EOLIOS przeanalizował audytem i symulacją CFD przepływy powietrza oraz rozprzestrzenianie cząstek w wielolinijnym budynku produkcji farmaceutycznej i porównał trzy warianty, aby wyeliminować ryzyko kontaminacji krzyżowej.
EOLIOS Ingénierie otrzymał zadanie przeanalizowania przepływów powietrza oraz rozprzestrzeniania cząstek w laboratorium produkcyjnym. Dzięki audytowi na obiekcie i kilku symulacjom CFD nasi inżynierowie scharakteryzowali ruch powietrza, wskazali strefy wrażliwe, zrozumieli mechanizmy kontaminacji krzyżowej między liniami i zaproponowali konkretne rozwiązania.
Najważniejsze. W budynku farmaceutycznym, w którym pięć linii produkcyjnych pracuje równolegle bez przegród, EOLIOS scharakteryzował audytem (dym i kamera termowizyjna) oraz CFD rozprzestrzenianie pyłu powstającego przy pakowaniu. Porównano trzy warianty; przyjęte rozwiązanie łączy wydzielenie stref z nawiewem pionowym, aby usunąć recyrkulacje i ryzyko kontaminacji krzyżowej.
W pomieszczeniu czystym powietrze nigdy nie jest obojętne: przenosi, rozcieńcza lub zagęszcza pył zawieszony pochodzący z procesów, od pracowników lub urządzeń. Najmniejsza wada nawiewu, nieoczekiwana recyrkulacja lub miejscowa turbulencja może rozprowadzić pyły do stref wrażliwych. Zrozumienie, jak powietrze rzeczywiście krąży jest więc kluczowe, zwłaszcza w farmacji, gdzie jakość produktu zależy bezpośrednio od stabilności przepływów.
Kontaminacja krzyżowa to nieumyślne przeniesienie cząstek z jednej strefy lub linii produkcyjnej do innej — tutaj drogą powietrzną. W farmacji obniża jakość produktu; jej opanowanie wymaga kontroli przepływów powietrza i wydzielenia stref.
W tym laboratorium pięć linii produkcyjnych pracuje równolegle. W każdym cyklu maszyny pakujące uwalniają do powietrza niewielką ilość produktu w chwili zgrzewania — zjawisko normalne, ale kłopotliwe, gdy przestrzeń nie jest podzielona. Ponieważ linie nie są fizycznie oddzielone, powietrze swobodnie krąży nad stanowiskami, co sprzyja przenoszeniu pyłów z jednej linii na drugą i tworzy ryzyko kontaminacji krzyżowej.
Pierwszy etap audytu pozwolił rozpoznać zachowanie powietrza za pomocą prób dymowych. Badania te wykazały, że kratki wirowe nawiewają powietrze równolegle do stropu, a nie pionowo — tworząc strefy recyrkulacji, które pozwalają cząstkom z dolnej strefy unosić się i rozprzestrzeniać. Strumień biegnie pod stropem, przechodzi nad przegrodami środkowymi (otwartymi u góry), a cząstki rozprzestrzeniają się w korytarzu komunikacyjnym, co jest źródłem potencjalnej kontaminacji.
Próba dymowa wprowadza dym neutralny, aby uwidocznić rzeczywiste przepływy: kierunek nawiewu, recyrkulacje, przechodzenie nad przegrodami. Tutaj ujawnia, że kratki wirowe nawiewają wzdłuż stropu, zamiast kierować powietrze w dół do wyciągów.
Analiza termiczna jest niezbędna, ponieważ punkty gorące mogą istotnie zmienić miejscowy przepływ powietrza. Kamera termowizyjna ujawnia elementy grzejne związane ze zgrzewaniem saszetek, nagrzewające się do 65 °C, co może miejscowo zaburzyć przepływy i utworzyć strefy wznoszące. Pomiary te zasiliły modelowanie CFD.
Nawiewnik wirowy rozprowadza powietrze warstwą pod stropem, co sprzyja recyrkulacjom; nawiewnik kwadratowy o nawiewie pionowym kieruje powietrze prosto w dół, do wyciągów dolnych. Drugi ogranicza ponowne wzbijanie cząstek.
Pełny model 3D pomieszczenia zbudowano na podstawie pomiarów audytowych, rysunków obiektu i dokumentacji technicznej urządzeń. Trzy scenariusze przeanalizowano: stan istniejący, dodanie przegród, a następnie wariant zoptymalizowany ze zmianą nawiewników.
Symulacja odniesienia, służąca sprawdzeniu zgodności modelu z pomiarami. Potwierdza ustalenia audytu: nawiewniki wirowe wywołują recyrkulacje unoszące cząstki, które rozprzestrzeniają się przez otwór nad przegrodami środkowymi; część przechodzi korytarzu, skażając linię sąsiednią.
Ponieważ przenoszenie zachodzi głównie nad przegrodami środkowymi i przez korytarz, zaproponowano zamknięcie tych przestrzeni przegrodami. Zamknięcie wyraźnie poprawia izolację między liniami, ale recyrkulacje nawiewników poziomych pozostają: strefa pakowania staje się silnie zapylona — bez rozprzestrzeniania do linii sąsiednich, ale z większym ryzykiem dla pracowników.
Wariant końcowy łączy zamknięcie korytarza od strony nawiewu, zamknięcie przegród środkowych oraz wymianę kratek wirowych na nawiewniki kwadratowe o nawiewie pionowym. Zmiana ta znacznie ogranicza recyrkulacje: strumienie wznoszące pod kratkami zanikają, co ogranicza unoszenie cząstek; są one natomiast kierowane do dolnych kratek wyciągowych.
Dzięki realistycznemu modelowaniu laboratorium, urządzeń, nawiewów i przegród fizycznych analiza dokładnie wskazuje, jak przepływy powietrza przenoszą cząstki z jednej linii na drugą. Ujawnia strefy wrażliwe, potwierdza lub odrzuca warianty i proponuje konkretne korekty, aby ograniczyć recyrkulacje i zmniejszyć ryzyko kontaminacji krzyżowej.
CFD czyni widzialnym to, co niewidzialne: złożony ruch powietrza, recyrkulacje nad przegrodami, strefy zastoju, prawdopodobne tory cząstek i rzeczywistą skuteczność nawiewów. Staje się prawdziwym narzędziem wspomagania decyzji, pozwalającym obiektywnie ocenić istniejące rozwiązania i przewidzieć wady wynikające z geometrii, rozmieszczenia lub sposobu nawiewu.
Do zapamiętania. Postawienie przegród bez zmiany nawiewu może przenieść problem, zamiast go rozwiązać: izolacja zatrzymuje przenoszenie między liniami, ale zagęszcza pyły przy pracowniku. Dopiero połączenie przegród z nawiewem pionowym rozwiązuje oba.
Kontaminacja krzyżowa, nawiewniki i przegrody w wielolinijnym budynku produkcji farmaceutycznej.
To przenoszenie cząstek z jednej linii produkcyjnej na drugą drogą powietrzną. Tutaj maszyny pakujące uwalniają nieco produktu przy każdym zgrzewaniu; ponieważ linie nie są oddzielone przegrodami, powietrze krąży nad stanowiskami i rozprowadza pyły z linii na linię. Pokrewne zagadnienie omówiliśmy w projekcie laboratorium farmaceutyczne, pyły.
Nawiewają powietrze równolegle do stropu, a nie pionowo. Powstają recyrkulacje unoszące cząstki z dolnej strefy, które przechodzą nad przegrodami środkowymi i docierają do korytarza komunikacyjnego.
Zamknięcie przegród i korytarza poprawia izolację między liniami, ale recyrkulacje nawiewników poziomych pozostają: strefa pakowania staje się wtedy silnie zapylona — bez rozprzestrzeniania do sąsiadów, ale z większym ryzykiem dla pracowników.
Wariant 3: zamknięcie korytarza od strony nawiewu, zamknięcie przegród środkowych i wymiana kratek wirowych na nawiewniki kwadratowe o nawiewie pionowym. Usuwa strumienie wznoszące i kieruje cząstki do wyciągów dolnych.
Punkty gorące zmieniają miejscowy przepływ powietrza. Tutaj elementy zgrzewające nagrzewają się do 65 °C i tworzą strefy wznoszące; pomiar tych temperatur pozwala uwzględnić je w modelu CFD.
Poznaj nasze kompetencje, projekty i opracowania techniczne, aby wyjść poza FAQ.
Analiza łączy audyt na obiekcie z zaawansowaną symulacją numeryczną , aby trwale opanować ryzyko kontaminacji krzyżowej. Analizując przepływy powietrza, strefy recyrkulacji i tory cząstek powstających przy pakowaniu, inżynierowie zrozumieli rzeczywiste mechanizmy przenoszenia między liniami i porównali trzy scenariusze. Przyjęty wariant — wydzielenie stref i nawiew pionowy — ogranicza recyrkulacje, zmniejsza ponowne wzbijanie pyłów i sprzyja ich usuwaniu do wyciągów, poprawiając jednocześnie warunki pracy.
Specjalizacje CFD, zrealizowane projekty i opracowania techniczne: cała dziedzina laboratoriów w jednym miejscu.
Najprościej jest po prostu porozmawiać. Nasi inżynierowie odpowiadają pierwszą analizą techniczną.
