CLEANROOMS & GIGAFACTORIES

Calcular el supply y return airflow en un esquema HVAC es esencial para dimensionar correctamente los equipos y conductos, asegurar el confort térmico, mantener el balance de presiones entre espacios, cumplir con normativas de ventilación y optimizar la eficiencia energética del sistema. A continuacion se plantea un escenario ficticio dentro de un recinto con diferentes salas.

En la tabla 1 cada fila corresponde a una sala específica e incluye la siguiente información:

• Area (m²): Superficie en planta de cada sala.
• Ceiling Height (m): Altura del techo, constante en todas las salas (2.5 m).
• Room Volume (m³): Volumen total de la sala, calculado como área × altura.
• Room Grade: Clasificación de la sala según su nivel de limpieza (CNC, C, D).
  • CNC (Controlled Not Classified)
  • C, D: Grados de clasificación típicos de salas limpias según normas como GMP.
• ACH (Air Changes per Hour): Tasa de renovaciones de aire por hora, que varía entre 25 y 35. Esto suele venir impuesto por el cliente en funcion de la funcionalidad de la sala.
• Vol m³/h: Volumen de aire suministrado por hora, calculado como volumen de la sala × ACH.

Supply – Air Flow Design – Parámetros de suministro de aire

Esta tabla muestra los parámetros de suministro de aire para diferentes salas o zonas, con énfasis en el caudal mínimo necesario, el uso de cámaras de transferencia (pass through hatches), las unidades de filtrado HEPA y las fugas a través de las puertas.

Columnas:

1. Min Supply Vol (m³/s) Actual:
   Caudal mínimo de aire de suministro requerido por cada sala en condiciones normales de operación.
2. Transfer Hatch Supply (m³/s):
   Aire adicional suministrado a través de cámaras de transferencia.
3. Total Min Supply + Transfer Hatch Supply (m³/s):
   Suma del suministro mínimo directo y el aire proveniente de cámaras de transferencia. Representa el total mínimo de aire suministrado.
4. No. of HEPA/Grilles:
   Número de difusores o filtros HEPA instalados por sala.
5. Vol. per HEPA/Grilles (m³/s):
   Caudal individual manejado por cada filtro o rejilla de suministro.
6. Leakage Volume – IN doors only (m³/s):
   Caudal de aire que ingresa a la sala únicamente por fugas a través de las puertas (presurización o infiltración). Valores distintos de cero indican presión diferencial positiva.
7. Total Volume into Room – Design (m³/s):
   Volumen total de aire que entra a la sala, incluyendo suministro directo, cámaras de transferencia y fugas. Es el dato final de diseño para el balance de aire.

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Return – Air flow Return – Parámetros de extracción de aire (RETURN)

Esta tabla presenta los datos asociados al sistema de retorno (extracción) de aire en distintas salas, incluyendo el aire que sale por fugas, extracción de procesos, y retorno general a través de rejillas. Los datos son clave para asegurar el equilibrio de presiones y el diseño del sistema HVAC.

Columnas:

1. Leakage Volume – OUT doors only (m³/s):
   Volumen de aire que se pierde hacia el exterior a través de fugas en puertas. Es constante en todas las salas (0.09 m³/s), indicando un nivel de presurización estandarizado.
2. Total Process Extract Vol from room (m³/s):
   Volumen de aire extraído directamente por procesos específicos (como campanas o equipos). Solo está presente en algunas salas.
3. Total General Extract Vol from room (m³/s):
   Volumen general de aire extraído mediante rejillas (sin contar fugas ni procesos). Se calcula como:
   Volumen de entrada – fugas – extracción por proceso
4. No. of Extract Grilles:
   Número de rejillas de extracción instaladas en cada sala.
5. Volume per extract Grille (m³/s):
   Caudal medio que maneja cada rejilla de retorno. Varía según el volumen total y el número de rejillas.
6. Total Vol. Out of Room – Design (m³/s):
   Suma de todos los volúmenes de salida de aire (fugas + procesos + retorno general). Este dato debe coincidir con el total de aire que entra en la sala (por diseño).

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Observaciones destacadas:

• Las salas con procesos específicos (dos casos) tienen volúmenes de extracción adicionales:
  • Una sala con 0.15 m³/s de extracción por proceso
  • Otra con 0.24 m³/s
• El volumen total de salida coincide en cada caso con el volumen total de entrada (6.18 m3/s), lo cual valida el balance de aire.
• El valor del aire de retorno siempre ha de ser menor que el de entrada, en este caso se cumple (4.80 m3/s es menor que 5.21 m3/s).

Ejemplo de calculo para una sala, por ejemplo la sala ficticia 7 dentro del recinto planeado. Las lineas rojas representan supply y las azules return, las cajas azules son low level extracts, la caja verde es HEPA filter o diffuser y la flecha negra es door leakage estandarizado de 0.09 m3/s.