EOLIOS a étudié par CFD la concentration et la répartition des poussières de médicaments dans une salle blanche pharmaceutique, afin d'évaluer le risque de contamination entre chaînes de production et de dimensionner un système d'aspiration.
EOLIOS Ingénierie a étudié la concentration et la répartition des particules dans la chaîne de production ainsi que dans le hall. Ces études ont permis d'évaluer s'il y a contamination entre les deux chaînes de production et de développer un système d'aspiration des poussières de médicaments.
L'essentiel. Pour IPSEN, EOLIOS a étudié en CFD la concentration et la répartition des poussières de médicaments dans une salle blanche de 832 m³. Audit fumigène sur site, traçage CFD des particules et relevés de vitesses ont localisé les fuites des chaînes de production et le risque de contamination, puis dimensionné des systèmes d'aspiration, validés par un essai fumigène de réception.
Dans un premier temps, afin de reproduire les phénomènes aperçus par les équipes sur place, notre équipe d'ingénieurs a procédé à une série de relevés sur site afin de pouvoir modéliser le plus précisément les équipements sur place. Ces relevés sont déterminants afin d'évaluer les différents paramètres et phénomènes qui peuvent avoir lieu au sein de la pièce.
Afin de garantir un résultat optimisé et précis, nos ingénieurs EOLIOS ont procédé à plusieurs relevés répétés afin de garantir le maximum de précision. Bien que ces données aient été relevées avec soin, on y retrouve une certaine incertitude due aux différentes variations inhérentes au relevé humain. Néanmoins, elles permettent de fournir les tendances aérauliques de façon précise.
La salle blanche où est réalisée la production est une pièce de 832 m³. On note la présence de 4 ouvertures. Le soufflage se fait par 8 buses situées au plafond ; la reprise se fait par 16 buses situées au fond de la pièce.
La chaîne de production est composée de différents modules permettant la mise en boîte du produit. Chaque élément a été modélisé à l'échelle afin de fournir le maximum de précision. Les éléments externes à la chaîne, mais agissant comme masque aéraulique et pouvant influer sur les déplacements de l'air, ont aussi été relevés afin d'être modélisés à l'échelle.
Un masque aéraulique est un obstacle, mobilier, machine ou cloison, qui dévie ou freine l'air et crée derrière lui des zones de basse vitesse ou de recirculation où les particules peuvent s'accumuler. On le modélise à l'échelle pour restituer ces effets.
Les tests réalisés ont pour objectif d'évaluer les mouvements aérauliques globaux dans la salle de production afin d'identifier certains phénomènes particuliers : recirculations d'air, fuites sortantes ou rentrantes de la chaîne de production, et mouvements d'air particuliers entre le soufflage et la reprise située au fond de la pièce.
Dans le cadre de cet audit, notre équipe a pu réaliser une série de tests :
Dans un premier temps, évaluer l'évolution de l'écoulement de l'air entre le soufflage et la reprise, entre les différentes chaînes de production.
Dans un second temps, évaluer les taux de fuites de l'intérieur vers l'extérieur des chaînes de production, pour mettre en évidence les zones de fuites de poussières fines.
De plus, nos ingénieurs thermo-aérauliques ont procédé à une série de prises de mesure des vitesses d'air à différents points de la salle, afin de mettre en relation les résultats des simulations avec les conditions relevées sur site.
Lors des tests, la sortie de la machine fumigène était orientée en direction de l'écoulement ; il était nécessaire ensuite d'attendre quelques secondes que l'écoulement se stabilise afin de capter le plus précisément les différents phénomènes. On relève que l'air au niveau de la circulation a bien tendance à rejoindre les reprises de façon laminaire. Cependant, les tests fumigènes ont mis en évidence certains phénomènes intéressants : le fumigène a plutôt tendance à s'engouffrer par l'espacement entre les cloisons séparant les deux chaînes de production, plutôt qu'à se diriger vers les reprises les plus proches.
Un essai fumigène injecte une fumée neutre dans l'air pour rendre visibles les écoulements réels : sens des flux, recirculations, fuites. Il cale le modèle CFD sur le comportement observé et sert aussi de contrôle de réception après travaux.
Dans un premier temps, afin d'évaluer les fuites d'air majoritaires de la chaîne de production, nous avons positionné la machine fumigène dans l'habitacle de la zone de déversement des cachets, puis l'avons rempli de fumigène. Après remplissage, on distingue aisément les zones où les fuites sont les plus élevées : essentiellement au niveau de la porte et de la brosse.
L'objectif de l'étude est d'estimer la concentration et la répartition des particules fines dans la chaîne de production ainsi que dans le hall. Cette estimation a pour but d'évaluer s'il y a contamination entre les deux chaînes de production. Les plans des vitesses mettent en évidence la dynamique globale des flux d'air dans le hall : des vitesses plus élevées en partie gauche (zone de soufflages) et plus faibles en partie droite (zone de reprises).
La simulation met aussi en évidence des phénomènes captés lors de l'étude fumigène. En mettant en parallèle les observations sur site avec les résultats de la simulation, on note la présence d'une zone de recirculation basse vitesse au niveau de l'ouverture entre les deux cloisons séparatrices. Les vitesses globales dans la salle sont de l'ordre de 0,2 m/s, avec des zones de basse vitesse derrière les équipements formant des masques aérauliques.
Les zones d'émission de poussières ont été calibrées selon les observations des techniciens sur place. On note 3 zones principales :
La cuve
Le bras de remplissage du rail
La brosse de tri
Le traçage met en évidence deux principales zones de fuite de poussière vers l'extérieur de la machine. Ces fuites, très localisées, se font par les légères ouvertures au niveau des portes ou des espaces entre modules. Malgré leur faible proportion, elles représentent un risque de contamination.
Le traçage de particules suit numériquement des poussières émises à des points précis pour visualiser leur trajet, leur concentration et les points de fuite hors des machines. Il quantifie le risque de contamination et guide le placement des aspirations.
Les risques de contamination directe entre les deux machines sont peu probables ; cependant une contamination involontaire par l'intermédiaire des techniciens lors des maintenances n'est pas à exclure, étant donné le taux de poussière émis autour de la machine. Afin de pallier cette problématique, nous avons dimensionné des systèmes d'aspiration au niveau des zones d'émission identifiées.
À retenir. Ici le risque n'est pas la contamination directe entre machines mais le transport involontaire par les opérateurs : quelques fuites très localisées suffisent. Cibler l'aspiration à la source vaut mieux que traiter tout le volume.
La simulation numérique offre de nouvelles perspectives pour les bureaux de conception : elle permet de prévoir un grand nombre de scénarios et de maîtriser les imprévus liés à une mauvaise conception. Dans le cas des usines de production, la modélisation multiphysique prend en compte la totalité des phénomènes à l'origine des flux thermo-aérauliques le long de la chaîne, des surchauffes au confort des collaborateurs, en passant par une garantie de non-contamination de la production.
Grâce à ses serveurs de calcul, les modèles d'EOLIOS peuvent être simulés dans leur intégralité avec une grande précision en un laps de temps restreint. L'expérience d'EOLIOS en aéraulique générale permet à notre équipe de proposer des solutions innovantes et pertinentes sur les problématiques d'aéraulique, de climatisation et de propagation de particules fines. Implémenter des simulations CFD dans un processus de conception, c'est faire appel à des experts en mécanique des fluides, thermique et simulations numériques pour s'assurer qu'aucun problème n'intervienne dans le futur.
Nos ingénieurs profitent d'une forte expérience en audit, en apportant directement sur site leur expertise pour optimiser la résolution des problématiques. Ici, l'audit fut réalisé sur l'entièreté du hall de production, permettant de situer efficacement les fuites d'air au niveau des machines, d'étudier les écoulements et de garantir la pureté de la production. Leurs équipements de pointe permettent une prise de mesure directe et distincte : évaluation du site, des équipements et du matériel, et au besoin une expertise thermique (ponts thermiques, déperditions, pertes de performance des systèmes aérauliques).
EOLIOS a réalisé un audit fumigène afin de garantir le dimensionnement optimal des systèmes d'aspiration utilisés dans la machine de production de médicaments. Cet audit était crucial pour s'assurer que l'équipement d'aspiration était capable de fournir une extraction efficace des poussières fines produites lors du processus. L'objectif principal était de vérifier si les systèmes d'aspiration actuels étaient adéquats pour répondre aux exigences de la production, via des tests exhaustifs utilisant des fumigènes adaptés à l'environnement de travail de la machine.
Grâce à l'utilisation de ces fumigènes, nous avons pu visualiser et mesurer les flux de fumées générées par la machine de production. Ces données ont ensuite été analysées par les experts en ingénierie d'EOLIOS afin de déterminer si les systèmes d'aspiration en place étaient capables de capter et d'éliminer efficacement ces fumées.
Les résultats de l'audit ont permis de constater que les systèmes d'aspiration actuels étaient effectivement correctement dimensionnés et pouvaient gérer efficacement les fumées produites par la machine. Cette confirmation est essentielle pour garantir la qualité des médicaments produits, en évitant toute contamination potentielle. En conclusion, l'audit fumigène réalisé par EOLIOS a joué un rôle crucial dans l'assurance de la performance des systèmes d'aspiration.
Savoir-faire : salles blanches, contamination particulaire & conformité ISO/GMPPoussières de médicaments, fuites des chaînes de production et dimensionnement de l'aspiration en salle blanche.
En traçant les poussières émises aux points de production et en suivant leur dispersion, la CFD localise les fuites hors des machines et les zones où l'air stagne. On en déduit le risque de contamination et l'emplacement des aspirations. Voir aussi notre projet aéraulique d'une salle blanche.
Il rend l'écoulement visible : on voit l'air rejoindre les reprises de façon laminaire, mais aussi s'engouffrer entre les cloisons. Ces observations calent le modèle CFD et confirment, à la réception, que l'aspiration installée extrait bien les poussières.
Trois zones principales émettent : la cuve, le bras de remplissage du rail et la brosse de tri. Le traçage montre deux fuites principales vers l'extérieur, très localisées, au niveau des portes et des espaces entre modules.
Parce qu'ils agissent en masques aérauliques : ils dévient l'air et créent des recirculations et des zones de basse vitesse, ici environ 0,2 m/s. Sans ces obstacles, la simulation manquerait les zones réelles d'accumulation.
On cible les zones d'émission identifiées, on dimensionne le débit d'extraction, puis on vérifie par essai fumigène de réception que les poussières sont bien captées. Les résultats ont confirmé un dimensionnement correct.
Explorez nos expertises, projets et dossiers techniques pour aller plus loin que la FAQ.
La simulation numérique offre de nouvelles perspectives aux bureaux de conception : elle permet de prévoir un grand nombre de scénarios et de maîtriser les imprévus liés à une mauvaise conception. Dans le cas des salles blanches pharmaceutiques, la modélisation multiphysique prend en compte l'ensemble des phénomènes thermo-aérauliques le long de la chaîne — des surchauffes au confort des collaborateurs, en passant par la garantie de non-contamination de la production. L'audit, mené sur l'entièreté du hall, a permis de situer efficacement les fuites d'air, d'étudier les écoulements et de dimensionner les systèmes d'aspiration.
Expertises CFD, projets livrés et dossiers techniques : tout le domaine Laboratoires, réuni en un point d'accès.
Le plus simple, c'est d'en discuter ensemble. Nos ingénieurs vous répondent avec une première lecture technique.
