Porównanie: Metody pomiaru różnicy ciśnienia w pomieszczeniach czystych

Jednym z kluczowych parametrów w czystym pomieszczeniu jest ciśnienie w pomieszczeniu. Przestrzeganie stabilnych kaskad ciśnienia ma na celu uniknięcie napływu skażonego powietrza. Czyszczone pomieszczenie w środowisku farmaceutycznym zwykle składa się z kilku pomieszczeń. Tworzone są strefy z wieloma poziomami ciśnienia, aby chronić najbardziej wrażliwe strefy.

Obowiązek ciągłego monitorowania nadciśnienia opisywany w normie DIN EN ISO 14644 wymaga zapewnienia minimalnej różnicy ciśnienia pomiędzy dwoma pomieszczeniami.

Istnieją dwa możliwe podejścia do tego:

– Pomiar pomiędzy pomieszczeniami
– Pomiar z wspólnym punktem odniesienia

1. Pomiar pomiędzy pomieszczeniami

W tej metodzie zawsze mierzy się różnicę ciśnienia pomiędzy dwoma pomieszczeniami. Urządzenie pomiarowe zawsze wyświetli rzeczywistą różnicę ciśnienia między tymi dwoma pomieszczeniami. W naszym przykładzie, w idealnym przypadku, wszystkie urządzenia pomiarowe pokazują +15 Pa.

Ta metoda ma dużą zaletę, że można od razu zobaczyć różnicę w stosunku do pomieszczenia przed nim – zgodnie z wymaganiami normy.

Jednak pomiar pomiędzy pomieszczeniami ma również wady. Po pierwsze, pojawia się pytanie, które pomieszczenie jest mierzone, jeśli istnieje wiele pomieszczeń poprzedzających? W takim przypadku konieczne jest podanie kilku ciśnień, aby uzyskać jednoznaczny wynik pomiaru (np. różnica ciśnienia między pomieszczeniem przygotowawczym dla kobiet a pomieszczeniem przygotowawczym dla mężczyzn). W przypadku czystych pomieszczeń z wieloma przejściami i różnymi strefami przygotowawczymi, ten schemat staje się dość skomplikowany.

Co więcej, w tej metodzie konieczne jest dokładne ustalenie możliwości kalibracji z wyprzedzeniem, aby dostęp do obu sond ciśnienia zainstalowanych w pomieszczeniu był możliwy z generatora kalibracyjnego ciśnienia.

A największą wadą w codziennej praktyce jest to, że rzeczywiste ciśnienie w pomieszczeniu nie jest widoczne od razu. W naszym przykładzie ciśnienie pokazuje 15 Pa – podczas gdy w czystym pomieszczeniu 1 rzeczywiste ciśnienie wynosi 45 Pa.

2. Pomiar z wspólnym punktem odniesienia

W tej metodzie pomiaru ciśnienie pomieszczenia jest dokonywany względem punktu odniesienia („punktu zerowego”).

Zalety tej metody to znacznie bardziej uporządkowana struktura systemu, ponieważ każde pomieszczenie ma dokładnie jeden punkt pomiaru różnicy względem punktu odniesienia, w którym można od razu zobaczyć poziomy ciśnienia i ich wartości. W naszym przykładzie urządzenia pomiarowe pokazują kaskadę ciśnienia od 15 do 30 do 45 Pa.

Wadą tej metody jest to, że nie widać różnicy ciśnienia względem pomieszczenia poprzedzającego. W zależności od ustawień progów alarmowych, może dochodzić do przekroczenia lub niedotrzymania dopuszczalnej różnicy ciśnienia między dwoma pomieszczeniami, co pozostanie „niezauważone”. Oto przykład:

Pomieszczenie                                          Docelowe ciśnienie                                  Limity alarmowe
Czyste pomieszczenie 1                         45 Pa                                                 42 – 48 Pa (+-3 Pa)
Próg 1                                                   30 Pa                                                 27 – 33 Pa (+- 3 Pa)

Powinna być zapewniona różnica ciśnienia co najmniej 10 Pa między dwoma pomieszczeniami.

Jeśli teraz czyste pomieszczenie 1 będzie stale miało 42,1 Pa, a próg 1 32,9 Pa, nie zostanie wywołany żaden alarm, ale nadal nie można zagwarantować wymaganego 10-pa różnicy między dwoma pomieszczeniami. Bardziej rygorystyczne limity alarmowe w tym przykładzie wymagałyby dużego nakładu technicznego, a mimo to wiele alarmów ciśnieniowych byłoby prawdopodobnie nadal aktywowanych.

Nie można zapominać, że w obszarze czystych pomieszczeń mierzymy tylko „znikome” ciśnienia – w porównaniu: normalne ciśnienie powietrza wynosi około 1 bara, czyli 100 000 paskali. Dziesięć paskali to zatem tylko niewielka część naszego ciśnienia otoczenia.

Najlepszym rozwiązaniem jest połączenie wirtualnych czujników, które łączą zalety obu metod pomiaru. Jednak które rozwiązanie jest najbardziej odpowiednie do ciągłego monitorowania różnicy ciśnienia w systemie GMP? Uprość to i połącz zalety obu metod na swoją korzyść.

Pomiary względem punktu odniesienia dla strukturalnego przedstawienia rzeczywistego ciśnienia w pomieszczeniu
Pomiar pomiędzy pomieszczeniami za pomocą wirtualnych czujników w oprogramowaniu monitorującym
W przypadku wirtualnych czujników można odjąć dane pomiarowe dwóch pomieszczeń (mierzonych względem punktu odniesienia) poprzez ich odjęcie i uzyskać różnicę między nimi. Teraz można skonfigurować oddzielne limity alarmowe dla rzeczywistych ciśnień (patrz tabela w naszym przykładzie) oraz obliczonych ciśnień (w naszym przykładzie docelowe ciśnienie 15 Pa, limity alarmowe +- 3 Pa). Należy wcześniej określić, w których pomieszczeniach potrzebne będą wirtualne czujniki w ramach analizy ryzyka.

Na koniec chcemy dokładniej przyjrzeć się tematowi „punktu odniesienia”. W pomiarze pomiędzy pomieszczeniami pierwszy pomieszczenie musi być mierzone względem punktu odniesienia lub pomieszczenia odniesienia. Kolejne pomieszczenia używają jako punktu odniesienia zawsze pomieszczenia przed nim. W pomiarze z wspólnym punktem odniesienia wszystkie pomiary odnoszą się do wcześniej zdefiniowanego punktu odniesienia. Punkt stabilny i jak najmniej podatny na wpływy zewnętrzne jest niezbędny do tych pomiarów. W praktyce rozwiązania z ciśnieniowymi zbiornikami odniesienia o pojemności około 30 litrów okazały się skuteczne. Pozycja zbiornika musi być każdorazowo rozpatrywana i oceniana w każdym projekcie. Należy unikać dużych wahań temperatury, zapewnić środowisko bez przeciągów i rozważyć sensowne ułożenie węży.

Podsumowanie:

Obie przedstawione metody mają swoje zalety i wady. Przy projektach czystych pomieszczeń pomiar względem punktu odniesienia jest zazwyczaj lepszym wyborem. W połączeniu z wirtualnymi czujnikami można tam, gdzie jest to konieczne, dodatkowo wyświetlać i alarmować o różnicy ciśnienia między dwoma pomieszczeniami. Odpowiedni punkt odniesienia powinien być ustalony na początku każdego projektu.