En los artículos anteriores vimos que superar un ensayo de riboflavina no garantiza limpieza real y que incluso eliminar el aire de un ramal requiere velocidades superiores a las tradicionalmente asumidas.
Pero existe un problema más profundo.
Aunque el ramal esté completamente lleno de fluido CIP, el régimen de flujo en su interior es radicalmente distinto al del flujo principal turbulento. Y esa diferencia, invisible desde el exterior, es la que determina si realmente existe energía mecánica suficiente para limpiar.
Aquí es donde la física del flujo impone sus límites al CIP.
Lo que ocurre dentro de un "Dead leg" lleno de fluido
Cuando un dead leg se llena completamente de solución CIP, no se comporta como una prolongación del flujo principal. En su interior se desarrollan zonas de recirculación con velocidades muy reducidas y una drástica reducción de la acción mecánica del flujo sobre la superficie.
El estudio publicado por Albrecht Graßhoff en 1980, basado en mediciones mediante Anemometría Láser Doppler, analizó este fenómeno en tres configuraciones distintas:
Flujo recto pasando frente al ramal
Flujo en codo entrando al ramal
Flujo en codo saliendo del ramal
A continuación se muestra un esquema representativo de estas configuraciones y de la reducción de velocidad relativa dentro del ramal.
Figura 1. Esquemas de recirculación en ramales y reducción de velocidad relativa respecto al flujo principal. Adaptado de Graßhoff (1980).
Resultados clave del estudio
Para las configuraciones 1 y 3:
L/d = 0,5 → 20% de la velocidad del flujo principal
L/d = 1 → 12,5%
L/d = 2 → 7,5%
Según Bo Boye Busk Jensen (Alfa Laval), esto implica que el esfuerzo máximo de cizalla en pared — la “Acción” del modelo TACT — en L/d = 1 es aproximadamente el 2,5% del existente en el flujo principal.
Para la configuración 2 (flujo entrando al ramal):
L/d = 0,5 → 33%
L/d = 1 → 27,5%
L/d = 2 → 15%
Esta configuración presenta aproximadamente el doble de velocidad de recirculación respecto a las configuraciones 1 y 3.
Los resultados fueron consistentes en un amplio rango de velocidades de flujo y en diámetros de tubería entre 1” y 2½”, siempre que el diámetro del ramal fuera igual al del flujo principal.
El segundo vórtice: cuando la energía desaparece
A partir de L/d ≈ 2 se desarrolla una segunda zona de recirculación dentro del ramal.
Esta segunda recirculación presenta velocidades aún menores que la primera, lo que reduce todavía más el esfuerzo de cizalla en pared.
Desde el punto de vista del CIP, esto es crítico: sin energía mecánica suficiente, la contribución del efecto hidráulico a la limpieza es prácticamente despreciable.
Implicaciones reales para la limpieza
Las consecuencias son claras:
El efecto mecánico del CIP en el interior del "dead leg" es mínimo.
Las bajas velocidades favorecen la formación de biofilm.
El intercambio de fluido entre el ramal y el flujo principal es limitado.
Esto implica que:
El disolvente saturado no se renueva eficazmente.
La temperatura dentro del ramal disminuye.
La eficacia del agente de limpieza se reduce progresivamente.
Eliminar el aire no significa limpiar.
Mojar no significa limpiar.
Y llenar completamente el ramal tampoco garantiza una limpieza eficaz.
Ese es el problema invisible del CIP.
Recomendación principal
La mejor solución sigue siendo la más eficaz:
Evitar "dead legs" en la fase de diseño.
Si no pueden evitarse
En aquellos casos en los que resulten inevitables, es fundamental:
Identificarlos claramente en P&ID y documentación técnica.
Diseñarlos lo más cortos posible (minimizar L/d).
Preferir orientación horizontal con ligera pendiente ascendente para favorecer mojabilidad y drenabilidad.
Considerar que la configuración con flujo entrando al ramal ofrece mayores velocidades de recirculación que las otras configuraciones.
Evaluar la limpiabilidad real en FAT con un residuo representativo adecuado.
Garantizar accesibilidad para validación mediante muestreo por hisopo en las zonas más difíciles de limpiar, conforme a los requisitos de la FDA.
El muestreo por enjuague no se considera aceptable desde 1993, salvo que se demuestre su representatividad en zonas ocluidas y que los residuos sean solubles en el líquido de enjuague.
Cierre de la serie
En esta serie hemos visto que:
Cobertura no es sinónimo de limpieza.
Mojabilidad no garantiza eficacia de limpieza.
El régimen de flujo en un "dead leg" limita físicamente la capacidad real del CIP.
La limpieza eficaz no empieza en el skid CIP.
Empieza en el diseño.
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