3% as infecções durante as operações;

1980 - Ultraclean com sistema de fluxo laminar; Realizou-se a limpeza dos ambientes de produção, para a fabricação de sistemas

de precisão. Assim criou-se o conceito "Livre de Bactéria" e não apenas livre poeira;

Depois da guerra com desenvolvimento de armazenamentos nucleares bem como a utilização de armas químicas e biológicas, produziu-se os filtros High Effciency Particulate Air (HEPA), filtros que foram necessários para conter micróbios perigosos e contaminantes radioactivos.

(Relativamente aos últimos dois avanços, não há dados cronológicos específicos).

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Ilustração 1 - Operação a decorrer na Royal Infirmary.

No entanto, as salas limpas não são unicamente utilizadas em ambiente hospitalar. Muitos locais necessitam de condicionamento especial do ar. Seguidamente caracterizar-se-ão algumas das mais importantes actividades que nelas decorrem, incluindo a já anteriormente referida sala cirúrgica.

1.1. Salas Cirúrgicas

Nenhuma área dentro do hospital requer mais cuidado no controlo das condições de assepsia do ambiente que o ambiente cirúrgico. O sistema que alimenta as salas de citoscopia e ortopedia requer um projecto especial para reduzir ao mínimo a concentração de microorganismos em suspensão no ar.

A maior parte das bactérias que se encontram no interior das salas de operações tem origem na equipa cirúrgica e são resultado da sua atividade durante o processo de operação. Durante uma operação, a maioria dos membros da equipa cirúrgica está próxima da mesa cirúrgica, criando uma situação de aumento de concentração de contaminantes nesta área altamente sensível.

Observações feitas nos sistemas de insuflamento de ar nas salas de operações e noutras salas limpas indicam que o insuflamento do ar do forro de forma descendente, sendo posteriormente retirado pela parte inferior, é provavelmente o mais efectivo padrão de movimento do ar mantendo a concentração de contaminantes a um nível aceitável.

A aplicação de sistemas de insuflamento pelo forro e exaustão próximo ao piso é de grande aceitação pela comunidade médica de infectologia, pois proporciona maior assepsia na mesa de operação, principalmente quando aplicado concomitantemente como insuflamento laminar e filtros HEPA ou ULPA.

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1.2. Indústrias farmacêuticas

Os processos da indústria farmacêutica podem ser divididos em três categorias:

Produtos Injectáveis, produtos que são injectados em pessoas; Produtos Tópicos, que são aplicados sobre a pela humana; e Produtos de uso oral, que são ingeridos.

Geralmente os produtos injectáveis requerem um nível de pureza superior aos produtos tópicos e orais, dado que a corrente sanguínea apresenta um nível mais baixo de bactérias que a pele ou o estômago. Com excepção dos olhos que são mais susceptíveis a infecções que a pele.

Na produção de injectáveis não existe só o risco da presença de microrganismos mas também de poeiras. Sendo assim a produção de hormonas e de vacinas requerem locais esterilizados, bem como líquidos isentos de microrganismos.

A condição necessária para esse tipo de ambiente é Classe 1001, ou pela norma ISO, a ISO 5 e geralmente utiliza-se o fluxo laminar.

Produtos tópicos e todos os outros produtos para uso externo, excepto produtos para os olhos, não necessitam de um grau de pureza do ar tão elevado quanto os injectáveis, isto porque sobre a pele humana existem diversos microrganismos. Deve-se sim reduzir a presença de microrganismos para que os mesmos não deteriorem os produtos. A utilização da Classe 100.000 ou ISO 8 já é suficiente. Para preparação de produtos para os olhos necessita-se de ambientes e produtos mais estéreis.

Para os produtos de uso oral, deve evitar-se a contaminação directa e indirecta dos produtos, porém o grau de rigorosidade não é tão elevado como com os produtos injectáveis.

Em todos os casos, as salas de preparação possuem pressão maior que as adjacentes. A sala principal utiliza ventilação com fluxo laminar.

Existe uma sala de esterilização dos ocupantes, que trabalharão na sala principal. Outras salas possuem pressão positiva, porém menor que as salas de acesso a sala principal.

1.3. Indústria de Biotecnologia

A indústria de biotecnologia manipula diversos produtos "vivos", ou seja, vírus bactérias, fungos e outros animais e plantas, com o intuito de produzir remédios, produtos alimentares, cosméticos, produtos de auxílio à agricultura e ao meio ambiente, etc. Bioprocessos e operações como culturas de células animais, culturas de bactérias, fermentação, cultura de plantas e fungos etc.

Ao observar que muitas vezes os seres que são manuseados possuem grande poder de destruição da vida de outros, o isolamento se torna extremamente necessário, pelo que devem ser inseridos num ambiente de classe 100 ou ISO 5 com fluxo laminar.

1 No capítulo seguinte far-se-à referência às normas e seu significado.

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Outras utilizações também necessitam de grandes cuidados, geralmente nesses laboratórios, usam-se instrumentos de altíssima precisão, isso torna o condicionamento de tais ambientes de vital importância.

Determinados laboratórios trabalham com produtos radioactivos, o que leva a adoptar o ar com 100% de exaustão e grande eficiência de filtragem.

1.4. Salas de Equipamentos Electrónicos A utilização de salas limpas, na indústria micro electrónica é sumariamente importante,

principalmente devido à quantidade de partículas presentes no ar, seno a mais sensível neste aspecto.

As principais características que devem ser mantidas nessas salas são:

Quantidade de partículas: Menos que 1 de 0,1 mm /pé3 Variação de temperatura: ± 0,1ºC Variação de humidade: ± 2% Ruído inferior a 60 dBa Componentes orgânicos: menos de 1ppm Ácidos, gases e vapores no ar: menos de 1.0 ppm Gases de processos: filtração abaixo de 0,1 mm Líquido de processo (incluindo água de desionizada): abaixo de 0,1 mm Sistemas de monitorização e controlo para assegurar as especificações.

1.4.1. Fabrico de circuitos de semicondutores

Como já anteriormente referido o processo de fabrico de circuitos semicondutores ocorre integralmente em salas limpas, devido ao elevado grau de miniaturização dos circuitos e também porque a qualidade deles depende directamente do grau de pureza dos processos utilizados. Este tipo de circuitos utiliza geralmente o germânio e o silício como matéria prima, elementos estes que se devem encontrar num estado muito puro e sucede que a presença de uma partícula nesses circuitos muitas vezes danifica o seu funcionamento.

No fabrico dos "wafers" necessita-se de um grau de pureza mínima de Classe 100 e em casos mais rigorosos Classe 1, ISO 3 e ISO 5 respectivamente.

Durante a montagem pode-se utilizar a Classe 10 e ou Classe 100, ISO 4 e ISO 5. No fabrico de "chips" de última geração utilizam-se salas com Classe 0,1 e especialmente

projetadas para tal utilização, com filtros de até 99,9995% de eficiência(ULPA). O sistema de insuflação é feito através de fluxo laminar, com pressão positiva e com

velocidades na ordem dos 0,5 m/s a 0,09 m/s. Existe a necessidade de colocar sistemas de monitoramento e controlo da quantidade do

ar interior, de forma contínua de modo saber quando é necessário intervir no funcionamento do sistema ou em casos mais graves invalidar um lote de peças ou parar a produção para realizar a limpeza do ambiente.

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Todos os sistemas devem ser à prova de infiltração de ar, e também possuir cantos de fácil acesso para limpeza.

As salas que exigem um grau de pureza do ar superior devem possuir pressão superior às adjacentes e essas às outras, que servem de antecâmara, para evitar a infiltração de partículas de outros ambientes por diferencial de pressão.

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Classificação e normas para Salas Limpas

Como já foi referido no capítulo anterior, a investigação e optimização das salas limpas já remota desde os anos 60. Foi também nesta década que surgiu a primeira “legislação” referente ao assunto. Trata-se da norma FEDERAL STANDARD 209. Essa norma foi publicada pela primeira vez em 1963 nos Estados Unidos e era intitulada: "Clean Room and Work Station Requirements, Controlled Environments" (“Requisitos para Salas Limpas e Estações de Trabalho”)2.

Esta norma estabelecia entre outros aspectos, o método de classificação do ambiente. O ambiente é classificado de acordo com o número de partículas com tamanho igual ou superior a 0,5 mícrons existentes por cada pé cúbico de ar, dado a facilidade deste método, ainda hoje é utilizado.

Desde a altura, a mesma norma foi reformulada cinco vezes:

Em 1966 foi substituída pela 209A;

Por sua vez, m 1973 foi surgiu a 209B;

Sendo novamente substituída em 1987 pela 209C;

Em 1988 surgiu a 209D;

E por fim em 1992 surgiu a 209E;

Apesar das reformulações existentes, as classificações não sofreram qualquer alteração

desde as versões A a D, dadas pela tabela 1:

Tabela 1 - Classificações segundo a norma US FEDERAL STANDARD 209A-D (partículas/pé3)

A última revisão, a 209E, adoptou unidades no sistema internacional e as classificações da

sala definidas como o logaritmo da concentração de partículas com 0,5 mícrons suspensas no ar. Por exemplo, uma sala com Classe M3 possui um limite de partículas, para partículas com 0,5 mícrons, de 1000 partículas por metro cúbico. Isso é demonstrado no Quadro 2.

2 A norma encontra-se disponível em: Institute of Environmental Sciences and Technology 940 East Northwest Highway Mount Prospect, Illinois, 60056 USA Tel: 0101 708 255 1561 Fax: 0101 708 255 1699 e-mail: [email protected]:

Classe 0,1 µm 0,2 µm 0,3 µm 0,5 µm 5 µm

1 35 7.5 3 1

10 350 75 30 10

100 750 300 100

1.000 1.000 7

10.000 10.000 70

100.000 100.000 700

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Tabela 2 Classificações segundo a norma US FEDERAL STANDARD 209E (partículas/m3)

Class Limits

Class Name 0,1 µm 0,2 µm 0,3 µm 0,5 µm 5 µm

Volume Units

Volume Units Volume Units Volume Units Volume Units

SI English (m3) (ft3) (m3) (ft3) (m3) (ft3) (m3) (ft3) (m3) (ft3)

M1 350 9.91 75.7 2.14 30.9 0.875 10.0 0.283

M1.5 1 1240 35.0 265 7.50 106 3.00 35.3 1.00

M2 3500 99.1 757 21.4 309 8.75 100 2.83

M2.5 10 12400 350 2650 75.0 1060 30.0 353 10.0

M3 35000 992 7570 214 3090 87.5 1000 28.3

M3.5 100 26500 750 10600 300 3530 100

M4 75700 2140 30900 875 10000 283

M4.5 1000 35300 1000 247 7.00

M5 100000 2830 618 17.5

M5.5 10000 353000 10000 2470 70.0

M6 1000000 28300 6180 175

M6.5 100000 3350000 100000 24700 700

M7 10000000 283000 61800 1750

Em termos de norma US FED STD 209E pode fazer-se a seguinte associação com a indústria:

Classe 1 – salas que são usadas exclusivamente para a manufactura de circuitos integrados com desenvolvimento de geometrias sub-mícron.

Classe 10 – salas utilizadas para a manufactura de semicondutores produzidos em larga escala, circuitos integrados com linhas menores que 2 microns.

Classe 100 – usada quando se pretende ter ambientes livres de partículas e bactérias, normalmente utilizada na produção de produtos medicinais injectáveis. Requerido para operações de implantes ou transplantes cirúrgicos. Fabrico de circuitos integrados. Isolamento de pacientes imunodeprimidos e pacientes com operações ortopédicas.

Classe 1.000 – fabrico de equipamentos de alta qualidade. Montagem e teste de giroscópios de alta precisão.

Classe 10.000 – Montagem de equipamentos hidráulicos e pneumáticos de precisão, válvulas servo-controladas, dispositivos de relógios de precisão.

Classe 100.000 – trabalhos ópticos em geral, montagem de componentes micro electrónicos.

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Em 1989, surgiu também uma norma britânica, a BRITISH STANDARD 52953. Porém esta norma teve um período de vida bastante reduzido, devido ao lançamento de uma norma internacional.

A norma Britânica era dividida em cinco partes: Parte 0 – Introdução geral, termos e definições para salas limpas e aparelhos de ar limpo. (4 páginas) Parte 1 – Especificações para salas limpas e aparelhos de ar limpo. (14 páginas) Parte 2 – Métodos para especificação de design, construção e licença de salas limpas e aparelhos de ar limpo. (14 páginas) Parte 3 – Guia de procedimentos operacionais e disciplinas aplicáveis a salas limpas e aparelhos de ar limpo. (6 páginas) Parte 4 – Especificação para o monitoramento de salas limpas e aparelhos de ar limpo para atestar a contínua conformidade com a norma BS 5295. (10 páginas) A parte 1 da norma contém dez classes de limpeza. Na tabela 3 podem ver-se as

diferentes classes da norma. Todas as classes têm contagens de partículas especificadas para no mínimo duas faixas de tamanho de partículas a fim de proporcionar confiança adequada sobre a variação do tamanho de partículas relevantes a cada classe.

3 A norma encontra-se disponível em: B S I Standards 389 Chiswick High Road London W44 AL Tel 0181 996 9000 Fax 0181 996 7400 e-mail: [email protected]

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Tabela 3 Classes de limpeza segundo a norma Britânica

Maximum permitted number of particles per m³ (equal to,or greather than, stated size)

Maximum floor area

Minimum pressure difference

Class of environ-mental cleanliness

0,3 µm 0,5 µm 5 µm 10 µm 25 µm

Per sampling position for clean rooms (m²)

Between classified áreas and unclassified ares (Pa)

Between classified área and adjacent áreas of lower classification (Pa)

C 100 35 0 NS NS 10 15 10

D 1000 350 0 NS NS 10 15 10

E 10000 3500 0 NS NS 10 15 10

F NS 3500 0 NS NS 25 15 10

G 100000 35000 20 0 NS 25 15 10

H NS 35000 200 0 NS 25 15 10

J NS 350000 2000 450 0 25 15 10

K NS 3500000 20000 4500 500 50 15 10

L NS NS 200000 45000 5000 50 15 10

M NS NS NS 450000 50000 50 15 NA

Com a crescente evolução da legislação abrangendo as salas limpas, criadas por cada país individualmente, surgiu a necessidade de criar uma norma mundial de classificação de salas limpas.

A primeira norma para salas limpas da ISO foi publicada em junho de 1999, trata-se da norma ISO 14644-1(em Anexo) intitulada: “Classification of air cleanliness” (Classificação da limpeza do ar). Sendo imediatamente seguida, no ano seguinte (2000), pela segunda parte – Especificação para ensaio e monitoramento para provar contínua conformidade com ISO 14644-1. A 29 de novembro de 2001, o instituto americano IEST comunicou o cancelamento oficial na norma FED 209E, e a sua imediata substituição pelas partes 1 e 2 da norma internacional.

Procedimento similar sucedeu com a norma brasileira, a NBR 13700, vista esta ter sido baseada na norma americana FED 209E, ela continuou válida por mais algum tempo sendo porteriormente também substituída pela norma ISO 14644.

A norma ISO 14644 é composta por nove partes até à data. Seguidamente será feita uma breve descrição de cada uma delas.

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ISO 14644-1

“Cleanrooms and associated controlled environments. Classification of air cleanliness”

Esta primeira parte da norma, publicada em 1999, intitulada: “Classificação da limpeza do ar” é, composta por seis anexos, alguns deles normativos outros informativos. Dentre os normativos está o método de teste para a determinação da classificação da limpeza do ar, utilizando um contador de partículas. Importante será de notar que esta norma só aceita medições e contagens feitas por contadores de partículas discretas e não por microscopia óptica (o processo de contagem de partículas será explanado no capítulo 9). Neste mesmo anexo (B) recomenda-se que seja certificado se a instalação está a funcionar apropriadamente. Para tal deverão ser feitos alguns testes tais como:

Vazão ou velocidade do ar;

Pressurização;

Infiltração por indução (no anexo este teste é chamado Containment leakage);

Vazamento da instalação de filtros.

(Também estes testes devem ser feitos de acordo com a norma, trata-se da terceira parte da presente norma).

A classificação do ambiente é feita segundo a seguinte fórmula:

퐶 = 10 × , ,

Em que:

Cn – Representa a concentração máxima permitida (em partículas por m³ de ar) de partículas suspensas no ar que têm tamanho igual ou superior ao tamanho da partícula considerada. O valor de Cn é arredondado para o número inteiro mais próximo, arredondado no máximo até às milésimas.

N – Corresponde ao número de classificação da ISO, que não deve exceder o valor 9.

Podem especificar-se números intermediários de classificação da ISO, sendo 0,1 o menor incremento permitido, para o valor de N.

D - é considerado o tamanho da partícula em mícrons. 0,1 é uma constante com dimensão em mícrons. A tabela 4 mostra as diferentes classificações segundo a norma ISO 14644-1.

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Tabela 4 Classificações segundo a norma ISO 14644-1 (partículas/m3)

Classe 0,1 µm 0,2 µm 0,3 µm 0,5 µm 1 µm 5 µm

ISO 1 10 2

ISO 2 100 24 10 4

ISO 3 1.000 237 102 35 8

ISO 4 10.000 2.370 1.020 352 83

ISO 5 100.000 23.700 10.200 3.520 832 29

ISO 6 1.000.000 237.000 102.000 35.200 8.320 293

ISO 7 352.000 83.200 2.930

ISO 8 3.520.000 832.000 29.300

ISO 9 35.200.000 8.320.000 293.000 Posteriormente deve ainda definir-se o estado de ocupação a que o ambiente está

sujeito, a mesma parte da norma (1) define os estados como sendo: As built (Como construída): A condição em que a instalação está completa, com

todos os serviços conectados e prontos a funcionar, mas com nenhum equipamento de produção, materiais ou pessoas presentes.

At rest (Em repouso): A condição em que a instalação está completa, com todos

os equipamentos instalados e prontos a funcionar de uma maneira acordada entre o cliente e o fornecedor, mas com nenhuma pessoa presente.

Operational (Operacional): A condição em que a instalação está a funcionar de

uma maneira específica, com o número especificado de operários no seu interior e a executar a sua tarefa. A norma também oferece um método para verificar o desempenho de uma sala limpa (p. ex.: locações de amostras, volume de amostras etc.) Esses factores são similares à norma FS 209. Ela inclui também um método para classificar uma sala, utilizando tamanhos diferentes de partículas do que aquelas apresentadas na tabela 4. Partículas menores (ultrafinas) são muito usadas pela indústria de semicondutores e as grandes (5 mícrons – macropartículas) são utilizadas por indústrias como a indústria de aparelhos médicos, onde as partículas menores não têm qualquer importância prática. Também podem ser utilizadas fibras para o efeito.

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O método empregue com macropartículas, utiliza o seguinte formato:

M(a;b);c Onde: a - é a concentração por metro cúbico máxima permitida; b - é o seu diâmetro equivalente; c - é o método de medição que está a ser utilizado. Comparação ISO 14644-1/NBR 13700

Comparando as equações utilizadas para o cálculo dos limites de concentração, temos:

NBR 13700 ISO 14644-1

Partículas/m³ = 10M (0,5/d)2,2 Cn = 10N x (0,1/D)2,08 A partir destas equações foram elaboradas as tabelas de classes de limpeza para

partículas inferiores a 0,1 µm, e se compararmos as duas para os dois tamanhos mais correntes temos:

NBR 13700 ISO 14644-1

SI inglês ISO Classe 1

ISO Classe 2

Classe M1,5 Classe 1 35 35 ISO Classe 3

Classe M2,5 Classe 10 353 352 ISO Classe 4

Classe M3,5 Classe 100 3530 3520 ISO Classe 5

Classe M4,5 Classe 1000 35300 35200 ISO Classe 6

Classe M5,5 Classe 10000 353000 352000 ISO Classe 7

Classe M6,5 Classe 100000 3530000 3520000 ISO Classe 8

35200000 ISO Classe 9

A mesma tabela pode ser feita para um número máximo permitido de partículas com 5 µm/m³:

NBR 13700 ISO 14644-1

SI inglês ISO Classe 1

ISO Classe 2

Classe M1,5 Classe 1 ISO Classe 3

Classe M2,5 Classe 10 ISO Classe 4

Classe M3,5 Classe 100 29 ISO Classe 5

Classe M4,5 Classe 1000 247 293 ISO Classe 6

Classe M5,5 Classe 10000 2470 2930 ISO Classe 7

Classe M6,5 Classe 100000 24700 29300 ISO Classe 8

293000 ISO Classe 9

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O número máximo de partículas com 0,5µm/m³ permitido pela classe de limpeza da norma ISO é menor que o estabelecido pela classe equivalente da norma brasileira e da norma 209E (como é óbvio visto que a brasileira foi nela baseada).

Já para as partículas de 5µm/m³ o limite da classe estabelecido pela ISO é maior do que o limite da classe equivalente da norma brasileira e da 209E. A norma ISO apresenta três classes adicionais, não existentes nas normas anteriores. São as classes 1 e 2, para ambientes com um número muito pequeno de partículas (< 0,5µm), e a classe 9, para ambientes menos exigentes que os das classes 100.000 ou M7 da NBR e 209E. Da mesma forma que a norma americana e a brasileira, a classe de limpeza em relação às partículas em suspensão no ar de um ambiente é atendida quando:

A média das contagens em cada ponto não excede o limite da classe;

O limite superior de 95% de confiança, calculado quando se verifica de 2 a 9 pontos de medição, não excede o limite da classe;

Porém existe diferença no cálculo do número de pontos de medição por ambiente: Por exemplo, para salas de 25m² de diferentes classes de limpeza, calculando-se por cada

uma das normas, temos os seguintes números de pontos de medição: Classes de limpeza NBR 13700 ISO 14644-1

100 11 5

10000 3 5

100000 2 5 No que diz respeito ao número mínimo de amostras, também há diferenças:

NBR 13700 ISO 14644-1

2 ou mais pontos de medição 1 ou mais pontos de medição

1 amostra por ponto de medição 1 amostra por ponto de medição

No mínimo 5 amostras no total Para 1 só ponto de medição, mínimo 3 amostras

Os pontos de recolha devem estar uniformemente distribuídos através da área limpa, no plano de trabalho. A pedido do utilizador, outros pontos considerados críticos podem ser adicionados no plano de amostragem. Na interpretação de resultados, se o limite superior de 95% de confiança não atender ao limite da classe, mais pontos de medição uniformemente distribuídos podem ser verificados, mas o resultado deste novo cálculo, incluindo os dados sobre estes pontos adicionais, será definitivo.

Porém, se o limite superior de 95% de confiança não atender ao limite da classe devido a um único ponto de medição, seja por erro (de procedimento ou de funcionamento deficiente do equipamento), seja por concentração muito baixa (em ponto excepcionalmente limpo – por exemplo, abaixo de um filtro terminal ou na frente de um equipamento de fluxo laminar), este valor pode ser descartado se:

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O cálculo for repetido para todos os outros pontos de medição;

No mínimo três valores de medição forem mantidos no cálculo;

Não mais de um ponto de medição tiver o seu valor desconsiderado no cálculo;

O motivo para a exclusão for aceite pelas partes envolvidas e documentado no relatório em questão. Algumas vezes a concentração de partículas no ar de uma zona ou área limpa não é

homogénea, às vezes é até intencional, dependendo do tipo de aplicação ou da operação realizada no ambiente em teste. A norma ISO leva em consideração estas peculiaridades, ao contrário das normas anteriores.

Nas definições, a norma ISO passa a chamar as “etapas opercionais” – como construída, em repouso e em operação – de “estados de ocupação”. É dada uma nova definição para o estado “em repouso”, condição já definida anteriormente neste trabalho. Define também o papel do utilizador e o fornecedor, o primeiro como a organização responsável pela especificação dos requisitos da zona ou sala limpa, e o segundo como a organização contratada para atender a estes requisitos. Entre eles são previamente acordados os métodos, os limites e os intervalos de testes.

ISO 14644-2

“Cleanrooms and associated controlled environments. Specifications for testing and monitoring to prove continued compliance with ISO 14644-1”

Publicada em 2000, esta segunda parte - ISO 14644-2, foi desenvolvida com o intuito de acompanhar profissionais na área das salas limpas, estabelecendo uma cumplicidade com a primeira parte. Ela especifica os requisitos mínimos para os testes a serem feitos, a sua monotorização e estabelece o intervalo entre cada um deles. A título de exemplo:

A contagem de partículas para ambientes de classes 1 a 5...........................6 meses

A contagem de partículas para ambientes de classes 6 a 9.........................12 meses

Velocidade ou vazão do fluxo de ar..............................................................12 meses

Pressurização de ambientes.........................................................................12 meses

Outros testes opcionais (recuperação,...).....................................................24 meses

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ISO 14644-3

“Cleanrooms and associated controlled environments. Tests methods”

Parte da norma publicada seis anos após a edição da primeira parte, publicada em 2005. Esta parte da norma especifica os testes que devem ser executados para classificar e para caracterizar a performance de uma sala limpa.

Fora a contagem normalizada de partículas, os testes adicionais referenciados são:

a) Contagem de partículas ultrafinas (menores que 0,1µm); b) Contagem de macropartículas (maiores que 5µm); c) Teste ao fluxo de ar; d) Teste de diferenciais de pressão; e) Teste às perdas pelos filtros; f) Teste ao sentido do escoamento do ar e respectiva visualização; g) Teste de temperatura; h) Teste de humidade; i) Teste ao gerador electroestático e iónico; j) Teste geral de infiltrações.

ISO 14644-4

“Cleanrooms and associated controlled environments. Design, construction and start-up”

Editada em 2001, este parte visa a ser utilizada pelo cliente, fornecedores e projectistas durante a fase de projecto e construção da sala limpa.

Não define tecnologias específicas ou como certas necessidades devem ser satisfeitas, no entanto fornece informação sobre:

Controlo e métodos de separação (entre diferentes ambientes);

Exemplos de classificações;

Certificação de uma dada instalação;

Layout de uma instalação;

Materiais e métodos de construção;

Controlos ambientais de salas limpas;

Controlo da limpeza do ar;

Especificações adicionais sobre acordos entre projectista /fornecedor e fornecedor/cliente.

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ISO 14644-5

“Cleanrooms and associated controlled environments environments. Operations “

Editada em 2004, esta quinta parte da norma reconhece a devida importância a cada uma das operações efectuadas no interior de um ambiente de elite no que diz respeito à sua limpeza. Fornecendo os requisitos básicos sobre diversas matérias:

Sistemas operacionais;

Vestuário a utilizar;

Pessoal;

Equipamento estacionário;

Materiais e equipamento portátil;

Limpeza de uma sala limpa.

ISO 14644-6

“Cleanrooms and associated controlled environments. Vocabulary”

Esta é a parte mais simples de toda a norma, nela consta todo o tipo de vocabulário que é utilizado nas restantes partes da norma, pode considerar como sendo um dicionário geral das salas limpas.

ISO 14644-7

“Cleanrooms and associated controlled environments. Separative devices (clean air hoods, gloveboxes, isolators and mini environments)”

Parte editada simultaneamente com a parte 5, tratando apenas de pequenas divisões, áreas de transferência. Nela são especificados os requisitos mínimos para o projecto,construção, cãotalação, teste e qualificação destas divisões estritas(todos os aspectos que diferem dos referenciados nas partes 4 e 5). Também é feita referência às zonas de transferência.

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ISO 14644-8

“Cleanrooms and associated controlled environments. Classification of airborne molecular contamination”

Esta parte recentemente editada (2006), extende a norma ISO 14644 a contaminações moleculares. Provê uma classificação para contaminações moleculares no seguinte formato:

ISO-AMC Class N(X),

Onde:

AMC designa Airborne Molecular Contamination E onde N representa a classe de contaminação e o X é utilizado para especificar o contaminante.

ISO 14644-9

“Cleanrooms and associated controlled environments. Classification of surface particulate cleanliness”

Esta parte da norma, ainda se encontra em desenvolvimento, mas visa estender a norma à classificação de contaminação de partículas em superfícies no interior de salas limpas.

“Cleanrooms and associated controlled environments. Classification of surface chemical contamination”

Parte que se encontra ainda muito no início da sua fase de desenvolvimento, mas visa classificar as contaminações superficiais com compostos ou elementos químicos.

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Distribuição e controlo do fluxo de ar

Independentemente da classificação requerida para um determinado ambiente, é comum utilizar-se um fluxo de ar maior do que aquele que seria necessário somente para manter a temperatura e a humidade do ambiente. O ar pode conter tanto partículas orgânicas como inorgânicas. Assim sendo a maioria dos problemas de qualidade do ar, envolvem toda a sua contaminação.

Dependendo do fluxo de ar no interior da sala, partículas com diferentes tamanhos (peso) assumem trajectórias diferentes. Na fase de projecto a selecção do fluxo de ar no interior de uma sala é das etapas mais importantes. Visto o fluxo de ser de tão elevada importância no controlo das partículas, o projecto de uma sala limpa requer um estudo aprofundado dos diferentes tipos de fluxos existentes e aplicáveis. Os principais fluxos existentes são:

Unidireccional (por vezes também designado, erroneamente, de fluxo laminar) – neste tipo de escoamento, todo o ar se move com uma velocidade aproximadamente constante, na mesma direcção e em feixes paralelos. Salas limpas de classe 100 ou inferior dispõem geralmente de fluxos de ar unidireccionais.

Fluxo não unidireccional ou turbulento – como indica o próprio título indica “turbulento”, não existem neste padrão velocidades constantes nem feixes paralelos, existem sim “turbilhões” controlados de ar. Geralmente as classes 1000 e 1000 dispõem de fluxos não direccionais ou mistos.

Fluxo misto – combina os dois padrões definidos anteriormente.

Quais as práticas comuns no projecto de uma sala limpa?

Geralmente o estudo do fluxo de ar a admitir, as velocidades médias e as taxas de renovação por hora é feito recorrendo à tabela seguinte. Importante será de frisar que primariamente deverá ser estabelecida a classe do ambiente. Classe Fluxo de ar Velocidade média

(FPM)4 Taxa de renovação/h

1 unidireccional 70-100 350-650

10 unidireccional 60-110 300-600

100 unidireccional 50-90 300-480

1.000 misto 40-90 150-250

10.000 misto 25-40 60-120

100.000 misto 10-30 10-40 A tabela anterior não se baseia em dados estatísticos ou científicos, deriva apenas de uma experiência de duas décadas.

4 FPM - feet per minut (pés por minuto) 1 FPM – 0,00508 m/s

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Considerar todos os parâmetros do fluxo de ar unidireccional?

O fluxo unidireccional é um dos requisitos para ambientes muito limpos, como já referido, aplicado nas classes 100 e inferiores. O principal parâmetro a considerar no fluxo unidireccional é a velocidade do ar. Uma velocidade mais elevada torna-se mais vantajosa na remoção de partículas.

A norma IES RP CC 002-86 “Laminar flow clean air devices”, define velocidade aceitável como sendo a velocidade média do ar limpo, que deve ser de 90 FPM (0,45m/s). Então, todos os valores medidos devem cair numa média, com um desvio padrão de 20% deste valor.

Geralmente a aproximação feita na fase de projecto consiste em garantir uma velocidade de 0,45m/s nos filtros e posteriormente são especificados valores específicos para diferentes classes de ambientes. Porquê 0,45m/s (90 FPM)?

A definição anterior de “fluxo laminar”, com uma velocidade de 90 FPM e com um desvio padrão de 20%, não é oficial. Mas como medida prática de engenharia, os engenheiros projectam as instalações para estas velocidades. O principal objectivo principal desta medida consiste em fornecer uma quantidade suficiente de ar, de modo a manter um feixe estreito e unidirecional que tenha a capacidade de diluir arrastar as partículas geradas no interior da sala limpa.

As velocidades elevadas nem sempre são eficientes, pois estas resultam muitas vezes em sobre dimensionamentos que podem ser energéticamente muito ineficientes. Não há nenhum parâmetro designado de velocidade nominal, a velocidade de 0,45m/s é apenas um parâmetro amplamente aceite e que dependerá do tipo de filtro e equipamento em causa. Para tal é crucial que o projectista e o utilizador acordem de antemão as velocidades pretendidas no interior da sala limpa.

Para ambientes limpos, sem nenhuma obstrução ao escoamento, uma velocidade de escoamento na ordem dos 0,45 m/s seria mais do que suficiente para remover na totalidade as partículas. No entanto, na prática existem sempre obstruções e movimentos de pessoas no interior das salas limpas. Tais obstruções fazem com que o escoamento se torne turbulento em torno de si mesmas.

O que diferencia um fluxo unidireccional de um fluxo não unidireccional? Existem dois tipos de salas limpas, que diferem no método de ventilação – salas de fluxo

laminar (unidireccional) e salas de fluxo turbulento. As de fluxo turbulento, são as mais comumente encontradas no dia-a-dia, tais como em edifícios comerciais, escolas, escritórios, auditórios, etc. A insuflação do ar condicionado é feito através de difusores colocados no tecto. O fluxo laminar segue outras linhas de raciocínio, ora vejamos:

1. O fluxo unidireccional, como o próprio nome indica, dá-se segundo um único eixo,

com velocidades na ordem dos 0,30 e 0,45 m/s ao longo de todo o espaço. A velocidade do ar é suficiente para remover as partículas antes que estas se depositem nas superfícies. O fluxo turbulento mistura o ar com ar novo de modo a diluir e remover a contaminação.

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2. Os feixes do fluxo unidireccional tendem a ser paralelos entre si (divergindo no máximo 18 graus) até colidirem com obstáculos tais como pessoas, equipamentos, onde se tornam turbulentos. Existem planos de trabalho perfurados que permitem a passagem de ar. Áreas turbulentas podem gerar pontos com elevadas velocidades, com fluxos inversos, ou mesmo estagnar o ar. Nestes pontos quando as partículas param, podem cair e depositar-se sobre a superfície ou produto em causa.

3. O fluxo unidireccional é utilizado quando se trata de ambientes com baixas concentrações de partículas ou bactérias. O fluxo turbulento é utilizado em ambientes onde a concentração de partículas de maior diâmetro é grande.

4. As renovações de ar por hora são relativamente ao volume da sala, e são geralmente superiores aquelas aplicadas em fluxos turbulentos.

5. Os fluxos não unidireccionais ou mistos diferem nas localizações dos difusores de insuflação e extração e na localização dos filtros. Em fluxos de ar turbulento, o ar é admitido por difusores com filtros HEPA no seu interior, ou então na conduta adjacente. O fluxo unidireccional requer uma maior atenção e outro raciocínio. Uma sala com um fluxo laminar vertical, deve ter os seus difusores, incluindo filtro HEPA, instalados no forro, e gralhar de extracção no piso, produzindo assim um fluxo vertical de feixes paralelos. Em locais em que a instalação de pisos perfurados não é aplicável, tais como aplicações farmacêuticas, são utilizadas.

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Filtros

A filtração é um importante aspecto quando se trata de salas limpas, os filtros são caracterizados pela sua capacidade de remoção de partículas suspensas no ar e pela diferença de escoamento aos seus terminais. Para salas limpas de classificação 100 ou inferior os filtros têm que ter uma eficiência muito elevada, 100% em filtros HEPA é recomendado. Filtros HEPA e filtros ULPA:

1. HEPA (High efficiency particulate air) – São filtros de elemento, ou seja, substituíveis, com eficiências entre 99,95% e 99,995% para partículas de 0,3 micrómetros e têm a sua capacidade máxima de filtragem para uma pressão, de ar, de 25,4 [mm] de coluna de água.

2. ULPA (ultra low penetrarion air) – São igualmente filtros de elemento, ou seja, substituíveis, mas de eficiência superior aos HEPA. São caracterizados por uma eficiência mínima de 99,9995% quando se trata de partículas com tamanho igual ou superior a 0,12 micrómetros.

Este tipo de filtros pode ser também denominado por filtros absolutos e são apenas usados quando é requerido um elevado nível de limpeza e pureza do ar. Em filtros absolutos é geralmente usado papel de fibra de vidro e são construídos em chapas de alumínio. As partículas neste tipo de filtros podem ser retidas de quatro formas diferentes: o efeito de peneira (A), acontece quando a distância entre duas fibras é menor que o diâmetro da partícula (na filtragem de ar, este efeito é pouco desejável: impede a penetração das partículas até a profundidade do meio filtrante, sendo bloqueada assim rapidamente a passagem do ar através do filtro pelas partículas acumuladas na sua superfície); o efeito de intercepção (B), quando a linha de fluxo, que carrega a partícula, se aproxima suficientemente da fibra para a partícula colidir com a mesma; o efeito de inércia (C), efectivo sobretudo para partículas maiores 1 um e com uma massa significativa, a partícula não consegue seguir a deflexão abrupta da sua linha de fluxo quando desviada em torno da fibra, continua o seu movimento em linha recta até sua colisão com a fibra onde por atrito fica agarrada a esta; efeito de difusão (D), quando as partículas são de dimensões suficientemente pequenas, o contínuo movimento das moléculas de ar do escoamento, impõem-lhes um movimento vibratório, as constantes alterações do sentido do movimento da partícula fazem com que a partícula fique presa nas fibras.

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Ilustração 2 - Modos de retenção de partículas nas fibras.

Correntemente em sistemas de filtragem deste género existem pré-filtros, que se destinam a filtrar o ar de partículas mais grosseiras e a proteger quer a serpentina de arrefecimento quer o filtro principal. Estes pré-filtros não necessitam de ser tão eficientes como os do sistema de filtragem principal.

Os sistemas de “purificação” de ar, que usam ar exterior e ar recirculado (proveniente da sala em causa) devem ter um filtro adicional com eficiência de 95% (no mínimo), ao passo que os sistemas que usam apenas ar exterior (não recuperando o ar de exaustão) devem usar filtros de bolsas (com 95% de eficiência, geralmente) antes do ventilador e filtros HEPA imediatamente antes de o ar se expelido para a divisão (instalados depois do ventilador).

Ambos os filtros HEPA e ULPA não são instalados como equipamentos isolados mas sim como parte integrante de “Módulos de filtragem”, que estão montados no interior do tecto/paredes das salas limpas fazendo com que o ar saia do filtro directamente para o espaço. Uma montagem deste tipo, quando bem executada e que providencie um isolamento dos filtros de elevada qualidade, pode conter em si, por exemplo, o sistema de iluminação da sala (caso o módulo seja instalado no tecto).

Parâmetros e Testes

Parâmetros

A caracterização de filtros pode ter como base dois parâmetros de estudo: a eficiência e a quantidade de depósito que ele retém.

A eficiência de um filtro é definida como a capacidade que este tem para diminuir a

concentração de partículas suspensas no ar entre os seus terminais (entre a entrada e a saída, uma vez que à entrada a concentração referida é maior, é conveniente referir também que este valor deverá ser expresso em termos percentuais).

푛 =퐶 − 퐶퐶

∗ 100%

푛 − 푒푓푖푐푖ê푛푐푖푎 푑표 푓푖푙푡푟표

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퐶 − 푐표푛푐푒푛푡푟푎çã표 푑푒 푝푎푟푡푖푐푢푙푎푠 푠푢푠푝푒푛푠푎푠 푛표 푎푟 à 푒푛푡푟푎푑푎 푑표 푓푖푙푡푟표 퐶 − 푐표푛푐푒푛푡푟푎çã표 푑푒 푝푎푟푡푖푐푢푙푎푠 푠푢푠푝푒푛푠푎푠 푛표 푎푟 à 푠푎푖푑푎 푑표 푓푖푙푡푟표

A tabela seguinte mostra alguns tipos de filtros HEPA e ULPA e diferentes valores de eficiência:

Filtros Absolutos Eficiência

HEPA H10 85 % H11 95 % H12 99,5 % H13 99,95 % H14 99,995 %5

ULPA U15 99,9995%

U16 99,99995 % U17 99,999995 %

A quantidade de depósito que um filtro retém é a quantidade de “lixos” que são removidos do filtro aquando de uma limpeza (que deverá ser tão periódica quão possível) e vem expressa também em percentagem. No entanto, à que ter em conta que um filtro que consiga captar um elevado número de partículas de dimensões elevadas apresentará (como se percebe) uma elevada percentagem de depósito recolhido, ainda assim a percentagem de partículas de menores dimensões recolhidas será baixa o que comprometerá o seu desempenho. Pelo exposto, não é aceitável usar em salas limpas, filtros com um taxa de depósito igual ou inferior a 90%.

Testes

Teste DOP

Teste que avalia a eficiência de um filtro na remoção de partículas do ar, baseado na retenção de aerossóis6 de 0.3 µm de dioctilftalato (dioctyl phthalate – DOP); deve ser expresso em valores percentuais. O tamanho de 0.3 µm foi escolhido em função de ser o mais difícil de ser removido por filtros de ar (partículas com dimensões entre 0,1 e 0,4 µm são partículas de dimensões criticas no que respeita a serem retidas nos filtros, sendo a faixa de dimensões mais preocupante).

5 É importante deixar claro que, ao contrário do que se possa pensar, a diferença entre um filtro de eficiência 99,95% e outro de 99,995%, (apesar dos valores serem muito próximos) é relevante. A nível de penetração, porção da partícula que se introduz nas fibras do filtro, o de maior eficiência representa cerca do triplo do valor de penetração que o de menor eficiência consegue proporcional. Foi tomado como exemplo os filtros H13 e H14, mas a lógica deste raciocínio aplica-se a todos os filtros do mesmo tipo. 6 Aerossol – conjunto de partículas suspensas num gás.

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Teste de Integridade

Procedimento utilizado para avaliar se um filtro microbiológico7 se encontra íntegro, isto é, se mantém a eficiência de remoção de um determinado microrganismo (ex. Brevundimonas diminuta), conforme especificação do fabricante.

Teste de Integridade: Ponto de Bolha

Baseia-se no princípio de se molhar a membrana filtrante com um líquido adequado (ex. água, álcool) e verificar qual a pressão de gás necessária para expulsar o líquido dos poros da membrana. Esta pressão é denominada de “Pressão de Ponto de Bolha”, ou simplesmente “Ponto de Bolha”. Se a pressão encontrada for igual ou maior do que a especificada pelo fabricante, o filtro é considerado íntegro.

Teste de Integridade: Fluxo Difusivo

Baseia-se no princípio de molhar a membrana filtrante com um líquido adequado (ex. água, álcool), aplicar uma pressão de gás (determinada pelo fabricante) e medir o escoamento de gás que atravessa o meio filtrante, este escoamento de gás é denominado “Fluxo Difusivo”. Se o fluxo difusivo encontrado for menor ou igual ao especificado pelo fabricante, o filtro é considerado íntegro. É um teste quantitativo e preciso, mesmo quando realizado manualmente.

Teste de Integridade: Declínio de Pressão

Consiste em molhar a membrana filtrante com um líquido adequado (ex. água, álcool) e aplicar uma pressão de gás (determinada pelo fabricante) durante um certo tempo. Em seguida, fecha-se a válvula que admite o gás para a carcaça e avalia-se, através de um manómetro, a queda de pressão durante um tempo pré-estabelecido (normalmente 10 min). Esta queda de pressão é denominada “Declínio de Pressão”. Se o declínio de pressão for menor ou igual ao especificado pelo fabricante, o filtro é considerado íntegro. É um teste quantitativo e preciso, mesmo quando realizado manualmente.

Teste de Integridade: Intrusão de Água

É um teste específico para membranas hidrofóbicas (permeáveis). Consiste em mergulhar a membrana filtrante em água, aplicar uma pressão de gás (determinada pelo fabricante) e medir o escoamento de vapor de água que atravessa o meio filtrante. Se o escoamento encontrado for menor ou igual à especificada pelo fabricante, o filtro é considerado íntegro. É um teste extremamente sensível e preciso apenas quando realizado com equipamentos automáticos de teste de integridade. Não é recomendada a realização manual deste tipo de teste.

7 Filtro microbiológico – este tipo de filtros actua a nível celular.

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Validação/Avaliação de salas limpas

Quando o assunto em causa é criar um espaço com um ambiente controlado e com um nível de limpeza e pureza elevados, todos os testes que possam ser feitos contribuem para um melhor desempenho do espaço. Desde um teste rigoroso, por exemplo, à quantidade de partículas no ar até a um teste simples de controlo da qualidade das roupas a usar, todos maximizam o bom desempenho de uma sala limpa. Existem assim grupos de qualificação fundamentais para que uma sala limpa reuna todos os perdicados que a tornem utilizavel:

Grupos de qualificação

Grupo 1 Avaliação de projecto (design qualification)

Grupo 2 Avaliação de instalações

Grupo 3 Avaliação das operações

Grupo 4 Avaliação de desempenho Tabela 4 – Tabela dos grupos de qualificação de salas limpas

Grupo 1 (avaliação de projecto) – Neste grupo, serão avaliados discutidos e criticados aspectos que se relacionem com a disposição dos aparelhos que serão usados na sala (Layout) e com a sua geometria e desenho a fim de chegar a uma conclusão crítica sobre o nível de mobilidade na sala e a facilidade ou dificuldade de evacuação em caso de emergência. É por isso necessário que neste grupo sejam recolhidos e verificados todos os documentos de contrato e todos os documentos de projecto (incluindo normas seguidas) com intuito de verificar se o que se projectou coincide com o que se construiu. Esta é uma fase de qualificação que precede todas as outras uma vez que se o espaço não contemplar aspectos que a satisfaça não deverá seguir-se para uma fase de instalação de equipamentos sem que esses aspectos “negligentes” sejam resolvidos.

Grupo 2 (avaliação de instalações) – Deve ser verificado se os equipamentos serão instalados segundo as normas de projecto e as normas de segurança bem como se estão correctamente calibrados os sensor de monitorização e ainda se as alimentações de energia estão localiadas em locais estratégicos e se as há em número suficiente. À que referir que quando se fala em equipamentos se refe quer instalações de filtros, ar condicionado , exaustão, materiais de segurança de emergencia bem como de equipamentos de utilização na operação que decorrerá na sala.

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Grupo 3 (avaliação de operações) – Neste passo de avaliação, são efectuados testes para que se saiba se as instalações/equipamentos estão a responder como o previsto e se satisfazem todos os pontos de qualidade e segurança referidos em projecto. Devem ser tomadas medidas regulares para que a sala se mantenha operacional ao longo da sua utilização, verificação de desempenho de filtros, ar-condicionado e exaustão, verificação da calibraçao de sensores e instrumentos de medida, verificação da validade de materiais de emergência e por último deve fornecer-se competencias ao pessoal que irá trabalhar nesse espaço a fim de que este esteja actualizado e informado sobre o procedimento e comportamento que deverá ter. À que refeirir que este metodos de avaliação devem ser feitos se que a sala esteja a uso, isto é, eles devem ocorrer quando a sala não está a ser utilizada pelo que podem ser entendidos como mediçoes de manutenção, se algo não estiver disponivel como o previsto terá que ser reparado.

Grupo 4 (avaliação de desempenho) – por último, neste grupo que geralmente na pratica funciona a par com o grupo 3, devem ser recolhidos dados de monitorização regularmente a fim de se poder avaliar o desempenho da sala. Com o conhecimento regular do nivel em que a sala etá a operar podem ser feitos ajustes tambem regulares para que se evite uma deteriorização dos materiais extrema (como se percebe os materiais sofrerma desgaste pelo seu uso, mas um controlo dos niveis de higiene e limpeza aumentam exponencialmente o seu tempo de vida). Estes factores apos recolhidos devem ser relacionados com a qualidade do produto final a sair da sala limpa, a fim de manter os niveis de exigencia e qualidade que se pretendem. Por exemplo, se numa estufa de pintura não forem recolhidos dados sobre o numero de particulas suspensas no ar mais tarde ou mais cedo a pintura não satisfará os requisitos o que será sinal de descontrolo nos processos de manutenção.

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Testes efectuados a salas limpas

Torna-se importante neste ponto fazer referencia aos testes que são impostos às avaliações, não com o intuito de explicar o modo como eles se processam mas sim com a finalidade de se saber o que se deve ser testado em promenor.

Testes ao projecto

Como se percebe os testes que referem ao grupo 1 (avaliação de projecto) não poderam ser regulares pois não é razoavel pensar-se em alterar o projecto de uma sala frequentemente, o projecto é algo que se elabora, por uma equipa de projectistas que terão de ter capacidade critica para o melhorar, e não sofre grandes alterações ao longo da sua vida se estiver bem feito e capaz de suportar varios anos de utilização.

Testes às instalações

Inspeção do sistema de tratamento de ar. Inspeção de condutas de ar ou lìquidos. Inspecçao dos equipamentos de controlo (monitorização) e segurança. Verificacção da integridade dos filtros (controlo da concentração de particulas

suspensas no ar). Inspecção de isolamentos entre a sala e o exterior (divisórias, tectos, cantos,

portas, etc.) Verificação da renovação de ar limpo bem como inspeção da qualidade do ar.

Testes às operações e ao desempenho

Determinação do tempo de recuperação após cada utilização (recovery time). Determinação da capacidade para manter os valores de temperatura e humidade

estipulados. Determinação do nível de pureza de ar no estado repouso (grupo 3) e em estado

ocupacional em operação (grupo 4) 8**. Controlo de níveis de iluminação, ruído, humidade e vibração. Verificação das diferenças de pressão e/ou das propriedades do fluxo de ar.

8 uma sala pode estar em três estados; em construção – sala sem elementos de operação, sem mobilia e sem pessoas; em repouso – sala apta a começar a funcionar a qualquer momento porém sem pessoas; em operação – sala em amplas funções.

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Manutenção/Monitorização de salas limpas

Bem se sabe que fazer testes de avaliação de qualidade de ar é indispensável, contudo será uma má politica faze-los apenas de tempos a tempos. Por tal facto uma monitorização/manutenção de parâmetros relevantes em salas limpas deve ser uma acção encarada de forma regular e continua, de forma a se poder saber a evolução dos níveis de contaminação do espaço. A entrada e saída de pessoas (mesmo os operadores), a própria operação a que a sala se destina, a acumulação de partículas em filtros, sistemas de ar condicionado, tubagens entre outros são factores que obrigam a que a sala tenha de ser acompanhada no que diz respeito ao controlo de contaminações do ambiente. Tomando como exemplo os filtros instalados, fácil é de compreender que dado que estes (grosso modo) são acumuladores de partículas contaminantes podem chegar a um estado de saturação em que já não filtrem convenientemente, esse facto é tudo o que não se pretende. Ainda assim, controlar todos os factores que, com o passar do tempo, possam contaminar uma sala e alargar esse acompanhamento/manutenção a todo o espaço da sala é uma tarefa muito difícil senão impossível. O procedimento correcto é averiguar quais as áreas de uma sala mais susceptíveis a contaminação e avaliar em especial as áreas mais próximas do local onde se irá desenvolver o trabalho. Por exemplo, numa sala de bloco operatório a área que merece maior acompanhamento é sem dúvida a área onde se opéra, a zona em que a operação propriamente dita ocorrerá; numa estufa de pintura será a zona em que está o objecto a pintar a fim de não prejudicar o trabalho. A monitorização/acompanhamento deve debruçar-se sobre os seguintes aspectos principais gradientes de pressão, temperatura, humidade, concentração de partículas, entrada e saída de pessoas. Esta listagem não é vinculativa, podendo e devendo ser acompanhados outros factores que possam ser importantes para o funcionamento de uma sala.

Gradientes de pressão

A pressão que reina numa sala de ambiente controlado deve que ser mais elevada que a pressão das zonas envolventes, onde reina pressão atmosférica. Assim, considerando como zero relativo de pressão a pressão atmosférica (algo que se faz com regularidade) é usual postular-se que a pressão em salas limpas deve ser positiva, pode ainda referir-se que no próprio interior da sala possam existir gradientes pontuais de pressão, mas estes geralmente não são fonte de preocupação sendo por isso caracterizados de menor importância. O importante é manter a pressão média reinante da sala positiva, a ter em consideração que não se quer com isto dizer que a sala eve estar sobre pressão elevada mas sim um pouco mais elevada que a pressão exterior, isto porque os fluidos têm tendência para se escoar de zonas de maior pressão para zonas de mais baixa pressão. Por exemplo, se numa sala pressurizada houver uma fuga de gás ele será escoado para o exterior com facilidade devido á diferença de pressões imposta, basta pensar no enchimento de um balão, quando o enchemos o seu interior fica sob pressão (pressurizado) quando activamos uma fuga qualquer o ar que ocupa o interior escoa-se para uma zona de menor pressão quase instantaneamente. A monitorização pode ser feita com recurso a aparelhos existentes, em que existem dois sensores, um calibrado para o zero relativo de pressão (pressão

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atmosférica) e outro que mede a pressão da sala em tempo real. Através da norma que se terá que se respeitar e dependendo do tipo de sala a pressão terá que ser controlada a fim de que os valores de pressão no seu interior sejas sempre os requeridos.

Temperatura

O desenvolvimento de microrganismos como vírus, micróbios, bactérias entre outros, é potenciado em meios a mais alta temperatura, devendo por isso ser baixa a temperatura média de uma sala limpa. É fácil de entender que os gradientes de temperatura no interior da sala não são desprezáveis (tal como acontecia no ponto anterior, os gradientes de pressão não são tão relevantes pois são gradientes mais difíceis de serem alterados), pois basta que entre uma pessoa para que eles se alterem. Assim há que ter em conta o modo como é retirado calor da sala e o modo como ele entra nela, instalado um sistema de ar condicionado que retire o calor que poderá ser prejudicial. A relevância destes gradientes é também função da tipo de utilização futura da sala, num bloco operatório estes gradientes têm que ser rigorosamente controlados para que o doente não sofra choques térmicos.

A monitorização da temperatura é feita com sensores de temperatura colocados em pontos de maior utilização e pontos mais críticos, a uma altura em relação ao solo entre 0,9/1,1 [m] e 1,6/1,8 [m] que são as medidas médias das zonas mais sensíveis do corpo humano (zona genital e zona da garganta para uma pessoa em pé), a ter em consideração que estas medidas nunca deverão ser feitas a menos de 0,6 [m] dos sistemas de refrigeração. Resumindo, no que concerne ao controlo da temperatura é fundamental ser definido um intervalo de valores fixos no qual a temperatura possa variar, tendo em conta o tipo de uso que irá ser dado á divisão e o rigor necessário (que se definirá com recurso a normas existentes), estruturar formas de medida capazes de caracterizar o espaço global da divisão e fornecer dados com uma tanta regularidade quanto a possível.

Humidade

A humidade é um factor que pode originar muitos problemas num espaço, quando a humidade é elevada podem gerar-se condições para o desenvolvimento de microrganismos (efeito similar ao da temperatura) e afectar os materiais metálicos que existam na divisão, se a humidade for baixa o ambiente torna-se seco e a presença de pessoas nele é desconfortável. Assim é razoável que a humidade se situe em valores intermédios que variem entre os 30% e os 60%, mais uma vez este intervalo dependerá muito do tipo de sala que se pretende usar. Existem várias formas de medir a humidade de uma divisão, entre psicrometros, higrómetros e aparelhos mais sofisticados que controlem a humidade em tempo real, o seu emprego dependerá da exigência relativamente ao projecto.

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Concentração de partículas

A concetração de particular suspensas no ar constitui um aspecto que pode por em causa a utilização de uma sala limpa. É compreensível que ao longo da sua utilização a sala possa ter períodos em que a concentração de partículas possa ser superior á máxima admissível, o que já não é admissível é que isso se verifique frequentemente. Mau funcionamento de filtros, má exaustão de particulas contaminantes ou má insuflação de ar limpo são apenas algumas hipóteses (as mais vulgares) para que a concentração de partículas aumente, devendo ser acompanhadas para que possam ser corrigidas. Os efeitos do aumento da concentração de particulas , contaminação dos operadores/ocupantes, baixa de pressão (e consequente perda segurança que uma pressão positiva fornece) e em último caso a inibição do uso da sala, são minimizados por um acompanhamento regular.

Pode conseguir detectar-se partículas a olho nu (em casos avançados de contaminação), por um microscópio polarizado ou por uma análise química de uma amostra de ar. Mais á frente neste texto será exposto um capítulo onde se fará a exposição de modos de contagem de partículas, por este ser um tema de bastante relevância neste tipo de processos.

Entrada e saída de pessoas

A entrada e saída de pessoas de uma área com ambiente controlado é um factor que pode por em causa o bom desempenho dessa área, por isso essa movimentação deve ser controlada e restrita ao mínimo possível. Apesar disso, os ocupantes e operadores devem possuir cuidados especiais de higiene e deverão usar roupas adequadas, mais uma vez dependendo do tipo de sala de que se esteja a falar(erá completamente impossível encontrar alguém num bloco operatório sem batas, luvas, mascara etc).

A entrada e saída de pessoas deve ser então controlada, contudo este é um parâmetro que deve ser imposto pelos utilizadores da sala, que seja um especie de norma a respeitar uma vez que mesmo que esteja especificado em projecto o numero maximo de pessoas que deverão estar a trabalhar em simultaneo numa sala nada faz prever que não estejam lá mais do que o previsto.

Haverá mais a diante neste trabalho um capitulo exclusivamente dedicado a roupas e vestuário próprio para uso em salas deste género.

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Contagem de partículas

A contagem de particulas suspensas no ar ou a determinação da concentração de partículas de uma sala limpa é uma medição rigorosa e que pode por em causa (no caso de conduzir a valores não aceitáveis) a utilização da sala que se estudará. Antes de se iniciar esta medição é necessário saber-se que normas foram seguidas no projecto, qual a classificação da sala (para que se possa determinar qual a sensibilidade e exactidão necessária do aparelho de medida a usar) e qual o estado de desempenho da sala (construção, repouso ou operativo). Para além destes requisítos é também imprescindível que se saiba: o estado dos filtros, o estado de pressurização, o nivel de humidificação, as condições de temperatuda e as condições de fluxos de ar, para que a medição seja feita nas condições em que a sala irá ser usada evitando produzir um estudo que incidirá sobre um ambiente que não será o previsto. Essa verificação do estado da sala foi anteriormente mencionada no capitulo 8 onde se refere os principais aspectos de manutenção e monitorização. Após esta fase inicial e porque nenhum estudo de contabilização de particulas consegue varrer o volume total da sala, ter-se-á que determinar: o número minimo de pontos onde se fará a medição, a sua localização, a numeração desses pontos, qual o volume de ar medido e qual o tempo de amostragem (tempo de medição em cada amostra, isto é, em cada ponto).

Segundo a norma ISO 14644 o número de pontos mínimo a considerar será dado por:

푁 = 퐴

퐴 - área total da planta do espaço a medir

푁 - número minimo de pontos a considerar

A numeração dos pontos deve ser sequêncial, para que a(s) pessoa(s) que for(em) efectuar a medição possa(am) seguir a numeração imposta. Deve começar na zona mais vulneravel a ser contaminada (zona mais vulneravel - número 1) e deve ter em conta aspectos como os de circulação de pessoas, insuflação e extracção de ar, arranjo de equipamentos e móveis, próximidade de portas (etc) a fim de serem escolhidos os pontos mais desfavoráveis da sala em termos de poluição produzindo um estudo que fique do lado da segurança analisando os pontos mas poluidos.

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Ilustração 3 - Planta de uma sala limpa com pontos numerados para medição de concentração de partículas.

Deve ainda ter-se em cuidado alguns factores que geralmente são deixados a cargo das impresas de medição ou de pessoal qualificado, mas nunca é demais referi-los:

1. O aparelho de medida está correctamente calibrado para o local 2. Ter em cuidado o vestuário usado pelo operador 3. Sinalizar a area de modo a evitar interferencia de pessoas que venham do exterior 4. Os equipamentos estão nas mesmas condições que as de utilização da sala 5. Progredir a medição da área menos limpa para a mais limpa (seguir a numeração)

Conforme a norma ISO 14644 referida anteriormente, o aparelho de medida deve estar em funcionamento o tempo necessário para que no mínimo sejam detectadas 20 partículas, durante esse tempo é analisado um certo volume de ar; assim fazendo uso da formula da concentração vem:

퐶 =푁푉

푝푎푟푡푖푐푢푙푎푠

푚⇔ 푉 =

푁퐶

=20퐶

[푚 ]

푉 – volume de ar minimo a ser estudado

퐶 - concentração máxima admissivel de particulas por metro cúbico, especificada em projecto

푁 - numero de particulas detectadas, segundo a norma 푁 = 20 푝푎푟푡푖푐푢푙푎푠

Geralmente o valor de volume de ar a estudar depende também do tipo de sensor e do tamanho das particulas a serem estudadas, sensor mais sensivel e/ou particulas maiores

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necessitam de menos volume ar estudado e consequentemente menos tempo de exposição caso o sensor for menos sensivel e/ou as particulas a estudar forem mais pequenas será necessário menos volume de ar e menos tempo de amostragem.

Após a recolha dos dados terá que se verificar qual a concentração de particulas em todos os pontos medidos e achar amédia aritmética desses valores, caso essa média esteja abaixo do valor de concentração máxima exigido pela norma a sala satisfaz os propósitos a que se propôs, caso contrário terão que se tomar medidas no sentido de baixar a referida concentração.

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Vestuário e Tecidos

O corpo humano é um organismo vivo que interage com o meio envolvente de forma constante e activa, não é por isso de estranhar que seja ele a principal fonte de contaminação numa sala com ambiente controlado. A tabela seguinte mostra como o corpo, em média, emite partículas para o ambiente:

Actividade da pessoa Numero Particulas emitidas | tamanho médio das particulas

Imóvel, sentada ou em pé 100000 particulas ≥0,3 [휇푚 푓푡 .푚푖푛]

Movimentos suaves (mexer membros p.e.) 500000 particulas ≥0,3 [휇푚 푓푡 .푚푖푛]

Movimentos bruscos (mudar de posição p.e.)

1000000 particulas ≥0,3 [휇푚 푓푡 .푚푖푛]

Caminhar devagar 5000000 particulas ≥0,3 [휇푚 푓푡 .푚푖푛]

Caminhar rápido 10000000 particulas ≥0,3 [휇푚 푓푡 .푚푖푛]

Tabela 5 - Indicies de contaminação médios de Austin para pessoas sem protecção de vestuário específico.

Uma sala limpa deverá ter em média uma densidade de partículas suspensas no ar de ordem não superior a 10 por 푚 , o que tornou eminente a necessidade de se desenvolverem roupas/tecidos capazes de diminuirem os indicies de contaminação. Pode assumir-se que esse desenvolvimento acentou e acentará na base de quatro objectivos fundamentais que são os de proporcionar limpeza/isolamento (o principal objectivo), desempenho condutor, durabilidade e conforto.

Limpeza/Isolamento

Quando se fala de limpeza/isolamento, referir-se a capacidade que o vestuário deve ter no sentido de não emitir partículas (vestuário limpo) mas também a capacidade que deve ter para impedir que partículas emitidas pelo corpo humano, se misturem com ar limpo (vestuário isolante). Para produzir um vestuário o mais limpo e isolante possível são considerados factores tais como: selecção de materiais, redução de custuras, botões, bolsos, preocupação redubrada com fechos, atilhos e elásticos e todos os promenores que possam ser fonte particular de contaminação.

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Na selecção de materiais deve ser preferido o uso de fibras sintéticas em detrimento das fibras naturais como o algodão ou o linho, pois estas formão facilmente “cotão” devido á fricção com o corpo humano, que é muitíssimo contaminate. As fibras sintéticas são muito menos agressivas nesse sentido, por serem constituídas por filamentos poliméricos (poliesteres, poliacrilicos, polivinilicos…) que não formão “cotões” com tanta facilidade. Este tema será um pouco aprofundado no subcapitulo seguinte (“Desempenho condutor”).

No que respeita a costuras, estas devem ser em número tão reduzido quanto possível, e as que terão que existir podem ainda ser processadas de modo peculiar, tentando sempre “esconder” o mais possível a união entre tecidos, como se mostra um exemplo:

Ilustração 4 - Costura de “barra” entre dois tecidos

Todos os tipos de bolsos, golas e/ou punhos de botão devem ser eliminados sendo substituidos (nos casos extritamente necessários) por atilhos, fecho ou elástico inserido no tecido. Deve ser também reduzido ao mínimo o excesso de tecido (veja-se na ilustração 2 que na costura não há excesso de tecido na união) e o vestuário não deve ser nem muito largo, a fim de não proporcionar muito impacto com o corpo, nem muito justo, evitando uma fricção constante.

Outros aspectos como a densidade e espessura dos tecidos também contribuiem para um melhor desempenho destes, quanto mais juntas entre si estão as fibras (tecidos de alta densidade) menos possibilidade haverá de serem retidas particulas, o mesmo acontecendo com a espessura (maior espessura, mais isolamento) contudo estes parêmetros são os mais variáveis de caso para caso, já que numa sala de pintura, p.e., terá que se utilizar uma protecção mais espessa (para protegem a pele) do que numa sala de bloco operatório, por exemplo.

Desempenho condutor

A maioria das salas limpas, quando estão em amplo funcionamento, conseguem manter a temperatura e a humidade relativa a valores constantes, o que faz com que se concentrem facilmente cargas electroestáticas nas roupas. Tornou-se necessário produzir tecidos que fossem capazes de conduzir a eléctricidade acomulada para a “terra” a fim de não interferir com as operações. Este problema começou a ser desenvolvido pela indústria electrotécnica ,a meados do seculo XIX, quando começaram a ser produzidos componentes microelectrónicos em salas limpas. A produção de roupas condutivas ganhou então o seu espaço, espandindo-se quase de imediato para a medicina, até que na actualidade quase todas as áreas em que são usadas salas limpas são também usadas roupas deste género.

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Começaram a substituir-se as roupas de poliester por roupas com uma percentagem de poliester e outra de fibras condutoras (já que o poliester oferecia más propriedades a este nível) o que teve sucesso, mas o pouco tempo de vida desses tecidos era um ponto negativo. Seguiram-se estudos e investigações, até que surgiram tecidos de membrana, estes tecidos possuiam uma membrana de politetrofluoretileno (PTFE) que conferiu resultados notáveis nível condutivo, isolante de particulas, filtrante, antibacteriano e de permiabilidade, contudo eram desconfortáveis e caros. Optou-se então por conjugar a tecnologia de tecidos de fibras sintéticas com a tecnologia de membrana a fim de se obter um bom despenho geral: tecido leve com tecelegem de alta densidade conjugada com membranas de propriedades inertes, permeaveis e antibacterianas. Segue-se uma tabela com os indicies de contaminação de Austin para um caso similar ao considerado na tabela 2 usando roupas de protecção com tecnologia de membrana:

Actividade da pessoa Numero Particulas emitidas | tamanho médio das particulas

Imóvel, sentada ou em pé 10 particulas ≥0,3 [휇푚 푓푡 .푚푖푛]

Movimentos suaves (mexer membros p.e.) 50 particulas ≥0,3 [휇푚 푓푡 .푚푖푛]

Movimentos bruscos (mudar de posição p.e.)

100 particulas ≥0,3 [휇푚 푓푡 .푚푖푛]

Caminhar devagar 500 particulas ≥0,3 [휇푚 푓푡 .푚푖푛]

Caminhar rápido 1000 particulas ≥0,3 [휇푚 푓푡 .푚푖푛]

Tabela 6 - Indicies de contaminação médios de Austin para pessoas com protecção de vestuário de membrana.

Durabilidade/Conforto

Como se percebe, quanto mais uso se dá ao vestuário, mais as suas propriedade de limpeza, isolamente e condutibilidade vão perdendo eficácia. Uma elevada durabilidade das roupas, faz com que elas tenham que ser substituidas com frequência, o que se resume a um mais baixo investimento. Contudo, em áreas como a da saúde, muitas das roupas (senão a maior parte) são descartáveis ficando a sua durabilidade confinada a algumas horas ou minutos. Ainda assim, há testes que comprovam a durabilidade das roupas e alguns comprovam em simulâneo a sua qualidade, como é o caso do teste de resistência à abrasão, em que por fricção se consegue determinar a qualidade dos tecidos, se a qualidade for fraca os tecidos rasgam e as suas propriedades de limpeza e isolamente não serão aceitáveis.

Relativamente ao conforto; este é um parâmetro que, apesar de ter que ser tido em conta, tem um peso menor relativamente aos restantes. Percebe-se que é mais importante preservar a qualidade de um ambiente controlado, do que fornecer um conforto extremo a um utilizador, sendo o objectivo principal encontrar um equilibrio satisfatório entre os dois.

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Nota: é importante ficar com a noção de que a condutibilidade eléctrica de que se fala neste ponto não é elevada uma vez que as cargas estáticas não de baixa intensidade.

Acessórios

À que fazer ainda referência a todo o tipo de acessórios que se devem usar em salas limpas e que impedem a contaminação através de partes do corpo geralmente mais expostas. Esses acessórios podem ser: tocas, luvas, máscara, viserira… que devem ser de materiais iguais aos referidos anteriormente. Existem ainda produtos de desinfecção que são usados antes de se entrar na sala para inibir possíveis contaminações por zonas mais expostas, sendo o caso mais vulgar a desinfecção das mãos por ser a zona que mais actividade produz. Existem inclusivé procedimentos especificos para a lavagem das mãos, o caso seguinte mostra como um cirurgião deve desinfectar as mãos (com auxilio de um produto adequado) antes de entrar na sala de operações, o que dá uma ideia do rigor que por vezes é necessário ter:

Ilustração 5 - Procedimento de lavagem de mãos. (assépsia)

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Bibliografia

W.Whyte, Cleanroom Tecnhology: Fundamentals of Design, Testing and Operation

Jenni Karvonen, Cleanroom Course

Componentes para salas limpas, Luciano Figueiredo, Sociedade Brasileira de Controlo de Contaminação

A Basic Design Guide for Cleanroom Applications, www.PDHcenter.com

Science Direct “Caracterization of minienvironments in a cleanroom: Design characteristics and environmental performance”, Tengfang Xu.

www.franceair.com

“Avaliação de vestimentas de salas limpas”, Huang Jian Hua, Sharron Wei, Ming Xu e Philip Shao “ANÁLISE DE SALA LIMPA”, Gustavo dos Santos Aidos “Área limpa para o setor aeroespacial”, Alberto Sarmento Paz “Componentes para Salas Limpas”,”Luciano Figueiredo “Projeto de Sistemas de HVAC* para Salas Limpas”, Raymond K. Schneider, P.E** Membro da Ashrae