A saturação relativa como chave para melhor bio-descontaminação com peróxido de hidrogênio

Saturação Relativa

A chave para uma melhor biodescontaminação com VH₂O₂

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Saturação relativa é a indicação de quanto há de umidade relativa do ar e o quanto há de concentração de vapor de água em um ambiente.

Quando se adiciona o vapor de peróxido de hidrogênio em um ambiente, ele se soma ao vapor d’água existente, possibilitando que o instrumento de medição de umidade meça a água mas não o vapor de peróxido.

Somando-se os dois, a saturação relativa causa a condensação, ou seja, gotículas de água, que é indesejada no processo podendo escorrer no isolador ou na câmara de transferência.

Ou seja, a saturação relativa é a soma dos vapores de H₂O + H₂O₂ (água oxigenada) que se chegar a 100% ocorre a condensação das 2 moléculas.

Quando se faz o controle de saturação em uma câmara, existem estratégias diferentes de acordo com o tipo de descontaminação e o objeto a ser descontaminado.

Basicamente são 3 estratégias: 

1. Névoa seca - Quando se faz o controle de saturação em uma câmara, existem estratégias diferentes de acordo como o tipo de descontaminação e o objeto a ser descontaminado. 

2. Microcondensação - trabalha-se exatamente em 100% ou um pouco menos (condensação microscópica invisível a olho nu), através de pequenas gotículas que flutuam no ambiente e realizam a descontaminação do producto ou equipamento na câmara.

3. Condensação - quando há a necessidade do contato como a água oxigenada, ou seja, na forma líquieda. A descontaminação do produto ou ambiente ocorre justamente através das gotículas de H₂O₂ que foram provocadas.

Obs.: os 2 últimos são evitados em produtos ou ambientes que possam sofrer corrosão ou que percam suas propriedades devido a umidade. 

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O processo de descontaminação

A Câmara de Transferência serve para transferir materiais/equipamentos de diferentes classes entre salas limpas, garantindo a segurança do material e operadores, a redução de partículas nos materiais transferidos e a redução adequada de carga biológica.

São 3 fases nesse processo: carregamento, transferência e descarga.  

Etapas: 

Pré-condicionamento: um misturador de ar homogeneiza e circula o ar dentro da câmara passando por um secador (para absorção de umidade) e um filtro (para absorção de partículas) para depois o ar voltar à câmara limpo e seco.

Bio-descontaminação: o misturador manda o ar para um nebulizador ou evaporador para gerar o vapor de peróxido de hidrogênio com determinada concentração de solução que varia de acordo com o objetivo da descontaminação.

Pós-condicionamento: é a aeração para remover todo vapor de peróxido de hidrogênio da câmara. O misturador de ar joga o ar para um conversor catalítico que quebra a molécula de H₂O₂ em vapor d’agua e oxigênio, voltando para a câmara sem a presença do H₂O₂ at´q ei seja um nível seguro para os operadores abrirem a câmara. 

Desafios comuns na câmara de transferência

• Tempo de Aeração Longo: devido ao tempo de leitura dos sensores ser lento. Ao reduzir o tempo, a câmara é disponibilizada para outras rodadas de descontaminação aumentando a produtividade.

• Excesso de Condensação: degradando o produto que está sendo descontaminado devido a umidade causada.

• Não atingir a concentração desejada do vapor de H₂O₂ e o por que (variáveis).

• Corrosão de material: da câmara ou dos instrumentos instalados.

• Análise de letalidade: não saber se o nível de concentração atingido foi o desejado e não ter certeza que o processo foi eficiente para evitar proliferação de microorganismos. 

Importãncia da umidade relativa de fundo na câmara (secagem)

Curva de saturação de vapor: conforme a temperatura aumenta, pode-se colocar mais vapor de peróxido nesse ambiente aquecido. Quando o vapor chega a 100% ele entra no processo de condensação e vira líquido. Em temperaturas mais baixas há menos vapor e por isso chama-se umidade relativa, pois está diretamente relacionado à temperatura do ambiente.

Menos água = mais vapor de peróxido (temperatura)

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Peróxido de Hidrogênio vaporizado e as leis da natureza

Pressão de saturação do vapor em ambiente de H₂O₂

O vapor de pressão da H₂O₂ é muito menor do que o da H20, que condensa muito antes que o peróxido. Por isso, uma concentração mais alta de H₂O₂ na solução, leva a concentrar mais PPM de peróxido, não só pela quantidade de moléculas, mas por interferir na saturação relativa do ar, retardando a sua condensação.

Ou seja: 

Quanto - H₂O e + H₂O₂ na solução = + tarde há condensação

(REGRA 1)

Influência do nível de umidade no ponto de condensação

e o vapor de H₂O₂ máximo alcançável

No início da fase de condicionamento, quanto menor for a umidade de fundo (umidade relativa do ar), mais vapor de H₂O₂ pode ser injetado no ambiente antes da condensação.

Ou seja, sem a desumidificação do ar, ao injetar a solução de água e peróxido de H₂O₂ até o seu condicionamento, não se tem o aumento de PPM necessário para fazer a biodescontaminação do ambiente criando-se vapor d’água. 

(REGRA 2)

A concentração da solução líquida de H₂O₂ influencia no ponto de

condensação e o nível máximo de vapor de Peróxido alcançável

Quanto maior a concentração de H₂O₂ na solução líquida, mais vapor de H₂O₂ você pode injetar no ambiente antes da condensação.

A solução de menor concentração de H₂O₂ tem mais água, então a influência da umidade relativa é mais alta. No caso de maior concentração de peróxido e menos de água, a influência da umidade relativa da água é mais baixa, deixando mais espaço para a molécula de vapor de peróxido atuar. 

(REGRA 3)  

A influência da temperatura no ponto de condensação e

vapor de H₂O₂ máximo alcançável

Quanto maior a temperatura, mais vapor de água e peróxido de hidrogénio o ar pode reter e, portanto, maior é a concentração de vapor de peróxido de hidrogênio máximo alcançável.

Em um primeiro momento, quando se tem 2 processos, onde olha- se apenas para a umidade relativa, a curva de saturação é similar. Agora, ao considerar também a temperatura, o comportamento muda. Como o objetivo é a descontaminação com maior concentração de PPM de peróxido de hidrogênio, obtém-se um melhor resultado com a temperatura mais elevada, pois tem-se maior presença de H₂O₂. 

Resumo

Tanto o nível de vapor d’água quanto o de peróxido de hidrogênio vaporizado contribuem para o nível de saturação. A concentração máxima da solução depende de:

- Umidade de fundo (secagem)

- Solução de peróxido de hidrogênio líquido

- Temperatura

Saturação relativa é um parâmetro essencial para o controle do processo de forma precisa, repetitiva e confiável na biodescontaminação por H₂O₂. 

Tecnologia Peroxcap

Princípios de Funcionamento:

A Peroxcap é uma sonda HPP272 de polímero de filme, sem partes consumíveis e bioquímicas. Nela estão os sensores que medem a umidade da água, de peróxido e a temperatura do ambiente, para realizar os cálculos das variáveis que serão entregues para o sistema realizar o controle em instalações fixas ou para usar de forma portátil e pontual na realização de contraprovas em processos específicos de biodescontaminação.

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A tabela acima mostra 4 tecnologias:

Células Eletroquímicas: sensores que usam algum elemento que reage/catalisa com as moléculas de H₂O₂ e dão a medição em PPM. São de fácil troca mas tem a vida útil curta. Mede o PPM, porém não mede a saturação relativa.

NIR - Tecnologias de Infravermelho Próximo: tecnologia muito estável, sondas grandes e caras usadas para pesquisa e desenvolvimento. Não são adequadas para concentração baixas, ou seja, não atende a fase de aeração.

Analisadores de gás (laser): alta seletividade com algum limite de detecção. Adequados para medições de baixa e a segurança nos processos. São grandes, pesadas e não permitem medição contínua. Medem somente limites mais baixos de concentração, não medem a saturação relativa.

PEROXCAP - Sensores capacitivos de polímero de película fina: possuem vários parâmetros de medição (concentração em PPM, saturação e umidade relativa, temperatura) garantindo o controle das 3 leis da natureza durante o processo. É pequena e compacta. Fácil de fazer calibração, trocar e de manter. Tem resposta rápida, mas a sua resolução mínima é de 10 PPM de vapor de peróxido. Ela não lê o intervalo de 10 a 1 (aeração) que é o recomendado para abertura da câmara e segurança dos operadores. Hoje existem câmaras que usam outro sensor em conjunto para fazer a medição completa, chaveando as válvulas do sistema para jogar o ar da câmara para um sensor de baixa (ex.: eletroquímico). Com isso obtêm-se ganho no tempo de aeração, mesmo com dois sensores, disponibilizando a câmara mais rapidamente para outros processos de descontaminação. O Peroxcap também pode ser usado de forma portátil e paralela, fazendo medições e acompanhamentos através do controle das variáveis e da saturação relativa, além de poder ser usado para realizar contraprovas de sistemas de controle em processos de descontaminação. 

Sensor Humicap Uso Geral

Sensor HUMICAP de uso geral para medir a umidade relativa em várias aplicações. São 2 eletrodos representados em azul com um polimero no meio. em amarelo, que absorve as moléculas de água fazendo a medição de umidade no ambiente.  

Sensor Humicap Catalítico 

Projetado para medir a umidade relativa em abiente onde o vapor de H₂O₂ é usado. Na cama superior onde há contato com ar fica a camada catalítica, não catalisando o vapor de água. Diferente como o vapor de peróxido que o sensor quebrará a molécula de água e peróxido medindo a umidade e saturação relativa. Através da união dos 2 sensores o cálculo  é obtido. iva, além de poder ser usado para realizar contraprovas de sistemas de controle em processos de descontaminação. 

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Dicas Prácticas 

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Como lidiar com problemas causados por mudanças rápidas de temperatura? 

Se houverem variações de temperatura relevantes entre o ambiente interno e o externo da câmara, pode ocorrer condensação. Para evitar isso, o ideal é instalar a sonda inteira dentro da câmara com um prensa cabo vendido pela Vaisala. Essa instalação é mais fácil para fazer manutenção e adequações necessárias.

Antes de fazer a medição, esse sistema realiza a purga: os dois sensores são aquecidos por 4 minutos para evaporar qualquer umidade ou contaminação de produto existente, sendo essencial para o desempenho e precisão a longo prazo em ambientes exigentes de H₂O₂. Importante: durante a purga, as medições de H₂O₂ e H₂O não estão disponíveis.

A purga pode ser executada automaticamente da seguinte forma:

- Ao ligar a sonda: a purga pode ser configurada para ser feita toda vez que a sonda for energizada.

- Após ajuste de RH para H₂O₂.

- Em intervalos configuráveis (padrão 24h, entre 1 hora, 1 semana, usando o software Vaisala Insight, Modbus ou transmissores Indigo). A purga é adiada por 30 minutos se o H₂O₂ estiver presente ou a umidade ambiente não estiver estável.

- Através do gatilho externo de um controlador PLC (relé por exemplo).

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É possível calibrar o HHP270 em campo? 

Sim é possível. Como os sensores são permeáveis, ambos realizam a medição (um de vapor de peróxido, outro catalisando água) fazendo assim a calibração correta. Pode-se usar tanto o Kit de Sais da Vaisala junto ao Software Insight, quanto o sensor portátil.

Software Insight: gratuito, é só baixar para usar sendo necessário apenas um cabo para conexão à sonda.

Indigo 80: sonda portátil que pode ser usada tanto para comparação em campo, quanto para medição de uma descontaminação pontual. 

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Conclusão 

A Saturação Relativa é a chave para uma melhor biodescontaminação com vapor de peróxido de hidrogênio.

A sonda HPP272 da Vaisala permite o monitoramento e o controle de todos os parâmetros relevantes durante os processos de biodescontaminação. 

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