El Fenómeno «Rouging». ¿Cómo eliminarlo?

AFARVI pone a su disposición una instalación eficaz, cómoda y además transportable para la eliminación de la problemática causada por el conocido “ROUGING”, de particular interés en la industria farmacéutica.

Ya sea para un reactor, depósito o para una distribución de tuberías de un lazo WFI o de vapor puro, el sistema permite el calentamiento del agua, con la adición de productos de limpieza, de-rouging y posterior pasivado, en el entorno de una atmósfera inerte, con el fin de eliminar el rouging del sistema.

Pero… ¿QUÉ ES EL ROUGE”?

El denominado “ROUGE” es un término general para describir una variedad de decoloraciones que aparecen en el acero inoxidable usado en sistemas biofarmacéuticos de alta pureza principalmente debido a óxidos de hierro.

El “rouging” tiene alta probabilidad de aparición en aceros inoxidables en contacto con producto bajo condiciones de proceso, particularmente, cuando operan a alta temperatura, generalmente por encima de 60ºC (sistemas de vapor puro, agua para inyectables, …)

Su probabilidad de aparición se incrementa debido a cuatro factores:

• Material de construcción. Factores como el contenido en sulfuro, la composición de elementos en la aleación, la calidad de la microestructura…
• Sistemas dinámicos. La soldadura, las condiciones en las que se realiza la soldadura, el ambiente de la instalación, el estado de la pasivación, tratamientos, …
• Procesos ambientales. Tales como, gradientes de presión y temperatura, stress mecánico, altas velocidades de flujo….
• Mantenimiento y reparación. Intervenciones al usar materiales disímiles, residuos de soldadura, incluso tratamientos de “derouging”, pueden ser foco de la susceptibilidad para iniciar procesos corrosivos y posiblemente, propiciar la aparición del “rouge”.

Pero, para abordar el problema y la causa-origen del rouging, primero hay que conocer la interacción entre el acero inoxidable y los distintos procesos biofarmacéuticos, lo que conlleva la comprensión y el papel de la capa pasiva de los aceros inoxidables.

ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LA CAPA PASIVA

La composición química de la capa pasiva de los aceros inoxidables está formada aproximadamente por un 70% de óxido de cromo y un 30% de óxido de hierro. El cromo, es un elemento el cual presenta gran afinidad con el oxígeno, siendo termodinámicamente estable y químicamente inerte. El óxido de cromo formado en la superficie forma una capa regular y homogénea de unos 20 a 25 Ả. Esta capa le proporciona al acero un carácter impermeable a la mayoría de los agentes oxidantes los cuales pueden iniciar el indeseable proceso corrosivo.

Figura 1. Capa pasiva: Cómo trabaja

MECANISMO DEL ROUGING EN LA SUPERFICIE DE LOS ACEROS INOXIDABLES

En condiciones de elevada temperatura, y basado en principios termodinámicos, la afinidad del hierro por el oxígeno se incrementa conforme se eleva la temperatura en comparación al hierro.

Debido a la baja presencia de O en el agua a elevada temperatura como es el caso del agua para inyectables (WFI), la reacción de repasivación es menor que la despasivación y el equilibrio cambia notablemente a favor de la formación de óxidos de hierro.

Mediciones realizadas mediante espectroscopía de fotoelectrones (AES y ESCA) define la capa pasiva por una relación Cr/Fe mayor a 1.5, con un espesor de capa comprendido entre 1 y 2.5 nm.

Al someter el material al contacto prolongado con el agua WFI a una temperatura mayor a 50ºC la relación Cr/Fe se invierte a una relación Cr/Fe inferior a 0.5. Incrementándose la micro-rugosidad siendo el espesor de esta capa comprendido entre 10-1.000 nm.

FACTORES QUE AFECTAN A LA PRESENCIA DEL ROUGING:

• Grado del acero inoxidable (316L, 904L, …)
• Tratamiento superficial
• Condiciones de temperatura
• Contenido de CO₂
• Contenido de O₂

TRANSCENDENCIA DEL ROUGING

El rouging se crea fundamentalmente por distintos óxidos de Fe, los cuales migran sin control a sistemas de otras áreas. Su formación puede verificarse en base a los siguientes fenómenos:

• Presencia de partículas
• Incremento de la micro-rugosidad de la superficie
• Contaminación del agua WFI o vapor puro
• Invariabilidad de la conductividad en el agua WFI debido a que el Fe no se encuentra como ion que incremente este valor.

DEROUGING

En el proceso de limpieza de los óxidos de hierro formados en la superficie del acero inoxidable hay que tener en cuenta los siguientes factores:

• Cada sistema es único
• Existen distintos tipos de Rouging
• Los óxidos de Fe son muy solubles
• Mayor tiempo implica mayor dificultad de limpieza
• Vapor puro

Existen distintas clases de “rouge” con distinta resistencia a la eliminación.

Clase I: El más común y también más fácil de eliminar cuya especie prevalente es el FeO. Esta clase se conoce como rouge migratorio. La superficie del acero inoxidable y la relación Cr/Fe de la superficie metálica permanece inalterada.

Clase II: La especie prevalente en este caso es el Fe₂O₃ (Hematite). Se originan partículas de Fe in situ en la superficie del acero inoxidable y alteran la relación Cr/Fe.

Clase III: Fe₃O₄ un óxido de Fe tremendamente estable que forma una fina capa en la superficie y se produce por unas condiciones de fuerte oxidación. Es el más complicado de eliminar y altera la relación Cr/Fe de la superficie.

AFARVI PUEDE AYUDARTE…

Afarvi evaluará el problema existente en su instalación y le ofrecerá la solución más conveniente para su eliminación.

Evaluada la clase existente, Afarvi le asesorará sobre la solución y enviará a un equipo de técnicos dotados con un sistema móvil para hacer efectiva la eliminación de dicho problema.

Un equipo de químicos e ingenieros altamente cualificados y con elevada experiencia en el sector estará disponible para atender sus consultas y poder ayudarle a buscar la mejor solución al problema. Además, de nuestra amplia experiencia tenemos una extensa bibliografía técnica sobre informes, consejos técnicos y otros documentos para apoyar sus necesidades de eliminación del rouging de sus instalaciones.