Omvattende oplossingen voor veilige cleanrooms

Figuur 3_Laboratorium 1

Figuur 2_Reinraum 1

Figuur 4_Labor 2

Figuur 1_Siemens_Duri Barblan

De cleanroom is het hart van de productie van gevoelige, waardevolle goederen. Elke verontreiniging, zoals stof, micro-organismen of rook, kan de productieprocessen en productkwaliteit gevoelig verstoren. Daarnaast vormt de persoonsveiligheid een bijzondere uitdaging. Actieve werkzame stoffen in de farmaceutische productie, gevaarlijke ziekteverwekkers in een veiligheidslaboratorium, brandbare reinigingsmiddelen of giftige chemicaliën in de halfgeleiderfabricage vormen in principe een veiligheidsrisico voor medewerkers en het milieu. Omdat de potentiële gevaren niet kunnen worden vermeden, moeten ze betrouwbaar worden beheerst.

Honderd procent veiligheid bestaat, zoals algemeen bekend, niet. Veiligheid is — volgens een veelgebruikte definitie (ISO/IEC Guide 51:1999) — de afwezigheid van niet-acceptabele risico's. Dienovereenkomstig moeten bedrijven en organisaties alle potentiële risico's kennen en beoordelen, de bijbehorende acceptatieniveaus definiëren en deze continu controleren. De norm ISO 31000:2009 biedt de benodigde methoden voor uitgebreid risicomanagement. Door analyse en beoordeling van de risico's kunnen project-specifieke gevaren worden ontdekt. Met passende combinaties van organisatorische (bijvoorbeeld processen, opleiding), structurele (ruimte- en locatie-indelingen) en technische maatregelen kunnen deze risico's worden beheerst. Of het nu gaat om risicovolle stoffen en processen of hoogste kwaliteitsnormen — vooral cleanroomomgevingen stellen de hoogste eisen aan product-, persoons- en milieubescherming, zoals uit een reeks voorbeelden blijkt.

Effectieve explosiebescherming
Gassen en dampen van oplosmiddelen kunnen vanwege hun bijzondere eigenschappen een gevaarlijke explosieve atmosfeer veroorzaken. Voor deze explosiegevaarlijke gebieden zijn speciale installaties en specifieke oplossingen nodig voor brand- en gasdetectie, evenals voor de besturing, regeling en bewaking van HVAC- en procesinstallaties. Het gasdetectiesysteem moet de verwachte brandbare gassen veilig onder de onderste explosiegrens detecteren, personen waarschuwen, de gevaarlijke locatie aangeven en maatregelen nemen om brand of explosie te voorkomen. De installatie van een gasdetectiesysteem kan onder geldende explosiebeschermingsvoorschriften leiden tot het opheffen of verschuiven van een als explosiegevaarlijk beschouwde zone in een gebouw.

Uitgebreide brandbeveiliging
Een brand in een cleanroom vormt het grootste individuele risico. Typische oorzaken van brand zijn onder andere kortsluitingen, spontane ontstekingen of lekken in de containers van gemakkelijk ontvlambare of zelfontbrandende vloeistoffen of gassen. Brandschade aan apparatuur en installaties veroorzaakt binnen enkele minuten verliezen in de miljoenen. Zelfs een kleine brand kan aanzienlijke schade aanrichten.

Wanneer een brand wordt ontdekt, leidt dit meestal tot automatische veiligheidsuitschakelingen. In de cleanroom zijn de gevolgen hiervan bijzonder ernstig, omdat door het uitschakelen van ventilatiesystemen en het sluiten van brandkleppen de drukgolf niet meer kan worden gehandhaafd, wat kan leiden tot oncontroleerbare kruiscontaminatie in de ruimten. Producten kunnen niet meer worden gebruikt en giftige stoffen kunnen onder omstandigheden uit de gecontroleerde gebieden ontsnappen. Het kan meerdere dagen duren voordat een cleanroom, bijvoorbeeld in de steriele productie, weer operationeel kan worden. Een valse alarm van de branddetectie heeft vergelijkbare ernstige gevolgen als een echt brand. Experts adviseren daarom een hoog veiligheidsniveau in cleanrooms. Preventieve en actieve brandbeveiliging is daarbij bijzonder belangrijk.

Betrouwbare branddetectie
Wat essentieel is voor een betrouwbaar brandbeveiligingsconcept, is de garantie dat het om een echte alarmmelding gaat, evenals de tijd die verstrijkt tussen het ontstaan en het ontdekken van een brand. Snelle vroegdetectie vermindert of voorkomt zelfs procesonderbrekingen en secundaire schade. Om deeltjesconcentratie laag te houden, zijn in cleanrooms hoge luchtwisselingspercentages en dus luchtstromen en gerichte luchtbewegingen vereist. Deeltjes worden met schone lucht weggespoeld. Dit concept bemoeilijkt echter de branddetectie aanzienlijk, omdat een op het plafond gemonteerde brandmelder in de praktijk een brand veel te laat zou detecteren. Betrouwbaarheid en vroege detectie kunnen echter worden verhoogd: enerzijds door het gebruik van speciale cleanroom-parameters in de brandmelders, die zijn afgestemd op de bijzonder schone omgevingen. Anderzijds door op geschikte plaatsen actieve luchtmonsters uit de cleanroom af te zuigen en te controleren op minimale hoeveelheden rookdeeltjes.

Wanneer een echte brandgevaar wordt gedetecteerd, is het snel inzetten van passende directmaatregelen een kritische factor. Moderne cleanroom-oplossingen integreren daarom brandmelding, spraakalarmering en blusinstallaties in één systeem. Dit stelt de operator in de controlekamer in staat om alarmsignalen en systeemstoringen live te monitoren, evenals het gelijktijdig bedienen van alle geïntegreerde systemen.

Efficiënt blussen
De stoffen die in cleanrooms worden gebruikt, brengen bijzondere risico's met zich mee die invloed hebben op de geschikte blusoplossing. Water als blusmiddel kan slechts beperkt worden gebruikt en speciale maatregelen zijn nodig om bijvoorbeeld besmet water veilig op te vangen. De bescherming van de ruimte vormt vanwege de luchtdichtheid, de veeleisende luchtcirculatie en de vereiste drukgolfen een bijzondere uitdaging. In combinatie met het hoge brandrisico en de hoge waarde van bepaalde installaties, resulteert dit in objectbescherming als de meest toegepaste blusstrategie.

Zo worden bijvoorbeeld veiligheidskasten (isolatoren) voorzien van een autonome objectblussing om kritieke gebieden apart te bewaken en in noodgevallen onmiddellijk een blussing te activeren. Hiertoe worden bij voorkeur zogenaamde inertgassen gebruikt. Deze zijn chemisch neutraal en ontstaan geen reactieproducten bij contact van het blusmiddel met het vuur. Hierdoor worden machines of de geproduceerde goederen niet beschadigd of vervuild door het blusmiddel — een duidelijk voordeel voor de cleanroom-bescherming. Sommige inertgassen (bijvoorbeeld stikstof, argon) zijn bovendien niet giftig, kleur-, geur- en smaakloos, wat vooral in de farmaceutische en voedingsmiddelenindustrie van groot belang is.

Geordende evacuatie
Wanneer een bijzondere gevaarlijke situatie, zoals een brand, wordt gedetecteerd, is een snelle evacuatie van het gebouw of de gevaarde gebieden noodzakelijk. Ook hier stelt de cleanroom bijzondere eisen, omdat tijdens de evacuatie geen giftige stoffen mogen worden vrijgegeven en een correcte afvoer mogelijk niet meer gegarandeerd is. Vanwege deze specifieke voorwaarden is het inzetten van spraak-evacuatiesystemen geschikt: zij kunnen naast optische en akoestische signalering de aanwezigen in duidelijke taal informeren over de actuele situatie en duidelijke gedragsinstructies geven voor de cleanrooms. Dit garandeert een veilige en ordentelijke evacuatie van de cleanroom en aangrenzende gebieden. Extra veiligheidswaarschuwingen en duidelijke instructies kunnen bovendien vervuiling door indringende verkennings- of blusploegen voorkomen.

De bescherming van medewerkers, productkwaliteit en het milieu hangt in principe af van de omstandigheden ter plaatse. Vooral cleanroomomgevingen vereisen technische beschermmaatregelen op het hoogste niveau, zonder concessies aan product- en persoonsbescherming. Alleen wie zijn medewerkers en waardevolle goederen betrouwbaar beschermt tegen gevaren, is op lange termijn veilig en produceert succesvol. Uitgebreide cleanroom-oplossingen integreren de volledige gebouwentechniek voor regeling, besturing en bewaking van cleanrooms. Zo minimaliseren ze duurzaam risico's, verhogen ze de efficiëntie en leveren ze aantoonbare conformiteit met de relevante regelgeving. Dit biedt maximale veiligheid en zorgt voor hoge systeemsynergieën, die zich over de jaren terugbetalen.