Estudo de contaminação – Linhas de produção farmacêutica

A EOLIOS Ingénierie foi convidada a analisar os fluxos de ar e a dispersão de partículas num laboratório de produção. Graças a uma auditoria no local e a várias simulações CFD associadas, os nossos engenheiros caracterizaram os movimentos de ar, identificaram as zonas sensíveis, compreenderam os mecanismos que poderiam levar a uma contaminação cruzada entre as linhas de produção e propuseram soluções concretas para evitar essa contaminação.

Esta experiência permite-nos fornecer soluções personalizadas para melhorar a qualidade do ar, o controlo do fluxo e a segurança do laboratório.

A EOLIOS é líder na simulação CFD aplicada a ambientes interiores complexos, com base em extensos resultados de campanhas de medição e numerosos estudos realizados em locais reais.

Controlo dos fluxos de ar nos laboratórios: minimizar o risco de contaminação cruzada

O ar como vetor de partículas

Oar de uma sala limpanunca é neutro: transporta, dilui ou concentra partículas finas provenientes de processos, operadores ou equipamentos. A mais pequena falha no fornecimento de ar, a recirculação inesperada ou a turbulência localizada podem causar a dispersão de poeiras para áreas sensíveis ou estações de trabalho adjacentes. Compreender a forma como o ar circula é, por isso, essencial para controlar o risco de contaminação cruzada, particularmente em ambientes farmacêuticos onde a qualidade do produto depende diretamente da estabilidade aeráulica.

Estudo de caso: um risco de contaminação cruzada entre linhas de produção

Neste laboratório, cinco linhas de produção funcionam em paralelo. Durante cada ciclo, as máquinas de ensacar libertam uma pequena quantidade de produto para o ar no momento da selagem: trata-se de um fenómeno normal, inerente ao processo, mas que se torna problemático quando o ambiente não está compartimentado. Nesta área de trabalho, as linhas não estão fisicamente isoladas umas das outras. O ar circula livremente por cima dos postos de trabalho, o que favorece a dispersão de poeiras de uma linha para outra. Esta transferência de partículas cria um risco de contaminação cruzada, com questões de qualidade, limpeza e conformidade em jogo, tornando essencial o controlo dos fluxos de ar.

Compreender os fluxos de ar com uma auditoria

Teste de fumo

Uma primeira fase de auditoriapermitiu identificar o comportamento do ar através de testes de fumo. Estes testes revelaram vários fenómenos dignos de nota.
Em primeiro lugar, as grelhas helicoidais utilizadas insuflam o ar paralelamente ao teto, em vez de o fazerem verticalmente, o que tem o efeito de criar zonas de recirculação que permitem a subida e a difusão de partículas de baixo nível.

Graças a este sopro paralelo, o fluxo de ar corre ao longo do teto e, em particular, consegue passar por cima das divisórias centrais, que são abertas na parte superior. Isto reduz o risco de contaminação na zona.

Por último, verificou-se que as partículas se espalharam no corredor, permitindo que os utilizadores passassem de uma linha para outra, criando uma potencial fonte de contaminação.

Estes resultados confirmam que a configuração inicial não garante um confinamento eficaz, nomeadamente devido ao sopro horizontal das grelhas helicoidais.

Câmara térmica

É importante efetuar um estudo térmico da sala a estudar, uma vez que os pontos quentes, caso existam, são susceptíveis de modificar significativamente a aerodinâmica local.

Um estudo realizado com uma câmara térmica revela a presença deelementos de aquecimento ligados à selagem de saquetas e outros dispositivos, cuja temperatura pode atingir os 65°C, o que pode perturbar localmente os fluxos de ar e criar zonas de ascensão.

Estas medições permitiram-nos compreender melhor o comportamento real dos fluxos e alimentar a modelização CFD.

Otimizar uma configuração com CFD

Modelação 3D e simulação de várias configurações

Para garantir a precisão dos resultados do CFD, foi elaborado um modelo 3D completo da sala de produção. Para isso, os engenheiros da EOLIOS basearam-se nas medições realizadas durante a auditoria, nas plantas do local e na documentação técnica dos diversos elementos susceptíveis de influenciar o comportamento termo-aerodinâmico da sala.

Foram estudados três cenários: a configuração existente, aadição de divisórias e uma configuração optimizada com difusores modificados.

Configuração 1 - Situação atual

Esta simulação estuda a configuração original, sem qualquer alteração de conceção. Serve simultaneamente de simulação de referência e de verificação da coerência do modelo com as medições efectuadas durante a auditoria.

Os primeiros resultados confirmam as observações feitas durante a auditoria: os difusores de turbilhão que sopram horizontalmente geram recirculação, o que permite que as partículas emitidas a baixa altitude se elevem a níveis mais altos e depois se difundam, nomeadamente através da abertura localizada acima das divisórias centrais. Além disso, uma parte das partículas desloca-se ao longo do corredor junto às máquinas de ensacamento, contaminando a linha adjacente.

Configuração 1 - Situação atual

Uma vez que se verificou queuma parte significativa da transmissão de partículas ocorria acima das divisórias centrais e através do corredor, foi proposta a compartimentação destas áreas de modo a eliminar o fluxo nestes pontos.

O fecho das divisórias melhora significativamente o confinamento entre as cadeias, mas a recirculação criada pelos difusores horizontais mantém-se. A zona de ensacamento é, portanto, altamente concentrada em termos de partículas, uma vez que as partículas de baixo nível são redireccionadas para cima, mas já não se difundem para as linhas vizinhas.

A compartimentação da linha limitou a propagação de partículas para outras linhas. No entanto, a concentração de partículas nas áreas de trabalho dos operadores é muito elevada, o que pode constituir um risco para a saúde.

Configuração 3 - Difusores verticais e divisórias optimizadas

A configuração final combina :

Fecha o corredor a montante;
Fecha as divisórias centrais;
Substituição das grelhas de turbilhão por difusores quadrados com descarga de ar vertical.

A mudança das grelhas de descarga de ar reduziu visivelmente as zonas de recirculação presentes nas configurações anteriores. Como resultado, as fortes correntes de ar ascendentes sob as grelhas desapareceram, limitando severamente as oportunidades para as partículas subirem a altitudes mais elevadas e depois serem difundidas. Em vez disso, as partículas são redireccionadas para as grelhas de recuperação localizadas nas paredes do fundo.

O que permite o estudo: validar, corrigir e assegurar o controlo a longo prazo dos fluxos de ar e da dispersão de partículas

Utilização de CFD para controlar a contaminação cruzada

O estudo CFD realizado pela EOLIOS nesta sala limpa com várias linhas permite compreender de forma detalhada e operacional os fenómenos de dispersão de partículas gerados durante as operações de selagem. Cada ciclo de selagem difunde uma quantidade muito pequena de produto no ar, um fenómeno normal mas crítico, quando várias linhas partilham o mesmo volume.

Utilizando uma modelação realista do laboratório, do equipamento, dos ventiladores e das barreiras físicas, a análiseidentifica com precisão a forma como os fluxos de ar transportam estas partículas de uma linha para outra. O estudo destaca as áreas sensíveis, valida ou invalida as configurações existentes e sugere ajustes práticos para limitar a recirculação e reduzir o risco de contaminação cruzada.

O valor acrescentado da simulação digital: tornar visível o invisível

A CFD permite visualizar fenómenos que são impossíveis de medir diretamente:

Movimentos de ar complexos ;
Recirculações sobre divisórias ;
Zonas de estagnação ;
Trajectórias prováveis das partículas ;
Eficiência real dos ventiladores e compartimentos.

Graças a esta abordagem rigorosa, é possívelatuar de forma orientada, identificando os pontos fracos do sistema e testando virtualmente diferentes modificações (divisórias, tipos de grelhas, compartimentação do corredor a montante, etc.).

Uma verdadeira ferramenta de decisão

A simulação é aqui uma ferramenta estratégica: não só pode avaliar objetivamente os sistemas existentes, como também pode antecipar falhas ligadas à geometria, à disposição ou ao método de sopro. Ao visualizar os fluxos e ao quantificar o impacto de cada alteração, o CFD transforma a prevenção numa tomada de decisão informada.

Uma abordagem à qualidade e ao desempenho

Para além da análise imediata, este estudo faz parte de uma abordagem de melhoria contínua:

Reduzir as poeiras na fonte ;
Reforça a separação entre as linhas ;
Otimização dos ventiladores;
Concebe ambientes mais robustos e controlados.

Para os ambientes industriais sensíveis (farmacêutica, cosmética, alimentar, eletrónica, etc.), o CFD torna-se uma ferramenta de gestão essencial: controlar os fluxos de ar, limitar a contaminação cruzada e garantir a conformidade das zonas de produção com as exigências do futuro.

A experiência da EOLIOS Ingénierie no controlo dos fluxos e da qualidade do ar em salas limpas

O estudo realizado pela EOLIOS neste laboratório farmacêutico demonstra o valor de uma abordagem que combina auditoria in loco e simulação digital. Visualizando os fluxos de ar, as zonas de recirculação e as trajectórias das partículas invisíveis a olho nu, a equipa pôde identificar os mecanismos reais de contaminação cruzada entre as linhas de produção e avaliar o impacto das medidas propostas.

Esta abordagem, a meio caminho entre a engenharia aeroeléctrica avançada e o conhecimento detalhado dos processos industriais, ilustra a capacidade da EOLIOS de ajudar os laboratórios a encontrar soluções fiáveis e práticas, adaptadas às suas limitações de produção. Graças a uma análise objetiva e a cenários comparativos, o estudo permitiu orientar a escolha técnica para uma configuração de sopro mais estável, mais homogénea e que limita significativamente a ressuspensão do pó.

Através desta experiência, a EOLIOS ajuda a proteger ambientes sensíveis, a reduzir o risco de contaminação e a garantir que as instalações de produção farmacêutica funcionem de forma mais controlada e sustentável.

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Resumo em vídeo do estudo

Resumo do estudo

O estudo realizado pela EOLIOS neste edifício de produção farmacêutica evidencia a importância de uma abordagem global, combinando uma auditoria de campo e uma simulação digital avançada, para controlar de forma sustentável os riscos de contaminação cruzada. Analisando com precisão os fluxos de ar, as zonas de recirculação e as trajetórias das partículas geradas pelas operações de ensacamento, os engenheiros puderam compreender os mecanismos reais de dispersão entre as linhas de produção e identificar os limites da configuração existente.

Graças a uma modelização CFD realista que integra os equipamentos, as fontes de calor e os dispositivos de descarga de ar, vários cenários foram objetivamente comparados. Esta abordagem permitiu avaliar a eficácia da compartimentação, medir o impacto dos difusores horizontais e demonstrar as vantagens de uma configuração optimizada que combina compartimentação e descarga de ar vertical. As soluções adoptadas limitam a recirculação, reduzem significativamente a ressuspensão das poeiras e favorecem a evacuação das partículas para os pontos de recuperação, melhorando simultaneamente as condições de trabalho dos operadores.

Na encruzilhada da engenharia aeroespacial, da compreensão dos processos industriais e das exigências regulamentares farmacêuticas, este estudo ilustra a capacidade do EOLIOS de transformar fenómenos invisíveis em alavancas concretas de decisão. Ao fornecer recomendações fiáveis, adaptadas aos constrangimentos do local e validadas por simulação, o EOLIOS contribui para tornar os ambientes sensíveis mais seguros, melhorar a qualidade da produção e garantir um funcionamento mais controlado e sustentável das instalações farmacêuticas.

Resumo em vídeo da missão

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