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Métodos de Cálculo para el Volumen de Aire Fresco y el Volumen de Aire de Suministro en Salas Limpias Libres de Polvo

Creado 2024.12.04

Cálculos de Flujo de Aire en Salas Limpias: Dominando el Volumen de Aire Fresco y de Suministro para un Rendimiento Óptimo

En industrias como la fabricación de semiconductores, farmacéutica y electrónica de precisión, las salas limpias son vitales para mantener entornos libres de contaminantes. Sin embargo, su efectividad depende del control preciso del flujo de aire, específicamente, del volumen de aire fresco (para personal y presión) y del volumen de aire de suministro (para la eliminación de partículas).
Esta guía desglosa los métodos de cálculo, los estándares de la industria y las consideraciones prácticas para optimizar el sistema de aire de su sala limpia.
Habitación vacía y bien iluminada con paredes y techo grises, cables en el suelo.

¿Por qué el control del flujo de aire es importante en las salas limpias?

Las salas limpias dependen de un flujo de aire equilibrado para:
✔ Mantener la limpieza clasificada por ISO (por ejemplo, ISO 5 para la fabricación de chips)
✔ Garantizar la seguridad del trabajador (suministro de oxígeno, eliminación de CO₂)
✔ Prevenir la contaminación (mediante presión positiva)
✔ Gestionar el calor y la humedad (crítico para procesos sensibles)
Idea clave: Un error de cálculo en el flujo de aire puede provocar lotes de productos fallidos, violaciones regulatorias o fatiga del trabajador.

1. Volumen de Aire Fresco: La "Línea de Vida" de las Salas Limpias

A. Para la Respiración del Personal (Estándares OSHA/ASHRAE)

  • Fórmula
:Aire Fresco (m³/h)=Número de Trabajadores×30−50 m³/h por personaAire Fresco (m³/h)=Número de Trabajadores×30−50m³/h por persona
  • Ejemplo
    • 20 trabajadores × 40 m³/h =
800 m³/h (requisito mínimo).
la acumulación de CO₂ y mantiene los niveles de oxígeno.

B. Para Presión Positiva (Directrices ISO 14644 y FDA)

  • Propósito: Previene la infiltración de aire sin filtrar.
  • Diferencial de Presión
    • 5-20 Pa
(entre la sala limpia y las áreas adyacentes).
  • Fórmula
:Flujo de aire de fuga (m³/h) = Volumen de la sala (m³) × Cambios de aire por hora (ACH)Flujo de aire de fuga (m³/h) = Volumen de la sala (m³) × Cambios de aire por hora (ACH)

C. Para Compensación de Extracción de Procesos

  • Regla: Aire fresco ≥ aire de extracción para evitar presión negativa.
  • Ejemplo: Si la extracción = 500 m³/h, el aire fresco debe ser ≥500 m³/h.

2. Volumen de Suministro de Aire: El "Motor" de la Limpieza

A. Basado en Tasas de Renovación de Aire (Normas ISO 14644)

Clase de Sala Limpia
Renovaciones de Aire/Hora (RAH)
Casos de Uso Típicos
ISO 5 (Clase 100)
500-600
Litografía de semiconductores
ISO 7 (Clase 10.000)
25-35
Llenado farmacéutico
ISO 8 (Clase 100.000)
15-20
Ensamblaje de electrónica
Cálculo de Ejemplo:
  • Habitación: 10m × 8m × 3m = 240 m³.
  • Clase 100K @ 18 ACH → 240 × 18 = 4,320 m³/h.

B. Salas Limpias de Flujo Unidireccional (Crítico para Fábricas de Chips)

  • Flujo Vertical: 0.3–0.5 m/s (ej., zonas de litografía).
  • Flujo Horizontal: 0.2–0.4 m/s (ej., áreas de empaquetado).
  • Fórmula:Aire Suministrado (m³/h) = Velocidad del Viento (m/s) × Área de Sección Transversal (m²) × 3600
Ejemplo:

C. Flujo de Aire de Enfriamiento para Equipos (Centros de Datos, Laboratorios Láser)

  • Regla General: 300–400 m³/h por kW de disipación de calor.
  • Ejemplo: 10 gabinetes de servidores @ 3 kW cada uno → 30 kW × 350 m³/h = 10,500 m³/h.

3. Ajustes Dinámicos y Desafíos del Mundo Real

  • Salas Limpias Antiguas: Las fugas en los conductos pueden aumentar la demanda de aire fresco en un 10-20%.
  • Actualizaciones de Procesos: El nuevo equipo puede requerir tasas de ACH más altas.
  • Eficiencia Energética: Los sistemas de Volumen de Aire Variable (VAV) pueden reducir los costos en un 25%.

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