La elección de una unidad de aire limpio inadecuada para una zona operativa concreta rara vez se pone de manifiesto durante la adquisición del equipo; sale a la luz durante la cualificación, cuando un equipo de validación descubre que la geometría de la carcasa instalada impide físicamente que el puerto de inyección de aerosol se sitúe lo suficientemente aguas arriba como para completar las pruebas de fugas in situ. En ese momento, la cámara de distribución del techo ya está construida, las vías de acceso para el mantenimiento están fijadas y la modificación del diseño conlleva consecuencias tanto en el calendario como en los costes que se habrían evitado con una decisión correcta tomada en una fase temprana. La versión más habitual de este problema es menos dramática: una unidad asignada a una función de aire limpio incorrecta —cobertura de dilución de la sala cuando se necesitaba protección local del producto, o filtración terminal cuando el objetivo real era la tasa de renovación del aire— da lugar a una instalación que, aunque aparentemente cumple con la normativa, no es capaz de respaldar el proceso para el que fue especificada. Lo que resuelve estos resultados es definir el objetivo de aire limpio, la zona protegida y la geometría de acceso para el mantenimiento antes de seleccionar cualquier modelo de equipo. Al final de este artículo, estará en mejores condiciones para distinguir entre esas tres decisiones y las categorías de equipos que las satisfacen.

Función de aire limpio antes de seleccionar la categoría de equipo

La selección de equipos en las salas limpias farmacéuticas suele avanzar más rápido que el análisis funcional que debería precederla. Los planos de los techos se diseñan en función de las dimensiones de los módulos, y los modelos de carcasas HEPA se especifican antes de que nadie haya confirmado qué objetivo de aire limpio debe cumplir realmente dicha carcasa. El resultado es una distribución que encaja dimensionalmente pero que presenta desajustes operativos, y ese desajuste a menudo solo se descubre durante la cualificación, cuando el protocolo de ensayo pone de manifiesto una discrepancia entre lo que el equipo puede demostrar y lo que el proceso requiere.

La secuencia de trabajo correcta considera la clasificación de la sala limpia, la tasa de renovación de aire requerida y el régimen de presión de la sala como datos de partida para la planificación que condicionan la selección de los equipos, y no como resultados derivados de la misma. La norma ISO 14644-1:2015 establece la metodología de clasificación que define los límites de concentración de partículas según la clase de sala limpia, pero la clase en sí misma no determina qué tipo de equipo cumple dichos requisitos. El objetivo de alcanzar la clase ISO 7 en una sala puede lograrse mediante un flujo de aire de dilución general; sin embargo, la misma clase en una sala con recipientes abiertos y expuestos requiere una respuesta funcional diferente. La elección del equipo se deriva de esa distinción, no únicamente del número de clase.

Los requisitos de diferencia de presión añaden una restricción adicional. Una sala que debe mantener una presión positiva con respecto a los espacios adyacentes tiene una relación fija entre el suministro y el extracción de aire que afecta a la ubicación de las unidades HEPA y a cómo su flujo de aire contribuye al equilibrio de presión. Considerar esto como un detalle que se resolverá tras la selección de las unidades suele generar problemas de coordinación durante la puesta en marcha. Las unidades de ventilador y filtro (FFU), las unidades de flujo laminar (LAF) y las carcasas HEPA interactúan con la presión de la sala de forma diferente: una FFU recircula el aire de la sala a través de un filtro instalado en el techo, mientras que una unidad LAF suministra aire limpio unidireccional desde una toma de aire dedicada. Si el control de la presión es una limitación, esa diferencia es importante antes de que se apruebe la distribución.

Funciones de las carcasas de los filtros FFU, LAF y HEPA en las salas blancas farmacéuticas

El error más habitual a la hora de seleccionar equipos es considerar que las unidades de ventilador con filtro, las unidades de flujo laminar y las cajas con filtros HEPA son opciones intercambiables dentro de la misma categoría funcional. No es así. Cada una de ellas responde a un objetivo concreto en materia de aire limpio, y asignar la unidad equivocada a una tarea inadecuada genera una brecha de cumplimiento que resulta difícil de subsanar tras la instalación.

A unidad de ventilación con filtro Integra un ventilador y un filtro HEPA en un único módulo instalado en el techo. Su función principal es el suministro modular de aire a la sala: aspira el aire de la sala a través del filtro y devuelve aire limpio al espacio, lo que contribuye a la tasa global de renovación de aire y a la clasificación de la sala limpia. Las FFU son muy adecuadas para distribuciones reconfigurables, ya que se pueden añadir, reubicar o sustituir unidades individuales sin necesidad de reconstruir la cámara de aire del techo. Su limitación es que sirven para la dilución a nivel de sala, no para la protección local del producto. Colocar las FFU sobre una operación de llenado abierto y considerar que eso equivale a una cobertura de flujo de aire unidireccional es un error de asignación que podría resultar insostenible durante una revisión de calificación de Grado A.

A unidad de flujo de aire laminar suministra aire filtrado mediante filtros HEPA en un patrón de flujo dirigido y paralelo —ya sea verticalmente hacia abajo u horizontalmente a lo largo de la zona de trabajo— para crear una envolvente definida de aire limpio alrededor de una operación específica. Las unidades LAF constituyen la solución estándar cuando se requiere una protección local de clase 5 según la norma ISO o de grado A según las buenas prácticas de fabricación de la UE (GMP) sobre un proceso expuesto. Las unidades individuales pueden unirse para ampliar la zona protegida a un área de trabajo más amplia, lo cual resulta relevante cuando las líneas de llenado o las operaciones de dosificación abarcan varias posiciones. El aspecto fundamental a tener en cuenta en la planificación es que una unidad LAF protege una zona, no una sala: su patrón de flujo de aire debe alinearse con precisión con la posición de trabajo, y cualquier obstrucción en la trayectoria del flujo de aire compromete la protección que proporciona.

Las cajas de alojamiento HEPA cumplen una función diferente. Son componentes de filtración terminal situados en el punto donde el aire de suministro entra en la sala limpia, filtrando el aire suministrado por el sistema de climatización antes de que llegue a la sala. Su función es garantizar que la contaminación por partículas procedente de los conductos —incluido cualquier elemento introducido durante la fabricación, el transporte o la instalación de los mismos— no llegue al entorno controlado. El filtro HEPA de clase H13 especificado en la norma EN 1822 elimina el 99,971 TP10T de partículas de 0,3 µm a la velocidad frontal nominal, pero esa cifra debe considerarse una referencia de diseño más que un mínimo normativo universal; el rendimiento real de la filtración varía en función de la velocidad frontal, la carga del filtro y la integridad del sellado de la carcasa. Las carcasas HEPA conllevan una carga de homologación que las unidades FFU y LAF no tienen en la misma forma: las pruebas de fugas in situ requieren una geometría de acceso físico que debe integrarse en el diseño, y no adaptarse a posteriori.

Dilución en la sala frente a protección local frente a filtración terminal

Existen tres mecanismos distintos que determinan cómo los equipos de purificación del aire abordan el riesgo de contaminación, y la elección entre ellos depende del punto concreto del proceso en el que se produce realmente la exposición a la contaminación, y no de qué unidad encaja mejor en el módulo del techo.

La dilución en la sala funciona mediante un flujo de aire turbulento que mezcla el aire limpio de suministro con el aire de la sala para reducir progresivamente la concentración de partículas en suspensión. Es el mecanismo adecuado cuando el riesgo es la contaminación de fondo en un espacio donde el producto se encuentra encerrado, el movimiento del personal es la principal fuente de partículas y el requisito es alcanzar una clasificación a nivel de sala. La tasa de renovación de aire es la variable de control principal, y la selección de equipos se centra en suministrar un volumen suficiente de aire filtrado para mantener el recuento de partículas objetivo en condiciones operativas. Tanto las unidades de tratamiento de aire (FFU) como los difusores con carcasa HEPA cumplen esta función; la diferencia entre ambos radica en la flexibilidad de la disposición y el acceso para el mantenimiento, más que en el mecanismo de suministro de aire limpio.

La protección de los productos locales requiere un enfoque fundamentalmente diferente. Cuando el producto queda expuesto —durante el llenado a cielo abierto, el muestreo, la dispensación o la preparación de componentes—, el flujo de aire de dilución no ofrece una garantía suficiente de protección, ya que la mezcla turbulenta no puede asegurar una envoltura de aire limpio constante sobre el punto específico de exposición. El flujo de aire laminar unidireccional resuelve este problema al desplazar el aire en corrientes paralelas a través de la zona de trabajo, alejando la contaminación por partículas y microbios del producto en lugar de diluirla. Por este motivo, las condiciones de grado A del Anexo 1 de las BPF de la UE se definen tanto por el objetivo de concentración de partículas como por las características del flujo de aire: el patrón unidireccional es el mecanismo de protección, no simplemente el medio para alcanzar un recuento de partículas determinado. Una sala que cumple con la Clase 5 de la norma ISO mediante dilución turbulenta no proporciona la misma protección funcional que una unidad LAF que suministra un flujo de aire unidireccional sobre una operación expuesta, incluso si el recuento de partículas medido en un único punto es equivalente.

La filtración terminal no determina por sí sola la función de aire limpio de una sala; garantiza que el aire suministrado por el sistema de climatización llegue al espacio sin introducir nueva contaminación procedente de la red de conductos. Una caja con filtro HEPA situada en la posición terminal filtra el aire de suministro final, pero el patrón de distribución del aire aguas abajo —ya sea turbulento o unidireccional— viene determinado por el difusor, la unidad LAF o la FFU que le sigue. Considerar la filtración terminal como el objetivo del aire limpio, en lugar de como un requisito previo para alcanzarlo, es un error de categorización que afecta tanto a la selección de los equipos como al alcance de la acreditación.

Conflicto de coordinación entre la distribución del techo y el acceso a los equipos

Las decisiones relativas a la distribución del techo en las salas blancas farmacéuticas suelen estar determinadas por las dimensiones de los módulos arquitectónicos y el trazado de los conductos de climatización, más que por la función de aire limpio, la posición de trabajo o la geometría de acceso para el mantenimiento. Esta secuencia da lugar a un tipo específico de problema de coordinación: equipos que se ajustan a la distribución del techo, pero que no pueden superar los ensayos de validación necesarios para su homologación.

La ubicación de las unidades de suministro, los puntos de extracción y cualquier obstáculo entre ellos determina si el patrón de flujo de aire llega realmente a la zona de trabajo con la velocidad y la dirección que requiere el proceso. Una ubicación subóptima de los difusores y los puntos de extracción puede crear «zonas muertas» —áreas de baja velocidad del aire donde se acumulan las partículas— o una recirculación innecesaria que devuelve el aire contaminado a la zona de trabajo. Ninguno de estos problemas resulta siempre visible en los recuentos estáticos de partículas realizados en un único punto durante una prueba de cualificación con el espacio desocupado. La modelización CFD permite identificar estos patrones antes de que se fije la disposición; se trata de una herramienta práctica de planificación más que de un requisito normativo, pero las disposiciones que la omiten suelen descubrir el problema de las zonas muertas solo cuando los recuentos de partículas en funcionamiento superan el objetivo de clasificación.

El problema de coordinación más complejo tiene que ver con el acceso para realizar las pruebas in situ. Las pruebas de estanqueidad de los filtros HEPA requieren un puerto de inyección de aerosol situado aguas arriba del filtro y una sonda de muestreo colocada cerca de la superficie del filtro para realizar el escaneo. Si la altura del plenum del techo, la configuración de los conductos o la posición de la carcasa no permiten establecer físicamente esos puntos de acceso, no se podrá realizar la prueba de fugas; y una carcasa que no pueda someterse a pruebas de fugas in situ no podrá obtener la homologación completa, independientemente del buen rendimiento que presente el filtro en un certificado de pruebas de fábrica. Esta limitación debe resolverse como un factor a tener en cuenta en el diseño, junto con el trazado de los conductos y el dimensionamiento de los módulos, antes de cerrar el techo.

El acceso para el mantenimiento plantea una limitación relacionada, pero distinta. La sustitución de los filtros en las unidades montadas en el techo requiere un acceso superior a través de un plénum elevado o un acceso inferior a través del techo de la sala limpia. Cada enfoque presenta diferentes perfiles de riesgo de contaminación y diferentes implicaciones para el tiempo de inactividad de la sala limpia. Las carcasas de acceso superior requieren una ruta segura y sin obstáculos a través del plénum, lo que a menudo resulta incompatible con las configuraciones de conductos densas. La sustitución con acceso inferior expone la sala limpia al proceso de instalación. Si la ruta de mantenimiento no se decide en la fase de diseño, se opta por defecto por el acceso que permita la carcasa instalada, lo que puede no ajustarse al modelo operativo ni a la estrategia de control de la contaminación.

Elección del sistema una vez definidos el objetivo de calidad del aire y la estrategia de mantenimiento

Una vez definido el objetivo de calidad del aire y resuelta la ruta de mantenimiento, la cuestión pendiente es si el diseño de la carcasa seleccionado se adapta físicamente a la geometría de calificación que requerirá el proceso. Es aquí donde las decisiones relativas a la velocidad frontal, la configuración de la carcasa y la disposición del techo interactúan de formas que afectan tanto al coste del ciclo de vida como a la viabilidad de la validación.

Aumentar la velocidad frontal a través de un filtro HEPA H13 para cumplir los objetivos de tasa de renovación de aire eleva la caída de presión a través del filtro. Una mayor caída de presión aumenta el consumo energético del ventilador y acelera la saturación del filtro, lo que acorta los intervalos de mantenimiento y aumenta la frecuencia de sustitución. La disyuntiva es constante: alcanzar una mayor tasa de renovación de aire mediante la velocidad, en lugar de mediante el área de cobertura del filtro, desplaza el coste del ciclo de vida del precio de capital hacia la frecuencia de mantenimiento y el tiempo de inactividad operativa. Para una superficie de cobertura fija del techo, merece la pena cuantificar esta compensación antes de especificar los modelos, especialmente en salas en las que la sustitución del filtro requiere la parada de la sala limpia.

Los daños durante el transporte constituyen un riesgo de fallo directamente relacionado con la elección del sistema. Los filtros HEPA pueden sufrir daños del tamaño de un agujero de alfiler durante el transporte que no son visibles en la inspección y que no afectan a la resistencia del filtro al flujo de aire a granel. El escaneo con fotómetro in situ es el método utilizado para detectar este tipo de fugas tras la instalación; el escaneo detecta la penetración en la superficie del filtro mediante una prueba de exposición a aerosoles aguas arriba, con un umbral de concentración aguas abajo de 0,011 TP10T que sirve como referencia de diseño habitual para determinar si la prueba in situ se supera o no. Este umbral debe entenderse como una cifra asociada a métodos de ensayo específicos, más que como un límite reglamentario universal; sin embargo, el requisito subyacente —que los filtros instalados se sometan a ensayos de fugas in situ— refleja la expectativa de cualificación establecida por el Anexo 1 de las BPF de la UE para entornos de fabricación estériles. Las carcasas que carecen de la geometría física necesaria para permitir estos ensayos no pueden satisfacer dicha expectativa, independientemente de la certificación de fábrica del filtro.

Las limitaciones físicas que hacen posible la prueba de fugas in situ son específicas e ineludibles en lo que respecta a la geometría.

Cada fila de esa tabla representa una restricción que influye de forma retroactiva en la selección de la carcasa y en el diseño de la disposición del techo. La distancia aguas arriba de 20 diámetros de conducto para el puerto de inyección de aerosoles no se resuelve únicamente con la elección de la carcasa, sino que requiere un tramo recto de conducto de la longitud correspondiente que debe mantenerse en el plano de trazado de los conductos. La ubicación del puerto de muestreo de 100 mm cerca de la cara del filtro determina si un técnico de mantenimiento puede inspeccionar físicamente el filtro en su posición instalada o si el diseño del techo bloquea la vía de acceso. Si estas restricciones se tratan como detalles de instalación en lugar de como datos de diseño, se manifiestan como fallos de homologación una vez construido el techo.

La elección entre una FFU, una unidad LAF y una caja de filtrado HEPA no es, ante todo, una decisión sobre el producto, sino el resultado final de tres valoraciones previas: qué función de aire limpio requiere el proceso, dónde se produce realmente la exposición a la contaminación y si la geometría de instalación propuesta permite tanto las pruebas de cualificación como el mantenimiento continuo. Los equipos especificados antes de realizar esas valoraciones suelen ajustarse al plano del techo, pero no se ajustan a los requisitos operativos o de cumplimiento a los que deben dar respuesta.

Antes de confirmar cualquier modelo de equipo, asegúrese de que la geometría de acceso para las pruebas de fugas in situ se mantenga en el trazado de los conductos, de que la ruta de mantenimiento para la sustitución de los filtros sea coherente con el modelo de control de la contaminación de la sala y de que la velocidad frontal elegida para cumplir los objetivos de renovación de aire se haya evaluado teniendo en cuenta su efecto sobre la acumulación de partículas en los filtros y la frecuencia de mantenimiento. No se trata de detalles posteriores a la adquisición, sino de las condiciones que permiten lograr una instalación conforme a la normativa, fácil de mantener y apta para su certificación.

Preguntas frecuentes

P: ¿Sigue siendo aplicable esta guía si la sala limpia utiliza un sistema combinado de climatización que abastece tanto a las zonas de dilución general como a las áreas de protección local de grado A a partir de la misma fuente de suministro?
R: Sí, pero la selección de los equipos cobra aún más importancia, no menos. Cuando un único sistema de climatización da servicio a zonas con diferentes objetivos de aire limpio, cada uno de los equipos terminales —cajas HEPA, unidades FFU o unidades LAF— debe adaptarse al objetivo de la zona a la que da servicio, y no al suministro compartido del que se alimentan. Un suministro común no unifica la función de aire limpio aguas abajo del mismo. El equipamiento de cada zona debe seguir especificándose en función de si proporciona dilución a nivel de sala, protección unidireccional local o filtración terminal, y el alcance de la cualificación de cada zona se deriva de esa función de forma independiente.

P: Una vez aprobado el plano del techo y confirmados los modelos de los equipos, ¿cuál es el primer paso de la fase de homologación que se debe programar antes de que comience la puesta en servicio?
R: La prueba de estanqueidad del filtro HEPA in situ debe programarse como la primera actividad de cualificación tras la instalación, antes de que comience cualquier prueba de clasificación de la sala. El motivo es el riesgo de secuenciación: si un filtro ha sufrido daños durante el transporte o la junta de la carcasa está dañada, los datos de recuento de partículas recopilados durante las pruebas de clasificación dejan de ser fiables y puede ser necesario repetirlas. Confirmar primero la integridad del filtro significa que todos los datos de cualificación posteriores se recopilan tomando como referencia un nivel de aire limpio verificado. Para programar este paso, es necesario confirmar que los puntos de acceso al puerto de inyección de aerosol y al puerto de muestreo estén físicamente disponibles en la configuración instalada antes de fijar la fecha de la prueba.

P: ¿A partir de qué tamaño de sala o tasa de renovación de aire la diferencia en el coste del ciclo de vida entre aumentar la velocidad frontal y aumentar la superficie de cobertura del filtro se vuelve lo suficientemente significativa como para influir en la elección del equipo?
R: No existe un umbral fijo, ya que el punto de equilibrio depende de los costes energéticos locales, el precio unitario de los filtros, el coste por hora del tiempo de inactividad de la sala limpia y el intervalo de sustitución a la velocidad frontal elegida. Sin embargo, el cálculo cobra relevancia a la hora de tomar una decisión cuando la sala requiere más de unos 20 renovaciones de aire por hora y el área de cobertura de los filtros está limitada por las dimensiones de los módulos del techo. En ese caso, la velocidad necesaria para compensar el área de cobertura limitada es lo suficientemente alta como para que la caída de presión, el consumo energético del ventilador y la reducción de la vida útil del filtro contribuyan de manera significativa al coste total de propiedad a lo largo de un ciclo de cualificación de cinco años. Realizar una comparación de los costes del ciclo de vida de ambas opciones antes de especificar la velocidad frontal resulta más fiable que considerar un enfoque como el predeterminado.

P: ¿Se puede utilizar una unidad LAF que genere un flujo de aire unidireccional para alcanzar la clasificación ISO Clase 7 en todo el espacio, o su función se limita estrictamente a la zona local que cubre?
R: Una unidad LAF no puede sustituir al equipo de clasificación a nivel de sala en todo el espacio. Su función es la protección de una zona local dentro del área que cubre su flujo de aire; no diluye ni clasifica el ambiente de la sala circundante. El aire situado fuera de la envolvente unidireccional reflejará la clasificación de fondo de la sala, que depende del volumen de suministro, la tasa de renovación de aire y el equipo de dilución que da servicio al espacio más amplio. Si la sala que rodea la zona LAF también debe cumplir una clase ISO específica, ello requiere un equipo independiente a nivel de sala dimensionado para el volumen total de la misma. Una zona LAF de grado A dentro de una sala de grado B es la configuración estándar precisamente porque las dos funciones de aire limpio son atendidas por equipos independientes.

P: ¿Es la elección de una caja de alojamiento HEPA el enfoque adecuado cuando el objetivo principal es adaptar una sala limpia ya existente a una clasificación superior, o ese escenario cambia la categoría de equipo que hay que tener en cuenta en primer lugar?
R: En un proyecto de rehabilitación, las cajas de filtrado HEPA rara vez son la primera categoría de equipos que se evalúa. La limitación más inmediata en la mayoría de las rehabilitaciones es si el sistema de climatización existente puede proporcionar el volumen de suministro y el diferencial de presión que exige una clasificación más alta. Si no es así, añadir cajas de filtrado HEPA terminales sin abordar la capacidad de suministro no permitirá alcanzar el objetivo de clasificación. El punto de partida correcto es el mismo que en una obra nueva: confirmar la tasa de renovación de aire, el régimen de presión y la función de aire limpio requeridos para cada zona; a continuación, evaluar si la infraestructura de conductos existente, la capacidad de los ventiladores y la geometría del techo pueden soportar los equipos que exigen dichos requisitos. La filtración terminal es un requisito previo para el suministro de aire limpio, no un sustituto de un volumen de suministro adecuado.