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Laboratório Farmacêutico – Poeiras

Em poucas palavras

A EOLIOS Ingénierie estudou a concentração e a distribuição das partículas na linha de produção e no pavilhão. Estes estudos permitiram avaliar a existência de contaminação entre as duas linhas de produção e desenvolver um sistema de extração de poeiras de medicamentos.

Projeto

Laboratório Farmacêutico - Poeiras

Ano

2023

Cliente

IPSEN

Localização

França

Tipologia

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Descrição do projeto

Inicialmente, para reproduzir os fenómenos observados pelas equipas no local, a nossa equipa de engenheiros efectuou uma série de levantamentos no local para modelaro equipamento com a maior precisão possível. Estas leituras são cruciais para avaliar os vários parâmetros e fenómenos que podem ocorrer na sala.

Para garantir um resultado optimizado e preciso, os nossos engenheiros da EOLIOSC realizaram vários levantamentos repetidos para assegurar a máxima precisão. Embora estes dados tenham sido recolhidos com cuidado, existe um certo grau de incerteza devido às diversas variações inerentes ao inquérito humano. No entanto, podem ser utilizados para fornecer tendências precisas do caudal de ar.

Características do laboratório estudado

A sala limpa onde decorre a produção é uma sala de 832m3. Estão abertas 4 vagas. O ar é soprado através de 8 bocais localizados no teto. A recuperação é efectuada através de 16 bocais situados no fundo da sala.

Photo de grilles de diffusions d'air dans un laboratoire
Grelhas de sopro e de exaustão num laboratório - sala limpa

Série de medições no local

A linha de produção é composta por diferentes módulos que permitem o acondicionamento do produto. Cada elemento foi modelado à escala para proporcionar a máxima precisão.

Photo d'un laboratoire pharmaceutique
Modelo 3D do laboratório

Os elementos externos à linha de produção, mas que actuam como máscara auricular e podem influenciar os movimentos do ar, foram igualmente identificados para poderem ser modelados à escala.

Modélisation 3D d'un laboratoire de type salle blanche - identification des détails de modélisation
Modelo 3D do laboratório

Antecedentes e objectivos

O objetivo dos testes realizados é avaliar os movimentos globais do ar na sala de produção, a fim de identificar determinados fenómenos específicos. Estes fenómenos são essencialmente a recirculação do ar, as fugas de saída ou de entrada da linha de produção e os movimentos particulares do ar entre o ar de alimentação e o ar de retorno no fundo da sala.

No âmbito desta auditoria, a nossa equipa pôde efetuar uma série de testes.

  • Inicialmente, o objetivo dos testes era avaliar a evolução do fluxo de ar entre o sopro e a recuperação entre as diferentes linhas de produção.
  • Em segundo lugar, os testes consistiram na avaliação das taxas de fuga do interior para o exterior das linhas de produção, com o objetivo de destacar as zonas de fuga de poeiras finas.

Além disso, os nossos engenheiros térmicos e aeráulicos puderam efetuar uma série de medições da velocidade do ar em vários pontos da sala, com o objetivo de comparar os resultados das simulações com as condições encontradas no local.

Auditoria laboratorial

Protocolo de ensaio

Durante os ensaios, a saída da máquina de fumo foi apontada na direção do fluxo, sendo então necessário esperar alguns segundos para que o fluxo estabilizasse, a fim de captar os diferentes fenómenos com a maior precisão possível.

Verifica-se que o ar no sistema de circulação tende a fluir numa direção laminar em direção aos pontos de recuperação. No entanto, os testes de fumo revelaram alguns fenómenos interessantes.

Isto deve-se ao facto de os fumos tenderem a entrar pelo espaço entre as divisórias que separam as duas linhas de produção, em vez de se dirigirem para a unidade de trabalho mais próxima.

Audit fumigène dans un laboratoire pharmaceutique
Estudo do fumo num laboratório

Simulação CFD do movimento de poeiras num laboratório

Tendências das fugas de ar nas linhas de produção

Em primeiro lugar, a fim de avaliar a maioria das fugas de ar da linha de produção, colocámos a máquina de fumo no compartimento dos passageiros da área de colocação dos comprimidos e depois enchemo-la de fumo.

Após o enchimento, é fácil distinguir as áreas com maior fuga. Estas zonas situam-se principalmente à volta da porta e da escova.

O papel da simulação CFD

O objetivo do estudo é estimar a concentração e a distribuição de partículas finas na linha de produção e no pavilhão. O objetivo desta estimativa é avaliar se existe contaminação entre as duas linhas de produção.

Estes mapas de velocidade realçam a dinâmica global dos fluxos de ar na sala de produção. Esta dinâmica resulta em áreas de maior velocidade do ar no lado esquerdo da divisão, a área de fornecimento de ar, e menor velocidade do ar no lado direito, a área de retorno do ar.

Etude aéraulique d'un laboratoire de production de médicament - vitesse d'air à 1m du sol
Plano das velocidades do ar a a 1 m do solo
Etude aéraulique d'un laboratoire de production de médicament - vitesse d'air à 2m du sol
Plano das velocidades do ar a a 2 m do solo

A simulação também destaca os fenómenos identificados durante o estudo dos fumos.

Comparando as observações efectuadas durante o ensaio de fumos no local com os resultados da simulação, podem observar-se certas semelhanças. A zona de recirculação de baixa velocidade está localizada na abertura entre as duas divisórias.

As velocidades globais na sala são da ordem de 0,2 m/s, com zonas de baixa velocidade atrás do equipamento formando máscaras aeraúlicas.

Estudo da concentração de partículas finas

Zona de emissão de poeiras

As zonas de emissão de poeiras foram calibradas de acordo com as observações dos técnicos no local.

Existem 3 zonas principais:

  • O tanque
  • O braço de enchimento da calha
  • A escova de seleção

Rastreio CFD de poeiras da máquina para o pavilhão

Duas áreas principais de fuga de poeiras para o exterior da máquina. Estas fugas, muito localizadas, ocorrem através de pequenas aberturas nas portas ou nos espaços entre os módulos. Apesar da baixa proporção de fugas de partículas, isto representa um risco de contaminação.

Zones de dégagement de poudre et poussière lors de la production de médicaments
Identificação de poeiras na linha de produção
Modélisation CFD de la pollution de l'air par des poudres de médicaments
Representação de poeiras na cadeia de produção
Modélisation de la poussières en simulation CFD pour une machine de production de médicament dans un laboratoire pharmaceutique - étude de la poudre
Representação de poeiras na cadeia de produção

O risco de contaminação direta entre as duas máquinas é improvável, mas a contaminação não intencional por parte dos técnicos durante a manutenção não pode ser excluída, dado o nível de poeiras emitidas em torno da máquina.

Para ultrapassar este problema, concebemos sistemas de extração para as zonas de emissão identificadas.

Simulação CFD para laboratórios

A simulação numérica oferece novas perspectivas aos gabinetes de projeto. Isto permite planear um grande número de cenários e, consequentemente, controlar os imprevistos ligados a uma má conceção. No caso das instalações de produção, a modelização multifísica permite ter em conta todos os fenómenos na origem dos fluxos de calor e de ar que ocorrem ao longo da linha de produção, desde o sobreaquecimento até ao conforto dos trabalhadores, incluindo a garantia de não contaminação da produção.

Graças aos seus servidores de cálculo, os modelos EOLIOS podem ser simulados na sua totalidade, com um elevado grau de precisão, num espaço de tempo muito curto. Além disso, a experiência da EOLIOS em aerodinâmica geral permite à nossa equipa oferecer soluções inovadoras e pertinentes para os problemas de aerodinâmica, de climatização e de propagação de partículas finas. No entanto, implementar simulações CFD no seu processo de conceção significa recorrer a especialistas em mecânica dos fluidos, engenharia térmica e simulações numéricas para garantir que não surgem problemas no futuro.

Os nossos engenheiros EOLIOS têm uma grande experiência em auditorias, levando os seus conhecimentos diretamente ao local para otimizar a resolução dos diferentes problemas. Neste caso, a auditoria foi efectuada em todo o pavilhão de produção, permitindo localizar eficazmente as fugas de ar ao nível das máquinas, estudar os fluxos de ar e garantir a pureza da produção.

Os seus equipamentos de ponta permitem efetuar medições directas e distintas, garantindo uma avaliação do local, dos equipamentos, dos materiais e, se necessário, uma avaliação térmica incluindo pontes térmicas, perdas de calor e perdas de rendimento dos sistemas de climatização. As várias instalações de distribuição foram analisadas para destacar a possível contaminação da cadeia de produção.

Testes de fumo para verificar a instalação

A EOLIOS realizou recentemente uma auditoria de fumaça para garantir que os sistemas de aspiração utilizados na máquina de produção de medicamentos fossem dimensionados de forma ideal. Esta auditoria foi crucial para garantir que o equipamento de extração era capaz de fornecer uma extração eficaz das poeiras finas produzidas durante o processo de produção.

O principal objetivo desta auditoria era verificar se os actuais sistemas de aspiração eram adequados para satisfazer as exigências da produção de medicamentos. Para tal, a EOLIOS efectuou testes exaustivos com agentes de fumo adaptados ao ambiente de trabalho da máquina.

Ensaios de fumo para verificar a instalação aquando da aceitação

Graças à utilização destes geradores de fumo, foi possível visualizar e medir o fluxo de fumo gerado pela máquina de produção. Estes dados foram depois analisados pelos técnicos da EOLIOS para determinar se os sistemas de extração existentes eram capazes de captar e eliminar eficazmente estes fumos.

Os resultados da auditoria mostraram que os actuais sistemas de extração estavam de facto corretamente dimensionados e podiam gerir eficazmente os fumos produzidos pela máquina. Esta confirmação é essencial para garantir a qualidade dos medicamentos produzidos, evitando qualquer potencial contaminação devido à presença de fumos tóxicos ou indesejáveis.

Em conclusão, a auditoria aos fumos efectuada pela EOLIOS desempenhou um papel crucial na garantia do desempenho dos sistemas de aspiração utilizados na produção de medicamentos. Graças a esta análise aprofundada, pudemos confirmar que o equipamento foi corretamente dimensionado.

Resumo em vídeo do estudo

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