1

2

Entendendo e Entendendo e Solucionando Solucionando Problemas de Problemas de Contaminação Contaminação em Sistemas em Sistemas de Água de Água PurificadaPurificada

3

Tipos de ContaminaçãoTipos de Contaminação� Contaminação Inorgânica.

� Contaminação Orgânica.

Origem da ContaminaçãoOrigem da Contaminação� Fontes Externas

� Fontes Internas

4

PLANTA DE ÁGUA PLANTA DE ÁGUA USPUSPFLUXOGRAMA

ALIMENTAÇÃO RECLORAÇÃO DE

CLORADA CONCENTRADOS

PRÉTRATAMENTO

TRATAMENTO ACUMULAÇÃO

DISTRIBUÇÃO-RECIRCULAÇÃO5

Fontes Externas de ContaminaçãoFontes Externas de Contaminação

� Considerando-se que o sistema já está em funcionamento temos:

– Entra somente no sistema:

� Ar atmosférico

� Água (vários tipos)

6

Entrada de Ar AtmosféricoEntrada de Ar Atmosférico

� Tanque de alimentação e acúmulo– Filtro Vent

– Boca de Visita

� Abertura do sistema

� Na geração

� No acúmulo

� Na distribuição

7

Possíveis Possíveis contaminantes contaminantes que podem que podem entrar e se desenvolver no sistema entrar e se desenvolver no sistema graças ao ar atmosférico:graças ao ar atmosférico:� Contaminantes inorgânicos – pouco

provável na indústria farmacêutica (mas possível)

� Contaminantes orgânicos possibilidade elevada– Principalmente bactérias– Nutrientes – Manipulação pelo homem (contato direto)– Gás carbônico

2

8

Possíveis Possíveis contaminantes contaminantes que podem que podem entrar e se desenvolver no sistema entrar e se desenvolver no sistema graças a água:graças a água:

� Primeiramente vamos entender os usos da

água na indústria farmacêutica ...

9

Usos da Água na Indústria Usos da Água na Indústria Farmacêutica Farmacêutica

� Industrial (Utilidades)

� Processo (Matéria Prima Intermediário)

� Limpeza (Enxagües)

10

Exigências para os diferentes usosExigências para os diferentes usos

� Industrial: Abrandada ou Potável

� Enxagues: Iniciais – Industrial

Final – PW ou WFI

� Processo: PW – Sólidos, Semi-Sólidos,

Líquidos (tópicos e orais)

WFI – Injetáveis

11

Água PotávelÁgua Potável� Análise completa da Água POTÁVEL a purificar

- Físico : Turbidez, Cor

- Químico: pH, alcalinidade, dureza, sulfatos,nitratos, cloretos, sílica, ferro, condutividade, TSD.

- Microbiológico: contagem total, coliformes

12

ÁGUA PURIFICADA ÁGUA PURIFICADA (PW)(PW)

Obtida através de deionização ou osmose reversa

� CONDUTIVIDADE < 1,3 µS/cm (25°C)

� TOC < 500 ppb (0,5 ppm)

� CONTAGEM < 100 ufc / ml

� PATOGÊNICOS ausentes em 100 ml13

ÁGUA INJETÁVEL ÁGUA INJETÁVEL (WFI)(WFI)Obtida através de destilação ou osmose reversa

� CONDUTIVIDADE < 1,3 µS/cm (25°C)

� TOC < 500 ppb (0,5 ppm)

� CONTAGEM < 10 ufc / 100 ml

� ENDOTOXINAS < 0,25 ue / ml

� PATOGÊNICOS ausentes em 100 ml

3

14

PLANTA DE ÁGUA PLANTA DE ÁGUA USPUSP

Requisito fundamental :

O sistema de Geração de Água Purificada (PW) ou

Injetável (WFI), deve ser VALIDADO...

ou seja....

CONFIÁVEL!!!15

� MATERIAL PARTICULADO

⇒ SÍLICA

⇒ COLÓIDES

⇒ MICROORGANISMOS / ALGAS

Substâncias estranhas e impurezas Substâncias estranhas e impurezas na água de alimentaçãona água de alimentação

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SAIS

⇒ CLORETOS

⇒ SULFATOS

⇒ NITRATOS

⇒ BICARBONATOS

⇒ CARBONATOS

⇒ FOSFATOS

⇒ SILICATOS

Substâncias estranhas e impurezas Substâncias estranhas e impurezas na água de alimentaçãona água de alimentação

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� MICROORGANISMOS

⇒ ALGAS

⇒ BACTÉRIAS – AUSÊNCIA DE

COLIFORMES

⇒ CISTOS

⇒ VÍRUS

CONTROLE: CLORO ?

CUIDADO

Substâncias estranhas e impurezas Substâncias estranhas e impurezas na água de alimentaçãona água de alimentação

18

� GASES DISSOLVIDOS

� REATIVOS CO2 / NH3 / Cl2

� CO2 + H2O == H2CO3 == H++ HCO3

-== 2H

+== CO3

=

� NÃO REATIVOS O2 / N2

Substâncias estranhas e impurezas Substâncias estranhas e impurezas na água de alimentaçãona água de alimentação

19

Substâncias estranhas e possíveis Substâncias estranhas e possíveis contaminantes contaminantes na água PW e WFIna água PW e WFI

� Contaminantes inorgânicos– Òxidos de ferro– Rouge– Ferro coloidal

� Contaminantes orgânicos– Bactérias plantônicas– Endotoxinas

4

20

IMPORTANTEIMPORTANTE

De alguma forma, algumas das

principais causas da contaminação só

podem vir destas fontes.

21

� Muito bem. Até aqui vimos os possíveis

contaminantes que podem entrar pelas

fontes AR e ÁGUA!

� Vamos entender onde mais pode haver

causas para contaminação...(fontes internas)

22

Causas comprovadas para Causas comprovadas para contaminaçãocontaminação� Geração (destilador, OR, DI)...............................?

� Design do sistema de distribuição........................?– Tancagem– Bombas– Válvulas– Geometria do Loop (pontos mortos, pernas mortas

“dead legs”

� Locais de difícil acesso para sanitização do sistema .................................................................?

� Integridade metalúrgica do sistema......................?

23

GeraçãoGeraçãoDestilador Destilador –– Osmose Reversa Osmose Reversa –– Unidade de Unidade de DeionizaçãoDeionização

� Destiladores:É comum se verificar contaminação de ferro coloidal e óxidos de ferro (Rouge de alta intensidade) nas colunas e no condensador

Já foi verificado contaminação microbiológica e crescimento de Biofilme na carcaça do condensador.

Nota:Nota: é muito comum o usuário não seguir as é muito comum o usuário não seguir as recomendações do fabricante quanto à manutenção recomendações do fabricante quanto à manutenção preventiva anual para Limpeza Química e preventiva anual para Limpeza Química e RepassivaçãoRepassivação..

24

� Osmose Reversa:Em função de má utilização pela falta de um plano de manutenção preventiva, é comum se verificar desenvolvimento de Biofilme nas membranas.

Nota:Nota: o usuário nem sempre segue as recomendações o usuário nem sempre segue as recomendações do fabricante do equipamento quanto ao tempo de troca do fabricante do equipamento quanto ao tempo de troca das membranas e Limpeza Química.das membranas e Limpeza Química.

Dica:Dica: contaminação microbiológica por falha no selo mecânico.contaminação microbiológica por falha no selo mecânico.25

� Unidade de Deionização:O filtro de carvão, pela própria característica, mantém um maior tempo de residência de contaminantes orgânicos, o que o torna a principal fonte de contaminação microbiológica, podendo haver o crescimento de Biofilme.Nas paredes das colunas catiônica e aniônica também já foi verificado crescimento de Biofilme por falta de manutenção preventiva e boas práticas de Limpeza Química.

Nota importante:Nota importante:não remove matéria não remove matéria orgânica ou bactérias.orgânica ou bactérias.

5

26

Design do Sistema de DistribuiçãoDesign do Sistema de Distribuição

� Tanque de estocagem

� Bombas de distribuição

� Válvulas e acessórios

� Geometria do Loop– Pontos mortos, pernas mortas “dead legs”

� Juntas soldadas

� Tubulação

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Loop Loop de Água Purificadade Água Purificada

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Design do Sistema Design do Sistema

1. Qual a qualidade requerida?

2. Qual a qualidade de entrada?

3. Quais os contaminantes?

4. Definição dos pré-tratamentos

5. Definição dos tratamentos secundários

6. Manutenção preventiva ????????

29

Tanques de EstocagemTanques de Estocagem� Velocidade de água é mínima tendendo a zero� Água parada em contato com ar� Integridade do Vent� Integridade metalúrgica

– Soldas– Acabamento– Superfície de contato (passivação)

� Pontos mortos para sanitização (boca de visita, instrumentos)

� Depassivação em período muito mais curto com formação de rouge nas paredes

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Dicas Dicas –– Tanques de EstocagemTanques de Estocagem� Materiais de construção: inox 316/316L

� Características de construção:– Cilíndricos

– Fundo e topo em calota torisférica

– Soldas desbastadas e suavizadas mecanicamente

– Eletropolido

– Conexões tipo TC – Triclamp

– Entrada de água central via spray ball 360º

– Vent estéril hidrofóbico 0,2 micra31

Dicas Dicas –– Tanques de EstocagemTanques de Estocagem

� Isolamento térmico ( hot loop )� Sensor de nível sanitário em inox 316,

ultrasônico, transdutor de pressão sanitário, ou célula de carga

� Válvulas tipo diafragma� Boca de visita 18” para inspeção e

manutenção� Sem cantos vivos ou baffles� Poço de tomada de temperatura

6

32

Dicas Dicas –– Tanques de EstocagemTanques de Estocagem

Volume útil: 70% da capacidade total

� Dimensionamento: capaz de proporcionar

uma reserva de água no momento de maior

pico de consumo e redução máxima de

volume de água de 70% do volume útil

� Manutenção:

– Sanitização periódica – química física (calor)

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Bombas de DistribuiçãoBombas de Distribuição

� Corrosão acelerada em função do contato extremo com a água purificada

� Depassivação acelerada, erosão e cavitação, gerando contaminação ferruginosa de alta intensidade

� Geração de partículas de ferro coloidal e óxido de ferro que entra pelo Loop

� Garantia de velocidade linear mínima requerida

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DicasDicas

� Bombas de distribuição

– Materiais de construção: aço inox 316L

– Rotor e voluta forjado e eletropolido

– Conexões sanitárias

– Dreno

– Cuidados com material microfundido

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DicasDicas

� Deve ser considerado no dimensionamento

– Trajeto hidráulico

– Perdas de carga dos componentes de tubulação

– Velocidade linear mínima requerida 1,0 m/s

– Velocidade linear de retorno de 1,5 vezes a

velocidade mínima à vazão de pico de consumo

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Válvulas e AcessóriosVálvulas e Acessórios� Uniões tipo triclamp – cuidado com “pontos mortos”. Ex.:

o anel de vedação (superfície muito porosa pode propiciar formação de Biofilme)

� Válvulas tipo diafragma são menos suscetíveis a “pontos mortos” e recomendadas para sistemas de água purificada

� Como desvantagem o diafragma destas válvulas tem superfície muito porosa e pode propiciar formação de Biofilme

� A utilização destas válvulas em material microfundido não é recomendada por problemas de alta suscetibilidade à corrosão em contato com a água purificada gerando Rouge e partículas de ferro coloidal

37

DicasDicas� Utilizar tanto para válvulas como para

acessórios, material laminado ou forjado� Evitar acessórios e válvulas com

configuração geométrica que apresente “pontos mortos”

� Tanto diafragma como anel de vedação, trocar após período recomendado pelo fabricante

� A Norma ASME BPE 2005 é uma excelente Bíblia Técnica

7

38

Geometria do Geometria do LoopLoop� A vantagem neste caso é poder se projetar

em função do uso e obter grau de acerto considerável

� O contato constante com a água purificada acarreta a Depassivação da superfície gerando Rouge

� Pontos mortos ou “dead legs” devem ser verificados e eliminados

39

DicasDicas� A configuração deve atender aos pontos de

consumo e permitir que a água circule a uma velocidade acima de 1 m/s

� Sistema de controle com sensor para TOC e condutividade “on line” é recomendado

� Manter a água em constante movimento, mesmo em período de ociosidade de consumo, reduz ancoragem de bactérias plantônicas

40

Juntas SoldadasJuntas Soldadas� Embora seja recomendada na Norma ASME BPE

2005 que as juntas metálicas sejam soldadas, tais regiões são grandes geradores de Rouge (óxido de ferro)

� Estas regiões soldadas apresentam superfície extremamente rugosa

� Estas áreas são altamente suscetíveis à corrosão em contato com a água purificada

� Normalmente são as primeiras regiões a sofrerem a Depassivação

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DicasDicas� Juntas soldadas devem, se possível, serem

realizadas por equipamento automático (solda orbital)

� Deve, se possível, atender aos critérios de aceitação da Norma ASME BPE 2005

� Após soldagem deve ser realizada a Limpeza Química e Passivação destas regiões, conforme Norma ASTM A380

� A Endoscopia garante a qualidade desejada

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VISTA INTERNA DO

PROCEDIMENTO DE

BOROSCOPIA

43

ASME BPE MJ 6ASME BPE MJ 6Critério de Aceitação de SoldaCritério de Aceitação de Solda

MJ-6.1 Soldagem Geral para um ambiente estéril exige que a solda não apresente uma superfície que contribua para o desenvolvimento microbiológico e contaminação do produto

AceitávelAceitável

Falta de Falta de PenetraçãoPenetração

Concavidade ODConcavidade OD

DesalinhamentoDesalinhamento

Concavidade IDConcavidade ID

Convexidade Convexidade OD/IDOD/ID

8

44

Critério de Aceitação de SoldaCritério de Aceitação de SoldaDescoloração - ASME BPENenhuma coloração na Solda

(#2 ou melhor) Amarelo claro ou azul claro na ZTA

(# 3 ou melhor)

45

TubulaçãoTubulação� É recomendado que o padrão de qualidade dos

tubos e conexões atendam aos critérios da Norma ASME BPE 2005

� Grande superfície de contato exposta a maior parte do tempo à água extremamente corrosiva (WFI) é muito suscetível à Depassivação, que acarreta, após 12 meses, em média, grande formação de Rouge (óxido de ferro)

� Superfícies muito rugosas e poros, assim como micro arestas, facilitam o ancoramento de bactérias e por conseqüência o desenvolvimento de Biofilme

46

DicasDicas� Critério na compra de materiais deve seguir,

se possível, a Norma ASME BPE 2005

� Limpeza Química e Passivação a cada 12 meses para água WFI e a cada 18 meses para água PW

� Grau de acabamento e tipo de acabamento devem ser especificados com o maior critério possível

47

99.9999% PURGAÇÃO DE NITROGÊNIO

48

INSPEÇÃO VISUAL DE TUBOS ELETROPOLIDOS

49

APLICANDO O SACO PLÁSTICO 6-MIL

9

50

Locais de difícil acesso para Locais de difícil acesso para sanitização sanitização do sistemado sistema� Intrumentos

� Bocais de tanque

� Boca de visita de tanques

� Demais locais que apresentam “ponto morto ou difícil acesso”

Nota: Estes locais são suscetíveis à gerar contaminação microbiológica e até formação de Biofilme

51

� Materiais de fabricação dos componentes

� Formação metalúrgica destes materiais

� Superfície de contato com a água purificada

Integridade metalúrgica do Integridade metalúrgica do sistemasistema

52

Influência do tipo de material metálico Influência do tipo de material metálico em contato com a água purificadaem contato com a água purificada

40 a 5039 a 5061 a 6665 a 69Fe

6 a 74 a 52 a 3-Mo

24 a 2623 a 2810 a 148 a 10,5Ni

20 a 2219 a 2316 a 1818 a 20Cr

Al6XN904LAISI 316LAISI 304%

53

� Comportamento do material metálico em

função dos elementos de liga

� Teor de Cr X Teor de Fe X Teor de Ni

� Passividade

� Passivação

� Filme passivo

54

0

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

AÇO INOX:LIGAS DE FERRO-CROMO

COM PELO MENOS11% DE CROMO

Taxa decorrosão

% de cromo

Influência da % de Cromo na ligaInfluência da % de Cromo na liga

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� Passividade:Propriedade que o aço inox apresenta de minimização de reatividade química sob certas condições especiais de ambiente.

� Passivação:Significa obter a condição eletroquímica de “Passividade” do aço inox através da estabilização da “Camada Passiva” ou “Filme Passivo”, realizado normalmente por aplicações químicas especiais.

10

56

� Filme Passivo:Resultado do processo da passivação.

Óxido de Cromo + Óxido de Ferro (2:1)Óxido de Cromo + Óxido de Ferro (2:1)(na prática Cr(na prática Cr22OO33).).Espessura ± 10 a 30 ÅEspessura ± 10 a 30 Å

Fe Fe ± 65%± 65%Cr ± 18%Cr ± 18%Ni Ni ± 10%± 10%Mo ± 2%Mo ± 2%Restante C, Restante C, MnMn, Si, S, P, etc. , Si, S, P, etc.

METAL BASE

ZONA DE TRANSIÇÃO

CAMADA PASSIVA

57

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Formação metalúrgica dos materiaisFormação metalúrgica dos materiais

� Laminado: recomendado (tubo, conexões, tanques)

� Forjado: recomendado (conexões, rotor bomba, válvulas)

� Microfundido: não recomendado –apresenta em sua matriz um componente chamado “Ferrita Delta” que é quase ferro puro e é corroído facilmente pela água purificada

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Superfície de contato com a Superfície de contato com a água purificadaágua purificada

Vamos entender....

Não é o material metálico de fabricação dos vários componentes do anel que interage com a água purificada!

É a superfície de contato deles...

60

E o que isto significa?E o que isto significa?Quase tudo!!!!Quase tudo!!!!

Que a maioria dos problemas de contaminação química ou microbiológica de alguma forma ou iniciou ou se instalou na superfície de contato......

Vamos ver por que?

61

Vamos entender superfície de contato!!!Vamos entender superfície de contato!!!

Superfície lixada mecanicamenteSuperfície lixada mecanicamente(Ampliação 150x)(Ampliação 150x)

Perfil da superfície lixada mecanicamentePerfil da superfície lixada mecanicamente

Superfície após aplicação do Superfície após aplicação do eletropolimentoeletropolimento

(Ampliação 150x)(Ampliação 150x)

Perfil da superfície Perfil da superfície eletropolidaeletropolida

11

62

Características Geométricas de Uma Características Geométricas de Uma SuperfícieSuperfície

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Natureza da SuperfícieNatureza da Superfície

� Influência do tipo de acabamento no desempenho do sistema.

� Quanto menor a rugosidade melhores são os resultados da higienização

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Efeito do Efeito do LixamentoLixamento Mecânico na Mecânico na Superfície de ContatoSuperfície de Contato� Tensões, Rugosidade, Grande quantidade de Partículas

Abrasivas e Produtos Orgânicos Impregnados ou Impurezas (Alumina) liberadas para o meio.

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Efeito do Efeito do LixamentoLixamento Mecânico na Mecânico na Superfície de ContatoSuperfície de Contato

– Perfil da Superfície Rugosa (picos + vales).– Aumento da área absoluta (80% da área efetiva).– Propicia o ancoramento de sujidades e bactérias.– Incrustação de produtos.– Tensões de Tração Pt.– Corrosão acentuada da superfície por pites em contato com

produtos agressivos.– Corrosão sob Tensão Fraturante (material exposto a meios

contendo halogênios: Cl¯ , F¯ , I¯ , Br¯ ).

Superfície lixada mecanicamenteSuperfície lixada mecanicamente(Ampliação 150x)(Ampliação 150x)

Perfil da superfície lixada mecanicamentePerfil da superfície lixada mecanicamente

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– Microbolsas oriundas do tombamento dos picos.

– Armazenamento de impurezas nas microbolsas.

– Camada de gordura isolante impede passivação.

Efeito do Polimento Mecânico na Superfície de ContatoEfeito do Polimento Mecânico na Superfície de Contato

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– Perfil de superfície sem picos e vales acentuados

– Livre de tensões superficiais

– Pura com elevada sanitariedade

– Valores de rugosidade entre 40% a 60% menor comparados com os valores obtidos por processos mecânicos

– Brilhante e homogênea em toda a extensão

– Visualmente lisa e reflexiva

Efeito do Efeito do EletropolimentoEletropolimento na Superfície de Contatona Superfície de Contato

Superfície após aplicação do Superfície após aplicação do eletropolimentoeletropolimento

(Ampliação 150x)(Ampliação 150x)

Perfil da superfície Perfil da superfície eletropolidaeletropolida

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– Maior resistência à corrosão

1. Dissolução e transferência de íons cromo na solução.

Cr = Cr6+ + 6e-

2. Evolução do oxigênio da superfície anódica.

4 OH- = O2 + 2H2O + 4e-

3. Formação de um filme passivo na superfície anódica.

2Cr + 6OH- = Cr2O3 + 3H2O + 6e-

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– Quanto menor a rugosidade melhores são os resultados da higienização.

EFEITO DO ACABAMENTO DE SUPERFÍCIE SOBRE O TEMPO DE LIMPEZAEFEITO DO ACABAMENTO DE SUPERFÍCIE SOBRE O TEMPO DE LIMPEZA

COMPARAÇÃO ESQUEMÁTICA DA MICROCOMPARAÇÃO ESQUEMÁTICA DA MICRO--RUGOSIDADE DE UMA CÉLULA MICROBIANARUGOSIDADE DE UMA CÉLULA MICROBIANA