El objetivo del sistema de aire acondicionado en cuartos limpios es proveer de un flujo de aire con un volumen y una limpieza suficientes para mantener la media de limpieza del cuarto.
El aire es introducido en el cuarto limpio de una manera que se eviten las áreas de estancamiento donde las partículas podrían acumularse. El aire también debe estar acondicionado para cumplir con los requisitos de temperatura y control de humedad de cuartos limpios. Además, se debe introducir el suficiente aire acondicionado de reemplazo para mantener la presión positiva especificada.
La calidad de aire en interiores es de suprema importancia para la salud y el confort de los trabajadores en diferentes industrias y fábricas. El aire, bien sea que venga de fuera o que se recircule dentro de un área cerrada, actúa como vehículo de contaminantes aéreos que se introducen por el movimiento de las personas, de los materiales, etc.
Los cuartos limpios son espacios cerrados y controlados, especialmente construidos, en los que la concentración de partículas aéreas (contaminantes) se mantiene dentro de unos límites especificados. En la industria Mexicana, los cuartos limpios se utilizan en la fabricación de hardware electrónico como los circuitos integrados (ICs) y los discos duros. En biotecnología y medicina, los cuartos limpios se utilizan cuando es necesario garantizar un ambiente libre de bacterias, virus u otros patógenos.
Mantener el aire de reposición dentro de las especificaciones optimas para el trabajo del cuarto limpio durante todo el año implica importantes gastos de capital y operativos. Esto se debe sencillamente, porque la humedad relativa influye en una serie de factores que podrían degradar el rendimiento general del cuarto limpio.
Un deficiente control de humedad de cuartos limpios puede incidir en:
- El crecimiento de las bacterias.
- Zona de confort del personal.
- Acumulación de carga estática.
- La corrosión de metales.
- La condensación de humedad.
- Absorción de agua.
- Producto dañado.
El mecanismo para obtener aire de reemplazo requiere del acondicionamiento del aire exterior para que sea compatible con los parámetros de diseño del cuarto limpio. Esto normalmente requiere filtración, pre-calentado, enfriamiento, re-calentado, deshumidificación y humidificación.
La humedad relativa es una de las condiciones ambientales especificadas por lo general para las operaciones de control de humedad de cuartos limpios. Por ejemplo, la humedad relativa en una sala limpia de semiconductores se controla típicamente con un valor objetivo dentro del intervalo de 30 a 50 por ciento, y con tolerancias tan estrechas como ± 1 por ciento en algunas áreas de la sala.
El enfriamiento y el control de humedad de cuartos limpios a través de la deshumidificación se consiguen usando un serpentín de enfriamiento donde el punto de condensación del cuarto limpio es de ≥42°F (5.6°C). En los cuartos limpios rigurosos con trabajadores completamente vestidos puede mantenerse a una temperatura de bulbo seco tan baja como 66ºF (19ºC), esto pone el límite más bajo de control de humedad efectiva a través de la refrigeración tan sólo a un 40% más o menos de humedad relativa. El recalentamiento se hace necesario para elevar la baja temperatura del aire que sale del serpentín de enfriamiento después de la deshumidificación. Para calcular el recalentamiento se debe tener en cuenta el calor que se añade a la corriente de aire por los ventiladores de recirculación. Éste puede llegar a ser bastante significativo en los cuartos limpios más rigurosos. El recalentamiento es un proceso de alto consumo de energía. Este puede en muchos casos evitarse mediante el análisis psicométrico de la aplicación específica logrando ahorros de energía muy importantes.
Alcanzar temperaturas que puedan producir un punto de condensación inferior a 42ºF (5,6ºC) puede ser un problema. Cuando se requiere una humedad relativa inferior al 40%, una práctica común es utilizar un sistema desecante de algún tipo o la utilización de anticongelantes en el fluido refrigerante.
En cuartos limpios menos rigurosos, el volumen total del aire recirculado puede ser cercano al volumen de aire que se requiere para acondicionar. En este caso puede que no haya ventiladores de recirculación sino más bien un mecanismo de manipulación del aire, o incluso varios de ellos, que acondicionan y recirculan todo el aire que se necesita en el cuarto limpio.
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