EOLIOS estudió por CFD la concentración y la distribución del polvo de medicamentos en una sala blanca farmacéutica, con el fin de evaluar el riesgo de contaminación entre líneas de producción y de dimensionar un sistema de aspiración.
EOLIOS Ingeniería estudió la concentración y la distribución de las partículas en la línea de producción así como en la sala. Estos estudios permitieron evaluar si hay contaminación entre las dos líneas de producción y desarrollar un sistema de aspiración del polvo de medicamentos.
Lo esencial. Para IPSEN, EOLIOS estudió por CFD la concentración y la distribución del polvo de medicamentos en una sala blanca de 832 m³. Una auditoría de humo in situ, un trazado CFD de las partículas y mediciones de velocidad localizaron las fugas de las líneas de producción y el riesgo de contaminación, y luego dimensionaron sistemas de aspiración, validados por un ensayo de humo de recepción.
En un primer momento, con el fin de reproducir los fenómenos observados por los equipos en el sitio, nuestro equipo de ingenieros realizó una serie de levantamientos in situ para modelizar con la mayor precisión posible los equipos. Estos levantamientos son determinantes para evaluar los diferentes parámetros y fenómenos que pueden producirse dentro de la sala, y proporcionan las tendencias aeráulicas de forma precisa.
La sala blanca donde se realiza la producción es una sala de 832 m³. Se observa la presencia de 4 aberturas. La impulsión se realiza por 8 boquillas situadas en el techo; el retorno se realiza por 16 boquillas situadas al fondo de la sala.
La línea de producción está compuesta por diferentes módulos que permiten el embalaje del producto. Cada elemento se modelizó a escala con el fin de aportar la máxima precisión. Los elementos externos a la línea — pero que actúan como máscara aeráulica y pueden influir en los desplazamientos del aire — también se relevaron para modelizarlos a escala.
Una máscara aeráulica es un obstáculo, mobiliario, máquina o tabique, que desvía o frena el aire y crea detrás de sí zonas de baja velocidad o de recirculación donde las partículas pueden acumularse. Se modeliza a escala para reproducir estos efectos.
Los tests realizados tienen por objetivo evaluar los movimientos aeráulicos globales en la sala de producción con el fin de identificar ciertos fenómenos particulares: recirculaciones de aire, fugas salientes o entrantes de las líneas de producción, y movimientos de aire particulares entre la impulsión y el retorno al fondo de la sala.
Nuestros ingenieros termo-aeráulicos realizaron además una serie de mediciones de las velocidades de aire en diferentes puntos de la sala, con el fin de relacionar los resultados de simulación con las condiciones observadas in situ.
Durante los tests, la salida de la máquina de humo estaba orientada en el sentido del flujo; luego había que esperar unos segundos a que el flujo se estabilizara con el fin de captar con la mayor precisión los diferentes fenómenos. Se observa que el aire a la altura de la circulación tiende efectivamente a alcanzar los retornos de forma laminar. Sin embargo, el humo tiende más bien a colarse por el espacio entre los tabiques que separan las dos líneas de producción, en lugar de dirigirse hacia los retornos más cercanos.
Un ensayo de humo inyecta un humo neutro en el aire para hacer visibles los flujos reales: sentido de los flujos, recirculaciones, fugas. Calibra el modelo CFD con el comportamiento observado y sirve también de control de recepción tras las obras.
Para evaluar las fugas de aire mayoritarias de la línea de producción, la máquina de humo se colocó en el habitáculo de la zona de vertido de los comprimidos, y luego se llenó de humo. Se distinguen entonces fácilmente las zonas donde las fugas son más elevadas — esencialmente a la altura de la puerta y el cepillo.
Los planos de velocidad ponen de manifiesto la dinámica global de los flujos de aire en la sala: velocidades más elevadas en la parte izquierda (zona de impulsión) y más bajas en la parte derecha (zona de retorno). Las velocidades globales en la sala son del orden de 0,2 m/s, con zonas de baja velocidad detrás de los equipos que forman máscaras aeráulicas — entre ellas una recirculación a la altura de la abertura entre los dos tabiques, ya detectada durante el test de humo.
Las zonas de emisión de polvo se calibraron según las observaciones de los técnicos en el sitio. Se observan 3 zonas principales: la cuba, el brazo de llenado del raíl y el cepillo de clasificación. El trazado CFD pone de manifiesto dos principales zonas de fuga de polvo hacia el exterior de la máquina, muy localizadas (ligeras aberturas a la altura de las puertas o de los espacios entre módulos). A pesar de su baja proporción, estas fugas representan un riesgo de contaminación.
El trazado de partículas sigue numéricamente polvos emitidos en puntos precisos para visualizar su recorrido, su concentración y los puntos de fuga fuera de las máquinas. Cuantifica el riesgo de contaminación y guía la colocación de las aspiraciones.
Los riesgos de contaminación directa entre las dos máquinas son poco probables; en cambio, no se puede excluir una contaminación involuntaria a través de los técnicos durante los mantenimientos, dada la tasa de polvo emitida alrededor de la máquina. Para paliar esta problemática, dimensionamos sistemas de aspiración a la altura de las zonas de emisión identificadas.
A recordar. Aquí el riesgo no es la contaminación directa entre máquinas sino el transporte involuntario por los operarios: bastan unas pocas fugas muy localizadas. Apuntar la aspiración a la fuente vale más que tratar todo el volumen.
EOLIOS realizó una auditoría de humo de recepción con el fin de garantizar el dimensionamiento óptimo de los sistemas de aspiración de la máquina de producción de medicamentos. El objetivo: verificar que el equipo de aspiración era capaz de proporcionar una extracción eficaz del polvo fino producido durante el proceso. Gracias al humo, los flujos pudieron visualizarse y medirse, y luego ser analizados por nuestros expertos.
Los resultados confirmaron que los sistemas de aspiración instalados estaban correctamente dimensionados y gestionaban eficazmente los humos producidos — una confirmación esencial para garantizar la calidad de los medicamentos y evitar toda contaminación.
Polvo de medicamentos, fugas de las líneas de producción y dimensionamiento de la aspiración en una sala blanca.
Trazando el polvo emitido en los puntos de producción y siguiendo su dispersión, la CFD localiza las fugas fuera de las máquinas y las zonas donde el aire se estanca. De ahí se deducen el riesgo de contaminación y la ubicación de las aspiraciones. Ver también nuestro proyecto aeráulica de una sala blanca.
Hace visible el flujo: se ve el aire alcanzar los retornos de forma laminar, pero también colarse entre los tabiques. Estas observaciones calibran el modelo CFD y confirman, en la recepción, que la aspiración instalada extrae bien el polvo.
Tres zonas principales emiten: la cuba, el brazo de llenado del raíl y el cepillo de clasificación. El trazado muestra dos fugas principales hacia el exterior, muy localizadas, en las puertas y los espacios entre módulos.
Porque actúan como máscaras aeráulicas: desvían el aire y crean recirculaciones y zonas de baja velocidad, aquí unos 0,2 m/s. Sin estos obstáculos, la simulación pasaría por alto las zonas reales de acumulación.
Se apuntan las zonas de emisión identificadas, se dimensiona el caudal de extracción y luego se verifica mediante un ensayo de humo de recepción que el polvo se capta bien. Los resultados confirmaron un dimensionamiento correcto.
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La simulación numérica ofrece nuevas perspectivas a las oficinas de diseño: permite prever un gran número de escenarios y dominar los imprevistos ligados a un mal diseño. En el caso de las salas blancas farmacéuticas, la modelización multifísica tiene en cuenta el conjunto de los fenómenos termo-aeráulicos a lo largo de la línea — desde los sobrecalentamientos hasta el confort de los colaboradores, pasando por la garantía de no contaminación de la producción. La auditoría, realizada sobre la totalidad de la sala, permitió situar eficazmente las fugas de aire, estudiar los flujos y dimensionar los sistemas de aspiración.
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