Por que o duto de sala limpa é diferente
Os dutos de HVAC de salas limpas atendem um ambiente com controle de partículas em suspensão, em que o interior do duto faz parte da cadeia de limpeza, e não é apenas um conduto. Partículas desprendidas das superfícies internas, retidas em descontinuidades nas juntas ou geradas pela liberação de gases do selante mástique afetam diretamente a classe da sala limpa. Por isso, uma oficina de dutos para salas limpas trabalha com uma especificação diferente da do HVAC comercial: o tipo de aço, o regime de soldagem, o acabamento superficial, o material de vedação, a documentação de qualidade e o teste em campo, tudo muda.
A fabricação de dutos para salas limpas é um nicho especializado, e a configuração de máquinas adequada depende da classe ISO, do tipo de aço e do método de vedação. Este guia apresenta essa estrutura de configuração.
Classes de sala limpa ISO 14644: o que cada uma significa para o duto
A ISO 14644-1 define a limpeza das salas limpas pelas contagens máximas admissíveis de partículas em suspensão em tamanhos de partícula especificados. As classes são numeradas de 1 (a mais limpa) a 9 (a menos limpa, galpão de embalagem). A maior parte do trabalho com dutos de HVAC de salas limpas ocorre nas Classes 5 a 9; as Classes 1 a 4 são muito especializadas e usam insuflamento terminal com filtro HEPA, com pouca exposição de duto.
- ISO Classe 5: processamento asséptico farmacêutico, litografia de semicondutores, manipulação estéril. Duto de aço inoxidável obrigatório, soldagem TIG contínua, superfície interna eletropolida, juntas soldadas com teste de vazamento conforme a classe de vazamento do projeto.
- ISO Classe 6: envase estéril farmacêutico, montagem avançada de semicondutores, produção de terapia gênica. Duto de aço inoxidável fortemente recomendado, soldagem contínua como padrão, interior polido, SMACNA Classe A ou mais rigorosa.
- ISO Classe 7: formas farmacêuticas sólidas, centros cirúrgicos hospitalares, laboratórios de ciências da vida. Aço inoxidável preferido, costuras longitudinais soldadas, vedação SMACNA Classe A.
- ISO Classe 8: embalagem farmacêutica, recuperação hospitalar, montagem de dispositivos médicos. Aço galvanizado aceitável com juntas vedadas; inox preferido no farmacêutico. SMACNA Classe A.
- ISO Classe 9: armazém farmacêutico, enfermaria hospitalar, áreas auxiliares de salas limpas leves. Aço galvanizado como padrão, vedação SMACNA Classe A.
Escolha do tipo de aço inoxidável
Três tipos de inox cobrem a grande maioria dos dutos para salas limpas:
- 304L: inox austenítico de baixo carbono, o de uso geral em HVAC de salas limpas ISO Classe 7–9. Boa resistência à corrosão, soldabilidade e custo. O 304L é preferido ao 304 porque o menor teor de carbono reduz a sensibilização durante a soldagem e minimiza a precipitação de carbonetos de cromo na zona termicamente afetada da solda.
- 316L: austenítico de baixo carbono com adição de molibdênio, especificado para salas limpas ISO Classe 5–6, instalações farmacêuticas de processo estéril e qualquer duto exposto a compostos de cloreto (locais litorâneos, certos gases de esterilização). O 316L custa aproximadamente 15–25% mais que o 304L.
- Duplex 2205: inox ferrítico-austenítico usado em exaustões de processo úmido de semicondutores, onde o inox austenítico comum é atacado por vapores de ácidos ou solventes. A maior resistência mecânica permite construção com chapa mais fina.
Alguns processos especializados de semicondutores exigem aço revestido de polipropileno, plástico reforçado com fibra de vidro (PRFV) ou duto de PVC. O revestimento de PP normalmente é aplicado após a fabricação.
Requisitos de acabamento superficial
A rugosidade superficial Ra (rugosidade média aritmética) é a especificação determinante para o acabamento interno do duto de sala limpa. As partículas aderem mais facilmente a superfícies rugosas e são mais difíceis de remover na limpeza periódica. Faixas típicas de acabamento por classe ISO:
- ISO Classe 5: Ra ≤ 0,4 µm no interior, obtido com inox de acabamento de laminação 2B mais eletropolimento
- ISO Classe 6: Ra ≤ 0,8 µm no interior, obtido com acabamento de laminação 2B mais polimento mecânico ou eletropolimento
- ISO Classe 7: Ra ≤ 1,6 µm no interior, obtido com acabamento de laminação 2B sem polimento adicional
- ISO Classe 8–9: Ra ≤ 3,2 µm no interior, obtido com acabamento de laminação 2B ou 1D
Designação do acabamento de laminação: o 2B é laminado a frio, recozido, decapado e passado em skin-pass, um acabamento liso e levemente refletivo, padrão em trabalhos de sala limpa. O 1D é laminado a quente, recozido e decapado, mais fosco e mais rugoso, adequado para aplicações menos exigentes.
Construção de juntas e costuras
A construção do duto de sala limpa difere da do duto comercial no método de juntas e costuras. O princípio geral é eliminar ou minimizar as descontinuidades em que as partículas podem se desprender ou ficar retidas.
- Costuras longitudinais: costuras de trava Pittsburgh e de trava por encaixe (snap-lock) são inaceitáveis para ISO Classe 5–7. Use soldagem de topo contínua (TIG), soldagem de sobreposição contínua ou, em duto espiral redondo, uma costura travada fechada contínua com a costura interna vedada.
- Juntas transversais: soldadas por TIG de forma contínua por dentro e por fora para ISO Classe 5–6. Para ISO Classe 7, é aceitável uma junta flangeada vedada com selante de silicone para salas limpas. As ISO Classe 8–9 aceitam juntas flangeadas padrão SMACNA Classe A.
- Penetrações: todas as penetrações do duto através das paredes da sala limpa são soldadas ou vedadas com silicone para salas limpas. O selante mástique geralmente é proibido por causa da liberação de voláteis.
- Suportes: apenas suportes externos, sem travamentos ou reforços internos que possam desprender partículas. Use vergalhão roscado de inox e cantoneira de inox.
Testes em campo e aceitação
O duto de sala limpa é testado para aceitação tanto no nível de vazamento quanto no de limpeza. O teste de vazamento segue o método de teste de vazamento de ar em dutos da SMACNA, da EN 1507 ou da AS/NZS 4254, conforme a especificação do projeto. O teste de limpeza é feito após a instalação e antes do comissionamento, por levantamentos de contagem de partículas nas condições de vazão de projeto.
Nas instalações ISO Classe 5–6, o interior do duto também costuma ser coletado com swab para teste de contaminação superficial (COT, carbono orgânico total) e análise da água de enxágue, para confirmar a ausência de óleos de fabricação ou contaminantes residuais. O protocolo de desengorduramento da oficina passa a fazer parte do pacote de qualidade do projeto.
Configuração de máquinas para a fabricação de dutos de sala limpa
Uma linha de produção de dutos de inox para sala limpa normalmente inclui as estações a seguir. As máquinas de formação, flangeamento e soldagem da Taokron cobrem o núcleo da linha; eletropolimento e desengorduramento são processos a jusante, normalmente feitos em tanques especializados ou por um subcontratado:
- Desbobinador de bobina de inox: dimensionado para o peso da bobina de inox (normalmente maior que o do galvanizado), com rolos de inox para evitar transferência cruzada de contaminação
- Formadora de tubo espiral (SBTF-1500 com pacote para inox): ferramental temperado e polido, costura travada com a superfície interna vedada, disponível para duto redondo Φ80–Φ1500 mm
- Linha automática de duto retangular (SBAL-III / SBAL-V): linha da bobina ao flange para duto retangular de inox, especificada com ferramental polido
- Máquina de flange TDF (ferramental para inox): conforma o flange TDF diretamente no duto de inox; a ferragem (porcas, parafusos, arruelas) é fornecida em inox
- Estação de soldagem TIG contínua: unidades TIG portáteis e de bancada com proteção de argônio e tocha refrigerada a água
- Tanque de eletropolimento: processo opcional a jusante, dimensionado para a maior seção de duto produzida
- Linha de desengorduramento: limpeza ultrassônica ou alcalina antes da embalagem final
Veja as páginas de produto da linha automática de dutos SBAL-V, da formadora de tubo espiral SBTF-1500 e da soldagem a laser portátil para as especificações técnicas.
Pacote de documentação para projetos de sala limpa
Os projetos de sala limpa esperam um pacote de documentação estruturado, entregue junto com o duto. Um pacote típico inclui:
- Certificados de usina de todas as bobinas de aço inoxidável utilizadas
- Registros de qualificação de soldadores (WQR) de todos os soldadores TIG envolvidos
- Especificações de procedimento de soldagem (WPS) para cada tipo de solda
- Relatórios de teste de acabamento superficial (medições de Ra em vários pontos de amostragem)
- Certificados de decapagem e passivação (para fabricações que exijam tratamento químico de superfície)
- Relatório de FAT, incluindo o teste de vazamento na classe da especificação do projeto
- Procedimento de limpeza e desengorduramento utilizado e os certificados das soluções de limpeza
- Protocolo de embalagem e transporte (ensacamento em plástico de grau sala limpa, tampas de extremidade vedadas)
Erros comuns em dutos de sala limpa
- Especificar 304 em vez de 304L. O 304 comum sensibiliza durante a soldagem TIG, causando corrosão intergranular na zona termicamente afetada da solda. Especifique sempre os tipos L para duto de sala limpa soldado.
- Usar selante mástique em juntas transversais. O mástique libera compostos orgânicos voláteis (COV) na corrente de ar. Use silicone para salas limpas ou elimine o selante com soldagem contínua.
- Costuras de trava Pittsburgh em ISO Classe 6. A descontinuidade da costura retém partículas e é impossível de limpar com pano. Use soldagem de topo ou duto espiral de costura fechada.
- Duto galvanizado em salas estéreis farmacêuticas. A galvanização com zinco não é aceitável para ISO Classe 5–6, e a maioria das especificações farmacêuticas estende isso à Classe 7. Especifique inox.
- Pular a etapa de desengorduramento pós-fabricação. O resíduo de óleo de conformação contamina a sala limpa e aparece nos testes de contaminação superficial na entrega. Inclua sempre limpeza alcalina ou desengorduramento ultrassônico.
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FAQ
Que tipo de aço inoxidável é usado em dutos de HVAC para salas limpas?
Onde se especifica inox: 304L para ISO Classe 7–9 (o galvanizado ainda é comum nas Classes 8–9 fora do setor farmacêutico), 316L para ISO Classe 5–6 e locais expostos a cloretos. Algumas exaustões de processo úmido de semicondutores exigem inox duplex ou aço revestido de polipropileno.
Que acabamento superficial é exigido para dutos de salas limpas?
ISO Classe 5–6: Ra ≤ 0,4–0,8 µm com eletropolimento ou polimento mecânico. ISO Classe 7–9: Ra ≤ 1,6–3,2 µm, acabamento de laminação 2B.
Como a vedação do duto de sala limpa é diferente?
Juntas transversais e costuras longitudinais soldadas por TIG de forma contínua para ISO Classe 5–6. Flangeado SMACNA Classe A com silicone para salas limpas na ISO Classe 7. Sem selante mástique.
As máquinas Taokron produzem duto de inox de grau para sala limpa?
Sim. As formadoras de tubo espiral, as máquinas de duto retangular, as máquinas de flange TDF e as soldadoras da Taokron podem ser configuradas com ferramental para inox. Eletropolimento e desengorduramento são etapas separadas, a jusante.
Que classe de vazamento se aplica?
SMACNA Classe de Vedação A com classe de vazamento 3 ou mais rigorosa, ou EN 1507 Classe C, para a maioria dos dutos de sala limpa. Farmacêutico estéril e fábricas de wafers de semicondutores costumam especificar uma classe local mais rigorosa, com construção de solda contínua.
Que classe de vazamento se aplica a dutos de sala limpa?
Em salas limpas ISO Classe 5-6, os dutos costumam ser construídos conforme a Classe de Vedação A da SMACNA e testados para a classe de vazamento 3 ou mais rigorosa (3 cfm por 100 sq ft a 1 in. w.g.), ou conforme a Classe C da EN 1507 (cerca de 0,17 l/s por m² a 500 Pa). Salas limpas farmacêuticas estéreis e fábricas de wafers de semicondutores costumam especificar uma classe local mais rigorosa, com construção de solda contínua e vazamento admissível zero nos trechos críticos de tratamento de ar.
