Vergelijk: Meetmethoden voor het differentieeldrukmeting in de cleanroom

Een belangrijke parameter in de cleanroom is de kamerdruk. Door het handhaven van stabiele drukketens moet worden voorkomen dat besmette lucht naar binnen stroomt. Een cleanroom in een farmaceutische omgeving bestaat normaal altijd uit meerdere kamers. Daarbij worden zones met meerdere drukniveaus gevormd om de meest gevoelige zones het sterkst te beschermen.

De in de norm DIN EN ISO 14644 beschreven verplichting tot continue overdrukbewaking bepaalt dat een minimale drukverschil tussen 2 kamers gewaarborgd moet worden.

Hier zijn nu 2 mogelijke benaderingen voor:

– Meting van kamer tot kamer
– Meting met gemeenschappelijk referentiepunt

1. Meting van kamer tot kamer

Bij deze methode wordt altijd het verschil tussen 2 kamers gemeten. Het meetapparaat geeft altijd de werkelijke drukverschil tussen deze twee kamers weer. In ons voorbeeld tonen alle meetapparaten in het ideale geval +15 Pa aan.

Dit procédé heeft het grote voordeel dat je in één oogopslag het verschil met de voorruimte kunt zien – geheel volgens de eisen uit de norm.

Het meten kamer-naar-kamer brengt echter ook nadelen met zich mee. Ten eerste rijst de vraag, bij meerdere voorliggende kamers, welke kamer gemeten wordt. In dat geval moeten meerdere drukken worden aangegeven om een eenduidig meetresultaat te krijgen (bijvoorbeeld het drukverschil tussen voorbereiding dames-sluis en tussen voorbereiding en heren-sluis). Bij cleanrooms met veel sluisdeuren en verschillende voorbereidingsgebieden wordt dit construct vrij complex.

Bovendien moeten bij deze methode de mogelijkheden voor herkalibratie zeer precies vooraf worden vastgesteld, zodat toegang bestaat tot beide druksondes die in de kamer zijn geïnstalleerd via de kalibratie-drukgenerator.

En de grootste praktische nadelen zijn dat de daadwerkelijke kamerdruk niet in één oogopslag zichtbaar is. In ons voorbeeld toont de druk 15 Pa – terwijl in cleanroom 1 de werkelijke druk 45 Pa bedraagt.

2. Meting met gemeenschappelijk referentiepunt

Bij deze meetmethode wordt de kamerdruk gemeten ten opzichte van een referentiepunt ("nulpunt").

De voordelen liggen in een veel gestructureerdere systeemopbouw, omdat elke kamer precies één drukkendeel heeft ten opzichte van de referentie, waardoor de drukniveaus en werkelijke drukken in één oogopslag kunnen worden weergegeven. In ons voorbeeld tonen de meetapparaten de drukketen van 15-30-45 Pa.

Het nadeel van deze meetmethode is dat het drukverschil met de voorafgaande kamer niet zichtbaar is. En afhankelijk van de instelling van de alarmdrempels kan ook een onder- of overschrijding van het toegestane drukverschil tussen 2 kamers onopgemerkt blijven. Hier een voorbeeld:

  |  | Solldruk  | Alarmgrenzen
Cleanroom 1  | 45 Pa  | 42 – 48 Pa (+-3 Pa)
Sluis 1  | 30 Pa  | 27 – 33 Pa (+-3 Pa)

Er moet worden verzekerd dat het drukverschil tussen beide kamers minimaal 10 Pa bedraagt.

Als nu cleanroom 1 constant op 42,1 Pa ligt en sluis 1 op 32,9 Pa, wordt geen alarm geactiveerd, maar kan het werkelijke drukverschil van 10 Pa niet worden gegarandeerd. Nog strengere alarmgrenzen zouden in dit voorbeeld leiden tot een hoge druktechnische inspanning, en waarschijnlijk zullen veel drukalarmen de norm blijven.

Want men moet niet vergeten dat we in de cleanroom slechts "kleine" drukken meten – in vergelijking: de normale luchtdruk bedraagt ongeveer 1 bar, omgerekend 100.000 Pascal. Tien Pascal is dus slechts een verwaarloosbaar klein deel van onze omgevingdruk.

De beste oplossing: virtuele sensoren combineren de voordelen van beide meetmethoden. Maar welke methode is nu geschikt voor de permanente drukverschilbewaking van een GMP-monitoringsysteem? Maak het jezelf gemakkelijk en combineer de voordelen van beide methoden in jouw voordeel.

Meting tegen referentiepunt voor een gestructureerde weergave van de werkelijke kamerdruk
Kamer-naar-kamer metingen via virtuele sensoren in de monitoringsoftware
Bij virtuele sensoren kunnen de meetgegevens van twee kamers (gemeten ten opzichte van de referentie) door een aftrekking van elkaar worden afgetrokken, waardoor het verschil tussen beide kamers wordt verkregen. Vervolgens kunnen aparte alarmdrempels worden ingesteld op de werkelijke drukken (zie tabel in ons voorbeeld) en de berekende drukken (in ons voorbeeld Solldruk 15 Pa, alarmgrenzen +- 3 Pa). In welke kamers de virtuele sensoren nodig zijn, moet vooraf worden vastgesteld tijdens een risicoanalyse.

Tot slot willen we nog het onderwerp "referentiepunt" nader bekijken. Bij kamer-naar-kamer metingen moet de eerste kamer worden gemeten ten opzichte van een referentiepunt of referentiekamer. De daaropvolgende kamers gebruiken telkens de voorruimte als referentiepunt. Bij metingen met een gemeenschappelijk referentiepunt worden alle metingen gedaan ten opzichte van een vooraf gedefinieerd referentiepunt. Een stabiel punt dat zo min mogelijk wordt beïnvloed door externe invloeden is essentieel voor deze metingen. In de praktijk blijken oplossingen met referentiedrukvaten van ongeveer 30 liter inhoud zinvol. De positionering van het vat moet per project worden beoordeeld en geëvalueerd. Zo min mogelijk temperatuurschommelingen, een omgeving zonder luchtstroom en een logische slanglay-out moeten worden meegenomen.

Conclusie:

Beide genoemde methoden hebben voor- en nadelen. Bij cleanroomprojecten is meten ten opzichte van een referentiepunt meestal de betere keuze. In combinatie met virtuele sensoren kan daar, waar nodig, ook het drukverschil tussen 2 kamers worden weergegeven en gealarmeerd. Een geschikt referentiepunt moet aan het begin van elk project worden vastgesteld.