Estudio de contaminación – Líneas de producción farmacéutica

Se pidió a EOLIOS Ingénierie que analizara los flujos de aire y la dispersión de partículas en un laboratorio de producción. Gracias a una auditoría in situ y a varias simulaciones CFD asociadas, nuestros ingenieros caracterizaron los movimientos de aire, identificaron las zonas sensibles, comprendieron los mecanismos que podían provocar una contaminación cruzada entre las líneas de producción y propusieron soluciones concretas para evitar dicha contaminación.

Esta experiencia nos permite ofrecer soluciones a medida para mejorar la calidad del aire, el control del flujo y la seguridad del laboratorio.

EOLIOS es líder en simulación CFD aplicada a entornos interiores complejos, basándose en la amplia información obtenida en campañas de medición y en numerosos estudios realizados en emplazamientos reales.

Control de los flujos de aire en los laboratorios: minimizar el riesgo de contaminación cruzada

El aire como vector de partículas

Elaire de una sala blancanunca es neutro: transporta, diluye o concentra partículas finas procedentes de procesos, operarios o equipos. El más mínimo fallo en el suministro de aire, una recirculación inesperada o una turbulencia localizada pueden provocar la dispersión de polvo hacia zonas sensibles o puestos de trabajo adyacentes. Por tanto, comprender cómo circula realmente el aire es esencial para controlar el riesgo de contaminación cruzada, sobre todo en entornos farmacéuticos, donde la calidad del producto depende directamente de la estabilidad aerólica.

Caso práctico: riesgo de contaminación cruzada entre líneas de producción

En este laboratorio, cinco líneas de producción funcionan en paralelo. Durante cada ciclo, las ensacadoras liberan una pequeña cantidad de producto al aire en el momento del sellado: se trata de un fenómeno normal, inherente al proceso, pero se vuelve problemático cuando el entorno no está compartimentado. En esta zona de trabajo, las líneas no están físicamente aisladas unas de otras. El aire circula libremente por encima de los puestos de trabajo, lo que favorece la dispersión de polvo de una línea a otra. Esta transferencia de partículas crea un riesgo de contaminación cruzada, con cuestiones de calidad, limpieza y conformidad en juego, por lo que es esencial controlar los flujos de aire.

Comprender los flujos de aire con una auditoría

Prueba de humo

En una primera fase de auditoríase identificó el comportamiento del aire mediante pruebas de humo. Estas pruebas revelaron varios fenómenos dignos de mención.
En primer lugar, las rejillas helicoidales utilizadas impulsan el aire en paralelo al techo, en lugar de verticalmente, lo que tiene el efecto de crear zonas de recirculación que permiten que las partículas de bajo nivel asciendan y se difundan.

Como resultado de este soplado paralelo, el flujo de aire recorre el techo y, en particular, consigue pasar por encima de los tabiques centrales, que están abiertos en la parte superior. Esto reduce el riesgo de contaminación en la zona.

Por último, se comprobó que las partículas se esparcían por el pasillo, lo que permitía a los usuarios pasar de una línea a otra, creando una fuente potencial de contaminación.

Estos resultados confirman que la configuración inicial no garantiza una contención eficaz, en particular debido al soplado horizontal de las rejillas helicoidales.

Cámara térmica

Es importante realizar un estudio térmico del local a estudiar, ya que los puntos calientes, si existen, pueden modificar significativamente la aeráulica local.

Un estudio realizado con una cámara térmica revela la presencia deelementos calefactores vinculados al sellado de bolsitas y otros dispositivos, cuya temperatura aumenta hasta 65°C, lo que puede alterar localmente los flujos de aire y crear zonas de ascenso.

Estas mediciones nos han permitido comprender mejor el comportamiento real de los flujos y alimentar la modelización CFD.

Optimizar una configuración con CFD

Modelado 3D y simulación de varias configuraciones

Se elaboró un modelo 3D completo de la sala de producción para garantizar la precisión de los resultados del CFD. Para ello, los ingenieros de EOLIOS se basaron en las mediciones realizadas durante la auditoría, los planos del lugar y la documentación técnica de los distintos elementos susceptibles de influir en el comportamiento termoaerodinámico de la sala.

Se estudiaron tres escenarios: la configuración existente, laadición de tabiques y una configuración optimizada con difusores modificados.

Configuración 1 - Situación actual

Esta simulación estudia la configuración original, sin modificaciones de diseño. Sirve tanto como simulación de referencia como para comprobar la coherencia del modelo con las mediciones realizadas durante la auditoría.

Los primeros resultados confirman las observaciones realizadas durante la auditoría: los difusores rotacionales que soplan horizontalmente generan recirculación, lo que permite que las partículas emitidas a baja altura suban a niveles superiores y luego se difundan, sobre todo a través de la abertura situada encima de los tabiques centrales. Además, algunas de las partículas se desplazan por el pasillo , cerca de las ensacadoras, contaminando la línea adyacente.

Configuración 1 - Situación actual

Como se comprobó queuna parte importante de la transmisión de partículas tenía lugar por encima de los tabiques centrales y a través del pasillo, se propuso compartimentar estas zonas para eliminar el flujo en estos puntos.

Cerrar los tabiques mejora significativamente la contención entre las cadenas, pero la recirculación creada por los difusores horizontales permanece. Como resultado, la zona de ensacado está muy concentrada en partículas, ya que las partículas de bajo nivel se redirigen hacia arriba, pero ya no se difunden hacia las cadenas vecinas.

La división de la línea ha limitado la propagación de partículas a otras líneas. Sin embargo, la concentración de partículas en las zonas de trabajo de los operarios es muy alta, lo que podría suponer un riesgo para la salud.

Configuración 3 - Difusores verticales y tabiquería optimizada

La configuración final combina :

Cierre del corredor aguas arriba;
Cerrar los tabiques centrales ;
Sustitución de las rejillas rotacionales por difusores cuadrados con descarga de aire vertical.

El cambio de las rejillas de descarga de aire ha reducido visible mente las zonas de recirculación presentes en las configuraciones anteriores. Como resultado, han desaparecido las fuertes corrientes ascendentes situadas bajo las rejillas, lo que limita considerablemente las oportunidades de que las partículas se eleven a mayor altura y luego se difundan. En su lugar, las partículas se redirigen hacia las rejillas de recuperación situadas en las paredes de la parte inferior.

Qué permite el estudio: validar, corregir y asegurar el control a largo plazo de los flujos de aire y la dispersión de partículas.

Utilizar CFD para controlar la contaminación cruzada

El estudio CFD realizado por EOLIOS en esta sala blanca de varias líneas proporciona una comprensión detallada y operativa de los fenómenos de dispersión de partículas que se generan durante las operaciones de sellado. Cada ciclo de sellado difunde una cantidad muy pequeña de producto en el aire, un fenómeno normal pero crítico cuando varias líneas comparten el mismo volumen.

Gracias a una modelización realista del laboratorio, los equipos, los sopladores y las barreras físicas, el análisis permiteidentificar con precisión cómo los flujos de aire transportan estas partículas de una línea a otra. El estudio pone de relieve las zonas sensibles, valida o invalida las configuraciones existentes y sugiere ajustes prácticos para limitar la recirculación y reducir el riesgo de contaminación cruzada.

El valor añadido de la simulación digital: hacer visible lo invisible

El CFD permite visualizar fenómenos imposibles de medir directamente:

Movimientos aéreos complejos ;
Recirculaciones sobre tabiques ;
Zonas estancadas ;
Trayectorias probables de las partículas ;
Eficacia real de sopladores y compartimentos.

Gracias a este enfoque riguroso, es posibleactuar de forma selectiva identificando los puntos débiles del sistema y probando virtualmente distintas modificaciones (tabiques, tipos de rejillas, compartimentación del pasillo ascendente, etc.).

Una verdadera herramienta de toma de decisiones

La simulación es aquí una herramienta estratégica: no sólo puede evaluar objetivamente los sistemas existentes, sino también anticipar fallos relacionados con la geometría, la disposición o el método de soplado. Al visualizar los flujos y cuantificar el impacto de cada cambio, la CFD transforma la prevención en una toma de decisiones informada.

Un enfoque de la calidad y el rendimiento

Más allá del análisis inmediato, este estudio forma parte de un enfoque de mejora continua:

Reducir el polvo en origen ;
Refuerza la separación entre líneas ;
Optimización de los sopladores;
Diseñar entornos más robustos y controlados.

Para los entornos industriales sensibles (farmacéutico, cosmético, alimentario, electrónico, etc.), la CFD se está convirtiendo en una herramienta de gestión esencial: controlar los flujos de aire, limitar la contaminación cruzada y garantizar la conformidad de las zonas de producción con los requisitos del mañana.

La experiencia de EOLIOS Ingénierie en el control de los flujos y la calidad del aire en salas blancas

El estudio realizado por EOLIOS en este laboratorio farmacéutico demuestra el valor de un enfoque que combina la auditoría in situ y la simulación digital. Al visualizar los flujos de aire, las zonas de recirculación y las trayectorias de partículas invisibles a simple vista, el equipo pudo identificar los mecanismos reales de contaminación cruzada entre líneas de producción y evaluar el impacto de las disposiciones propuestas.

Este enfoque, a medio camino entre la ingeniería aeráulica avanzada y el conocimiento detallado de los procesos industriales, ilustra la capacidad de EOLIOS para ayudar a los laboratorios a encontrar soluciones fiables y prácticas adaptadas a sus limitaciones de producción. Gracias a un análisis objetivo y a escenarios comparativos, el estudio pudo orientar la elección técnica hacia una configuración de soplado más estable y homogénea, que limita significativamente la resuspensión de polvo.

Gracias a esta experiencia, EOLIOS ayuda a proteger entornos sensibles, reducir el riesgo de contaminación y garantizar que las instalaciones de producción farmacéutica funcionen de forma más controlada y sostenible.

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Vídeo resumen del estudio

Resumen del estudio

El estudio realizado por EOLIOS ingénierie se centra en laoptimización térmica de los centros de datos a hiperescala, mediante simulaciones CFD (Dinámica de Fluidos Computacional). Este enfoque permite mejorar la circulación del aire y laeficacia de los sistemas de refrigeración, reduciendo así el consumo de energía y lahuella de carbono. Los centros de datos a hiperescala, utilizados por gigantes tecnológicos como Amazon y Google, requieren soluciones modulares, automatizadas y sostenibles. EOLIOS ha identificado problemas como el sobrecalentamiento y la formación de bucles, y ha propuesto soluciones como la instalación de capós para mitigar estos fenómenos. La integración de gemelos digitales para simulaciones precisas ha permitido prever mejoras significativas. Trabajando en estrecha colaboración con los clientes, EOLIOS ha optimizado la configuración de los sistemas de refrigeración, aumentando su eficacia y reduciendo al mismo tiempo los costes energéticos. Este estudio demuestra el impacto crucial de las simulaciones CFD en el rendimiento y la sostenibilidad de los centros de datos modernos.