Zawartość cząstek stałych w sprężonym powietrzu oraz innych gazach sprężonych - badanie klasy czystości sprężonego powietrza ISO 8573-1

[ISO 8573-1] Zawartość cząstek w sprężonym powietrzu (i innych gazach sprężonych), określanie klasy czystości sprężonego powietrza

 
| Pomiary sprężonego powietrza | Klasy czystości sprężonego powietrza | ISO 8573-1 | 

Pomiary sprężonego powietrza (i innych gazów sprężonych - azotu technicznego, argonu technicznego) najczęściej wykonuje się w celu określenia ilości zanieczyszczeń występujących w sprężonym powietrzu, czasami określenia jego stopnia suchości lub zawartości par olejowych. Ilość cząstek obecnych w sprężonym powietrzu jest ważnym parametrem opisującym czystość gazu i jest wykorzystywana do określenia klasy czystości sprężonego powietrza wg standardu ISO 8573-1.

Biuro Naukowo-Techniczne SIGMA wykonuje pomiary ilości cząstek stałych w gazach sprężonych (sprężonym powietrzu, sprężonym azocie, sprężonym argonie) w przedsiębiorstwach branży farmaceutycznej, kosmetycznej, spożywczej, laboratoriach, innych podmiotach oczekujących niskiej ilości zanieczyszczeń w wykorzystywanych przez siebie gazach sprężonych. Pomiary sprężonego powietrza mogą zostać wykonane dla tych części instalacji, w których medium wchodzi w bezpośredni kontakt z produktem/materiałem i/lub w lokalizacjach, gdzie sprężone powietrze jest uwalnianie do otoczenia przyczyniając się do zwiększenia ilości cząstek w pomieszczeniu czystym (cleanroom).

Pomiar odbywa się z wykorzystaniem przenośnego laserowego licznika cząstek o wysokiej rozdzielczości i dokładności, który umożliwia pomiar cząstek o rozmiarze od 0,1 µm, równocześnie w czterech kanałach: 0,1 - 0,5 µm, 0,5 - 1,0 µm, 1,0 - 5,0 µm i >5,0 µm. Umożliwia to m.in. określenie klasy czystości sprężonego powietrza według wymagań normy ISO 8573-1, jak i odniesienie wyników pomiarów do wymagań GMP, ISO 14644-1 lub SEMI 49.8. Pomiar sprężonego powietrza może zostać również wykonany w celu określenia ilości cząstek w dowolnym innym przedziale wielkości cząstek wskazanym przez zamawiającego (mieszczącym się w zakresie wielkości cząstek 0,1 µm - 5,0 µm).

Sprawozdanie z badań czystości sprężonego gazu zawiera: wyniki pomiarów, w przypadku sprężonego powietrza - odniesienie do klas czystości sprężonego powietrza zgodnie z normą ISO 8573-1:2010, dane surowe (wydruki z licznika cząstek), kopię aktualnego świadectwa kalibracji licznika cząstek.

Badany parametr: Ilość cząstek

Wielkość mierzonych cząstek: ≥0,1µm, ≥0,5µm, ≥1,0µm, ≥5,0µm

Raportowana wielkość cząstek: ≥0,1µm, ≥0,5µm, ≥1,0µm, ≥5,0µm oraz w przedziałach 0,1 - 0,5 µm, 0,5 – 1,0 µm, 1,0 – 5,0 µm

Obiekt badań: Instalacje gazów sprężonych (sprężone powietrze, azot, argon) o ciśnieniu w punkcie poboru próbki 1.7 – 8.3 bar (25-120 psi)

Cel badań: Potwierdzenie spełniania wymagań Dobrej Praktyki Wytwarzania (GMP) lub innych (dobrowolnych) systemów jakościowych – np. BRC Food, klasyfikacja sprężonego powietrza zgodnie z normą ISO 8573-1

Metoda badań: ISO 8573-1-4:2019

Urządzenie pomiarowe: Laserowy licznik cząstek wykorzystujący zasadę rozproszenia światła model TSI 9110

Urządzenia pomocnicze: Dyfuzor wysokiego ciśnienia model TSI AEROTRAK 7960 (1cfm, tło ≤1 cząstka 0.5 μm w czasie 5 minut)

Przyłącze do instalacji klienta: szybkozłączka DN7,2 (żeńska) LUB gwint wewnętrzy G3/8 lub G1/2 LUB gwint zewnętrzny G3/8 lub 1/2 LUB przewód elastyczny o średnicy zewnętrznej 6mm, 8mm, 10mm, 12mm, 16mm

Kalibracja licznika cząstek: Zgodnie z ISO 21501-4:2018 Determination of particel size distribution – Single Particle light interaction methods – Part 4: Light scattering airborne particle counter for clean spaces

Klasy czystości sprężonego powietrza wg ISO 8573-1:2010

Klasy czystości sprężonego powietrza zostały opisane w normie ISO 8573-1:2010. Oprócz ilości cząstek, norma ISO 8573-1:2010 definiuje również limity dla zawartości wilgoci i oleju – dwóch parametrów mających istotne znaczenie w praktycznie wszystkich przemysłowych zastosowaniach sprężonego powietrza. 
Do celów klasyfikacji pod względem zanieczyszczeń stałych, wskazano trzy przedziały wielkości cząstek (0,1 - 0,5 µm, 0,5 – 1,0 µm i 1,0 – 5,0 µm), których pomiar powinien się odbyć równolegle i przy zastosowaniu normy ISO 8573-4:2019, szczegółowo opisującej metodę pomiaru oraz sprzęt wykorzystywany do poboru próbki i wykonania właściwego pomiaru. Aby ilość cząstek obecnych w sprężonym powietrzu zaliczyć do danej klasy (klasy czystości 1, 2, 3 itd.), cząstki w każdym ze zdefiniowanych trzech zakresów wielkości cząstek muszą spełnić wymagania klasy wskazane w poniższej tabeli.

Tabela 1. Klasy czystości sprężonego powietrza wg ISO 8573-1:2010

Numery klas mają umowne oznaczenie: 1, 2, 3, 4 itd.. Klasy czystości trzech głównych parametrów sprężonego powietrza (cząstek, wody, oleju), opisuje się więc za pomocą trzech liczb, oddzielonych od siebie kropką. W przypadku posługiwania się numerami klas czystości powietrza wg ISO 8573-1, powinno się podawać zawsze datę wydania standardu względem którego klasyfikowano powietrze. Warto w tym miejscu podkreślić, że trzecia edycja normy ISO 8573-1 z roku 2010 podwyższyła limity zawartości cząstek wewnątrz poszczególnych klas w stosunku do drugiego wydania normy z roku 2001 (patrz tabela poniżej).

Tabela 2. Klasy czystości sprężonego powietrza wg ISO 8573-1:2001

Norma ISO 8573-1:2010 określa limity dla poszczególnych klas czystości sprężonego powietrza. Metodyki badawcze dla wykonywania pomiarów sprężonego powietrza zostały ujęte w kolejnych ośmiu częściach standardu ISO 8573 Compressed air:

• Part 1: Contaminants and purity classes
• Part 2: Test methods for oil aerosol content
• Part 3: Test methods for measurement of humidity
• Part 4: Test methods for solid particle content
• Part 5: Test methods for oil vapour and organic solvent content
• Part 6: Test methods for gaseous contaminant content
• Part 7: Test method for viable microbiological contaminant content
• Part 8: Test methods for solid particle content by mass concentration
• Part 9: Test methods for liquid water content

W jakich punktach warto badać ilość zanieczyszczeń w sprężonym powietrzu?

Osiągana klasa jakości sprężonego powietrza zależy od:

• Jakości powietrza zasilającego sprężarkę (ilości zanieczyszczeń, zawartości pary wodnej / wody, zawartości oleju w postaci aerozolu i par w powietrzu atmosferycznym),
• Stopnia rozbudowania systemu przygotowania powietrza (obecność/brak osuszacza; ilość stopni filtracji, rodzaj filtrów, dokładność filtracji, obecność/brak filtrów blisko krytycznych punktów użytkowania sprężonego powietrza),
• Długości i stanu instalacji sprężonego powietrza (czystość sprężonego powietrza może ulec pogorszaniu w rozległych sieciach dystrybucji sprężonego powietrza, zwłaszcza w tych, w których obserwuje się lub obserwowano w przeszłości, duże ilości kondensatu).

Biorąc pod uwagę powyższe, czystość sprężonego powietrze warto zbadać w następujących punktach:

• Za systemem przygotowania powietrza (aby poznać "wyjściową" skuteczność systemu filtracji i osuszania sprężonego powietrza),
• W kilku punktach sieci dystrybucji, które znajdują się w znacznej odległości od sprężarkowni (ocena stopnia wtórnego zanieczyszczenia),
• W punktach krytycznych jakościowo np. w punktach gdy sprężone powietrze używane jest w bezpośrednim kontakcie z żywnością lub gdy w zakładzie zainstalowana jest pneumatyka lub urządzenia wrażliwe na obecność zanieczyszczeń w sprężonym powietrzu.
  
  
  

Jakość sprężonego powietrza - kryteria akceptacji

Sprężone powietrze jako powietrze procesowe

Normy serii ISO 8573 służą wyłącznie określaniu klas czystości sprężonego powietrza i nie znajdziemy w nich limitów (kryteriów akceptacji) dla poszczególnych branż wykorzystujących sprężone powietrza i inne gazy sprężone, czy też tym bardziej limity dla szczegółowych zastosowań lub warunków procesowych w ramach danej branży. Podstawowe wytyczne w tym zakresie zostały opublikowane przez FDA, VDMA, BCAS i BRC. Stosowane powszechnie limity zawartości cząstek w sprężonym powietrzu w branżach higienicznych (zakładach produkcyjnych branży farmaceutycznej, kosmetycznej, spożywczej) są również omawiane w trakcie prowadzonego przez naszą firmę szkolenia „Hygienic Design cz.2 – Media i systemy pomocnicze w higienicznych procesach produkcyjnych”. Każdy użytkownik gazów sprężonych powinien ustalić własne limity akceptowalnej zawartości cząstek biorąc pod uwagę:

• Charakter prowadzonych procesów,
• Ryzyko dla jakości/ bezpieczeństwa wyrobu,
• Wymagania czystościowe pomieszczenia do którego jest uwalniane medium,
• Względy ekonomiczne,
• Lokalne ograniczenia.

Branża farmaceutyczna, kosmetyczna, czy spożywcza, wymaga stosowania sprężonego powietrza wysokiej czystości. W branżach tych zazwyczaj stosuje się zdecentralizowany system przygotowania sprężonego powietrza tj. taki, w którym poszczególne filtry sprężonego powietrza usytuowane są jak najbliżej urządzeń je wykorzystujących. W ten sposób zostaje ograniczona ilość wytwarzanego i zużywanego sprężonego powietrza o wysokiej klasie czystości. Podejście takie redukuje również ryzyko ponownego zanieczyszczenia sprężonego powietrza przez przewody instalacji dystrybucyjnej np.: mikrocząstkami cząstkami tlenków obecnych na powierzchni stali/rdzy.

Branża farmaceutyczna

Dla zastosowań farmaceutycznych, amerykańska FDA wymaga od gazów sprężonych, aby były czystości co najmniej takiej, jak pomieszczenia do których są wprowadzane (Guidance for Industry Sterile Drug Products Produced by Aseptic Processing — Current Good Manufacturing Practice”, 2004). Dla poszczególnych zastosowań gazów sprężonych (utrzymywanie zbiorników w nadciśnieniu, transport cieczy, powlekanie tabletek), jak i dla poszczególnych klas czystości powietrza, FDA nie określiło już szczegółowych limitów zawartości cząstek.

Pomiary jakości sprężonego powietrza wykonuje się najczęściej w punkcie użytkowania medium. Biorąc pod uwagę wymaganie wskazane przez FDA oraz uwzględniając aktualne wymagania dla ilości cząstek w poszczególnych klasach pomieszczeń w stanie działania obowiązujące w Europie (rozporządzenie w sprawie GMP), 1 metr sześcienny sprężonego powietrza nie powinien zawierać więcej cząstek niż:

• Klasa A: cząstki o rozmiarze ≥0,5µm: 3 520 cząstek; cząstki o rozmiarze ≥5µm: 20 cząstek
• Klasa B: cząstki o rozmiarze ≥0,5µm: 352 000 cząstek; cząstki o rozmiarze ≥5µm: 2 900 cząstek
• Klasa C: cząstki o rozmiarze ≥0,5µm: 3 520 000 cząstek; cząstki o rozmiarze ≥5µm: 29 000 cząstek
• Klasa D: nie określono

 
Branża spożywcza

Prawo żywnościowe ogólnie stwierdza, że stosowane media pomocnicze nie mogą prowadzić do "zanieczyszczenia wyrobu spożywczego". Duża część podmiotów działająca obecnie w sektorze spożywczym posiada wdrożony dobrowolny system zarządzania jakością i bezpieczeństwem wyrobów BRC lub IFS Food. To właśnie w standardzie BRC Food zamieszczone zostało odwołanie do jednego z przewodników opracowanych wspólnie przez BRC i BCAS: „Food Grade Compressed Air - A code of practice”. Przewodnik ten wskazuje następujące limity zawartości cząstek:

• Sprężone powietrze do bezpośredniego lub incydentalnego kontaktu z żywnością:
  - cząstki o rozmiarze 0,1 - 0,5µm: 100 000 cząstek,
  - cząstki o rozmiarze 0,5 - 1,0µm: 1 000 cząstek,
  - cząstki o rozmiarze 1,0 - 5,0µm: 10 cząstek.

Wskazane powyżej wartości limitów w momencie publikacji przewodnika odpowiadały limitowi klasy 2 dla sprężonego powietrza wg standardu ISO 8573-1:2001. Jak wspomniano wcześniej, od roku 2010 norma ISO akceptuje wyższe limity cząstek dla poszczególnych klas (obniżyła wymagania jakościowe dla klas czystości), ale wymagania nie zostały obniżone przez organizację BRC.

Część podmiotów produkujących żywność stosuje jeszcze ostrzejsze kryteria akceptacji w pomiarach sprężonego powietrza:

• Sprężone powietrze wchodzące w bezpośredni kontakt z produktami spożywczymi nienależącymi do produktów suchych (np.: z napojami, mięsem, warzywami itp.).
  - cząsteczki stałe: klasa 1; woda: klasa 4; olej: klasa 1 (wg normy ISO 8573-1:2010)
• Sprężone powietrze wchodzące w bezpośredni kontakt z suchymi produktami żywnościowymi:
  - cząsteczki stałe: klasa 1; woda: klasa 2; olej: klasa 1 (wg normy ISO 8573-1:2010)
• Sprężone powietrze w maszynach pakujących żywność:
  - cząsteczki stałe: klasa 1; woda: klasa 4; olej: klasa 1 (wg normy ISO 8573-1:2010)

Niestety prawdą jest również, że część producentów żywności w ogóle nie wykonuje pomiarów sprężonego powietrza i nie ocenia wpływu jego czystości na wytwarzane wyroby. 

Przemysł elektroniczny

W zakładach wytwarzających i montujących komponenty elektroniczne, wiele pomieszczeń czystych wymaga mniejszej ilości cząstek niż klasa czystości sprężonego powietrza 1 wg ISO 8573-1:2010. W tych przedsiębiorstwach użytkownicy sprężonego powietrza definiują własne, wewnętrzne limity zawartości cząstek - klasa 0 wg. ISO 8573-1:2010.

Inne przemysłowe i techniczne zastosowania sprężonego powietrza

W niektórych zastosowaniach, sprężone powietrze musi wciąż posiadać bardzo wysoką czystość pod względem zawartości cząstek np. lakierowanie pistoletami lakierniczymi, malowanie proszkowe, cięcie laserowe, stomatologia i laboratoria fotograficzne. Tutaj wymaga się najczęściej powietrza klasy 1 zarówno pod względem zawartości cząstek, jak i oleju.

W większości przypadków, sprężone powietrze wykorzystywane jest jako tzw. powietrze instrumentacyjne / powietrze kontrolne, służące do sterowania zaworami, siłownikami i chwytakami. W takich zastosowaniach, zanieczyszczenia powinny być usuwane ze sprężonego powietrza w celu ochrony elementów pneumatycznych przed korozją oraz nadmiernym zużyciem. Wystarczająca jest tu najczęściej klasa 3 lub 4 (ilość cząstek).

Elementy systemu przygotowania powietrza vs klasy czystości ISO 8573-1

Możliwa do osiągnięcia klasa czystości sprężonego powietrza w dużej mierze zależy od ilości, typu i lokalizacji zastosowanych filtrów. Poniżej zamieszamy typowe wartości klas czystości wg ISO 8573-1, które są "osiąglane" dla poprawnie zbudowanej i utrzymanej instalacji sprężonego powietrza. W swojej praktyce pomiarowej, często jednak spotykamy się z sytuacją, w której realnie osiągana klasa czystości sprężonego powietrza w punkcie użytkowania jest o 1-2 klasy gorsza od tej spodziewanej.

Pomiar ilości cząstek w instalacjach gazów sprężonych

Pomiar ilości cząstek w gazach sprężonych jest zadaniem dość wymagającym. Wysokie ciśnienie w instalacji z której pobierana jest próbka, może wymusić przeprowadzenie przez laserowy licznik cząstek większej ilości gazu niż do której został on zaprojektowany, co może spowodować błędu odczytu, a nawet doprowadzić do uszkodzenia licznika cząstek. W celu obniżenia ciśnienia próbkowanego gazu i zapewnienia izokinetycznego poboru próbki przy bezpiecznym dla licznika cząstek przepływie gazu (najczęściej 28,3 l/min), stosuje się odpowiednie dyfuzory. Wykorzystywane przez naszą firmę urządzenie pozwala na bezpieczne i reprezentatywne pobranie próbki sprężonego powietrza, azotu (N2) lub argonu (Ar) z instalacji o ciśnieniu do 8,3 bar.

Cena wykonania pomiarów zawartości cząstek w sprężonym powietrzu, azocie, argonie

Koszt wykonania serii pomiarów zawartości cząstek w kilku punktach instalacji sprężonego powietrza (w ciągu 1 dnia pomiarowego) wynosi od 3900 do 5100 PLN netto + koszty dojazdu. Jeśli są Państwo zainteresowani równoczesnym wykonaniem pomiaru wilgotności sprężonego powietrza (ciśnieniowego punktu rosy) lub zawartości aerozolu oleju w sprężonym powietrzu, prosimy o wybór odpowiedniej opcji z listy rozwijanej w górnej części strony.

Oferta cenowa do pobrania

Kliknij zdjęcie poniżej, aby pobrać dokument pdf:

Składanie zamówień

Prosimy o wypełnienie formularza zamówienia w górnej części strony - przycisk ZŁÓŻ ZAMÓWIENIE, lub o kontakt drogą email: info@bnt-sigma.pl.