Laboratorio farmaceutico – Polvere
In poche parole
EOLIOS Ingénierie ha studiato la concentrazione e la distribuzione delle particelle nella linea di produzione e nel capannone. Questi studi hanno permesso di valutare l’eventuale presenza di contaminazione tra le due linee di produzione e di sviluppare un sistema di estrazione della polvere di farmaco.
Laboratorio farmaceutico - Polvere
Anno
2023
Cliente
IPSEN
Posizione
Francia
Tipologia
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Descrizione del progetto
Inizialmente, per riprodurre i fenomeni osservati dalle squadre in loco, il nostro team di ingegneri ha effettuato una serie di rilievi in loco per modellare l‘apparecchiatura nel modo più accuratopossibile. Queste letture sono fondamentali per valutare i vari parametri e fenomeni che possono verificarsi all’interno della stanza.
Per garantire un risultato ottimizzato e preciso, i nostri ingegneri EOLIOSC hanno effettuato diversi rilievi ripetuti per assicurare la massima accuratezza. Sebbene questi dati siano stati raccolti con cura, esiste un certo grado di incertezza dovuto alle diverse variazioni insite nell’indagine umana. Tuttavia, possono essere utilizzati per fornire tendenze accurate del flusso d’aria.
Caratteristiche del laboratorio studiato
La camera bianca dove avviene la produzione è una stanza di 832m3. Ci sono 4 aperture. L’aria viene soffiata attraverso 8 ugelli situati nel soffitto. Il recupero avviene tramite 16 ugelli situati sul retro della sala.
Serie di misurazioni in loco
La linea di produzione è composta da diversi moduli che consentono di confezionare il prodotto. Ogni elemento è stato modellato in scala per garantire la massima precisione.
Sono stati identificati anche elementi esterni alla linea di produzione, ma che fungono da maschera aeraulica e possono influenzare i movimenti dell’aria, in modo da poterli modellare in scala.
Creazione di un modello di studio digitale
L’obiettivo dei test effettuati è quello di valutare i movimenti d’aria complessivi nella sala di produzione, al fine di individuare alcuni fenomeni specifici. Questi fenomeni sono essenzialmente il ricircolo dell’aria, le perdite in uscita o in entrata dalla linea di produzione e particolari movimenti d’aria tra l’aria di mandata e quella di ritorno sul retro del locale.
Nell’ambito di questo audit, il nostro team ha potuto effettuare una serie di test.
- Inizialmente, l’obiettivo dei test era quello di valutare l’evoluzione del flusso d’aria tra il soffiaggio e il recupero tra le diverse linee di produzione.
- In secondo luogo, i test consistevano nel valutare i tassi di perdita dall’interno all’esterno delle linee di produzione, con l’obiettivo di evidenziare le aree di fuoriuscita delle polveri sottili.
Inoltre, i nostri ingegneri termici e aeraulici hanno potuto effettuare una serie di misurazioni della velocità dell’aria in vari punti della stanza, con l’obiettivo di confrontare i risultati delle simulazioni con le condizioni riscontrate in loco.
Audit di laboratorio
Protocollo di prova
Durante i test, l’uscita della macchina del fumo è stata puntata nella direzione del flusso, ed è stato necessario attendere alcuni secondi affinché il flusso si stabilizzasse per catturare i vari fenomeni nel modo più accurato possibile.
L’aria nel sistema di circolazione tende a fluire in direzione laminare verso i punti di recupero. Tuttavia, le prove di fumo hanno rivelato alcuni fenomeni interessanti.
Questo perché il fumo tende a entrare attraverso lo spazio tra i divisori che separano le due linee di produzione, anziché essere diretto verso la rilavorazione più vicina.
Simulazione del vento intorno all'edificio
Tendenze delle perdite d'aria dalle linee di produzione
In primo luogo, per valutare la maggior parte delle perdite d’aria dalla linea di produzione, abbiamo posizionato la macchina del fumo nell’abitacolo dell’area di versamento delle pillole, quindi l’abbiamo riempita di fumo.
Dopo il riempimento, è facile distinguere le aree con maggiori perdite. Queste aree sono principalmente intorno alla porta e alla spazzola.
Il ruolo della simulazione CFD
Lo scopo dello studio è stimare la concentrazione e la distribuzione delle particelle fini nella linea di produzione e nel capannone. Lo scopo di questa stima è quello di valutare se esiste una contaminazione tra le due linee di produzione.
Queste mappe di velocità evidenziano la dinamica complessiva dei flussi d’aria nel capannone di produzione. Questa dinamica si traduce in aree a maggiore velocità dell’aria sul lato sinistro della stanza, l’area di mandata, e a minore velocità dell’aria sul lato destro, l’area di ripresa.
La simulazione evidenzia anche i fenomeni identificati durante lo studio dei fumi.
Confrontando le osservazioni fatte durante la prova di fumo in loco con i risultati della simulazione, si possono osservare alcune analogie. La zona di ricircolo a bassa velocità si trova nell’apertura tra le due partizioni.
Le velocità complessive nella stanza sono dell’ordine di 0,2 m/s, con zone a bassa velocità dietro le apparecchiature che formano maschere aerauliche.
Studio della concentrazione di particelle fini
Zona di emissione delle polveri
Le zone di emissione delle polveri sono state calibrate in base alle osservazioni dei tecnici in loco.
Ci sono 3 zone principali:
- Il serbatoio
- Il braccio di riempimento della rotaia
- La spazzola di selezione
Tracciamento CFD della polvere dalla macchina al capannone
Due aree principali di fuoriuscita della polvere verso l’esterno della macchina. Queste perdite, molto localizzate, si verificano attraverso lievi aperture nelle porte o negli spazi tra i moduli. Nonostante la bassa percentuale di perdite di particelle, questo rappresenta un rischio di contaminazione.
Il rischio di contaminazione diretta tra le due macchine è improbabile, ma non si può escludere una contaminazione involontaria da parte dei tecnici durante la manutenzione, dato il livello di polvere emesso intorno alla macchina.
Per superare questo problema, abbiamo progettato sistemi di estrazione per le zone di emissione individuate.
Simulazione CFD per laboratori
La simulazione digitale offre nuove prospettive agli uffici di progettazione. Ciò consente di prevedere un gran numero di scenari e quindi di controllare eventuali problemi imprevisti associati a una progettazione inadeguata. Nel caso degli impianti di produzione, la modellazione multifisica consente di tenere conto di tutti i fenomeni all’origine dei flussi di calore e di aria che si verificano lungo la linea di produzione, dal surriscaldamento al comfort dei dipendenti, compresa la garanzia che la produzione non venga contaminata.
Grazie ai suoi server di calcolo, i modelli EOLIOS possono essere simulati nella loro interezza con un alto grado di accuratezza in un tempo molto breve. Inoltre, l’esperienza di EOLIOS nell’aeraulica generale consente al nostro team di offrire soluzioni innovative e pertinenti ai problemi di aeraulica, condizionamento dell’aria e propagazione delle particelle fini. Tuttavia, implementare le simulazioni CFD nel processo di progettazione significa avvalersi di esperti in meccanica dei fluidi, simulazioni termiche e numeriche per garantire che non si verifichino problemi in futuro.
I nostri ingegneri EOLIOS vantano una grande esperienza nel campo dell’audit, portando la loro competenza direttamente sul posto per ottimizzare la risoluzione dei vari problemi. In questo caso, l’audit è stato effettuato sull’intero capannone di produzione, consentendo di localizzare efficacemente le perdite d’aria a livello delle macchine, di studiare i flussi d’aria e di garantire la purezza della produzione.
Le loro attrezzature all’avanguardia consentono di effettuare misurazioni dirette e distinte, garantendo una valutazione del sito, delle attrezzature, dei materiali e, se necessario, una valutazione termica che comprende ponti termici, perdite di calore e perdita di prestazioni degli impianti di condizionamento. Sono state analizzate le varie strutture di distribuzione per evidenziare eventuali contaminazioni della catena di produzione.
Simulazione CFD per laboratori
EOLIOS ha recentemente effettuato un audit sui fumi per garantire che i sistemi di aspirazione utilizzati nella macchina per la produzione di farmaci fossero dimensionati in modo ottimale. Questa verifica è stata fondamentale per garantire che l’impianto di aspirazione fosse in grado di fornire un’efficace aspirazione delle polveri sottili prodotte durante il processo di produzione.
L’obiettivo principale di questo audit era verificare se gli attuali sistemi di aspirazione fossero adeguati a soddisfare i requisiti della produzione di farmaci. A tal fine, EOLIOS ha condotto test esaustivi utilizzando agenti fumogeni adatti all’ambiente di lavoro della macchina.
Test dei fumi per verificare l'installazione
Grazie all’uso di questi generatori di fumo, siamo stati in grado di visualizzare e misurare il flusso di fumo generato dalla macchina di produzione. Questi dati sono stati poi analizzati dagli esperti di ingegneria di EOLIOS per determinare se i sistemi di aspirazione presenti erano in grado di catturare ed eliminare efficacemente questi fumi.
I risultati dell’audit hanno dimostrato che gli attuali sistemi di aspirazione erano effettivamente dimensionati correttamente e potevano gestire efficacemente i fumi prodotti dalla macchina. Questa conferma è essenziale per garantire la qualità dei farmaci prodotti, evitando ogni potenziale contaminazione dovuta alla presenza di fumi tossici o indesiderati.
In conclusione, l’audit dei fumi effettuato da EOLIOS ha svolto un ruolo cruciale nel garantire le prestazioni dei sistemi di aspirazione utilizzati nella produzione di medicinali. Grazie a questa analisi approfondita, siamo stati in grado di confermare il corretto dimensionamento delle apparecchiature.
