In sintesi
- Il contenimento nasce da una differenza di pressione orientata tra i locali – la portata d'aria è soltanto il mezzo per realizzarla.
- Il gradino di pressione risulta dallo sbilanciamento tra aria immessa e aria estratta; quanto grande debba essere lo determina soprattutto la tenuta dell'involucro del locale.
- La direzione segue l'obiettivo di protezione: la protezione delle persone e dell'ambiente richiede depressione, la protezione del prodotto sovrappressione – dove le due si incontrano, va interposta una chiusa (airlock).
- Una cascata è sicura soltanto se tiene in modo comprovabile anche a porta aperta, a carico parziale e nel corso degli anni.
01L’errore di ragionamento: locale critico, più aria estratta
Nei laboratori, nelle zone per isotopi e nelle zone di biosicurezza compare presto lo stesso riflesso: un locale è «critico», quindi riceve più aria estratta. Più aria dà una sensazione di maggiore sicurezza. Tecnicamente, però, non protegge. Si può far funzionare un locale con un elevato ricambio d’aria e perdere comunque il contenimento – se l’aria immessa e quella estratta sono uguali o se lo sbilanciamento ha il segno sbagliato.
02Il principio: una scala di pressioni ambiente
Una cascata di pressione è una sequenza di pressioni ambiente lungo un percorso, ad esempio corridoio – chiusa (airlock) – laboratorio. Ogni gradino misura soltanto alcuni pascal, ma stabilisce in modo univoco in quale direzione l’aria fluisce attraverso le fessure delle porte e gli attraversamenti. Decisivo non è il valore assoluto, bensì che la direzione sia corretta lungo l’intero percorso. La legislazione svizzera sulla radioprotezione lo formula esattamente così: la pressione nei locali con un maggiore pericolo di contaminazione deve essere inferiore a quella nei locali con un pericolo minore.
La direzione deriva dall’obiettivo di protezione. Se il pericolo deve rimanere nel locale – sostanze radioattive, biologiche o chimiche –, il locale è in depressione. Se la contaminazione deve rimanere all’esterno, ad esempio nella produzione asettica, il locale è in sovrappressione. Dove le due logiche si incontrano, va interposta una chiusa (airlock) con un proprio regime di pressione.
03La leva è la tenuta, non la portata d’aria
Il gradino di pressione nasce dallo sbilanciamento tra aria immessa e aria estratta. Questo deve essere pari all’aria che, alla differenza di pressione desiderata, fuoriesce attraverso le non tenute dell’involucro. Questa perdita cresce soltanto all’incirca con la radice della differenza di pressione, ma direttamente con la superficie di perdita: un gradino di pressione quadruplo costa grosso modo il doppio dell’aria di sbilanciamento, dimezzare la superficie di perdita ne fa risparmiare la metà.
≈ 110 m³/hdi aria di sbilanciamento per 15 Pa di depressione con una superficie di perdita efficace ipotizzata di 100 cm²
Le grandi portate d’aria di un laboratorio derivano dai carichi termici e di sostanze, non dal contenimento. Chi non riesce a mantenere il gradino ha quindi di solito un problema di tenuta o di regolazione – non un problema di portata d’aria.
04Dove le cascate cedono in esercizio
- L’apertura di una porta fa crollare di colpo il gradino di pressione – le chiuse (airlock) con porte a interblocco reciproco lo compensano.
- Le cappe a portata variabile modificano l’aria estratta in pochi secondi; l’aria immessa deve seguire abbastanza rapidamente.
- L’intasamento dei filtri sposta la curva caratteristica del ventilatore; senza regolazione della pressione la cascata deriva.
- Gli attraversamenti aggiunti successivamente per cavi e tubi aumentano la superficie di perdita.
- Carico parziale e funzionamento notturno: la direzione deve essere mantenuta anche con portata d’aria ridotta.
05Che cosa significa per il Suo progetto
Richieda per tempo un piano dei gradini di pressione con differenza di pressione, direzione e concetto delle chiuse per ogni locale – è il vero documento di governo, non la tabella delle portate d’aria. Specifichi la tenuta dell’involucro come valore verificabile, faccia documentare lo sbilanciamento per ogni locale e faccia sorvegliare, con allarme, le differenze di pressione alle porte determinanti. Collaudi la cascata in due fasi: prima con le porte chiuse, poi in scenari definiti con porte aperte.
E non ogni locale sensibile è un locale a pressione controllata: per i microscopi elettronici, ad esempio, contano vibrazioni, campi di disturbo e costanza della temperatura – una cascata marcata vi porterebbe soltanto correnti d’aria.
Da ricordare
Una cascata di pressione trattiene le sostanze pericolose con i pascal, non con i metri cubi – e la via più economica per arrivarci è un involucro stagno con uno sbilanciamento regolato con precisione.
Norme e fonti
- DIN 1946-7:2022-08 – Raumlufttechnik, Teil 7: Raumlufttechnische Anlagen in Laboratorien (impianti di ventilazione nei laboratori)
- EN 14175 – Cappe
- SIA 382/1 – Impianti di ventilazione e climatizzazione, basi generali e requisiti
- Ordinanza del DFI concernente la manipolazione di materiale radioattivo (MMRa, RS 814.554), art. 15
- Ordinanza sull'impiego confinato (OIConf, RS 814.912), allegato 4
- Linee guida EU-GMP, Annex 1 «Manufacture of Sterile Medicinal Products» (2022), punti 4.14–4.16
SEDC AG · Articolo tratto dalla nostra serie di formazione interna «Technik Praxis», abbreviato per committenti e utenti.