Jeden kontra dwa motory

  Co i jak działa?

Dlaczego jedna dmuchawa jest lepsza niż dwa (a może trzy) silniki ? 1 >2

Prostota konstrukcji we właściwym generowaniu przepływu w komorze laminarnej II klasy bezpieczeństwa mikrobiologicznego leży u podstaw bezpieczeństwa i niezawodności.

Od pierwszej generacji komór laminarnych II klasy bezpieczeństwa mikrobiologicznego, użycie jednej dmuchawy do generowania właściwych przepływów zapewniających bezpieczeństwo dawało gwarancję właściwej pracy komory. Jedna dmuchawa z definicji i odpowiedniej konstrukcji zapewnia właściwy rozkład powietrza w przeciwieństwie do urządzeń posiadających dwie lub więcej dmuchaw.

Komory laminarne II klasy bezpieczeństwa mikrobiologicznego są bardzo rozpowszechnione we wszystkich ośrodkach w których wymagane jest zapewnienie bezpieczeństwa operatora oraz bezpieczeństwa produktu. Aby zapewnić to bezpieczeństwo komora laminarna powinna być zaprojektowana i wykonana w sposób gwarantujący utrzymanie bezpieczeństwa dla różnych możliwych sytuacji również awaryjnych. Tylko dzięki właściwej konstrukcji komory oraz właściwej jakości użytych materiałów możemy osiągnąć cel jakim jest bezpieczeństwo operatora i produktu.

Pierwsza generacja komór laminarnych II klasy bezpieczeństwa mikrobiologicznego została zdefiniowana i opisana w latach 70 ubiegłego wieku przez NIH (National Institute of Health USA) w dokumencie NIH-03-112. W dokumencie tym wyszczególnione zostały minimalne wymagania dotyczące konstrukcji oraz sposobu działania.

„Wraz ze zmianą prędkości dmuchawy, prędkości inflow (wlotowa) i downflow (robocza) pozostają w niezmienionym stosunku. Poprzez konstrukcję pojedyncza dmuchawa powoduje, że komora jest zawsze zbalansowana”

Oznacza to że krytycznym dla bezpieczeństwa jest sposób pracy komory i tylko komora laminarna z jedną dmuchawą zapewnia właściwe przepływy dla obu strumieni powietrza – wlotowego i roboczego. Pomimo ciągłego rozwoju techniki związanej z dmuchawami, silnikami, systemami kontrolnymi, właściwe zaprojektowana komora z jedną dmuchawą zapewnia najwyższy poziom bezpieczeństwa operatora i produktu.

Jak działa komora laminarna II klasy bezpieczeństwa mikrobiologicznego

Dmuchawa [A] zasysa powietrze poprzez frontowy otwór roboczy oraz przez grill frontowy i w połowie przez otwory na tylnej ścianie obszaru roboczego. W ten sposób zapewnione jest bezpieczeństwo operatora. Połączone strugi powietrza [C] zasysane są przez dmuchawę i wyrzucane częściowo poprzez główny filtr roboczy [D] oraz częściowo poprzez filtr wylotowy [F]. Dzięki powietrzu pchanemu przez dmuchawę poprzez główny roboczy filtr HEPA zapewniony jest przepływ powietrza w obszarze roboczym (downflow). Dzięki temu zapewnione jest bezpieczeństwo produktu.
Powietrze które zostało zassane do komory przez frontowy otwór roboczy musi ją opuścić poprzez wylotowy filtr HEPA. Ilość powietrza zasysanego przez komorę musi być równa ilości powietrza wyrzucanego [B] = [E]. Aby osiągnąć równowagę oraz właściwe przepływy powietrza komora wyposażona jest w specjalną płytę regulacyjną z otworami. Po fabrycznym ustawieniu komory właściwe stosunki strumieni przepływającego powietrza są zachowane.

Komora posiadająca system wyposażony w dwie dmuchawy jest identyczny jeśli chodzi o przepływy powietrza. Różni się jednak zasadniczo jeśli chodzi o sposób działania i niezawodność. W komorze dwuwentylatorowej jeden z wentylatorów zapewnia przepływ powietrza do obszaru roboczego natomiast drugi zapewnia przepływ poprzez filtr wylotowy.

Równowaga (balans) znaczy bezpieczeństwo

Dla komory wyposażonej w pojedynczą dmuchawę utrzymanie właściwych prędkości powietrza nie stanowi żadnego problemu. Nawet przy zmianie prędkości obrotowej dmuchawy komora pozostaje w ciągłej równowadze – przepływy są zawsze zbalansowane.
Przy właściwie zrównoważonej komorze z jedną dmuchawą w żadnym przypadku nie nastąpi zjawisko wypływu powietrza poprzez przedni otwór frontowy lub zassanie brudnego powietrza w obszar roboczy nawet przy zmianie prędkości obrotowej silnika dmuchawy.

Dla komory wyposażonej w dwa wentylatory utrzymanie właściwej równowagi stanowi duże wyzwanie. Dwa pracujące silniki mają tendencję do wpływania na generowane przepływy. Nawet niewielka zmiana w prędkości jednego silnika powoduje dużą zmianę w prędkości powietrza, która natychmiast musi być kompensowana przez drugi silnik tak aby utrzymać właściwe przepływy wlotowy (inflow) i roboczy (downflow). Bezpieczeństwo komory z dwoma wentylatorami zależy od tego jak precyzyjnie sterowane są obydwa silniki. Dla systemów dwuwentylatorowych uzyskanie równowagi jest bardzo trudne. Systemy te muszą być często kontrolowane czy obydwa układy regulujące pracę wentylatorów pracują poprawnie.

Dla komory wyposażonej w dwa wentylatory zmniejszenie prędkości jednego z silników lub obu będzie skutkowało wypadnięciem komory z równowagi przepływów. Spowoduje to jedną z dwóch sytuacji. Powietrze z komory (zanieczyszczone patogenami) wydostanie się do laboratorium lub brudne powietrze z laboratorium dostanie się w obszar roboczy i spowoduje kontaminację próbki umieszczonej w komorze.

KOMPLETNĄ BZDURĄ JEST INFORMACJA, ŻE DLA KOMORY DWUWENTYLATOROWEJ W PRZYPADKU AWARII JEDNEGO Z WENTYLATORÓW DRUGI PODTRZYMUJE WŁAŚCIWĄ PRACĘ KOMORY.

ZŁA PRACA JEDNEGO Z WENTYLATORÓW STANOWI ZAGROŻENIE (CZASEM ŚMIERTELNE) DLA OPERATORA I MATERIAŁU !

W przypadku systemu z jeną dmuchawą awaria pojedynczej dmuchawy jest natychmiast widoczna. Sytuacja jest podobna do braku prądu w gniazdku gdzie urządzenie po prostu się wyłącza. W tym przypadku operator natychmiast kończy pracę, zamyka wszelkie otwarte pojemniki i opuszcza komorę laminarną.

W przypadku awarii w systemie dwuwentylatorowym dochodzi do utraty bezpieczeństwa.
Jeśli awarii ulegnie wentylator dmuchający na filtr główny, wentylator wylotowy zapewnia niewielki przepływ wlotowy jednak powietrze układa się poziomo powodując zasysanie do obszaru roboczego dodatkowych zanieczyszczeń. Praca z uszkodzonym wentylatorem filtra głównego spowoduje zakażenie obrabianego materiału.
Jeśli awarii ulegnie wentylator filtra wylotowego system powinien natychmiast zatrzymać pracę głównego wentylatora. W przypadku awarii wentylatora wylotowego skażone powietrze z obszaru roboczego zostanie wydmuchnięte przez otwór roboczy do laboratorium i wprost na operatora.

Problemem są również układy kontrolne, których reakcja nie jest natychmiastowa. Musi minąć pewien czas zanim system wykryje awarię. Niestety w tym czasie na reakcję układów pomiarowych zakażone powietrze będzie wydmuchiwane z komory na operatora i do laboratorium !

Niezawodność.

Podstawowa zasada w technice mówi „Im prościej tym bardziej niezawodnie”. Komora laminarna z dwoma wentylatorami ma dwukrotnie większą szansę na awarię w stosunku do komory z jedną dmuchawą.

Zapychanie się filtrów

Utrzymanie właściwej równowagi przepływów powietrza wpływa na zapychanie się filtrów w komorze. Statyczne ciśnienie na filtrze lub opór filtra zmienia się w czasie w związku z jego zapychaniem poprzez wyłapywane cząsteczki brudu. W komorze z jedną dmuchawą cząsteczki zapychają filtry w sposób równomierny. Rozkład strug powietrza pozostaje prawie niezmieniony pomiędzy corocznymi kontrolami (walidacjami) przepływów. Komora jest przez cały czas zbalansowana czyli bezpieczna. Nowoczesne systemy zapewniają również odpowiedni sygnał zwrotny pozwalający na zmianę prędkości dmuchawy w miarę zapychania się filtrów.
Dla komór laminarnych wyposażonych w dwa wentylatory równowaga komory może się zmieniać pomiędzy corocznymi kontrolami (walidacjami). System z automatyczną kompensacją przepływów wymaga również większej ilości układów kontrolnych. W związku z tym mamy kolejne elementy, które mogą ulec awarii. W systemach w dwoma wentylatorami może również zachodzić sytuacja nierównomiernego zapychania się filtrów co prowadzi do szybszej konieczności ich wymiany. Najlepszym tego przykładem jest porównanie gwarantowanych czasów życia filtrów dla systemów z jedną dmuchawą i dwoma wentylatorami. Systemy z jedną dmuchawą potrafią pracować ponad dwukrotnie dłużej bez wymiany filtrów.

Kontrola (walidacja) i Bezpieczeństwo

Aby zapewnić bezpieczną pracę z komorą laminarną II klasy bezpieczeństwa mikrobiologicznego należy cyklicznie przeprowadzać sprawdzenie poprawności jej pracy.
Komora laminarna powinna być sprawdzona po instalacji a następnie cyklicznie w odstępach nie dłuższych niż jeden rok. Sprawdzenia powinna dokonywać osoba z odpowiednimi kwalifikacjami i doświadczeniem. Osoba dokonująca czynności sprawdzających powinna również być wyposażona w odpowiedni sprzęt kontrolny – w szczególności w termoanemometr oraz licznik cząstek.
Testy kontolne powinny obejmować sprawdzenie następujących parametrów: prędkości przepływów wlotowego (inflow) i roboczego (downflow), test sprawności filtra HEPA oraz test dymowy.
Właściwe prędkości przepływów w komorze laminarnej są niezbędne do zachowania bezpieczeństwa pracy z komorą laminarną. Testy prędkości przepływu wlotowego i roboczego muszą odbywać się jednocześnie ponieważ są one zależne od siebie. Dla komory z jedną dmuchawą osiągnięcie właściwych przepływów jest sprawą prostą i wymaga jedynie niewielkich regulacji bądź pracy dmuchawy bądź płyty regulacyjnej znajdującej się pod filtrem wylotowym.
Dla komory z dwoma wentylatorami sprawa regulacji i uzyskania równowagi komory nie jest już taka prosta. Regulując jeden z wentylatorów aby zmienić prędkość wlotową należy również w tym samym czasie regulować drugi wentylator aby skompensować zmianę ciśnień wewnątrz komory. Takich kolejnych regulacji należy wykonać kilka lub nawet kilkadziesiąt aby uzyskać właściwą pracę komory.

Koszt użytkowania komory

Komory z jedną dmuchawą najczęściej potrzebują mniejszej mocy pojedynczego silnika niż system dwuwentylatorowy gdzie zasilane muszą być dwa wentylatory.
Dla systemu dwuwentylatorowego zużycie energii elektrycznej jest większe.

System z jedną dmuchawą zapewnia równomierne zapychanie się filtrów i pozwala na średni czas pracy filtrów przekraczający 10 lat. System dwuwentylatorowy nie zapewnia równomierności zapychania się filtrów w związku z czym filtry muszą być wymieniane już po 4 – 5 latach użytkowania komory laminarnej.

Podsumowanie

System z jedną dmuchawą jest przede wszystkim BEZPIECZNIEJSZY.

System z jedną dmuchawą jest łatwiejszy w certyfikacji (walidacji).

System z jedną dmuchawą jest łatwiejszy i tańszy w serwisie.

System z jedną dmuchawą jest tańszy w użytkowaniu w okresie powyżej 5 lat.

System z jedną dmuchawą jest trwalszy i pozwala na pracę bez wymiany filtrów powyżej 10 lat.

 

LEAVE A COMMENT