Corridoi di sicurezza per ambienti sterili: più piccoli sono spesso più costosi

Casse di sicurezza per ambienti puliti: più piccole sono spesso più costose

Il sistema di passaggio rappresenta per molti operatori di ambienti sterili soprattutto un fattore di costo indesiderato: infatti mentre l'ambiente sterile offre un beneficio economicamente misurabile, l'accesso controllato richiede principalmente spazio e manutenzione, senza essere percepito come produttivo. La soluzione, ovvero mantenere il più possibile ridotte le dimensioni delle cabine di passaggio, può però risultare costosa per le aziende già a medio termine. Questo viene mostrato da Florian Dittel, CTO di Dittel Engineering, in un approfondimento scientifico. I suoi risultati e i campi di applicazione saranno presentati al Congresso Cleanzone il 24 e 25 ottobre 2012 a Francoforte.

Nel suo lavoro di diploma, premiato con il premio Albert-Tichelmann del VDI, Dittel ha sviluppato una formula per calcolare la dimensione ottimale dal punto di vista economico delle cabine di passaggio per ambienti sterili. «L'idea è di minimizzare al massimo, per motivi di costo, la superficie di base delle camere di passaggio d'aria. Tuttavia, per mantenere i costi annuali di una cabina di passaggio, siano essi di esercizio o di investimento, realmente bassi, è necessario individuare, valutare e integrare fin dalle prime fasi di progettazione tutti i fattori di influenza», spiega l'esperto.

Regolatore di dimensione

Sebbene le cabine di passaggio siano indispensabili per l'uso di ambienti sterili e rappresentino un costo considerevole, finora non esisteva un modello di calcolo per la loro progettazione, costruzione ed esercizio efficienti. Dittel dimostra ora che i costi complessivi di una cabina di passaggio non sono solo rappresentabili matematicamente, ma anche che la loro dimensione, che ha un impatto decisivo sul funzionamento ideale e più economico, può essere calcolata con precisione. Per il calcolo dei costi relativi a pianificazione, costruzione e gestione si considerano essenzialmente i seguenti punti:

Costi di investimento
- Costi generali di affitto dell'edificio
- Costi di investimento delle singole lavorazioni

Costi di esercizio
- Costi legati alle persone
- Costi di pulizia
- Costi di manutenzione
- Costi di esercizio dell'impianto di trattamento aria (impianto di ventilazione)

Fattori di influenza specifici sui costi delle cabine di passaggio
- Settore industriale
- Classe di purezza
- Quantità di aria di alimentazione
- Materiali di consumo
- Numero di persone
- Durata del cambio abiti
- Dimensioni e superficie di base

Questi fattori influenzano in modo diverso il funzionamento della cabina di passaggio.

Fattore principale: il personale

Il costo più importante di ogni cabina di passaggio è rappresentato dal personale stesso. Indipendentemente dalle dimensioni e dal tipo di cabina, questa voce determina principalmente i costi annuali di esercizio. È quindi di particolare importanza per la progettazione di una cabina. I costi derivano dalla durata del cambio abiti e dai tempi di attesa correlati. Inoltre, il numero di persone influisce su fattori come la quantità di abbigliamento sterile e materiali di consumo, nonché sulla pulizia della cabina.

Esempi concreti chiariscono come la dimensione e il numero di persone nella cabina siano correlati: ad esempio, secondo un calcolo di Dittel, per un funzionamento con 130 utenti di un ambiente sterile di classe 8 secondo EN DIN ISO 14644-1, la superficie di base ideale della cabina di passaggio d'aria si aggira tra 95 e 170 mq. Poiché l'azienda analizzata opera con due turni, si verificano tempi di attesa durante il cambio abiti, che come detto aumentano i costi del personale. Se si includono questi nel calcolo della dimensione della cabina, il funzionamento più economico si ottiene con circa 125 mq. Motivo: una cabina più grande permette a più persone di cambiarsi contemporaneamente. Ciò accelera il cambio di turno, riduce i tempi di attesa davanti alla cabina, diminuisce i ritardi nel processo produttivo, offre maggiore comfort ai lavoratori e garantisce flessibilità in caso di cambiamenti o crescita dell'azienda.

Il risparmio a ogni costo può risultare costoso, come dimostrano anche i «fattori morbidi» quali formazione e comodità. Contaminazioni particellari e microbiologiche sono invisibili all'occhio umano. Spesso i dipendenti sottovalutano il rischio di contaminazione dovuto a comportamenti scorretti durante l'ingresso. La formazione e un certo grado di flessibilità riguardo a vestiti e dimensioni degli ambienti possono ridurre i costi nel lungo periodo: «Se si risparmia su istruzione e comfort, un'azienda rischia che i propri dipendenti utilizzino in modo scorretto o più frequentemente del necessario la cabina di passaggio, ad esempio per brevi pause, aumentando così il rischio di contaminazione», afferma Dittel.

Punto di incontro: Cleanzone

In questo e in altri aspetti economici, così come nella formula economica applicata concretamente, Dittel presenterà il suo intervento al Congresso Cleanzone a Francoforte sul Meno. Il 24 e 25 ottobre 2012, questo punto di incontro offrirà una panoramica su tutti i temi principali riguardanti pianificazione, costruzione e gestione di ambienti sterili, fino alle innovazioni tecnologiche e alle prospettive future della tecnologia dei camere bianche. Il congresso di alto livello si svolge in parallelo con la fiera internazionale Cleanzone, la nuova fiera specializzata per la tecnologia delle camere bianche. Presenta produttori di materiali di consumo, tecnologie per ambienti sterili, impianti e componenti edilizi, oltre a università e istituti di ricerca.

Contesto: cabine di passaggio nella tecnologia delle camere bianche

L'atmosfera e la qualità dell'aria richieste negli ambienti sterili sono soggette all'influenza dell'uomo, che rappresenta il più grande trasportatore di particelle. I sistemi di passaggio, in combinazione con la tecnologia di trattamento dell'aria, sono quindi tra gli elementi più importanti nella tecnologia delle camere bianche. Solo la cabina di passaggio permette di gestire in modo affidabile le contaminazioni nei locali puliti. Le cabine vengono utilizzate
- per consentire l'accesso a classi di purezza superiori, senza influenzare il processo in corso;
- per l'ingresso e l'uscita di persone e oggetti;
- per lo stoccaggio e la fornitura di abbigliamento sterile;
- per evitare l'ingresso di contaminazioni particellari e microbiologiche.

I principi di funzionamento nella tecnologia delle camere bianche differiscono tra flussi di dislocamento laminare (laminar flow), flussi di dislocamento turbolento e flussi direzionali. Vengono scelti in base allo scopo e alla classe di purezza. Inoltre, si utilizzano tre diversi concetti per delimitare le aree pulite da quelle più sporche: nel concetto di dislocamento, i flussi d'aria direzionali garantiscono la netta separazione tra zone pulite e sporche; nel concetto di differenza di pressione, il controllo della pressione dell'aria evita la miscelazione tra le aree; nel concetto di barriera, si usano barriere invalicabili come pareti.

Indipendentemente dal principio di funzionamento scelto, la cabina di passaggio funge sempre da zona tampone tra due aree di diversa classe di purezza e livello di pressione – ad esempio tra ambiente sterile e zona esterna o tra classe B e C. All’interno della cabina di passaggio, di norma, l’aria filtrata viene immessa sul «lato pulito» tramite filtri a fibra di vetro, mentre sul «lato sporco», a livello del pavimento, viene aspirata. In questo modo si evita che contaminazioni indesiderate dall’esterno vengano introdotte nell’ambiente sterile.