Para los gestores de instalaciones farmacéuticas y biotecnológicas, el sistema de climatización es el componente más crítico -y complejo- de una sala blanca cGMP. Un fallo de diseño no sólo pone en peligro el cumplimiento de las normas, sino también la esterilidad del producto, los plazos de validación y millones de inversión de capital. El reto consiste en dejar de ver la climatización como un conjunto de piezas para verla como un sistema integrado de rendimiento garantizado.
Esta integración es ahora un imperativo estratégico. El escrutinio normativo, especialmente en el marco del Anexo 1 actualizado de BPF de la UE, exige un control y una integridad de los datos demostrables. Al mismo tiempo, la presión para acelerar la comercialización de terapias avanzadas hace insostenibles los modelos tradicionales secuenciales de diseño, licitación y construcción. El modelo de sala blanca prefabricada, con su núcleo de HVAC prediseñado, aborda directamente estas presiones duales de cumplimiento y velocidad.
Componentes básicos de un sistema HVAC prefabricado para salas blancas
El núcleo de ingeniería, no un complemento
La climatización de una sala blanca prefabricada no se instala en un espacio acabado, sino que es el núcleo de ingeniería alrededor del cual se construye la estructura modular. Los componentes clave -unidades de tratamiento de aire (UTA), conductos, unidades de filtro de ventilador (UFF) y sensores de control- están preintegrados en paneles de pared y casetes de techo. Este cambio fundamental del montaje sobre el terreno a la integración en fábrica crea una responsabilidad unificada. Un solo equipo se hace cargo del sistema desde la concepción hasta la puesta en marcha, lo que elimina las acusaciones y los costosos cambios endémicos de los modelos de suministro fragmentados.
Invertir el riesgo de la construcción
El enfoque prefabricado traslada estratégicamente las fases de montaje y pruebas iniciales de mayor riesgo de un emplazamiento de construcción incontrolado a un entorno de fábrica controlado. Esto mitiga variables como la climatología adversa, la escasez de mano de obra cualificada y la contaminación del emplazamiento. El resultado es una drástica reducción de los plazos de los proyectos, que pasan de años a meses. Para los profesionales que gestionan proyectos de capital para terapias celulares o genéticas, esta reducción del riesgo no es negociable. Según mi experiencia, este modelo resuelve 80% de los típicos problemas de interfaz y rendimiento antes de que el módulo salga de la fábrica, transformando el trabajo in situ de depuración en verificación.
Diseño del tratamiento del aire: Equilibrio entre temperatura, humedad y caudal de aire
Definición de la línea de base medioambiental
El diseño del tratamiento del aire establece el entorno estable y acondicionado que exigen los procesos cGMP. La UTA primaria debe regular con precisión el aire de suministro para mantener la temperatura (normalmente 20-25 °C) y la humedad (30-60% HR) dentro de tolerancias estrictas. A continuación, el sistema suministra este aire acondicionado a través de uno de dos métodos principales: un sistema central de conductos con filtros HEPA terminales o una red distribuida de FFU de recirculación. Esta elección es fundamental y supone aproximadamente 80% del coste total del proyecto y del plazo de ejecución.
Patrones de flujo de aire e impacto en el proceso
El método de suministro de aire seleccionado dicta el patrón de flujo de aire dentro de la sala blanca. El flujo laminar o unidireccional (normalmente 0,45 m/s ±20%) es necesario para las zonas críticas ISO 5 (Grado A), como las líneas de llenado. El flujo turbulento o no unidireccional se utiliza para las zonas de fondo (ISO 7/8). El patrón debe estar diseñado para proteger el producto del personal y de la generación de partículas. Invertir en especificaciones de requisitos de usuario (URS) exhaustivas durante esta fase conceptual es la actividad más rentable del proyecto, ya que los errores en este punto requieren costosos rediseños que las plantillas modulares prediseñadas están diseñadas para evitar.
Parámetros clave de rendimiento
En la tabla siguiente se describen los parámetros ambientales críticos que debe controlar el sistema de tratamiento del aire y las estrictas tolerancias exigidas para el cumplimiento de las cGMP.
Diseño del tratamiento del aire: Equilibrio entre temperatura, humedad y caudal de aire
| Parámetro | Gama de especificaciones típicas | Tolerancia de control |
|---|---|---|
| Temperatura | 20-25°C | ±1°C |
| Humedad | 30-60% RH | ±5% |
| Velocidad del flujo de aire laminar | 0,45 m/s | ±20% |
Fuente: IEST-RP-CC012.3: Consideraciones en el diseño de salas limpias. Esta práctica recomendada proporciona una guía detallada para alcanzar y mantener los parámetros ambientales críticos de temperatura, humedad y flujo de aire, que son fundamentales para el rendimiento y el cumplimiento de las salas blancas.
Especificaciones de filtración: De los prefiltros a las normas HEPA/ULPA
La cascada multietapa
El cumplimiento de los estrictos recuentos de partículas ISO requiere una cascada de filtración obligatoria de varias etapas. Los prefiltros (G4/F8) dentro de la UTA eliminan las partículas gruesas, protegiendo las baterías aguas abajo y prolongando la vida útil de los filtros finales más caros. Los filtros de bolsa intermedios (F8-F9) capturan los contaminantes más finos. Esta jerarquía se ha diseñado teniendo en cuenta las normas reglamentarias como parámetros de diseño inherentes, lo que hace que el cumplimiento de las normas deje de ser una modificación posterior a la construcción y se convierta en una característica integrada que reduce el riesgo de inspección.
La última barrera: HEPA y ULPA
La barrera final consiste en filtros HEPA (99,97% eficientes a 0,3 µm) para salas ISO 5-7 o filtros ULPA (99,999% eficientes a 0,1-0,2 µm) para aplicaciones ultra críticas. En los techos prefabricados, estos filtros están integrados en carcasas validadas y sometidas a pruebas de estanqueidad con marcos sellados con juntas. Esta conformidad integrada acelera significativamente la velocidad de comercialización al eliminar los esfuerzos de validación “atornillados”. Los expertos del sector señalan sistemáticamente que las pruebas de integridad de los filtros (pruebas DOP/PAO) durante las pruebas de aceptación en fábrica son la forma más eficaz de evitar costosas averías in situ.
Normas de eficacia de filtración
La progresión de la eficacia del filtro está normalizada, como se muestra en la tabla siguiente, que se basa directamente en los requisitos reglamentarios para la fabricación estéril.
Especificaciones de filtración: De los prefiltros a las normas HEPA/ULPA
| Etapa de filtrado | Eficiencia típica | Eficiencia granulométrica |
|---|---|---|
| Prefiltro | G4 / F8 | Partículas a granel |
| Filtro intermedio | F8 - F9 | Contaminantes más finos |
| Filtro final (HEPA) | 99.97% | a 0,3 µm |
| Filtro final (ULPA) | 99.999% | a 0,1-0,2 µm |
Fuente: Anexo 1 de las PCF de la UE: Fabricación de medicamentos estériles (2022). El anexo 1 exige el uso de filtración HEPA o ULPA para las zonas de grado A/B, estableciendo la eficacia de filtración requerida y las normas de calidad del aire para la fabricación estéril.
Estrategias de control de la presión para la contención de la contaminación cGMP
El principio de cascada
Mantener unos diferenciales de presión definidos es una estrategia de contención cGMP fundamental. Las zonas más limpias se mantienen a una presión más alta (normalmente de +10 a +15 Pa) que las zonas adyacentes menos limpias, lo que garantiza la dirección del flujo de aire de los espacios críticos a los no críticos. Esta cascada impide la entrada de contaminantes. Las esclusas de aire con puertas enclavadas son componentes críticos de esta estrategia, que requieren un diseño específico de HVAC para gestionar su secuenciación de presión durante la entrada y la salida.
Control y equilibrio
Esta cascada de presión se gestiona equilibrando con precisión los volúmenes de aire de impulsión y extracción. Un sistema de gestión de edificios (BMS) modula las compuertas motorizadas y los variadores de frecuencia (VFD) de los ventiladores para mantener los valores de consigna a pesar de perturbaciones como la apertura de puertas. La precisión de este control se valida en las primeras fases del proceso de prefabricación. Durante las rigurosas pruebas de aceptación en fábrica (FAT), se calcula y ajusta el balance de aire de todo el módulo. Las FAT actúan como una herramienta crítica de compresión de plazos, resolviendo los problemas de rendimiento fuera de las instalaciones para eliminar la mayor parte de la depuración in situ, un cuello de botella importante en la construcción tradicional.
Elementos de control de la presión
La siguiente tabla resume los elementos y métodos clave para mantener la contención de la contaminación mediante el control de la presión.
Estrategias de control de la presión para la contención de la contaminación cGMP
| Elemento de control | Especificación típica | Propósito |
|---|---|---|
| Presión de la zona limpia | De +10 a +15 Pa | Cascada de contención |
| Dirección del flujo de aire | De crítico a no crítico | Evita el reflujo |
| Método de control | Amortiguadores/ventiladores modulados por BMS | Equilibrio preciso del volumen |
| Fase de validación | Pruebas de aceptación en fábrica (FAT) | Resuelve los problemas fuera de las instalaciones |
Fuente: ISO 14644-4:2022 Salas blancas - Parte 4: Diseño, construcción y puesta en marcha.. Esta norma especifica los requisitos para establecer y mantener diferenciales de presión como estrategia primaria de control de la contaminación, informando directamente al diseño y validación de los sistemas de control HVAC.
Integración de sistemas de control y cumplimiento de las cGMP
Supervisión continua e integridad de los datos
La verificación continua del rendimiento se consigue mediante sistemas de control integrados. Un sistema de gestión de edificios (BMS) centralizado o un sistema de supervisión medioambiental (EMS) especializado supervisan la temperatura, la humedad, la presión diferencial y el estado de los filtros. Estos sistemas ofrecen funciones de registro de datos en tiempo real, anuncio de alarmas y elaboración de informes que deben cumplir la norma FDA 21 CFR Parte 11 sobre registros y firmas electrónicas. Esta integración digital es ahora uno de los principales elementos diferenciadores de los proveedores.
Flujo y limpieza de datos estratégicos
El valor estratégico va más allá del control básico y se extiende al flujo de datos sin fisuras entre el SGA de la sala blanca, los sistemas de gestión de la calidad (SGC) de la empresa y los sistemas de ejecución de la fabricación (MES). Esto permite la supervisión en tiempo real y la verificación continua del proceso. Además, todas las superficies de HVAC expuestas -conductos, cámaras impelentes, carcasas de FFU- deben estar diseñadas para poder limpiarse con materiales lisos que no se desprendan y que sean compatibles con agentes de limpieza agresivos y con la biodescontaminación con peróxido de hidrógeno vaporizado (VHP). Esto completa una filosofía de diseño en la que la conformidad es una característica fundamental, no una ocurrencia tardía.
Fábrica vs. In situ: Ventajas del montaje prefabricado de HVAC
La ventaja del entorno controlado
El montaje prefabricado en un entorno de fábrica controlado ofrece ventajas claras y cuantificables sobre la construcción tradicional in situ. Permite una rigurosa validación previa al envío (FAT), garantiza una integración precisa de los componentes con tolerancias alineadas por láser y reduce drásticamente el tiempo de instalación in situ de meses a semanas. Esta metodología contribuye directamente a la agilidad de la empresa al reducir la ruta crítica hasta la disponibilidad operativa.
Escalabilidad estratégica
Quizá la ventaja estratégica más significativa sea la escalabilidad inherente. El diseño modular desvincula explícitamente la ampliación de las instalaciones de los ciclos de construcción tradicionales. Esto permite ampliar la capacidad o redistribuir los procesos en cuestión de semanas sin interrumpir las operaciones GMP adyacentes. Para las CDMO y las biotecnológicas que necesitan pivotar hacia nuevas terapias o ampliar la producción sin nuevos desembolsos masivos de capital, esta estrategia arquitectónica es fundamental. De hecho, democratiza el acceso a la fabricación de alta conformidad para las organizaciones más pequeñas y ágiles.
Especificaciones clave de diseño y validación del rendimiento (IQ/OQ/PQ)
Definición de las especificaciones de rendimiento
El rendimiento del sistema se define contractualmente mediante especificaciones de diseño clave. Entre ellas se incluyen las tasas de cambio de aire (ACR, que oscilan entre 10 y 600+ por hora en función de la clase ISO), tolerancias estrictas de temperatura/humedad, diferenciales de presión mantenidos y eficacia de filtrado validada. Estas especificaciones constituyen la base de la Especificación de Requisitos del Usuario (URS) y los protocolos de validación subsiguientes.
La vía de validación estructurada
La confirmación se realiza mediante un protocolo de cualificación estructurado. En el caso de los sistemas prefabricados, esto comienza con las pruebas de aceptación en fábrica (FAT), una exhaustiva puesta a punto fuera de las instalaciones. In situ, la Cualificación de la Instalación (IQ) verifica la correcta configuración según los documentos de diseño. La Cualificación Operativa (OQ) prueba que el sistema funciona dentro de todos los márgenes especificados (por ejemplo, caudal de aire, tiempo de recuperación). Por último, la Cualificación del Rendimiento (PQ) demuestra que la sala blanca mantiene su clasificación en el “peor de los casos”. Esta vía racionalizada y predecible, basada en las primeras pruebas en fábrica, transforma la aprobación reglamentaria de un obstáculo en la culminación del proyecto en un resultado fiable y programado.
Especificaciones y fases de validación
La siguiente tabla relaciona las principales especificaciones de diseño con sus correspondientes fases de validación, ilustrando la trazabilidad necesaria para el cumplimiento.
Especificaciones clave de diseño y validación del rendimiento (IQ/OQ/PQ)
| Especificación | Ejemplo | Fase de validación |
|---|---|---|
| Tasa de cambio de aire (ACR) | 10 - 600+ por hora | OQ / PQ |
| Temperatura/Humedad | Véase el cuadro 1 | OQ |
| Presión diferencial | Véase el cuadro 3 | OQ |
| Eficacia del filtro | Véase el cuadro 2 | GRASA / CI |
Fuente: Documentación técnica y especificaciones industriales. El protocolo de validación estructurado (FAT, IQ, OQ, PQ) es un marco estándar de la industria derivado de directrices normativas como el Anexo 1 de BPF de la UE y la norma ISO 14644, que garantiza que los sistemas funcionen según lo diseñado.
Selección de un sistema prefabricado de climatización: Un marco de decisión
Más allá de las especificaciones mecánicas
La selección requiere un marco que evalúe más allá de las especificaciones mecánicas básicas. La evaluación principal debe centrarse en la responsabilidad de diseño y construcción del proveedor, el rigor y la transparencia de su protocolo FAT y sus capacidades de integración digital para BMS/EMS. El proveedor debe actuar como punto único de responsabilidad del rendimiento del sistema integrado.
Consideraciones estratégicas y de futuro
La contratación también debe considerar estratégicamente las necesidades futuras. Los parámetros de sostenibilidad están pasando de ser una cuestión de costes a un imperativo de cumplimiento y ESG. La evaluación del perfil energético del ciclo de vida de un sistema, incluidas tecnologías como los ventiladores de recuperación de energía (ERV) o los ventiladores EC de alta eficiencia, se está convirtiendo en un factor crítico. Además, la portabilidad inherente de las unidades prefabricadas permite un cambio estratégico hacia redes de producción distribuidas y móviles, mitigando los riesgos de la cadena de suministro centralizada. Soluciones como instalaciones móviles de laboratorio de alta contención ejemplifican esta tendencia, ofreciendo una capacidad desplegable y validada. En última instancia, el sistema elegido debe respaldar no solo las necesidades inmediatas de GMP, sino también los objetivos estratégicos a largo plazo en materia de agilidad, sostenibilidad y transformación digital.
La decisión gira en torno a tres prioridades: verificar el rendimiento del sistema integrado mediante rigurosas pruebas en fábrica, garantizar que el diseño se adapte a futuros cambios o ampliaciones del proceso y seleccionar un socio cuya arquitectura de control y datos se ajuste a la hoja de ruta de su planta digital. Un sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado prefabricado es un activo de capital con un ciclo de vida de 15-20 años; su selección debe basarse en el coste total de propiedad y la flexibilidad estratégica, no sólo en el coste inicial.
¿Necesita un sistema HVAC para salas blancas diseñado para garantizar el rendimiento y la conformidad? El enfoque integrado de diseño y construcción de QUALIA garantiza la responsabilidad desde el concepto hasta la validación, reduciendo los plazos para la puesta a punto operativa. Póngase en contacto con nuestro equipo técnico para analizar las especificaciones de su proyecto y su estrategia de validación.
Preguntas frecuentes
P: ¿Cómo influye el diseño de la climatización de una sala blanca prefabricada en el coste y los plazos generales del proyecto?
R: Las decisiones sobre la clasificación de las salas blancas y los patrones de flujo de aire, tomadas durante la fase inicial de especificación de los requisitos del usuario (URS), determinan aproximadamente 80% del coste y el calendario totales del proyecto. La elección entre un sistema HEPA central o una red de unidades de filtrado por ventilador (FFU) define la capacidad de tratamiento del aire necesaria y la complejidad de la instalación. Esto significa que invertir en una URS exhaustiva es la actividad más rentable del proyecto, ya que los errores en esta fase conllevan costosos rediseños que los sistemas modulares prefabricados están específicamente diseñados para evitar.
P: ¿Cuál es la función de las pruebas de aceptación en fábrica (FAT) para un sistema de climatización prefabricado en un proyecto cGMP?
R: La FAT es un paso crítico de mitigación de riesgos en el que el sistema completamente ensamblado se somete a pruebas de rendimiento en la fábrica controlada del proveedor antes de su envío. Este proceso valida parámetros clave como el equilibrio del aire y los diferenciales de presión, resolviendo la mayoría de los problemas de rendimiento fuera de las instalaciones. En los proyectos en los que la velocidad de comercialización es fundamental, un protocolo FAT riguroso reduce el calendario al eliminar la mayor parte de la depuración in situ, que es uno de los principales cuellos de botella de la construcción tradicional.
P: ¿Cómo se selecciona la etapa de filtración final entre HEPA y ULPA para una zona crítica?
R: La elección viene dictada por la clasificación ISO requerida y el control del tamaño de las partículas. Utilice filtros HEPA, con una eficacia de 99,97% a 0,3 µm, para salas blancas ISO 5 a ISO 7. Para aplicaciones ultracríticas que requieran el control de partículas más pequeñas, especifique filtros ULPA con una eficacia de 99,999% a 0,1-0,2 µm. Esto significa que las instalaciones que fabrican terapias avanzadas o productos de alta potencia deben prever el mayor coste inicial y el mayor rigor de validación de los ULPA para cumplir objetivos de control de la contaminación más estrictos, como se indica en normas como ISO 14644-4:2022.
P: ¿Cuáles son las principales ventajas estratégicas de un sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado prefabricado, más allá de la conformidad básica?
R: Además de cumplir las normas cGMP, el diseño modular permite una escalabilidad y agilidad empresarial inherentes. Permite ampliar la capacidad o reconfigurar los procesos en cuestión de semanas sin interrumpir las operaciones adyacentes. Esto significa que las CDMO y las biotecnológicas que necesiten pivotar hacia nuevas terapias o escalar la producción rápidamente deberían evaluar los sistemas prefabricados como un activo estratégico que desvincula el crecimiento de los largos ciclos de construcción tradicionales.
P: ¿Cómo deben gestionarse los diferenciales de presión para contener la contaminación en una habitación múltiple?
R: Se utiliza una estrategia en cascada que mantiene las zonas más limpias a una presión más alta (normalmente 10-15 Pa) que las zonas adyacentes menos limpias. Esta dirección del flujo de aire se gestiona equilibrando con precisión los volúmenes de aire de impulsión y extracción mediante un sistema de gestión de edificios (BMS) que modula las compuertas y los ventiladores. En las instalaciones con esclusas para materiales o personal, hay que prever secuencias de climatización específicas para puertas con enclavamiento, un requisito que se destaca en directrices como Anexo 1 de las PCF de la UE.
P: ¿Cómo es el proceso de cualificación de un sistema de climatización prefabricado para salas blancas?
R: La validación sigue un protocolo estructurado que comienza con las pruebas de aceptación en fábrica (FAT). In situ, la Cualificación de la Instalación (IQ) verifica la correcta configuración, la Cualificación Operativa (OQ) prueba el rendimiento dentro de todos los rangos especificados (por ejemplo, flujo de aire, recuperación de temperatura) y la Cualificación del Rendimiento (PQ) demuestra que la sala blanca mantiene su clasificación bajo carga operativa. Esto significa que los equipos de proyecto pueden esperar un proceso de aprobación reglamentaria más predecible y ágil, ya que la mayoría de los riesgos de rendimiento se resuelven durante la fase inicial de pruebas en fábrica.
P: ¿Qué otros factores, además de las especificaciones mecánicas, son fundamentales a la hora de elegir un proveedor de sistemas prefabricados de calefacción, ventilación y aire acondicionado?
R: Debe evaluar la responsabilidad de diseño y construcción del proveedor, el rigor de su protocolo FAT y las capacidades de integración digital de su sistema para el flujo de datos a EMS o MES. Estratégicamente, evalúe también el perfil energético del ciclo de vida del sistema y su potencial de escalabilidad futura. Esto significa que las adquisiciones deben priorizar a los socios cuyas ofertas respalden los objetivos a largo plazo en agilidad operativa, sostenibilidad y transformación digital, no solo el cumplimiento inmediato de las GMP. Recursos como IEST-RP-CC012.3 proporcionan valiosos criterios de evaluación del diseño.
