Generadores de nitrógeno para la industria farmacéutica
En la fabricación de medicamentos, el nitrógeno es lo que mantiene el oxígeno lejos del producto: en el reactor, durante el trasvase y el secado, en el liofilizador y en el envase. Los generadores NITROBERG® producen ese gas en sus propias instalaciones a partir de aire comprimido, con calidades del 97 % al 99,999 %. Esta página repasa lo que sus procesos necesitan de verdad en pureza, caudal y continuidad, antes de elegir un generador de nitrógeno para la industria farmacéutica.
Qué hace el nitrógeno en la producción farmacéutica
En una planta farmacéutica el nitrógeno es un gas de proceso. Desplaza el oxígeno y la humedad allí donde su presencia alteraría el producto: como atmósfera de protección (blanketing) sobre disolventes e intermedios sensibles al oxígeno, como atmósfera inerte en reactores y secadores, como purga que deja recipientes y conducciones libres de aire tras la limpieza, como gas de transporte que mueve polvos sin que se forme una atmósfera explosiva, como relleno de los viales antes del taponado y como espacio de cabeza en blísteres y frascos. Los gases que se administran a un paciente pertenecen a una categoría regulatoria distinta, con requisitos propios, y no son el objeto de esta página.
Lo que complica aquí la cuestión del suministro, más que en la mayoría de los sectores, no es el volumen, sino lo distintos que son los consumidores entre sí. La inertización de un reactor consume de forma constante durante horas. Un ciclo de purga consume mucho durante unos minutos y luego se detiene. Una línea de envasado consume un caudal pequeño y continuo. El laboratorio de control de calidad no consume casi nada y fija la pureza más alta de toda la planta.
Un generador de nitrógeno responde a eso produciendo el gas in situ a partir de aire comprimido. En un sistema PSA, el aire comprimido atraviesa un lecho de tamiz molecular de carbono que retiene el oxígeno, el dióxido de carbono y la humedad residual mucho más deprisa de lo que retiene el nitrógeno. Dos lechos se alternan: uno produce mientras el otro se regenera a menor presión, de modo que el suministro no se interrumpe entre ciclos. La página del generador de nitrógeno PSA describe el proceso paso a paso, y el artículo sobre el tamiz molecular de carbono explica por qué ese único componente marca el techo de pureza.
Qué pureza de nitrógeno necesita cada proceso farmacéutico
En una planta farmacéutica la pureza suele especificarse una sola vez, para todo, y la fija quien tiene el proceso más exigente. Es la forma más cara de hacerlo. Las calidades siguientes son las que se emplean habitualmente en la práctica. Tómelas como punto de partida y contrástelas con sus propios parámetros de proceso validados, porque el requisito varía según el producto, el recipiente y la estrategia de purga.
| Proceso | Calidad habitual | Qué hace el nitrógeno | Determina |
|---|---|---|---|
| Inertización de reactores, síntesis de principios activos | 99,9 % a 99,99 % | Atmósfera inerte sobre reacciones sensibles al oxígeno | Pureza |
| Almacenamiento y manipulación de disolventes | 99,9 % | Atmósfera de protección que mantiene el espacio de cabeza por debajo de la concentración límite de oxígeno | Volumen |
| Purga de recipientes y conducciones después de la limpieza | 99,9 % | Elimina el aire y la humedad residuales antes del siguiente lote | Volumen |
| Secado y trasvase de polvos | 99,9 % | Gas de transporte y de secado sin atmósfera oxidante | Volumen |
| Liofilización, relleno de los viales con nitrógeno antes del taponado | 99,99 % o superior | Espacio de cabeza inerte en el vial cerrado | Pureza |
| Espacio de cabeza en blísteres, frascos y bolsas | 99,9 % a 99,99 % | Desplaza el oxígeno en el momento del sellado | Volumen |
| Equipos del laboratorio de control de calidad | hasta 99,999 % | Gas portador, gas de colisión y gas de evaporación | Pureza |
Lea la tabla por columnas y no por filas. El volumen sale del blanketing, la purga y el envasado, que funcionan de forma continua y son baratos de suministrar. La pureza sale de uno o dos procesos que fijarán sin problema la calidad de toda la planta si nadie los separa. Cuando el requisito está escrito como oxígeno residual en el recipiente y no como calidad de gas, la estrategia de purga pesa tanto como el propio gas: es el número de renovaciones lo que le lleva hasta la cifra en ppm, no la etiqueta del generador.
Lo que una pureza mayor le cuesta en aire comprimido
Cada tamaño de NITROBERG® consume una cantidad definida de aire comprimido por cada metro cúbico de nitrógeno que entrega. Esa relación, el factor aire, es la misma en toda la gama y depende únicamente de la pureza que usted ajuste.
| Pureza | 97 % | 98 % | 99 % | 99,5 % | 99,9 % | 99,99 % | 99,995 % | 99,999 % |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Factor aire | 2,3 | 2,3 | 2,6 | 2,9 | 3,4 | 4,6 | 5,2 | 6,4 |
Ponga en la tabla una cifra real de planta. Una instalación que consume 60 Nm³/h para blanketing y purga necesita en torno a 204 Nm³/h de aire comprimido al 99,9 %. Especifique en cambio el 99,999 % para toda la planta y esos mismos 60 Nm³/h pasan a necesitar unos 384 Nm³/h: casi el doble de compresor, el doble de electricidad y el doble de sala de compresores, por una calidad de gas que el blanketing no puede aprovechar. Ahí está todo el argumento para separar el suministro. Los equipos analíticos y el relleno de los viales en una línea de alta pureza, el blanketing y la purga en otra más barata, cada una dimensionada para lo que hace. El artículo sobre costes y amortización desarrolla la parte de coste de explotación de esa decisión.
Cómo dimensionar un generador de nitrógeno para una planta farmacéutica
Enumere los consumidores, no la planta
Tome una cifra por consumidor: reactor, secador, línea de envasado, sistema de trasvase, laboratorio. Separe después los que consumen de forma continua de los que consumen de forma intermitente. Un ciclo de purga es un pico, no una carga de régimen, y un sistema dimensionado a partir de la suma de todos los picos es un sistema que nadie necesitaba.
Fije la pureza a partir del proceso, no de la planta
Tome el requisito más exigente de la lista y pregúntese después si debe compartir suministro con todo lo demás. Cuando la especificación está escrita como oxígeno residual en el recipiente, confirme qué significa eso para la calidad del gas antes de que se convierta en una cifra para toda la planta.
Defina el pulmón y la estrategia de reserva
Un lote que no se puede interrumpir cambia el dimensionamiento antes de elegir ningún modelo. El depósito de nitrógeno actúa de pulmón, y su tamaño se deduce de la interrupción más larga que su proceso puede absorber. La estrategia de suministro de reserva se define junto con el diseño de la instalación y los requisitos aplicables en su emplazamiento.
Compruebe el aire comprimido, cantidad y calidad
El caudal multiplicado por el factor aire da la demanda. La calidad cuenta tanto como el volumen y es la parte que se olvida: el arrastre de aceite y la humedad residual acortan la vida del tamiz molecular de carbono, de modo que un secador subdimensionado cuesta más en cinco años que un compresor algo justo. NITROBERG® requiere aire comprimido conforme a ISO 8573-1:2010 clase 1.4.1 a 7 bar(g).
¿Necesita dimensionar para su aplicación?
No necesita tener todos los datos para empezar. Cuéntenos a grandes rasgos qué consume hoy y le diremos si generar in situ merece la pena estudiarlo con más detalle en su caso. Si ya tiene a mano el caudal, la pureza y las horas de funcionamiento, envíelos y recibirá una propuesta de dimensionamiento.
Documentar la calidad del nitrógeno en un entorno GMP
Con el gas suministrado, la calidad llega como un certificado adjunto a una entrega, y el registro que hay detrás es de otro. Cuando el gas se genera in situ, el registro es suyo, y es continuo en lugar de ir por entregas. El oxígeno residual en la corriente de producto se mide mientras la planta funciona, de modo que una deriva aparece como una alarma durante el lote y no como una pregunta a posteriori. La mayoría de los fabricantes considera que esa es la posición más sólida. Eso sí, adelanta trabajo a la fase de diseño.
Vale la pena detallar ese trabajo, porque la ficha técnica de un generador no responde a nada de esto. ¿Dónde se sitúan los puntos de muestreo y de medición, y están en el punto de uso o solo en el generador? ¿Qué se monitoriza de forma continua y qué se comprueba de forma periódica? ¿Cómo se traza la red de tuberías para que los ramales muertos y los puntos bajos no echen a perder lo que el generador entrega? ¿Qué hay que calificar y qué documentación exige esa calificación? Verificar la calidad del gas en el punto de uso es responsabilidad del operador, y cada una de estas preguntas sale más barata resuelta antes de montar la tubería que después. Lleve el requisito de documentación a la conversación de dimensionamiento y los puntos de medición podrán diseñarse desde el principio.
Nitrógeno in situ frente a botellas y a un tanque de líquido
Las botellas y un tanque de líquido a granel aportan la pureza, y ambos cobran por tiempo antes que por gas. El alquiler corre también en las semanas flojas, las pérdidas por evaporación siguen de noche, los contratos llevan cláusulas de revisión de precios, el manejo de botellas inmoviliza personal en un edificio donde el espacio limpio es caro, y el calendario de entregas que decide cuándo está lleno el tanque no lo controla usted. Generar in situ cambia todo eso por una inversión y una factura eléctrica. En muchas de las plantas que hemos suministrado, la amortización frente al suministro de gas licuado se ha situado en un plazo de dos a tres años. Que ocurra lo mismo en su caso depende de su perfil de consumo y de su precio de la electricidad, de modo que ese cálculo conviene hacerlo juntos en lugar de aplicar una regla general.
Una pureza que usted ajusta y vigila
El generador se ajusta a la calidad que necesitan sus procesos y no a la más alta disponible, y el oxígeno residual se mide de forma continua en el gas que entrega. Una deriva aparece como una alarma, no en un certificado que llega con la siguiente entrega.
Piezas de desgaste estándar
Los filtros y los consumibles son productos estándar disponibles en el mercado. Después de la compra no queda atado a piezas exclusivas del fabricante, y merece la pena preguntar a cada proveedor que compare de dónde salen sus filtros.
Una capacidad que sigue a la planta
La gama NITROBERG® va de 1,2 a 1.709,1 Nm³/h en 18 tamaños, de modo que la misma tecnología cubre una sola línea de envasado, una sala de llenado y un edificio de producción completo. La capacidad se amplía a medida que se añaden líneas.
Acceso directo a ingeniería
Las preguntas de dimensionamiento y de documentación llegan a quienes diseñan las máquinas, no a un centro de llamadas. El suministro, la puesta en servicio y el mantenimiento salen de un único interlocutor dentro del BERG Group. La garantía es de tres años de serie y de hasta cinco años con contrato de servicio.
Tamaños NITROBERG® para la producción farmacéutica
Los tamaños siguientes cubren la franja en la que se sitúa la mayoría de las instalaciones farmacéuticas, con las tres calidades que importan aquí. Los consumos menores quedan más abajo en la gama: el NITROBERG® 500 entrega 1,2 Nm³/h al 99,999 %, suficiente para una sola línea de llenado o para un puesto de laboratorio.
| Modelo | N₂ al 99,9 % | N₂ al 99,99 % | N₂ al 99,999 % |
|---|---|---|---|
| NITROBERG® 1000 | 34,4 Nm³/h | 18,5 Nm³/h | 10,1 Nm³/h |
| NITROBERG® 1100 | 45,1 Nm³/h | 24,2 Nm³/h | 13,2 Nm³/h |
| NITROBERG® 1200 | 55,8 Nm³/h | 29,9 Nm³/h | 16,3 Nm³/h |
| NITROBERG® 1300 | 78,7 Nm³/h | 42,2 Nm³/h | 23,0 Nm³/h |
| NITROBERG® 1400 | 109,9 Nm³/h | 59,0 Nm³/h | 32,2 Nm³/h |
Fíjese en lo que ocurre al pasar de una columna a otra. La máquina que entrega 55,8 Nm³/h al 99,9 % entrega 16,3 Nm³/h en calidad 5.0. Especifique toda una planta con la calidad que necesita un solo equipo y comprará tres máquinas donde habría bastado con una. Por encima de estos tamaños la gama continúa hasta 1.709,1 Nm³/h, que es el terreno de una planta que abastece varios edificios desde una sola fuente. Los equipos a presión NITROBERG® afectados se someten a evaluación de la conformidad conforme a la Directiva 2014/68/UE de equipos a presión, dentro del alcance certificado. La ingeniería y la fabricación son Made in Germany.
Cuando una planta no dispone de una red de aire comprimido adecuada, el sistema completo de generación de nitrógeno reúne generador, producción de aire, tratamiento, almacenamiento y control en una unidad premontada, en configuraciones plug-and-play para los NITROBERG® 500 a 900. El nitrógeno para farmacia es una de las áreas de aplicación que comparten esta tecnología: el suministro a los equipos del laboratorio de control de calidad se trata en la página de laboratorio, y la producción de intermedios y de química fina en la página de aplicaciones químicas.
Preguntas frecuentes: generadores de nitrógeno para la fabricación farmacéutica
Los generadores PSA NITROBERG® se configuran entre el 97 % y el 99,999 %. Al 99,999 %, que corresponde a la calidad 5.0, el oxígeno residual es de 10 ppm o menos. La pureza es una decisión de configuración que se toma al dimensionar la instalación y no una propiedad fija de la máquina, así que conviene basarla en los procesos que realmente tiene en marcha. Las calidades más altas salen bastante más caras de producir, porque el aire comprimido necesario por metro cúbico de nitrógeno crece con la pureza que se ajuste.
No. El nitrógeno que se emplea en la fabricación farmacéutica es un gas de proceso industrial. Inertiza, crea atmósfera de protección, purga y seca durante la producción, el trasvase y el envasado, y no se administra a ningún paciente. Los gases que se administran a un paciente pertenecen a una categoría regulatoria distinta, con requisitos propios, y no es lo que cubren estas instalaciones. Si su especificación exige una calidad de gas concreta que vaya más allá de las descritas aquí, plantéelo ya en la petición de oferta, para que el requisito esté sobre la mesa antes de dimensionar nada.
El generador produce el gas. El registro de calidad se construye a su alrededor y es responsabilidad del operador. En la práctica significa decidir dónde se sitúan los puntos de muestreo y de medición, qué se monitoriza de forma continua y qué se comprueba de forma periódica, cómo evita la red de tuberías los ramales muertos y los puntos bajos, y qué hay que calificar y documentar. Esas decisiones cuestan mucho menos antes del montaje que después, así que el requisito de documentación pertenece a la conversación de dimensionamiento y no a la puesta en servicio.
El depósito de nitrógeno actúa de pulmón: cubre interrupciones cortas y da tiempo a reaccionar. Su tamaño se deduce de la interrupción más larga que su proceso puede absorber, y es una pregunta que conviene responder antes de elegir modelo y no después. Más allá de ese pulmón, un suministro de reserva sigue formando parte de un plan sensato. La estrategia de reserva se define junto con el diseño de la instalación y los requisitos aplicables en su emplazamiento.
El generador funciona con aire comprimido, y la cantidad depende de la pureza que elija: multiplique su demanda de nitrógeno por el factor aire, que va de 2,3 al 97 % a 6,4 en calidad 5.0. La calidad del aire importa tanto como la cantidad, porque el arrastre de aceite y la humedad residual acortan la vida del tamiz molecular de carbono. NITROBERG® requiere aire comprimido conforme a ISO 8573-1:2010 clase 1.4.1 a 7 bar(g). Cuando una planta no dispone de una red adecuada, el sistema completo premontado trae su propia producción y su propio tratamiento de aire.
Puede, y la pregunta es si conviene. Un suministro compartido funciona a la pureza de su consumidor más exigente, de modo que el blanketing y la purga funcionarían en calidad de laboratorio y pagarían el aire comprimido que eso conlleva. Cuando el laboratorio necesita el 99,999 % y la producción no, una línea de alta pureza separada para los equipos suele salir más barata que subir toda la planta a esa calidad. La página de laboratorio trata en detalle los equipos analíticos.
No. Las piezas de desgaste son componentes estándar y no piezas exclusivas del fabricante, lo que mantiene el coste de explotación abierto a la competencia: puede comprar los filtros donde quiera y comparar las ofertas de servicio. A lo largo de la vida útil de la máquina eso suele pesar más que la diferencia en el precio de compra. La garantía es de tres años de serie y de hasta cinco años en combinación con un contrato de servicio.