Guía de Sentencias de Sustitución de Componentes Básicos de Bancos de Trabajo de Flujo Horizontal: De las normas de inspección a los métodos prácticos de funcionamiento
Los componentes principales del banco de trabajo de flujo horizontal (filtros HEPA/ULPA, ventiladores, paneles de control, bancos de trabajo y juntas) determinan directamente el efecto de depuración y la estabilidad operativa. Su sustitución debe juzgarse exhaustivamente en función de los datos de las pruebas de rendimiento, el envejecimiento y las normas del sector, en lugar de basarse simplemente en la vida útil. A continuación se indican los métodos de juicio específicos, las normas de ensayo y los umbrales de sustitución para cada componente básico, teniendo en cuenta tanto la profesionalidad como la practicidad:
I. Criterios de juicio para la sustitución de componentes básicos (ordenados por prioridad)
Filtro HEPA/ULPA (núcleo de purificación, máxima prioridad)
Como componente clave para garantizar la limpieza, el fallo del filtro conduce directamente a la incapacidad del equipo para cumplir los requisitos de uso. Debe prestarse especial atención a los siguientes criterios de valoración:
(1) Pruebas de rendimiento y juicio (normas cuantitativas
Detección de la velocidad del viento: Utilice un anemómetro de esfera caliente para tomar uniformemente de 5 a 9 puntos de medición en la superficie de trabajo del banco de trabajo (de acuerdo con la norma ISO 14644-3). Si la velocidad media del viento es ≤0,25m/s (el intervalo normal de velocidad del viento de trabajo es de 0,3-0,5m/s), y sigue sin poder restablecerse tras limpiar el prefiltro y ajustar la velocidad del ventilador, indica que el filtro está obstruido y debe sustituirse.
Prueba de detección de fugas de PAO: Para la prueba de integridad se utiliza un generador de aerosoles de PAO. Si la concentración de partículas aguas abajo del filtro es superior a 0,01μm y el número de partículas es ≥3520 partículas /m³ (correspondiente a los requisitos de limpieza ISO de nivel 5), o el índice de fugas es superior a 0,01%, se determina que el filtro está dañado y debe sustituirse inmediatamente.
Control de la resistencia: Si la resistencia inicial del filtro (para equipos nuevos) es de 200-300Pa y aumenta a 600-800Pa después de su uso (más del doble de la resistencia inicial), la carga del ventilador es demasiado grande y es necesario sustituirlo para evitar que se queme.
(2) Juicio intuitivo del rendimiento
Es evidente que se levanta polvo en el interior del banco de trabajo. Incluso después de limpiar la encimera, sigue habiendo polvo flotante.
Si el índice de contaminación del producto aumenta durante el proceso de experimentación/producción (como la contaminación de cultivos celulares o el exceso de polvo de los componentes electrónicos), se puede determinar que el filtro ha fallado tras excluir otros factores.
Umbral de sustitución: Sustituir inmediatamente si se cumple alguna de las condiciones anteriores (se recomienda elegir el filtro original de fábrica de la misma especificación, con una eficacia de filtración ≥99.99%@0.3μm, y filtro ULPA ≥99.999%@0.12μm).
2. Ventilador centrífugo (núcleo de potencia)
El ventilador proporciona un flujo de aire estable. Su envejecimiento o mal funcionamiento puede provocar una velocidad del viento desigual y un aumento del ruido. La base de juicio es la siguiente:
(1) Evaluación del rendimiento y del estado operativo
Estabilidad de la velocidad del viento: Si la fluctuación de la velocidad del viento en el mismo punto de medición es superior a ±20% después de una monitorización continua durante 10 minutos, o la desviación de la velocidad del viento en diferentes puntos de medición es superior a 30% (por ejemplo, la velocidad del viento en algunas zonas es de 0,2m/s, y en algunas zonas es de 0,4m/s), indica que la salida de volumen de aire del ventilador es inestable.
Ruido y vibraciones: Si el ruido durante el funcionamiento es superior a 60dB (normalmente debe ser ≤55dB), acompañado de una vibración evidente del cuerpo de la máquina (la aceleración de la vibración detectada por un medidor de vibraciones es superior a 2,8mm/s²), puede deberse al desgaste de los cojinetes del ventilador o a la acumulación de polvo y desequilibrio del impulsor.
Fallo de funcionamiento: El ventilador tiene dificultades para arrancar, se dispara con frecuencia o se para repentinamente durante el funcionamiento. Tras comprobar el circuito y no encontrar ningún problema, se determina que el motor del ventilador está envejeciendo o que la bobina está quemada.
(2) Referencia para la vida útil
Para los ventiladores que funcionan de forma continua durante 5 a 8 años y de forma intermitente durante 8 a 10 años, aunque no haya fallos evidentes, se recomienda realizar inspecciones preventivas (como el desmontaje para comprobar el desgaste de los cojinetes y el aislamiento de las bobinas).
Umbral de sustitución: Si el coste de mantenimiento del ventilador supera 30% del valor original del equipo, o si se producen ≥2 averías en 3 meses consecutivos, se debe sustituir directamente el conjunto del ventilador (se prefieren ventiladores EBM, NMB y de otras marcas para garantizar que el volumen de aire y el ruido cumplen las normas).
3. Panel de control y sistema de circuitos (núcleo de control)
El sistema de circuitos es responsable de funciones como la puesta en marcha y parada de los equipos y la regulación de la velocidad del viento. Tras su envejecimiento, es propenso a causar riesgos para la seguridad. La base de juicio es la siguiente:
(1) Manifestación intuitiva de fallos
Las teclas no funcionan correctamente (por ejemplo, la tecla de ajuste de la velocidad del viento o la tecla de encendido no responden), la pantalla parpadea o se queda en negro, o la visualización de los parámetros es anormal (por ejemplo, la velocidad del viento muestra 0 pero el ventilador está funcionando);
El equipo se dispara con frecuencia o corta la corriente inmediatamente después de arrancar. Tras comprobar que no hay ningún problema con la línea de alimentación, se determina que el módulo de control o el circuito están envejeciendo.
Los bloques de terminales están oxidados o sueltos, o la capa aislante de los cables está agrietada o descolorida (lo que supone un riesgo de cortocircuito).
(2) Requisitos de seguridad y rendimiento
Para los equipos utilizados en escenarios como la bioseguridad y la asistencia médica, el sistema de circuitos debe cumplir la norma de seguridad IEC 61010. Si se detecta que la resistencia de aislamiento es inferior a 2MΩ, el módulo de control debe repararse o sustituirse inmediatamente.
Umbral de sustitución: Si el fallo del módulo de control no se puede reparar o el rango de envejecimiento del circuito es amplio (como daños en la capa de aislamiento de varios conjuntos de líneas), se recomienda sustituir el conjunto del panel de control para evitar accidentes de seguridad.
4. Superficie de la mesa de trabajo y juntas (núcleo de protección y sellado
La encimera y las juntas garantizan la limpieza del espacio operativo y la estanqueidad del flujo de aire. La base de juicio es la siguiente:
(1) Superficie del banco de trabajo (material de acero inoxidable 304/316)
La encimera presenta corrosión grave (como picaduras, grandes zonas de manchas de óxido), deformación (desviación de la planitud > 2 mm/m) o agrietamiento del sellador en el borde de la encimera, lo que provoca fugas de aire.
La encimera presenta arañazos profundos (> 1 mm), que no pueden limpiarse a fondo y son propensos a la proliferación de bacterias (en escenarios de laboratorios biológicos) o polvo residual (en escenarios de la industria electrónica).
(2) Juntas (como tiras de sellado en el bastidor del banco de trabajo, juntas de sellado en la conexión entre el filtro y el chasis).
La tira de sellado envejece, se endurece o se cae, o la junta de sellado se agrieta. Cuando se prueba con un generador de humo, hay una fuga de aire evidente (desbordamiento de humo) en el borde del banco de trabajo.
Los fallos de sellado provocan una limpieza deficiente (como una tasa de fuga excesiva en la zona del marco durante la detección de fugas de PAO).
Umbral de sustitución: Si la encimera está corroída o deformada, lo que afecta a su uso, o si la junta falla y provoca fugas de aire que no pueden repararse, sustituya la encimera o la junta. Si la conexión entre la encimera y el chasis está deformada, debe evaluarse la estabilidad estructural general. Si es necesario, debe renovarse todo el equipo.
5. Componentes auxiliares (prefiltro, lámpara ultravioleta, etc.)
Prefiltro (eficacia gruesa/media)
Juicio de apariencia: La superficie del algodón del filtro tiene mucho polvo, el color se ha vuelto negro o el tiempo de uso ha superado los 6-12 meses (ajustar según la concentración de polvo del entorno de uso).
Juicio de resistencia: Si la resistencia del prefiltro es superior a 100Pa, es necesario sustituirlo a tiempo (para evitar la obstrucción del filtro HEPA).
(2) Lámpara germicida ultravioleta (si está equipada)
Si el tiempo de uso supera las 8.000 horas (aproximadamente un año), o la intensidad de la luz ultravioleta es inferior a 70μW/cm² (detectada por un radiómetro UV), el efecto de esterilización disminuirá y será necesario sustituir el tubo de la lámpara.
Ii. El "principio de prioridad" para la sustitución de componentes básicos
La seguridad ante todo: Si existen riesgos potenciales de seguridad en el ventilador o en el sistema de circuitos (como sobrecalentamiento del motor o cortocircuito), detenga la máquina inmediatamente para sustituirla, a fin de evitar incendios o accidentes por descarga eléctrica.
Efecto primero: Si el filtro HEPA/ULPA falla y no cumple las normas de limpieza, debe sustituirse primero para evitar que afecte a la calidad del producto o a los resultados experimentales.
Prioridad de costes: Si el coste de mantenimiento de un solo componente excede 30% del valor original del equipo, o si varios componentes principales envejecen simultáneamente (como el ventilador + el filtro + el circuito, todos necesitan ser reemplazados), se recomienda reemplazar directamente el equipo, que ofrece un mayor rendimiento de costes.
Iii. Herramientas prácticas de ensayo y sugerencias de frecuencia
Herramientas de prueba esenciales
Anemómetro de esfera caliente (precisión ±0,01m/s) : Detecta la velocidad del viento;
Generador de aerosoles PAO + contador de partículas: Detecta la integridad del filtro;
Medidor de ruido (precisión ±1 dB) : Detecta el ruido del ventilador;
Medidor de vibraciones: Detecta la vibración de los ventiladores;
Radiómetro ultravioleta: Detecta la intensidad de las lámparas ultravioletas.
2. Frecuencia de detección sugerida
Inspección diaria: Observar diariamente el estado de funcionamiento del equipo (ruido, pantalla de visualización, limpieza de la mesa);
Inspección mensual: Velocidad del viento, rendimiento de sellado de la encimera (prueba de humo simple);
Inspección trimestral: Limpieza/sustitución del prefiltro, inspección del cableado del circuito;
Inspección anual: Inspección exhaustiva de fugas de PAO, ruido, vibración e intensidad ultravioleta (el informe de inspección es emitido por una institución externa, cumpliendo los requisitos de GMP, ISO 14644 y otras normas).
Resumen
Para determinar si es necesario sustituir los componentes principales de un banco de trabajo de flujo horizontal, debe seguirse el principio de "cuantificación de datos como enfoque principal, presentación intuitiva como complemento y normas industriales como directriz": en primer lugar, determinar el estado de los componentes mediante datos de detección profesionales (como la velocidad del viento, la tasa de fugas y el ruido) y, a continuación, decidir si es necesario sustituirlos en combinación con los estrictos requisitos de los escenarios de uso (como la bioseguridad y la fabricación de semiconductores). La inspección periódica y el mantenimiento preventivo no sólo pueden evitar las pérdidas de producción/experimentales causadas por el fallo de los componentes, sino también maximizar la vida útil de los equipos y reducir el coste global.