EOLIOS analizó mediante auditoría y simulación CFD los flujos de aire y la dispersión de partículas de un edificio de producción farmacéutica multilínea, y comparó tres configuraciones para suprimir el riesgo de contaminación cruzada.
EOLIOS Ingeniería fue requerida para analizar los flujos de aire y la dispersión de partículas dentro de un laboratorio de producción. Gracias a una auditoría in situ y varias simulaciones CFD, nuestros ingenieros caracterizaron los movimientos de aire, identificaron las zonas sensibles, comprendieron los mecanismos de contaminación cruzada entre líneas y propusieron soluciones concretas.
Lo esencial. En un edificio farmacéutico donde cinco líneas de producción funcionan en paralelo sin compartimentación, EOLIOS caracterizó mediante auditoría (humo + cámara térmica) y CFD la dispersión del polvo de ensacado. Se compararon tres configuraciones; la solución elegida combina compartimentación e impulsión vertical para suprimir las recirculaciones y el riesgo de contaminación cruzada.
En una sala blanca, el aire nunca es neutro: transporta, diluye o concentra las partículas finas procedentes de los procesos, de los operarios o de los equipos. El menor defecto de impulsión, una recirculación inesperada o una turbulencia localizada puede provocar una dispersión de polvo hacia zonas sensibles. Comprender cómo circula realmente el aire es por tanto esencial, en particular en farmacia donde la calidad del producto depende directamente de la estabilidad aeráulica.
La contaminación cruzada es la transferencia involuntaria de partículas de una zona o línea de producción a otra, aquí por vía aérea. En farmacia compromete la calidad del producto; dominarla supone controlar los flujos de aire y la compartimentación.
En este laboratorio, cinco líneas de producción funcionan en paralelo. En cada ciclo, las ensacadoras difunden una pequeña cantidad de producto en el aire en el momento del sellado — un fenómeno normal, pero problemático cuando el entorno no está compartimentado. Al no estar las líneas aisladas físicamente, el aire circula libremente por encima de los puestos, favoreciendo la dispersión del polvo de una línea a otra y creando un riesgo de contaminación cruzada.
Una primera fase de auditoría permitió identificar el comportamiento del aire mediante ensayos de humo. Estos tests revelaron que las rejillas helicoidales impulsan el aire paralelamente al techo, y no verticalmente — creando zonas de recirculación que permiten a las partículas de baja altitud ascender y luego difundirse. El flujo recorre el techo, pasa por encima de los tabiques centrales (abiertos por arriba) y las partículas se propagan por el pasillo de circulación, fuente de contaminación potencial.
El ensayo de humo inyecta un humo neutro para hacer visibles los flujos reales: sentido de la impulsión, recirculaciones, franqueo de los tabiques. Revela aquí que las rejillas helicoidales impulsan a lo largo del techo en lugar de descender hacia los retornos.
Un estudio térmico es indispensable, ya que los puntos calientes pueden modificar significativamente la aeráulica local. La cámara térmica pone de manifiesto elementos calefactores ligados al sellado de las bolsas que alcanzan hasta 65 °C, susceptibles de perturbar localmente los flujos y de crear zonas ascendentes. Estas mediciones alimentaron la modelización CFD.
Un difusor helicoidal mezcla el aire en lámina a lo largo del techo, lo que favorece las recirculaciones; un difusor cuadrado de impulsión vertical empuja el aire recto hacia el suelo y los retornos bajos. El segundo limita la resuspensión de las partículas.
Se realizó un modelo 3D completo de la sala a partir de las mediciones de auditoría, de los planos del sitio y de la documentación técnica de los equipos. Se estudiaron tres escenarios: la configuración existente, la adición de tabiques, y después una configuración optimizada con modificación de los difusores.
Simulación de referencia, que sirve para verificar la coherencia del modelo con las mediciones. Confirma las constataciones de la auditoría: los difusores helicoidales generan recirculaciones que hacen ascender las partículas, difundidas por la abertura por encima de los tabiques centrales; una parte toma el pasillo para contaminar la línea adyacente.
Al efectuarse la transmisión principalmente por encima de los tabiques centrales y por el pasillo, se propuso compartimentar estos espacios. El cierre mejora notablemente el confinamiento entre cadenas, pero las recirculaciones de los difusores horizontales subsisten: la zona de ensacado queda fuertemente concentrada en partículas — sin difusión hacia las líneas vecinas, pero con un riesgo mayor para los operarios.
La configuración final combina el cierre del pasillo aguas arriba, el cierre de los tabiques centrales y el reemplazo de las rejillas helicoidales por difusores cuadrados de impulsión vertical. Este cambio reduce fuertemente las recirculaciones: las ascendencias bajo las rejillas desaparecen, limitando el ascenso de las partículas; estas son al contrario redirigidas hacia las rejillas de retorno bajas.
Gracias a una modelización realista del laboratorio, de los equipos, de las impulsiones y de las barreras físicas, el análisis identifica con precisión cómo los flujos de aire transportan las partículas de una línea a otra. Pone de manifiesto las zonas sensibles, valida o invalida las configuraciones y propone ajustes concretos para limitar las recirculaciones y reducir el riesgo de contaminación cruzada.
La CFD hace visible lo invisible: movimientos de aire complejos, recirculaciones por encima de los tabiques, zonas estancadas, trayectorias probables de las partículas y eficacia real de las impulsiones. Se impone como una verdadera herramienta de ayuda a la decisión, para evaluar objetivamente los dispositivos existentes y anticipar los defectos ligados a la geometría, a la implantación o al modo de impulsión.
A recordar. Compartimentar sin revisar la impulsión puede desplazar el problema en lugar de resolverlo: el confinamiento detiene la transferencia entre líneas pero concentra el polvo sobre el operario. Es la pareja compartimentación + impulsión vertical la que resuelve ambos.
Contaminación cruzada, difusores y compartimentación de un edificio de producción farmacéutica multilínea.
Es la transferencia de partículas de una línea de producción a otra a través del aire. Aquí, las ensacadoras liberan un poco de producto en cada sellado; al no estar compartimentadas las líneas, el aire circula por encima de los puestos y dispersa el polvo de una línea a otra. Un reto similar se trató en nuestro proyecto laboratorio farmacéutico, polvo.
Impulsan el aire paralelamente al techo en lugar de verticalmente. Esto crea recirculaciones que hacen ascender las partículas bajas, que luego pasan por encima de los tabiques centrales y alcanzan el pasillo de circulación.
Cerrar los tabiques y el pasillo mejora el confinamiento entre líneas, pero las recirculaciones de los difusores horizontales subsisten: la zona de ensacado se concentra entonces en partículas, sin difusión hacia los vecinos pero con un riesgo mayor para los operarios.
La configuración 3: cierre del pasillo aguas arriba, cierre de los tabiques centrales y reemplazo de las rejillas helicoidales por difusores cuadrados de impulsión vertical. Elimina las ascendencias y redirige las partículas hacia los retornos bajos.
Los puntos calientes alteran la aeráulica local. Aquí, los elementos de sellado alcanzan hasta 65 °C y crean zonas ascendentes; medir estas temperaturas permite integrarlas en el modelo CFD.
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El estudio asocia auditoría de campo y simulación numérica avanzada para dominar de forma duradera los riesgos de contaminación cruzada. Analizando flujos de aire, zonas de recirculación y trayectorias de partículas generadas por el ensacado, los ingenieros comprendieron los mecanismos reales de dispersión entre líneas y compararon tres escenarios. La configuración elegida — compartimentación + impulsión vertical — limita las recirculaciones, reduce la resuspensión del polvo y favorece la evacuación hacia los retornos, mejorando a la vez las condiciones de trabajo de los operarios.
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