Características y diseño de las tuberías limpias en la industria farmacéutica

Thread Content

El sistema de tuberías, como elemento sistemático sumamente común, está ampliamente presente en diversos sectores de la industria química. Pero en cada industria existen ciertas particularidades y características específicas. Incluso en la industria farmacéutica, se puede dividir de manera aproximada en dos categorías: los productos activos y los formulados. Las regulaciones exigen que, en el ámbito de los preparados farmacéuticos, los medios que se utilizan para su transporte sean relativamente comunes, y se centran principalmente en agua desionizada, agua purificada, agua para inyección, vapor puro y aire comprimido utilizado en los procesos industriales. Sin embargo, algunos de estos medios requieren un ciclo a alta temperatura o a baja temperatura, mientras que otros operan a altas presiones; esto exige una atención especial. En la industria de los productos farmacéuticos, es necesario dar una importancia fundamental al concepto de “calidad limpia”, especialmente en lo que respecta a la prevención y control de microorganismos. Es necesario cumplir estrictamente con las normas relativas a los tubos establecidas en las GMP chinas (Buenas Prácticas de Manufactura). Si el producto es de exportación, también se deben cumplir los requisitos correspondientes de la FDA de los Estados Unidos y de las normas GMP de la Unión Europea. A continuación se detallan algunos de los requisitos y especificaciones establecidos por las normas GMP chinas al respecto: Los equipos de producción no deben representar ningún tipo de riesgo para los medicamentos. Las superficies de los equipos que entran en contacto directo con los medicamentos deben ser lisas, planas, fáciles de limpiar o desinfectar, y resistentes a la corrosión. Tampoco deben reaccionar químicamente con los medicamentos, ni absorberlos, ni liberar sustancias que puedan afectar la calidad del producto y causar daños. El diseño e instalación de diversas tuberías, sistemas de iluminación, rejillas de ventilación y otros servicios públicos deben evitar la existencia de zonas difíciles de limpiar; su mantenimiento debe realizarse, en la medida de lo posible, fuera de las zonas limpias. El diseño, instalación y mantenimiento de los equipos de tratamiento de agua y sus sistemas de transporte deben garantizar que el agua utilizada en la industria farmacéutica cumpla con los estándares de calidad establecidos. El funcionamiento de los equipos de tratamiento de agua no debe exceder su capacidad de diseño. Los materiales utilizados en los tanques de almacenamiento de agua purificada y agua para inyecciones, así como en las tuberías de transporte, deben ser inocuos y resistentes a la corrosión. En los orificios de ventilación de los tanques deben instalarse filtros desinfectantes hidrófobos que impidan la formación de fibras. El diseño e instalación de las tuberías deben evitar la existencia de zonas muertas o tuberías ciegas. La preparación, almacenamiento y distribución de agua purificada y agua para inyecciones deben realizarse de tal manera que se evite la proliferación de microorganismos; por ejemplo, el agua para inyecciones puede mantenerse a una temperatura superior a 70 °C mediante un sistema de circulación. Los requisitos y descripciones anteriores representan los principios generales que rigen las exigencias en cuanto a las tuberías limpias. Es necesario seguir estos principios desde el inicio del diseño, a fin de mantener bajo control la producción del sistema de servicios auxiliares relacionados con la limpieza en los sistemas farmacéuticos. A continuación, se describirán de forma sencilla y paso a paso algunas características de las tuberías limpias. La selección de los materiales para las tuberías, conexiones, válvulas y juntas debe cumplir con los requisitos de GMP de China: “El equipo de producción no debe causar ningún daño a los medicamentos; tampoco debe reaccionar químicamente con ellos ni absorberlos. Tampoco debe liberar sustancias que puedan afectar la calidad del producto y causar daños”. ”Al elegir el material para las tuberías limpias, se tienen en cuenta los siguientes aspectos: la selección del material para las conexiones y válvulas de las tuberías limpias. En general, no hay muchas opciones en cuanto al material que se puede utilizar para estas conexiones y válvulas. En la mayoría de los casos, el acero inoxidable austenítico es el material más utilizado, ya que puede emplearse en diversos sectores de la industria farmacéutica. En estas composiciones de acero inoxidable, los diferentes elementos desempeñan roles distintos. Un contenido más bajo de carbono puede facilitar el proceso de soldadura por arco de argón. Un mayor contenido de níquel y cromo ayuda a prevenir la corrosión. Además, un mayor contenido de níquel mejora la ductilidad de las tuberías de acero inoxidable. Un cierto contenido de molibdeno también contribuye a proteger las tuberías de la corrosión causada por el cloro. Teniendo en cuenta todos estos factores y los costos asociados, el material 316L es el más adecuado para la fabricación de tuberías limpias en la industria farmacéutica. Además, también se pueden utilizar otros materiales, como el 316, el 904L, el 316Ti, etc., pero todos tienen ciertas limitaciones. El factor más importante a la hora de elegir el material es la resistencia a la oxidación, con el objetivo de reducir al mínimo la posibilidad de que aparezca óxido en las tuberías. Si se va a transportar un fluido cuyas propiedades no están claras a través de las tuberías, las pruebas de corrosión son una buena opción que puede ayudar a los diseñadores a elegir el material adecuado. En los sistemas de tuberías también hay otros componentes como conexiones, válvulas y juntas; las conexiones y válvulas están hechas del mismo material que las tuberías. Por un lado, permite tener una mejor resistencia a la corrosión; por otro lado, también evita la aparición de corrosión electroquímica. Selección de componentes de sellado para conexiones: Las juntas son componentes de sellado importantes en las conexiones de tuberías limpias. Se pueden utilizar materiales como EPDM, PTFE, FPM y silicona como opciones. Los principios de selección dependen en su mayoría de la temperatura, la presión y el grado de corrosión del fluido. Por ejemplo, un material como el EPDM tiene dificultades para soportar durante mucho tiempo entornos de trabajo por encima de los 100 °C; por eso se utiliza más en sistemas a bajas temperaturas. En cambio, en sistemas a altas temperaturas, especialmente en sistemas de vapor, se prefiere utilizar materiales resistentes al calor como el PTFE o las juntas de silicona. En el proceso de producción real, se han observado casos en los que, en los sistemas de tuberías de vapor limpio, se utilizaron juntas hechas de EPDM, un material que no resiste altas temperaturas; esto causó el envejecimiento y daño de las juntas, lo que a su vez provocó la contaminación de las tuberías. Por lo tanto, al elegir las juntas para sistemas de alta temperatura, es especialmente importante prestar atención a este problema. Si no hay otra opción, es necesario prestar especial atención al tiempo de uso. Según la experiencia, es aceptable que las juntas de EPDM se utilicen en los sistemas de vapor limpio de las fábricas farmacéuticas por un período no superior a 1 año. Métodos de conexión de tuberías limpias. En las tuberías limpias, la forma en que se conectan estas es de suma importancia. Si la conexión de las tuberías provoca la formación de zonas sin flujo de agua, esto va en contra de los requisitos establecidos por GMP para las tuberías limpias. Soldadura: La mejor forma de conectar tuberías limpias es mediante soldadura; durante el proceso de diseño y construcción, se debe utilizar esta técnica siempre que sea posible para unir las tuberías. Para soldar tuberías limpias, se debe utilizar el método de soldadura por arco de argón. Durante el proceso de soldadura, es necesario proteger la zona de soldadura con gas argón. Además, se debe verificar el contenido de oxígeno durante las pruebas, a fin de asegurarse de que el oxígeno no provoque la oxidación del hierro a óxidos a altas temperaturas. Los estándares que se utilicen para las piezas soldadas deben ser uniformes, como ASME BPE o DIN, a fin de evitar la presencia de escalones en el interior de las piezas. Si es posible, se debe utilizar una soldadora automática para realizar las operaciones de soldadura, ya que esto permite garantizar la consistencia en el proceso de soldadura, como por ejemplo, la velocidad de movimiento del electrodo, la corriente de soldadura y los pulsos. Los requisitos habituales para la inspección de las soldaduras automáticas son un 20% de inspección endoscópica. En algunos casos, cuando la soldadora automática no puede funcionar, solo es posible realizar la soldadura a mano. Por lo general, después de la soldadura manual, se debe realizar un examen endoscópico al 100%. Conexión por abrazaderas. Este tipo de conexión se utiliza ampliamente en la industria de los productos farmacéuticos. Gracias al sellado que proporcionan las arandelas, se evita en gran medida la posibilidad de que se forme agua estancada. Además, la distribución de las fuerzas es más uniforme, permite un uso prolongado y su desmontaje es sencillo. Es el tipo de conexión que se utiliza con mayor frecuencia cuando es necesario desmontar algo con regularidad, o teniendo en cuenta las necesidades de mantenimiento. Las bridas de estructura sanitaria también se utilizan a veces para conectar tuberías limpias, generalmente en tuberías de 4˝ o más, pero su uso es poco frecuente. Las conexiones por roscado, por su parte, no se emplean en sistemas de tuberías limpias. Diseño de las ramificaciones en los sistemas de tuberías limpias para la industria farmacéutica. Durante el proceso de diseño de las tuberías, es inevitable que se necesiten ramificaciones. Si las válvulas de estas ramificaciones están cerradas, entonces se formará un área de agua estancada entre la ramificación y la tubería principal. Durante el proceso de diseño, es necesario reducir al máximo esta distancia, de modo que las válvulas de los conductos secundarios estén lo más cerca posible del conducto principal. Aunque existen diversas regulaciones, denominaciones e incluso métodos de medición relacionados con el diseño de las ramificaciones, en la actualidad ninguna de estas propuestas constituye un requisito legal, sino que se trata únicamente de recomendaciones y estándares técnicos. Las normas más formales en la actualidad son las siguientes: las guías de ISPE de 2001 sobre agua y vapor puro, que establecen que la longitud L desde la pared exterior del tubo principal hasta el extremo ciego del tubo secundario o el punto de sellado de la válvula debe ser igual o menor a 3 veces el diámetro D del tubo secundario (3D); las guías de ASME BPE de 2009, que indican que esa longitud L debe ser igual o menor a 2 veces el diámetro D del tubo secundario; las guías estadounidenses de 1993 para el control de agua de alta pureza, según las cuales la longitud L desde el centro del tubo principal hasta el extremo ciego del tubo secundario o el punto de sellado de la válvula debe ser igual o menor a 6 veces el diámetro D del tubo secundario (6D); y las normas de la OMS, que establecen que la longitud L desde la pared exterior del tubo principal hasta el extremo ciego del tubo secundario o el punto de sellado de la válvula debe ser igual o menor a 1,5 veces el diámetro D del tubo secundario. En el proceso diario de diseño y construcción, en el país se aplican de forma general los principios 3D de ISPE; los principios 6D también se utilizan en la industria farmacéutica. Pero incluso si no se cumple el valor de nD, siempre y cuando se demuestre que el impacto en la calidad del agua no excede los límites establecidos, en principio es aceptable. Requisitos de auto-limpieza para las tuberías limpias. Con el fin de evitar el riesgo de proliferación de microorganismos, en el diseño de los sistemas de tuberías limpias utilizados en la industria farmacéutica, es necesario asegurarse de que, cuando el sistema está vacío, el agua u otros fluidos presentes en él puedan ser eliminados por completo del sistema. Por lo tanto, mantener una cierta pendiente en los sistemas de tuberías limpias es una norma técnica necesaria. En el proceso de instalación real se involucran diversas formas de instalación, a las cuales se les aplica un método diferente cada una. Tipo de instalación de la pendiente de las tuberías: Durante el proceso de diseño, es necesario tener en cuenta la posibilidad de drenaje del sistema, especialmente en lo que respecta a las tuberías horizontales. En general, la pendiente de los tuberías horizontales hasta el punto de drenaje diseñado debe ser de al menos 0,5%. Se utilizan diferentes gradientes de instalación según la dirección de los conductos, con el objetivo de garantizar una buena capacidad de drenaje automático. De igual manera, durante la instalación de los instrumentos, también se debe tener en cuenta la función de autolimpieza del sistema. En cuanto a la selección de las válvulas para las tuberías limpias y al ángulo de instalación, estas también tienen requisitos especiales; es necesario evitar al máximo la formación de agua estancada. De entre las numerosas válvulas, la más utilizada es la válvula de diafragma. Gracias a su diseño especial, el medio presente dentro de las tuberías no entra en contacto, en un 100%, con los demás componentes de la tubería que se encuentran fuera de los sellos. Esto permite mantener un entorno limpio, por lo que es ampliamente utilizado en la industria farmacéutica. Durante el proceso de instalación de la válvula de diafragma, también es necesario tener en cuenta su función de autolimpieza, es decir, asegurar un ángulo adecuado de instalación de la válvula. La rugosidad de los tubos en los sistemas de tuberías limpias también desempeña un papel muy importante en los tubos de acero inoxidable utilizados en la industria farmacéutica. La rugosidad en el interior de los tubos es un factor clave a considerar. En primer lugar, si la rugosidad de la pared interna del tubo es muy alta, es muy probable que se forme agua estancada en las zonas irregulares del tubo. Por lo tanto, estas irregularidades pueden convertirse fácilmente en hábitats para las bacterias. En casos graves, puede formarse una biopelícula que contamine los productos o el agua utilizada en la industria farmacéutica. En segundo lugar, las paredes internas de los tubos de acero inoxidable que no son lisas también pueden causar su corrosión. Debido a las irregularidades en la superficie interna de los tubos, es muy probable que haya una cierta concentración de iones de cloro en el agua estancada. La presencia de estos iones de cloro reacciona con el cromo presente en el acero inoxidable. Y esta reacción **acelera la corrosión del acero inoxidable, reduciendo su potencial de corrosión en esa zona**. Durante el proceso de diseño, es necesario determinar los procesos adecuados para garantizar la rugosidad de la superficie interior de las tuberías. Las superficies de contacto de las tuberías que contienen agua o productos farmacéuticos deben someterse a procesos de laminado en frío, pasivación, pulido mecánico o pulido eléctrico, con el fin de garantizar que la rugosidad de la pared interna de las tuberías sea inferior a 1 μm. Resumen: En lo anterior se han presentado brevemente algunas características de las tuberías limpias en la industria farmacéutica. Entre ellos, el control y la detección de los conductos muertos, así como los estrictos requisitos en cuanto a la rugosidad de la pared interna de las tuberías, están todos orientados al control de los microorganismos en dichas tuberías. Se puede decir que el control y la prevención de los microorganismos deben recibir una atención especial durante el diseño y construcción de tuberías estériles. Este es un aspecto particular en comparación con otras industrias; cualquier omisión o descuido puede afectar negativamente a los medicamentos finales. Por lo tanto, es necesario tomar medidas preventivas desde el principio.