HANDBOOK CLEANROOM ENGINEERING
Konsep, Desain, Konstruksi, dan Validasi Cleanroom
Penulis
Machfud
PT Rijomac Sembilan Sembilan
Medical HVAC • Cleanroom • Controlled Environment Engineering
BAB 5
FILTRASI UDARA DAN HEPA FILTER
5.1 Pendahuluan
Salah satu fondasi utama dalam Cleanroom Engineering adalah kemampuan mengendalikan jumlah partikel yang terdapat di udara.
Udara yang terlihat bersih belum tentu benar-benar bersih.
Dalam satu meter kubik udara biasa dapat terdapat jutaan partikel yang tidak terlihat oleh mata manusia.
Partikel-partikel tersebut dapat berasal dari:
Debu
Serat pakaian
Kulit manusia
Mikroorganisme
Proses produksi
Udara luar
Karena itu cleanroom memerlukan sistem filtrasi udara yang mampu mengurangi jumlah partikel hingga tingkat yang dapat diterima.
Filtrasi udara menjadi salah satu komponen utama yang menentukan keberhasilan sebuah cleanroom.
5.2 Apa Itu Filtrasi Udara?
Filtrasi udara adalah proses pemisahan partikel dari aliran udara menggunakan media filter.
Tujuannya adalah:
Mengurangi jumlah partikel.
Meningkatkan kualitas udara.
Melindungi produk.
Melindungi manusia.
Melindungi peralatan.
Dalam cleanroom, filtrasi bukan sekadar membuat udara terasa bersih.
Filtrasi merupakan bagian dari sistem pengendalian kontaminasi.
5.3 Filosofi Filtrasi
Banyak orang menganggap filter berfungsi "menyaring debu."
Padahal fungsi sebenarnya jauh lebih luas.
Filter merupakan penghalang yang membantu mengendalikan risiko kontaminasi.
Tujuan utama filtrasi bukan menghilangkan semua partikel.
Tujuannya adalah menjaga jumlah partikel tetap berada dalam batas yang dapat diterima sesuai kebutuhan proses.
5.4 Mengapa Filtrasi Diperlukan?
Tanpa filtrasi yang memadai:
ISO Class tidak dapat dicapai.
Produk berisiko terkontaminasi.
Mikroorganisme lebih mudah menyebar.
Kualitas proses menjadi tidak konsisten.
Filtrasi menjadi lapisan perlindungan utama dalam cleanroom modern.
5.5 Sumber Partikel Dalam Udara
Partikel dapat berasal dari berbagai sumber.
Manusia
Merupakan sumber partikel terbesar.
Manusia menghasilkan:
Sel kulit mati
Rambut
Serat pakaian
Mikroorganisme
Material
Bahan baku dan kemasan dapat menghasilkan partikel.
Peralatan
Pergerakan mekanis dapat menghasilkan partikel.
Udara Luar
Debu dan polutan dapat masuk melalui sistem ventilasi.
Bangunan
Permukaan yang rusak atau tidak sesuai spesifikasi dapat menjadi sumber kontaminasi.
5.6 Mekanisme Penangkapan Partikel
Filter tidak bekerja seperti saringan dapur.
Partikel ditangkap melalui beberapa mekanisme.
Interception
Partikel mengikuti aliran udara dan menempel pada serat filter.
Impaction
Partikel yang lebih besar menabrak serat filter karena inersia.
Diffusion
Partikel sangat kecil bergerak secara acak dan akhirnya tertangkap oleh media filter.
Sieving
Partikel yang lebih besar dari celah media filter tertahan secara langsung.
Kombinasi mekanisme tersebut menghasilkan efisiensi filtrasi yang tinggi.
5.7 Tahapan Filtrasi Pada Cleanroom
Sistem cleanroom umumnya menggunakan beberapa tingkat filtrasi.
Tujuannya:
Memperpanjang umur filter.
Mengurangi biaya operasional.
Meningkatkan efisiensi sistem.
Tahapan filtrasi biasanya terdiri dari:
Pre Filter
Medium Filter
HEPA Filter
5.8 Pre Filter
Pre Filter merupakan tahap filtrasi pertama.
Fungsi:
Menangkap partikel kasar.
Melindungi filter berikutnya.
Partikel yang ditangkap:
Debu besar
Serat
Kotoran kasar
Pre Filter biasanya ditempatkan pada:
Fresh Air Intake
AHU
5.9 Medium Filter
Medium Filter merupakan tahap filtrasi menengah.
Fungsi:
Menangkap partikel yang lebih kecil.
Mengurangi beban HEPA Filter.
Medium Filter membantu meningkatkan umur pakai HEPA Filter yang harganya jauh lebih mahal.
5.10 HEPA Filter
HEPA merupakan singkatan dari:
High Efficiency Particulate Air
HEPA Filter adalah komponen filtrasi utama dalam cleanroom.
Kemampuan filtrasi sangat tinggi terhadap partikel halus.
HEPA Filter menjadi salah satu komponen paling penting dalam pengendalian kontaminasi.
5.11 Efisiensi HEPA Filter
HEPA Filter umumnya memiliki efisiensi:
≥ 99,97% pada partikel 0,3 mikron
Beberapa standar menggunakan efisiensi yang lebih tinggi tergantung klasifikasi filter.
Kemampuan inilah yang membuat HEPA menjadi standar utama dalam cleanroom.
5.12 Mengapa Partikel 0,3 Mikron Penting?
Partikel 0,3 mikron dikenal sebagai:
Most Penetrating Particle Size (MPPS)
Partikel ini merupakan ukuran yang paling sulit ditangkap oleh filter.
Apabila filter mampu menangkap partikel pada ukuran tersebut, maka biasanya partikel yang lebih besar maupun lebih kecil juga dapat ditangkap dengan efisiensi tinggi.
5.13 ULPA Filter
Selain HEPA terdapat:
ULPA Filter
Ultra Low Penetration Air Filter
ULPA memiliki efisiensi lebih tinggi dibanding HEPA.
Biasanya digunakan pada:
Industri semikonduktor
Industri elektronik presisi
Fasilitas khusus
Namun tidak semua cleanroom membutuhkan ULPA Filter.
5.14 Posisi HEPA Filter
HEPA Filter dapat dipasang pada beberapa lokasi.
AHU Mounted
Dipasang pada AHU.
Terminal HEPA
Dipasang dekat area penggunaan.
Umumnya berada pada:
Ceiling Cleanroom
Laminar Airflow Unit
Biosafety Cabinet
Terminal HEPA memberikan tingkat kebersihan yang lebih baik pada area kritis.
5.15 HEPA Filter dan Airflow
HEPA Filter tidak bekerja sendiri.
Performa filter sangat dipengaruhi oleh:
Airflow
Kecepatan udara
Distribusi udara
Kebocoran sistem
Karena itu filtrasi dan airflow harus dirancang sebagai satu kesatuan.
5.16 Kebocoran Filter
HEPA Filter yang baik sekalipun dapat gagal apabila:
Pemasangan tidak benar.
Gasket rusak.
Housing bocor.
Frame rusak.
Sering kali kebocoran sistem lebih berbahaya daripada kualitas filter itu sendiri.
5.17 Pengujian Filter
Filter perlu diperiksa secara berkala.
Metode yang umum digunakan:
Visual Inspection
Pemeriksaan kondisi fisik.
Differential Pressure Check
Memantau kondisi filter.
Integrity Test
Memastikan tidak terjadi kebocoran.
Pengujian menjadi bagian penting dari validasi cleanroom.
5.18 Differential Pressure Filter
Seiring waktu filter akan menangkap partikel.
Akibatnya:
Hambatan udara meningkat.
Pressure drop meningkat.
Airflow menurun.
Karena itu tekanan sebelum dan sesudah filter perlu dipantau.
Parameter ini sering digunakan untuk menentukan waktu penggantian filter.
5.19 Kesalahan Yang Sering Terjadi
Beberapa kesalahan yang sering ditemukan:
Menganggap HEPA dapat menggantikan cleaning.
Mengabaikan Pre Filter.
Tidak memantau pressure drop.
Tidak melakukan pengujian integritas.
Pemasangan filter tidak rapat.
Mengganti filter tanpa analisis.
Filtrasi yang baik membutuhkan desain, instalasi, dan maintenance yang benar.
5.20 Filosofi Filtrasi Udara
HEPA Filter sering dianggap sebagai simbol cleanroom.
Padahal HEPA hanyalah salah satu bagian dari sistem pengendalian kontaminasi.
Filter tidak menciptakan cleanroom.
Filter membantu menjaga kualitas udara.
Keberhasilan cleanroom tetap bergantung pada kombinasi:
Desain yang benar.
Airflow yang benar.
Pressure yang benar.
Operasional yang benar.
Maintenance yang benar.
Karena itu seorang Cleanroom Engineer tidak boleh hanya bertanya:
Filter apa yang digunakan?
Tetapi juga harus bertanya:
Risiko apa yang ingin dikendalikan?
5.21 Ringkasan Bab
Filtrasi udara merupakan salah satu fondasi utama dalam Cleanroom Engineering.
Melalui kombinasi Pre Filter, Medium Filter, dan HEPA Filter, jumlah partikel dalam udara dapat dikendalikan sehingga lingkungan yang bersih dan terkendali dapat tercapai.
Namun filtrasi tidak bekerja sendiri.
Filtrasi harus didukung oleh airflow, pressure cascade, monitoring, dan operasional yang baik agar tujuan pengendalian kontaminasi dapat tercapai secara optimal.
Pada bab berikutnya akan dibahas mengenai Temperatur dan Kelembapan (Relative Humidity) serta pengaruhnya terhadap performa cleanroom dan kualitas proses.
