Principi della stanza pulita, classificazione e guida tecnica

Una stanza pulita è un ambiente controllato in cui la concentrazione di particelle nell'aria è mantenuta entro limiti specifici.È progettato per supportare l'attività umana, garantendo allo stesso tempo un rigoroso controllo della contaminazione per la produzione di precisione e la ricerca scientifica..

Tuttavia, una stanza pulita è molto più di un semplice spazio "senza polvere", è un sistema di ingegneria altamente integrato che combina sigillatura architettonica, purificazione HVAC, sistemi elettrici, tubazioni di processo,Oltre al controllo delle particelle, le moderne sale pulite devono anche regolare temperatura, umidità, pressione, illuminazione, rumore, vibrazioni e scariche elettrostatiche.

Questi requisiti multidisciplinari rendono le sale pulite infrastrutture essenziali in settori come i semiconduttori, l'elettronica, i prodotti farmaceutici, l'aerospaziale e la lavorazione chimica ad alta purezza.

Le sale pulite industriali sono principalmente progettate per controllare le particelle non viventi come la polvere.

Sono ampiamente utilizzati in:

• Fabbricazione di semiconduttori e circuiti integrati
• Macchine di precisione e industrie aerospaziali
• Produzione di prodotti ottici e magnetici
• Pannelli LCD, hard disk e elettronica avanzata

I locali puliti biologici controllano sia le particelle vitali (microorganismi) che quelle non vitali.

Essi possono essere ulteriormente suddivisi in:

• Biocliniche generali: attenzione alla prevenzione della contaminazione microbica dei prodotti; i materiali utilizzati devono resistere ai processi di sterilizzazione;e l'ambiente è in genere mantenuto sotto pressione positiva.
• Camere pulite per la sicurezza biologica: progettate per impedire che agenti biologici nocivi sfuggano all'ambiente.

I locali puliti sono anche classificati in base al design del flusso d'aria:

• Sala pulita a flusso unidirezionale
• Sala pulita a flusso non unidirezionale (turbolento)
• Sala pulita a flusso radiale (o direzionale)
• Sala pulita a flusso misto

Tra questi, i sistemi unidirezionali e non unidirezionali sono i più utilizzati nelle applicazioni industriali.

Le sale pulite a flusso unidirezionale sono progettate in modo che l'aria si muova in flussi paralleli ad una velocità uniforme su tutta l'area di lavoro.La direzione del flusso d'aria può essere verticale (dal soffitto al pavimento) o orizzontale (da parete a parete).

Il principio fondamentale di funzionamento è un "effetto pistone", in cui l'aria pulita spinge continuamente l'aria contaminata fuori dalla stanza.

Tra le caratteristiche di base dell'ingegneria figurano:

• Filtri ad alta efficienza che coprono gran parte del soffitto
• Velocità uniforme del flusso d'aria, in genere 0,3 ∼ 0,5 m/s
• Turbolenze minime e rapida rimozione della contaminazione

Per ottenere una copertura efficace del flusso d'aria, le norme del settore raccomandano che i filtri HEPA o ULPA coprano almeno:

• 60% della superficie massima per i sistemi di flusso verticale
• 40% per i sistemi a flusso orizzontale

È importante notare che la copertura totale del massimale non è sempre fattibile a causa di vincoli strutturali ed economici.i progetti moderni si concentrano sul garantire che il flusso d'aria unidirezionale domini le zone di lavoro critiche piuttosto che l'intera stanza.

Le stanze pulite non unidirezionali funzionano secondo il principio della diluizione piuttosto che dello spostamento.

L'aria entra nella stanza a velocità e direzioni variabili, creando modelli di flusso d'aria misti con ricircolazione e vortici.

L'aria pulita fornita attraverso i diffusori si mescola con l'aria contaminata, riducendo la concentrazione di particelle attraverso la diluizione.

• Il flusso d'aria non è uniforme e multi-direzionale
• La pulizia si ottiene con ripetuti cambi d'aria
• Più frequenti i cambi di aria portano a migliori livelli di pulizia
• Tipicamente utilizzato per gli ambienti di classe ISO da 1000 a 300.000

Rispetto ai sistemi unidirezionali, le sale pulite turbolente sono più convenienti e più facili da mantenere, rendendole adatte per le applicazioni generali di produzione e farmaceutiche.

Un adeguato approvvigionamento di aria fresca è fondamentale per mantenere la qualità dell'aria interna e l'equilibrio della pressione.

Secondo gli standard di progettazione delle stanze pulite:

• Le stanze pulite non unidirezionali richiedono 10%-30% di aria fresca
• Le sale pulite unidirezionali richiedono in genere un 2%/4% di aria fresca

I valori effettivi possono variare a seconda dei requisiti del processo e dei livelli di occupazione.

La pulizia dell'aria è definita dal numero di particelle presenti nell'aria all'interno di un dato volume d'aria.

La classificazione delle stanze pulite si basa su:

• Dimensione delle particelle (ad esempio ≥0,3 μm, ≥0,5 μm)
• Concentrazione di particelle per metro cubo

La progettazione e il funzionamento delle sale pulite devono ridurre al minimo l'introduzione, la generazione e la ritenzione di particelle mantenendo al contempo parametri ambientali stabili come temperatura, umidità e pressione.

Una sala pulita completa comprende in genere:

L'ambiente principale controllato in cui si svolge la produzione o la ricerca.

Comprese le chiusure d'aria per il personale, le sale per il trasferimento dei materiali e gli spazi ausiliari.

Sistema di climatizzazione, sistema elettrico, sistema di acqua ultra pura e sistema di approvvigionamento di gas.

• pannelli di camera pulita e cornici in alluminio
• Porte e finestre a tenuta stagna
• Sistemi di pavimentazione in epossidi o PVC

• Altri apparecchi per il trattamento dell'aria
• Filtri HEPA/ULPA
• FFU (Fan Filter Units)
• Valvole e diffusori di regolazione del volume d'aria

• Illuminazione e alimentazione elettrica
• Sensori di monitoraggio ambientale
• Sistemi di automazione e di controllo

Quando si pianifica o si seleziona un progetto di cleanroom, le considerazioni chiave includono:

• Livello di pulizia ISO richiesto
• Progettazione del flusso d'aria (unidirezionale vs turbolento)
• Controlli ambientali specifici del processo
• Efficienza energetica e costi operativi
• Esperienza del fornitore e capacità di integrazione

La scelta della giusta soluzione per le sale pulite è essenziale per garantire la qualità del prodotto, la conformità normativa e l'efficienza operativa a lungo termine.

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1Qual è la differenza tra le stanze pulite industriali e quelle biologiche?
I locali puliti industriali controllano le particelle di polvere, mentre i locali puliti biologici controllano sia le particelle che i microrganismi.

2Quale flusso d'aria viene utilizzato nelle sale pulite a semiconduttori di fascia alta?
Il flusso d'aria unidirezionale è tipicamente utilizzato a causa della sua capacità di rimuovere rapidamente i contaminanti.

3Perché i filtri HEPA sono importanti nelle stanze pulite?
Essi rimuovono le particelle ultrafine dall'aria in entrata, garantendo elevati livelli di pulizia.

4Come si misura la pulizia delle stanze pulite?
Contando il numero di particelle di dimensioni specifiche per metro cubo di aria.

5Quale tipo di camera pulita è più conveniente?
Le sale pulite non unidirezionali (turbolente) sono generalmente più convenienti rispetto ai sistemi unidirezionali.