Soluciones de Derouging y Pasivación con pH neutro: La revolución en el cuidado del Acero Inoxidable
El acero inoxidable es uno de los materiales más utilizados en la industria farmacéutica debido a su resistencia a la corrosión, durabilidad y propiedades higiénicas. Sin embargo, a pesar de estas ventajas, no es completamente inmune a la formación de óxidos y contaminantes en su superficie. Estos fenómenos, conocidos como rouging y blacking, pueden comprometer la calidad de los productos farmacéuticos al contaminar el entorno de producción.
En este artículo, explicaremos en detalle qué son el rouging y el blacking, sus causas, cómo prevenirlos y las soluciones que Tiselab ofrece para su eliminación y prevención, con un enfoque ecológico y eficiente. Según los estudios indicados en la documentación técnica, el rouging es especialmente común en sistemas que utilizan agua para inyectables (WFI) y vapor puro (PS), debido a las altas temperaturas constantes y el bajo contenido de oxígeno en estas condiciones.
¿Qué es el Acero Inoxidable?
Los aceros inoxidables son aleaciones a base de hierro con un contenido de cromo de al menos el 11%, que representa la cantidad mínima para evitar la corrosión atmosférica.
La clasificación de los aceros inoxidables se basa en la estructura cristalina:
Ferrítico (celda unitaria cúbica centrada en el cuerpo), Austenítico (celda unitaria cúbica centrada en las caras), Austenítico+Ferrítico (también conocido como Dúplex) y Martensítico (celda unitaria tetragonal centrada en el cuerpo).
¿Qué es la Capa Pasiva?
Los aceros inoxidables son aleaciones diseñadas, principalmente a base de Fe, que contienen Cr, Ni, Mo, etc. para mejorar la resistencia a la corrosión mediante la formación de una capa superficial muy fina y estable: la capa pasiva.
La capa pasiva consta aproximadamente de un 70 % de óxido de Cr y un 30 % de óxido de Fe. El resultado es una relación Cr/Fe >1,5.
El cromo tiene una afinidad extremadamente alta por el oxígeno. El óxido de cromo es termodinámicamente estable y químicamente inerte. Éste se adhiere a la superficie, y forma una capa regular y homogénea de unos 20 a 25 Å. Dicha capa es impermeable a la mayoría de los agentes oxidantes que podrían iniciar la corrosión.
¿Qué es el Rouging y por qué se forma?
El rouging aparece como una fina capa de óxidos de hierro en la superficie del acero inoxidable, con una decoloración rojiza o marrón.
La formación de estos depósitos está influenciada por varios factores:
- Altas Temperaturas: Basado en factores termodinámicos, la afinidad del Fe y el O incrementan con la temperatura en contra de lo que sucede con el Cr. Esto ocurre en sistemas de agua para inyectables (WFI), vapor puro (PS) e incluso en sistemas de agua purificada (PW) con frecuentes sanitizaciones térmicas, donde las temperaturas superan los 50ºC de manera constante.
- Calidad del Agua: Agua con altos niveles de oxígeno disuelto, dióxido de carbono o contaminantes minerales, puede promover la formación de óxidos. Adicionalmente, debido a los bajos niveles de oxígeno en el agua caliente para inyectables (HWFI), la reacción de repasivación es menor que la de despasivación, haciendo que el equilibrio cambie notablemente.
- Condiciones de Operación: Factores como fluctuaciones en la velocidad del flujo, periodos de inactividad y presión, pueden influir en el equilibrio químico de la capa pasiva. Estudios han demostrado que materiales como 316L tienen menor resistencia al rouging en ciertas atmósferas de gas, como aquellas con alto contenido de nitrógeno.
¿Y el Blacking?
El blacking es una forma más severa de corrosión que da como resultado una decoloración negra. A diferencia del rouging, el blacking indica una alteración más avanzada de la capa pasiva protectora. Esto ocurre generalmente bajo condiciones extremas, como altas temperaturas (por encima de los 100ºC) en presencia de vapor puro (PS), y se asocia con la formación de magnetita (Fe3O4), una estructura cristalina estable y difícil de disolver.
Impacto en la Industria Farmacéutica
La presencia de rouging y blacking en equipos para la industria farmacéutica puede tener consecuencias significativas:
- Contaminación del Producto: Partículas desprendidas de estas capas pueden contaminar los productos, comprometiendo su seguridad y calidad.
- Cumplimiento Normativo: La contaminación puede llevar al incumplimiento de normativas como GMP (Good Manufacturing Practices).
- Mantenimiento Costoso: La acumulación de óxidos puede requerir intervenciones de mantenimiento más frecuentes y costosas. Por ejemplo, en sistemas de vapor puro, el rouging puede manifestarse como capas de óxidos de hierro altamente adheridas.
Mantenimiento Preventivo: Una clave para la eficiencia
El mantenimiento preventivo es una estrategia fundamental para evitar la aparición de problemas graves que requieran mantenimientos correctivos. Este enfoque proactivo implica la inspección periódica, limpieza y pasivación de los equipos antes de que los óxidos y contaminantes puedan acumularse.
En Tiselab somos expertos en asesorar en la aplicación de procedimientos preventivos, ya que ayuda a preservar la capa pasiva del acero inoxidable, reducir el desgaste de los equipos y minimizar los tiempos de inactividad. Además, este enfoque permite optimizar recursos al evitar intervenciones urgentes y costosas, asegurando una operación continua y conforme a las normativas establecidas.
Prevención y soluciones para el Rouging y el Blacking
Si bien es cierto que la prevención de estos fenómenos comienza con un adecuado diseño, operación y mantenimiento de los equipos, cuando las capas de óxidos ya se han formado, es necesario un tratamiento correctivo con un enfoque más especializado.
Comparativa con los Ácidos Tradicionales para el Tratamiento del Rouging
En los procesos de derouging, la elección de los químicos adecuados es fundamental para garantizar una limpieza efectiva y segura, sin comprometer la integridad de los equipos de acero inoxidable.
La siguiente tabla compara las características principales de tres tipos de químicos utilizados comúnmente: ácidos fuertes, ácidos suaves y químicos de pH neutro. Esta comparación destaca sus ventajas y desventajas, permitiendo una selección informada basada en las necesidades específicas de cada aplicación industrial:
El proceso de Derouging y Pasivación
Tiselab ofrece un proceso avanzado y respetuoso con el medio ambiente para el derouging y la pasivación de equipos de acero inoxidable. Éste consta de cuatro etapas principales:
- Limpieza Inicial: Se eliminan contaminantes superficiales como aceites, grasas y residuos minerales que puedan interferir con la formación de la capa pasiva.
- Derouging: Utilizamos productos químicos de pH neutro que disuelven eficazmente los óxidos de hierro sin dañar el material base ni generar residuos peligrosos. Éstos son capaces de eliminar rouging joven y adherencias más complejas como magnetita, minimizando el impacto en la superficie del acero.
- Pasivación: Después de la eliminación de los óxidos, aplicamos soluciones específicas, también de pH neutro, para restaurar la capa pasiva de óxido de cromo, proporcionando una protección duradera contra la corrosión.
- Aclarado Final: Eliminamos cualquier residuo de los agentes químicos utilizados, asegurando que las superficies estén limpias y seguras para su uso.
Beneficios de este proceso
El proceso de derouging implementado por Tiselab, se ha diseñado específicamente para abordar los desafíos únicos que enfrentan las industrias farmacéutica y biotecnológica. Este enfoque no solo elimina eficazmente los depósitos de óxidos y contaminantes que comprometen la calidad de los equipos de acero inoxidable, sino que también lo hace con un respeto absoluto por el medio ambiente y la seguridad operativa.
A continuación, se detallan los principales beneficios que este proceso aporta a las instalaciones industriales, optimizando tanto la eficiencia como la sostenibilidad:
- Ecológico y Seguro: Los productos utilizados son respetuosos con el medio ambiente y cumplen con las normativas farmacéuticas y alimentarias. Del mismo modo, se eliminan también los riesgos derivados de fugas en el sistema o contaminaciones de sublazos.
- Rentable: Prolonga la vida útil de los equipos, optimiza los costes asociados al mantenimiento y reduce considerablemente los tiempos de parada en producción.
- Fácil Implementación: El proceso puede adaptarse a las necesidades específicas de cada cliente. Es aplicable a sistemas de agua ultrapura; reactores y tanques de producción y almacenamiento; autoclaves, e incluso lavadoras GMP.
Caso de Éxito: Mejora en tanques de almacenamiento
Mejora en tanques de almacenamiento
Una empresa de biotecnología tenía problemas recurrentes de rouging en tanques de almacenamiento de soluciones buffer. La acumulación de óxidos afectaba la estabilidad de los productos almacenados. El proceso de Tiselab no solo eliminó los depósitos existentes, sino que también optimizó las condiciones de operación para prevenir recurrencias.
1. Evaluación del Problema: Se identificaron las causas del rouging, incluyendo fluctuaciones en la temperatura y calidad del agua utilizada.
2. Solución Integral: Se ejecutó el proceso completo de limpieza, derouging y pasivación, junto con recomendaciones operativas para minimizar futuros riesgos.
Como resultado, la empresa logró una reducción significativa en las intervenciones de mantenimiento y una mejora en la calidad del producto final.
En resumen
El rouging y el blacking son desafíos importantes en la industria farmacéutica, pero no tienen por qué comprometer la calidad y seguridad de los procesos. Con soluciones innovadoras, ecológicas y efectivas como las ofrecidas por Tiselab, es posible prevenir y corregir estos problemas, asegurando la excelencia operativa.
En Tiselab, estamos comprometidos con proporcionar las mejores soluciones para el cuidado y mantenimiento de equipos de acero inoxidable, combinando tecnología de vanguardia con un enfoque sostenible.
Si necesitas más información o asesoramiento personalizado, no dudes en contactarnos y estaremos encantados de ayudarte.
Bibliografía
1. Tiselab. “Derouging y Pasivación de Equipos de Acero Inoxidable”. Publicación técnica en www.tiselab.com.
2. Good Manufacturing Practices (GMP). Directrices internacionales para la industria farmacéutica.
3. ASTM International. “Standard Practices for Cleaning and Descaling Stainless Steel”. Normativa ASTM A380/A967.
4. Ateco Tobler AG. “Innovative Solutions for Derouging and Passivation”. Documentación técnica interna.
5. Technochim. “Process Optimization in Stainless Steel Maintenance”. Manual de referencia.
Guillem es Ingeniero Técnico Industrial especializado en Química Industrial por la Universitat Politècnica de Catalunya y tiene un Posgrado en Producción y Validaciones en Industria Farmacéutica por la Universitat de Barcelona.
Empezó su trayectoria profesional en el sector de la automoción y se incorporó a Tiselab en el año 2006, donde lleva 18 años desarrollando las funciones de Director Comercial y Product Manager de la división de Proceso en España y Portugal.
José Alberto González
José Alberto González Criado es un profesional dinámico con amplia experiencia en dirección y motivación de equipos, especializado en la optimización de procesos industriales y biotecnológicos. Ingeniero Marítimo por la Universidad Politécnica de Madrid, con formación en enseñanza, gestión empresarial (MBA) y dirección de proyectos, ha desarrollado su trayectoria en sectores como la industria farmacéutica, veterinaria, agroalimentaria, cosmética y biotecnológica.
Su expertise abarca el diseño GMP/GXP, la fabricación de equipos a medida y el desarrollo estratégico de infraestructuras productivas. Apasionado por los retos complejos y la mejora continua, considera que las personas son el eje central de cualquier proyecto, convencido de que un equipo motivado y un cliente satisfecho son la clave del éxito empresarial