EOLIOS a analysé par audit et simulation CFD les flux d'air et la dispersion particulaire d'un bâtiment de production pharmaceutique multilignes, et comparé trois configurations pour supprimer le risque de contamination croisée.
EOLIOS Ingénierie a été sollicité pour analyser les flux d'air et la dispersion particulaire au sein d'un laboratoire de production. Grâce à un audit sur site et plusieurs simulations CFD, nos ingénieurs ont caractérisé les mouvements d'air, identifié les zones sensibles, compris les mécanismes de contamination croisée entre lignes et proposé des solutions concrètes.
L'essentiel. Dans un bâtiment pharmaceutique où cinq lignes de production fonctionnent en parallèle sans cloisonnement, EOLIOS a caractérisé par audit (fumigène + caméra thermique) et CFD la dispersion des poussières d'ensachage. Trois configurations ont été comparées ; la solution retenue combine compartimentage et soufflage vertical pour supprimer les recirculations et le risque de contamination croisée.
Dans une salle blanche, l'air n'est jamais neutre : il transporte, dilue ou concentre les particules fines issues des procédés, des opérateurs ou des équipements. Le moindre défaut de soufflage, une recirculation inattendue ou une turbulence localisée peut entraîner une dispersion de poussières vers des zones sensibles. Comprendre comment l'air circule réellement est donc essentiel, en particulier en pharmacie où la qualité du produit dépend directement de la stabilité aéraulique.
La contamination croisée est le transfert involontaire de particules d'une zone ou d'une ligne de production vers une autre, ici par voie aérienne. En pharmacie, elle compromet la qualité du produit ; la maîtriser suppose de contrôler les flux d'air et le cloisonnement.
Dans ce laboratoire, cinq lignes de production fonctionnent en parallèle. À chaque cycle, les ensacheuses diffusent une petite quantité de produit dans l'air au moment du scellement — un phénomène normal, mais problématique lorsque l'environnement n'est pas compartimenté. Les lignes n'étant pas isolées physiquement, l'air circule librement au-dessus des postes, favorisant la dispersion des poussières d'une ligne vers une autre et créant un risque de contamination croisée.
Une première phase d'audit a permis d'identifier le comportement de l'air par essais fumigènes. Ces tests ont révélé que les grilles hélicoïdales soufflent l'air parallèlement au plafond, et non verticalement — créant des zones de recirculation qui permettent aux particules de basse altitude de remonter puis d'être diffusées. Le flux longe le plafond, passe au-dessus des cloisons centrales (ouvertes sur le dessus) et les particules se propagent dans le couloir de circulation, source de contamination potentielle.
Le test fumigène injecte une fumée neutre pour rendre visibles les écoulements réels : sens du soufflage, recirculations, franchissement des cloisons. Il révèle ici que les grilles hélicoïdales soufflent le long du plafond au lieu de descendre vers les reprises.
Une étude thermique est indispensable, les points chauds pouvant modifier significativement l'aéraulique locale. La caméra thermique met en évidence des éléments chauffants liés au scellage des sachets montant jusqu'à 65 °C, susceptibles de perturber localement les écoulements et de créer des zones ascendantes. Ces mesures ont alimenté la modélisation CFD.
Un diffuseur hélicoïdal brasse l'air en nappe le long du plafond, ce qui favorise les recirculations ; un diffuseur carré à soufflage vertical pousse l'air droit vers le sol et les reprises basses. Le second limite la remise en suspension des particules.
Un modèle 3D complet de la salle a été réalisé à partir des mesures d'audit, des plans du site et de la documentation technique des équipements. Trois scénarios ont été étudiés : la configuration existante, l'ajout de cloisons, puis une configuration optimisée avec modification des diffuseurs.
Simulation de référence, servant à vérifier la cohérence du modèle avec les mesures. Elle confirme les constats de l'audit : les diffuseurs hélicoïdaux génèrent des recirculations qui font remonter les particules, diffusées par l'ouverture au-dessus des cloisons centrales ; une partie emprunte le couloir pour contaminer la ligne adjacente.
La transmission s'effectuant principalement au-dessus des cloisons centrales et par le couloir, il a été proposé de cloisonner ces espaces. La fermeture améliore nettement le confinement entre chaînes, mais les recirculations des diffuseurs horizontaux subsistent : la zone d'ensachage devient fortement concentrée en particules — sans diffusion vers les lignes voisines, mais avec un risque accru pour les opérateurs.
La configuration finale combine la fermeture du couloir amont, la fermeture des cloisons centrales et le remplacement des grilles hélicoïdales par des diffuseurs carrés à soufflage vertical. Ce changement réduit fortement les recirculations : les ascendances sous les grilles disparaissent, limitant la remontée des particules ; celles-ci sont au contraire redirigées vers les grilles de reprise basses.
Grâce à une modélisation réaliste du laboratoire, des équipements, des soufflages et des barrières physiques, l'analyse identifie précisément comment les flux d'air transportent les particules d'une ligne à l'autre. Elle met en évidence les zones sensibles, valide ou invalide les configurations et propose des ajustements concrets pour limiter les recirculations et réduire le risque de contamination croisée.
La CFD rend visible l'invisible : mouvements d'air complexes, recirculations au-dessus des cloisons, zones stagnantes, trajectoires probables des particules et efficacité réelle des soufflages. Elle s'impose comme un véritable outil d'aide à la décision, pour évaluer objectivement les dispositifs existants et anticiper les défauts liés à la géométrie, à l'implantation ou au mode de soufflage.
À retenir. Cloisonner sans revoir le soufflage peut déplacer le problème plutôt que le résoudre : le confinement stoppe le transfert entre lignes mais concentre les poussières sur l'opérateur. C'est le couple cloisonnement + soufflage vertical qui règle les deux.
Contamination croisée, diffuseurs et cloisonnement d'un bâtiment de production pharmaceutique multilignes.
C'est le transfert de particules d'une ligne de production vers une autre par l'air. Ici, les ensacheuses libèrent un peu de produit à chaque scellage ; comme les lignes ne sont pas cloisonnées, l'air circule au-dessus des postes et disperse les poussières d'une ligne à l'autre. Un enjeu voisin a été traité sur notre projet laboratoire pharmaceutique, poussières.
Elles soufflent l'air parallèlement au plafond plutôt que verticalement. Cela crée des recirculations qui font remonter les particules basses, lesquelles passent au-dessus des cloisons centrales et gagnent le couloir de circulation.
Fermer les cloisons et le couloir améliore le confinement entre lignes, mais les recirculations des diffuseurs horizontaux subsistent : la zone d'ensachage se concentre alors en particules, sans diffusion vers les voisins mais avec un risque accru pour les opérateurs.
La configuration 3 : fermeture du couloir amont, fermeture des cloisons centrales et remplacement des grilles hélicoïdales par des diffuseurs carrés à soufflage vertical. Elle supprime les ascendances et redirige les particules vers les reprises basses.
Les points chauds modifient l'aéraulique locale. Ici, les éléments de scellage montent jusqu'à 65 °C et créent des zones ascendantes ; mesurer ces températures permet de les intégrer au modèle CFD.
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L'étude associe audit terrain et simulation numérique avancée pour maîtriser durablement les risques de contamination croisée. En analysant flux d'air, zones de recirculation et trajectoires de particules générées par l'ensachage, les ingénieurs ont compris les mécanismes réels de dispersion entre lignes et comparé trois scénarios. La configuration retenue — compartimentage + soufflage vertical — limite les recirculations, réduit la remise en suspension des poussières et favorise l'évacuation vers les reprises, tout en améliorant les conditions de travail des opérateurs.
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