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Métodos de Cálculo para o Volume de Ar Fresco e Volume de Ar de Fornecimento em Salas Limpas Sem Poeira

Criado em 2024.12.04

Cálculos de Fluxo de Ar em Salas Limpas: Dominando o Volume de Ar Fresco e Ar de Suprimento para Desempenho Ideal

Em indústrias como fabricação de semicondutores, farmacêutica e eletrônica de precisão, as salas limpas são vitais para manter ambientes livres de contaminantes. No entanto, sua eficácia depende do controle preciso do fluxo de ar — especificamente, do volume de ar fresco (para pessoal e pressão) e do volume de ar de suprimento (para remoção de partículas).
Este guia detalha os métodos de cálculo, os padrões da indústria e as considerações práticas para otimizar o sistema de ar da sua sala limpa.
Sala vazia e bem iluminada com paredes e teto cinzas, cabos no chão.

Por que o Controle de Fluxo de Ar é Importante em Salas Limpas

Salas limpas dependem de fluxo de ar balanceado para:
✔ Manter a limpeza classificada pela ISO (por exemplo, ISO 5 para fabricação de chips)
✔ Garantir a segurança do trabalhador (suprimento de oxigênio, remoção de CO₂)
✔ Prevenir contaminação (através de pressão positiva)
✔ Gerenciar calor e umidade (crítico para processos sensíveis)
Insight Chave: Um cálculo incorreto do fluxo de ar pode levar a lotes de produtos falhos, violações regulatórias ou fadiga do trabalhador.

1. Volume de Ar Fresco: A "Linha de Vida" das Salas Limpas

A. Para Respiração de Pessoal (Normas OSHA/ASHRAE)

  • Fórmula
:Ar Fresco (m³/h)=Número de Trabalhadores×30−50 m³/h por pessoaAr Fresco (m³/h)=Número de Trabalhadores×30−50m³/h por pessoa
  • Exemplo
    • 20 trabalhadores × 40 m³/h =
800 m³/h (requisito mínimo).
acúmulo de CO₂ e mantém os níveis de oxigênio.

B. Para Pressão Positiva (Diretrizes ISO 14644 e FDA)

  • Propósito Previne a infiltração de ar não filtrado.
  • Diferencial de Pressão
    • 5-20 Pa
(entre a sala limpa e as áreas adjacentes).
  • Fórmula
:Fluxo de Ar de Vazamento (m³/h)=Volume da Sala (m³)×Trocas de Ar por Hora (ACH)Fluxo de Ar de Vazamento (m³/h)=Volume da Sala (m³)×Trocas de Ar por Hora (ACH)

C. Para Compensação de Exaustão de Processo

  • Regra: Ar fresco ≥ ar de exaustão para evitar pressão negativa.
  • Exemplo: Se a exaustão = 500 m³/h, o ar fresco deve ser ≥500 m³/h.

2. Volume de Ar de Suprimento: O "Motor" da Limpeza

A. Baseado em Taxas de Renovação de Ar (Normas ISO 14644)

Classe de Sala Limpa
Renovações de Ar/Hora (RAH)
Casos de Uso Típicos
ISO 5 (Classe 100)
500-600
Litografia de semicondutores
ISO 7 (Classe 10.000)
25-35
Envase farmacêutico
ISO 8 (Classe 100.000)
15-20
Montagem de eletrônicos
Cálculo de Exemplo:
  • Sala: 10m × 8m × 3m = 240 m³.
  • Classe 100K @ 18 ACH → 240 × 18 = 4.320 m³/h.

B. Salas Limpas de Fluxo Unidirecional (Crítico para Fábricas de Chips)

  • Fluxo Vertical: 0,3–0,5 m/s (ex: zonas de litografia).
  • Fluxo Horizontal: 0,2–0,4 m/s (ex: áreas de embalagem).
  • Fórmula:Ar de Suprimento (m³/h)=Velocidade do Vento (m/s)×Área da Seção Transversal (m²)×3600Ar de Suprimento (m³/h)=Velocidade do Vento (m/s)×Área da Seção Transversal (m²)×3600
Exemplo:

C. Fluxo de Ar de Resfriamento para Equipamentos (Data Centers, Laboratórios de Laser)

  • Regra Geral: 300–400 m³/h por kW de dissipação de calor.
  • Exemplo: 10 gabinetes de servidor @ 3 kW cada → 30 kW × 350 m³/h = 10.500 m³/h.

3. Ajustes Dinâmicos e Desafios do Mundo Real

  • Salas Limpas Antigas: Vazamentos nos dutos podem aumentar a demanda de ar fresco em 10–20%.
  • Atualizações de Processo: Novos equipamentos podem exigir taxas de ACH mais altas.
  • Eficiência Energética: Sistemas de Volume de Ar Variável (VAV) podem reduzir custos em 25%.

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