EOLIOS ha analizzato tramite audit e simulazione CFD i flussi d’aria e la dispersione delle particelle di un edificio di produzione farmaceutica multilinea, e ha confrontato tre configurazioni per eliminare il rischio di contaminazione incrociata.
EOLIOS Ingegneria è stata incaricata di analizzare i flussi d’aria e la dispersione delle particelle all’interno di un laboratorio di produzione. Attraverso un audit in sito e diverse simulazioni CFD, i nostri ingegneri hanno caratterizzato i movimenti d’aria, individuato le zone sensibili, compreso i meccanismi di contaminazione incrociata tra le linee e proposto soluzioni concrete.
L'essenziale. In un edificio farmaceutico dove cinque linee di produzione operano in parallelo senza compartimentazione, EOLIOS ha caratterizzato tramite audit (fumo + termocamera) e CFD la dispersione delle polveri di confezionamento. Tre configurazioni sono state confrontate; la soluzione scelta combina compartimentazione e mandata verticale per eliminare i ricircoli e il rischio di contaminazione incrociata.
In una camera bianca, l’aria non è mai neutra: trasporta, diluisce o concentra le particelle fini provenienti dai processi, dagli operatori o dalle attrezzature. Il minimo difetto di mandata, un ricircolo imprevisto o una turbolenza localizzata possono provocare una dispersione delle polveri verso le zone sensibili. Comprendere come l’aria circola realmente è quindi essenziale, in particolare nel settore farmaceutico in cui la qualità del prodotto dipende direttamente dalla stabilità dei flussi.
La contaminazione incrociata è il trasferimento involontario di particelle da una zona o linea di produzione a un'altra, qui per via aerea. Nel farmaceutico compromette la qualità del prodotto; controllarla significa controllare i flussi d'aria e la compartimentazione.
In questo laboratorio, cinque linee di produzione operano in parallelo. A ogni ciclo, le macchine confezionatrici rilasciano nell’aria una piccola quantità di prodotto al momento della sigillatura — un fenomeno normale, ma problematico quando l’ambiente non è compartimentato. Poiché le linee non sono fisicamente isolate, l’aria circola liberamente sopra le postazioni di lavoro, favorendo la dispersione delle polveri da una linea all’altra e creando un rischio di contaminazione incrociata.
Una prima fase di audit ha permesso di individuare il comportamento dell’aria tramite test del fumo. Questi test hanno rivelato che le griglie a turbolenza soffiano l’aria parallelamente al soffitto, e non verticalmente — creando zone di ricircolo che permettono alle particelle a bassa quota di risalire e poi diffondersi. Il flusso scorre lungo il soffitto, passa sopra le partizioni centrali (aperte in alto) e le particelle si diffondono nel corridoio di circolazione, fonte di potenziale contaminazione.
Il test del fumo inietta un fumo neutro per rendere visibili i flussi reali: direzione della mandata, ricircoli, superamento delle partizioni. Rivela qui che le griglie a turbolenza soffiano lungo il soffitto anziché scendere verso le riprese.
Uno studio termico è essenziale, poiché i punti caldi possono alterare significativamente l’aeraulica locale. La termocamera evidenzia elementi riscaldanti legati alla sigillatura dei sacchetti che salgono fino a 65 °C, in grado di disturbare localmente i flussi e creare zone ascendenti. Queste misure hanno alimentato la modellazione CFD.
Un diffusore a turbolenza miscela l'aria a lama lungo il soffitto, il che favorisce i ricircoli; un diffusore quadrato a mandata verticale spinge l'aria dritta verso il suolo e le riprese basse. Il secondo limita la risospensione delle particelle.
Un modello 3D completo del locale è stato realizzato a partire dalle misure dell’audit, dalle planimetrie del sito e dalla documentazione tecnica delle attrezzature. Sono stati studiati tre scenari: la configurazione esistente, l’aggiunta di partizioni e infine una configurazione ottimizzata con modifica dei diffusori.
Simulazione di riferimento, utilizzata per verificare la coerenza del modello con le misure. Conferma le constatazioni dell’audit: i diffusori a turbolenza generano ricircoli che fanno risalire le particelle, diffuse attraverso l’apertura sopra le partizioni centrali; alcune imboccano il corridoio per contaminare la linea adiacente.
Poiché la trasmissione avviene principalmente sopra le partizioni centrali e attraverso il corridoio, è stato proposto di compartimentare questi spazi. La chiusura migliora nettamente il confinamento tra le linee, ma i ricircoli dei diffusori orizzontali persistono: la zona di confezionamento diventa fortemente concentrata di particelle — senza diffusione verso le linee vicine, ma con un rischio maggiore per gli operatori.
La configurazione finale combina la chiusura del corridoio a monte, la chiusura delle partizioni centrali e la sostituzione delle griglie a turbolenza con diffusori quadrati a mandata verticale. Questa modifica riduce fortemente i ricircoli: le correnti ascensionali sotto le griglie scompaiono, limitando la risalita delle particelle; queste vengono invece reindirizzate verso le griglie di ripresa basse.
Grazie a una modellazione realistica del laboratorio, delle attrezzature, delle mandate e delle barriere fisiche, l’analisi individua con precisione come i flussi d’aria trasportano le particelle da una linea all’altra. Evidenzia le zone sensibili, valida o invalida le configurazioni e propone aggiustamenti concreti per limitare i ricircoli e ridurre il rischio di contaminazione incrociata.
La CFD rende visibile l’invisibile: movimenti d’aria complessi, ricircoli sopra le partizioni, zone di ristagno, traiettorie probabili delle particelle ed efficacia reale della mandata. Si impone come un vero e proprio strumento di supporto alle decisioni, per valutare oggettivamente i dispositivi esistenti e anticipare i difetti legati alla geometria, alla disposizione o alla modalità di mandata.
Da ricordare. Compartimentare senza rivedere la mandata può spostare il problema anziché risolverlo: il confinamento ferma il trasferimento tra le linee ma concentra le polveri sull'operatore. È la coppia compartimentazione + mandata verticale a risolvere entrambi.
Contaminazione incrociata, diffusori e compartimentazione di un edificio di produzione farmaceutica multilinea.
È il trasferimento di particelle da una linea di produzione a un'altra attraverso l'aria. Qui le confezionatrici rilasciano un po' di prodotto a ogni sigillatura; poiché le linee non sono compartimentate, l'aria circola sopra le postazioni e disperde le polveri da una linea all'altra. Una sfida simile è stata trattata nel nostro progetto laboratorio farmaceutico, polveri.
Soffiano l'aria parallelamente al soffitto anziché verticalmente. Questo crea ricircoli che fanno risalire le particelle basse, che poi passano sopra le partizioni centrali e raggiungono il corridoio di circolazione.
Chiudere le partizioni e il corridoio migliora il confinamento tra le linee, ma i ricircoli dei diffusori orizzontali persistono: la zona di confezionamento si concentra allora di particelle, senza diffusione verso i vicini ma con un rischio maggiore per gli operatori.
La configurazione 3: chiusura del corridoio a monte, chiusura delle partizioni centrali e sostituzione delle griglie a turbolenza con diffusori quadrati a mandata verticale. Elimina le correnti ascensionali e reindirizza le particelle verso le riprese basse.
I punti caldi alterano l'aeraulica locale. Qui gli elementi di sigillatura salgono fino a 65 °C e creano zone ascendenti; misurare queste temperature permette di integrarle nel modello CFD.
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Lo studio combina audit sul campo e simulazione numerica avanzata per controllare durevolmente i rischi di contaminazione incrociata. Analizzando flussi d’aria, zone di ricircolo e traiettorie delle particelle generate dal confezionamento, gli ingegneri hanno compreso i meccanismi reali di dispersione tra le linee e confrontato tre scenari. La configurazione scelta — compartimentazione + mandata verticale — limita i ricircoli, riduce la risospensione delle polveri e favorisce l’estrazione verso le riprese, migliorando al tempo stesso le condizioni di lavoro degli operatori.
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