BRPI0804918A2

BRPI0804918A2 - sistema de esterilização a vapor

Info

Publication number: BRPI0804918A2
Application number: BRPI0804918-1A
Authority: BR
Inventors: Pian Eros De
Original assignee: Cisa Spa
Priority date: 2007-11-13
Filing date: 2008-11-13
Publication date: 2010-07-27
Also published as: CA2643259C; DE602007006517D1; AU2008243173A1; ATE467426T1; BRPI0804918B1; EP2060275B1; US20090123341A1; KR101534017B1; CA2643259A1; MX2008014526A; ZA200809560B; EA200802143A3; EA014945B1; JP2009119270A; KR20090049544A; PT2060275E; ES2343906T3; CN101433728A; CN101433728B; PL2060275T3

Abstract

A presente invenção refere-se a um esterilizador a vapor em que o meio de geração de vácuo consiste em uma bomba a vácuo que funciona em condições de vapor saturado ou quase saturado a altas temperaturas, sem um sistema de resfriamento, e que compreende um circuito de lubrificação com um tanque, em que um fluido lubrificante circula, que seja resistente a altas temperaturas e tenha alta potência anti-emulsificante, com um meio de filtração capaz de separar o vapor do fluido lubrificante.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DEESTERILIZAÇÃO A VAPOR".

Técnica Anterior

A presente invenção refere-se ao vapor que é o meio mais eco-nômico para submeter ao tratamento de esterilização da maioria dos materi-ais e componentes aos quais a esterilidade é necessária. Naturalmente, acondição essencial para que seja capaz de adotar esterilização a vapor éque os materiais suportam altas temperaturas, acima de 100°C.

De fato, os ciclos de esterilização a vapor são, em geral, padro-nizados em temperaturas de aproximadamente 120°C ou aproximadamente135°C. Esses sistemas reduzem a contagem de bactérias para menos deuma unidade de vida em um milhão inicial.

• Os aparelhos mais avançados têm softwares capazes de contro-lar e verificar, em tempo real, que, na câmara de esterilização, as condições'foram cumpridas por um período de tempo predeterminado para que se al-cançasse um nível de esterilidade do material. Os parâmetros que determi-nam e garantem a redução da contagem de bactérias são temperatura,pressão, umidade e saturação do vapor como uma função de tempo.

A construção e desempenhos dos aparelhos para esterilizaçãosão administrados por regulamentos que compreendem os requerimentosmínimos para fabricá-los.

Os subcomponentes principais dos melhores aparelhos atual-mente ho mercado são os seguintes:

1) estrutura de carga, composta por uma armação de base e umpossível módulo adicional para alojar os componentes.

2) câmara de esterilização feita em aço inoxidável austeníticoAISL 3161 ou melhor, com um espaço intermediário de aproximadamente70% da superfície de acordo com a Diretriz de Equipamentos de PressãoEuropéia (PED) 97/23/EC e notável (CE). O espaço intermediário nas auto-claves a vapor tem um duplo propósito: o primeiro é estrutural, permitindoque a câmara de esterilização suporte altas pressões com a menor espessu-ra possível das paredes da câmara.Muito embora o formato ideal para um recipiente de pressão sejaesférico ou cilíndrico de modo que a força interna deforme o menos possívela estrutura, os regulamentos atuais em esterilização a vapor definem o mó-dulo de carga como um paralelepípedo medindo 30x30x60 cm. Portanto, ficaclaro que uma câmara esférica ou cilíndrica tem uma razão bastante alta devolume útil (volume real - volume do módulo), necessitando de uma quanti-dade maior de vapor (água + energia). Ao se fabricar uma câmara com umformato de paralelepípedo, os volumes de carga são otimizados com ummínimo desperdício de espaço, penalizando, no entanto, a resistência estru-tural. Portanto, as espessuras externas da câmara precisam ser aumentadasou deve-se fixar reforços.

A solução de projeto comumente usada consiste em soldar, auma distância específica, nervuras de reforço à parte externa da câmara.Nas cavidades que são formadas, carrega-se vapor que libera energia tér-mica, embora de forma irregular na superfície interna da câmara. A superfí-cie máxima revestida pela solução varia de 50% a 70%.

O segundo propósito do espaço intermediário é funcional. Fa-zendo-se com que o vapor circule no interior das cavidades do espaço in-termediário, a condensação interna da câmara reduz e facilita-se a secagemda carga. A esterilização a vapor é baseada na troca de energia térmica dovapor com o material a ser esterilizado no interior da câmara. Quando o va-por entra em uma câmara de esterilização sem aquecimento externo, parteda energia térmica é usada para pôr as paredes internas na temperatura.Dado que a esterilização é baseada em manter, no tempo requerido, umaquantidade conhecida de temperatura, esta perda constante de energia tér-mica próxima às paredes da câmara causa um desequilíbrio térmico durantea esterilização. Os regulamentos atuais limitam esse desequilíbrio em 1°C(aproximadamente 0,7% para esterilização a 134°C). Preaquecendo-se asparedes internas da câmara, esta perda de energia é reduzida, aperfeiçoan-do a uniformidade do ambiente interno, e os riscos de um processo ineficazsão evitados.

Ao fim da esterilização, a câmara é submetida a uma pressãonegativa (vácuo) por meio de uma bomba especial com a finalidade de vapo-rizar toda a condensação devido à troca de energia do vapor que permane-ceu aprisionada no interior da carga. A vaporização da água de condensa-ção também é gerada em uma temperatura baixa graças ao vácuo aplicadoe depende diretamente da energia térmica acumulada pela carga. Visto queo vácuo é um isolante térmico, a energia térmica da carga é produzida porcondensação que, mediante vaporização, é extraída da câmara. Isto signifi-ca que a energia térmica é descarregada em um curto período de tempo. Afunção do espaço intermediário preaquecido serve para trazer energia novaà carga e condensação sob a forma de irradiação térmica, aperfeiçoando aevaporação e, portanto, a secagem da carga.

A água contida na carga ao final do processo de esterilizaçãoinduz a germinação de possíveis microorganismos que ainda estão vivos.Portanto, é desejável reduzir a água na carga, com a finalidade de reduzir aprobabilidade de proliferação de microorganismos. A umidade residual per-mitida pelos regulamentos é de +1% do peso inicial.

Os aparelhos mais modernos são totalmente controlados porsistemas eletrônicos com lógica programável ou por microprocessadoresdedicados que permitem o gerenciamento de ciclos, o controle de parâme-tros e uma verificação na segurança de processo.

As fases que compõem um ciclo de esterilização são:

a) teste de vácuo

b) condicionamento

c) aquecimento

d) esterilização

e) resfriamento (apenas para autoclaves com ciclo de líquidos)

f) descarga de câmara

g) lavagem

h) secagem

i) ae ração

Atualmente, os sistemas mais modernos e eficientes são distin-guidos pelas seguintes características:- os consumos de energia eqüivalem a 14 KW/ciclo de aproxi-madamente 1 hora;

- os consumos de água potável eqüivalem a 150 litros/ciclo a-proximadamente;

- as máquinas, embora desmontadas, excedem as dimensõesgerais padrão das portas para acesso ao pátio, mais particularmente, quantoà câmara e o espaço intermediário que são inseparáveis, tornando os traba-lhos de alvenaria necessários;

- os pesos de todas as máquinas requerem trabalhos de alvena-ria adicionais para sustentar os assoalhos;

- a necessidade de se carregar água requer conexões aos sis-temas principais de suprimento e descarga.

Descrição da Invenção

Portanto, há uma clara vantagem no fornecimento de aparelhoscom melhores desempenhos, redução de consumos de energia e água edimensões gerais menores.

Os autores da presente invenção desenvolveram um sistema deesterilização a vapor, mais particularmente, um autoclave, permitindo que oconsumo de água seja zerado, sem a necessidade por conexões ao sistemade abastecimento de água, e uma redução nos consumos de energia.

Em uma autoclave de 450 litros, com consumos reais de águade aproximadamente 150 litros/ciclo, hipotetizando 10 ciclos ao dia durante260 dias ao ano, a economia com a água da rede pública de abastecimentoé de aproximadamente 390.000 litros e aproximadamente 14.500 KW porano. Além disso as durações dos ciclos também foram reduzidas em apro-ximadamente 30%.

A autoclave da invenção é particularmente vantajosa em todasas situações em que os consumos de água são críticos e/ou limitantes, co-mo, por exemplo, em infra-estruturas médicas em áreas carentes, com faltaou carência de água.

A autoclave de alta esterilização a vácuo da invenção:

a) não precisa de água para obter o vácuo;b) tem desempenhos aperfeiçoados, já que trabalha em um vá-cuo de 100 A 500 Pa (1 a 5 mbar) em oposição aos típicos 3 a 4 kPa (30 a 40 mbar);

c) tem uma duração total menor do ciclo de esterilização, devidoà simplificação do processo de obtenção de vácuo;

d) tem tamanho e peso menores e maior eficiência térmica doespaço intermediário da câmara de esterilização, devido às técnicas deconstrução mecânica;

e) requer menos potência elétrica disponível (40% menos), nocaso de uso do novo gerador de vapor proposto;

f) não precisa de água da rede pública de abastecimento pararesfriar as descargas de vapor e condensação.

O objetivo da presente invenção consiste, portanto, em um este-rilizador a vapor que compreenda:

a) uma câmara de tratamento (câmara) com um espaço inter-mediário que sirva para preaquecer e bloquear o fechamento/abertura deacesso à mesma;

b) meio de geração de vácuo;

c) meio de geração de vapor;

d) meio para resfriar o vapor e condensação;

e) meio para controlar o processo de esterilização;caracterizado pelo fato de que o meio de geração de vácuo con-siste em uma bomba a vácuo em condições de vapor saturado ou quasesaturado em altas temperaturas, sem um sistema de resfriamento, e quecompreende um circuito de lubrificação com um tanque, em que um fluidolubrificante circula, que suporte altas temperaturas e tenha alta potência an-tiemulsificante, com um meio de filtração capaz de separar o vapor do fluidolubrificante. De preferência, a bomba é do tipo lâmina giratória, embora operito possa definir outras bombas, por exemplo, do tipo lobulada.

A bomba também é equipada com um meio de eliminação auto-mática de possíveis resíduos de vapor no fluido lubrificante, de modo queem cada ciclo de bombeamento de fluido a separação de vapor de flui-do/condensado no tanque ocorra constantemente.

A bomba compreende, também, um meio de aquecimento con-trolado por termostato no interior do tanque.

O fluido lubrificante a ser usado na bomba deve ter recursos dealto peso específico, estabilidade a altas temperaturas e propriedades anti-emulsificantes.

O fluido lubrificante pode ser misturado, em uma proporção defi-nida, com um aditivo específico que confere propriedades antioxidantes àssuperfícies metálicas da bomba. Desta maneira, evita-se a formação de fer-rugem e incrustações.

Os materiais e elastômeros especiais são adequados para su-portarem o bombeamento contínuo do vapor a uma temperatura alta.

A bomba também é feita em uma versão hermética (sem prote-ções de óleo) com transmissão do movimento giratório motor/bomba atravésde uma ligação magnética. Os benefícios que são obtidos pelo fornecimentodesta versão referem-se à segurança e confiabilidade de operação da bom-ba. De fato, elimina-se completamente o risco de vazamento do fluido devidoà possível ruptura das proteções de óleo; além disso, as operações de ma-nutenção são restritas não apenas a uma verificação periódica no nível dolubrificante e a uma revisão geral para limpeza e substituição das vedaçõesà médio-longo prazo.

Em uma modalidade preferencial, o gerador de vapor é do tipocom baixo consumo.

Em uma modalidade preferencial, o meio para resfriamento dovapor e a condensação consiste em um sistema de resfriamento que nãousa a rede pública de abastecimento de água como um fluido de troca.

Descrição Detalhada da Invenção

A presente invenção será, agora, descrita em suas modalidadescomo exemplos não-limitantes com referência aos desenhos em anexo:

figura 1: diagrama funcional de uma modalidade do esterilizador.

figura 2: diagrama funcional de outra modalidade do esteriliza-dor.figura 3: representação esquemática da bomba do esterilizador.

figura 4: representação esquemática do gerador de vapor deacordo com uma modalidade do esterilizador.

figura 5: diagrama de funcionamento do sistema de resfriamentocom recuperação de energia e eliminação da água da rede pública de abas-tecimento de acordo com uma modalidade do esterilizador.

figura 6: gráfico das fases do processo de esterilização.

O esterilizador a vapor é composto pelos seguintes componen-tes;

a) um espaço de tratamento (câmara) com espaço intermediáriode preaquecimento e bloco para o fechamento/abertura de acesso à mesma;

b) meio para geração de vácuo;

c) meio para geração de vapor;

d) meio para resfriamento do vapor e condensação;

e) meio de controle.

O sistema de controle compreende um controlador programávelconectado aos sensores de temperatura e pressão, às válvulas solenóides,aos interruptores, aos reles, aos sensores de posição, aos sensores de nívele conectado a uma interface de tela sensível ao toque para o gerenciamentodo esterilizador.

O diagrama funcional do esterilizador é ilustrado na figura 1. Es-sas referências numéricas referem-se aos componentes de acordo com aTabela 1 abaixo.

Tabela 1

<table>table see original document page 8</column></row><table><table>table see original document page 9</column></row><table>

A figura 2 representa o diagrama funcional de outra modalidadedo esterilizador, sendo que as referências numéricas referem-se aos com-ponentes de acordo com os da tabela 1. Nesta modalidade, o sistema deresfriamento não utiliza água da rede pública de abastecimento como fluidode troca, portanto, não necessita de tubos para a alimentação de água e co-nexões.

Construção Mecânica

O objetivo geral da modalidade mecânica consiste na reduçãonos pesos e dimensões gerais. Portanto, utiliza-se materiais que têm boaintensidade e resistência mecânica à corrosão e que têm um baixo peso es-pecífico, com a finalidade de obter uma estrutura capaz de resistir a umapressão de 4.500 mbar absolutos, satisfazendo-se todas as exigências dasdiretrizes (PED) existentes.

A redução na porcentagem do espaço intermediário de contatoenvolve várias soluções de projeto, que incluem:

a) Conectar as nervuras a uma superfície plana formada poruma única folha de material, em que se fazem os orifícios, que é posterior-mente soldada às nervuras. A desvantagem desta solução é que ela neces-sita de mais material, com um aumento conseqüente no peso. Portanto, asolução pode vantajosamente ser feita apenas com materiais com um pesoespecifico menor que o peso especifico do aço geralmente usado. Um e-xemplo desses materiais é o alumínio anodizado da série 6000 que tem pro-priedades com módulo de alta resistência, comparável às do aço.

b) Produzir uma superfície plana que utilize uma única folha dematerial com formatos, obtidos por meio de trefilação. Esta solução de proje-to também pode ser produzida pelo mesmo material geralmente usado, comisso ela requer espessuras menores.

c) Formar o espaço intermediário por meio de soldagem de umaúnica folha de material na armação externa da câmara de tal modo que nãose tenha nenhum ponto de contato entre a câmara e o espaço intermediário.

As dimensões gerais foram aperfeiçoadas por uma redistribuiçãodos componentes estruturais. Por exemplo, para uma câmara de esteriliza-ção medindo 66 cm, com uma amplitude de passagem padrão para umaporta de aproximadamente 90 cm, os outros 12 + 12 cm representam o limitemáximo de espessura das paredes da câmara, da altura do espaço interme-diário e do isolamento térmico externo. Se uma espessura de aproximada-mente 3 cm de revestimento isolante térmico for hipotetizada, a altura totaldo espaço intermediário deve ser de aproximadamente 8 cm.

Os pesos são otimizados com o uso de materiais cujo peso es-pecífico é menor que o peso específico dos materiais atualmente usados etêm um módulo de resistência igual ou aperfeiçoado, e com uma redução namassa da câmara reduzindo-se as espessuras, embora resista às pressõesde teste conforme requerido pela diretriz PED.

O bloco de fechamento/abertura para acesso à câmara de tra-tamento é constituído por duas portas em aço inoxidável AISL 316L conec-tadas a um sistema de equilíbrio de contrapesos e acionado por cilindrospneumáticos e por duas vedações de silicone que são dinamicamente com-primidas sobre a superfície da porta.O espaço de tratamento (câmara de esterilização) é constituídapor um paralelepípedo em aço inoxidável AISL 3161 medindo 660x660x1000mm. (6 módulos de esterilização, EN285:2006)Construção de um sistema a alto vácuo (RI)

A figura 3 é uma representação esquemática da bomba.

Reportando-se à figura 3, a bomba 1 é equipada com um corpoestator 2 que contém um rotor excêntrico 3 com mancais para facilitar suarotação e ao menos uma lâmina 4, com um conduto de aspiração 5 e umconduto de descarga 6. A bomba 1 também é equipada com um circuito lu-brificante 7, que compreende um tanque de armazenamento 8 com um pon-to de admissão 9 do fluido lubrificante (M) colocado em sua base e uma câ-mara de aspiração 10. o tanque de armazenamento 8 pode ser proporciona-do em sua base com um resistor de aquecimento controlado por termostato11 e um filtro de coalescência 12, capaz de separar os vapores do fluido lu-brificante, os recuperando no mesmo tanque. O fluxo de vapor atravessa ofiltro 12 junto aos gases não-condensáveis e, com eles, é transportado à sa-ída 13.

A bomba 1 é equipada com um meio de vedação apropriado,para abertura e fechamento dos condutos, como as válvulas, diafragmas eproteções de óleo.

O fluido lubrificante (M) é extraído através de vácuo a partir doponto de admissão 9 do tanque 8 em direção à câmara de aspiração 10, ga-rantindo, assim, uma lubrificação constante e ótima da montagem do rotor3/estator 2/lâminas 4 conjunto e de todos os outros componentes, como vál-vulas, diafragmas, proteções de óleo, mancais, etc, necessários para o fun-cionamento adequado da bomba 1.

A bomba também é equipada com um dispositivo de lastro a gás14, colocado na base do estator 2, para a eliminação automática dos resí-duos de umidade presente no fluido lubrificante.

A força de aderência do fluido (M) com as superfícies dos ele-mentos mecânicos da bomba 1 (por exemplo, as paredes internas do estator2) evita que o vapor aspirado do conduto 5 as decape, garantindo uma lubri-ficação constante das mesmas.

A condensação na entrada a partir do conduto de aspiração 5 ébombeada com o ar e o vapor e, junto aos vapores do fluido lubrificante (M),é transportada ao tanque de armazenamento 8. A alta potência antiemulsifi-cante do fluido lubrificante, sua alta temperatura e a diferença no peso espe-cífico pelo desgaste, induz a separação de fluido/condensação e a localiza-ção do último no topo do tanque 8. Portanto, garante-se uma desidrataçãoconstante do fluido lubrificante (M) nas camadas inferiores do tanque 8. Ofluido é extraído por meio do ponto de admissão 9, devido a uma diferençade pressão no interior da câmara de aspiração 10 da bomba 1.

Desta maneira, a bomba prossegue constantemente, mesmoapós ter realizado repetidos ciclos de bombeamento do vapor, em alcançarum alto grau de vácuo no conduto de aspiração 5.

O dispositivo 14 conhecido como "lastro a gás" permite uma eli-minação automática dos resíduos no fluido lubrificante (M). A alimentação dear através do dispositivo 14 reduz a pressão parcial dos gases condensáveispresentes na mistura durante a compressão. Desta maneira, evita-se atransformação nas fases líquidas, facilitando sua expulsão e evitando queelas se misturem ao fluido lubrificante.

Um filtro de coalescência eficaz 12, colocado na descarga, sepa-ra os vapores do fluido lubrificante, os recuperando no banho do tanque. Ofluxo de vapor atravessa o filtro junto aos gases não-condensáveis e, comeles, é transportado à saída 13. Qualquer condensação que permaneça nointerior do tanque flutua sobre o líquido lubrificante no tanque a partir de on-de, devido à alta temperatura do fluido, ele é recirculado sob a forma de va-por e eliminado através da saída 13.

A eficácia do filtro reduz, para valores desprezíveis, o consumode fluido lubrificante usado, contribuindo para a proteção do ambiente emvolta.

Com a finalidade de garantir adicionalmente o funcionamento,também nos casos de bombeamento de quantidades de vapor acima doslimites de equilíbrio térmico da bomba, um resistor de aquecimento controla-do por termostato 11 foi inserido no tanque de armazenamento de fluido 8.Desta maneira, fornece-se o calor latente de evaporação, necessário para aeliminação da condensação excedente presente no banho.

As vedações, diafragmas, lâminas, proteções de óleo, mancais,etc. são constituídos por materiais resistentes a temperaturas de operaçãocontínua de ao menos 130°C.

De fato, o corpo da bomba funciona sem o sistema de resfria-mento forçado, obtendo-se um aumento de aproximadamente 30°C do valorde temperatura sob condições normais.

O resfriamento, em bombas tradicionais lubrificadas com óleomineral, serve para manter baixa a temperatura de trabalho com a finalidadede evitar superaquecimento e conseqüente perda da potência de lubrificaçãodo óleo. Ao invés disso, a bomba da invenção trabalha em altas temperatu-ras, acima de 100°C, para evitar a condensação do vapor aspirado é reduziraté um mínimo a presença de umidade residual no fluido lubrificante (M).

O fluido lubrificante usado, Fomblin (Solvay Solexis), tem um altopeso específico, mais do que o dobro do peso específico do óleo mineral, etem uma estabilidade química bastante alta a altas temperaturas, com exce-lentes propriedades antiemulsificantes e antioxidantes.

O fluido lubrificante (M) pode ser misturado em uma proporçãodefinida, com um aditivo específico que confere propriedades antioxidantesàs superfícies metálicas da bomba. Desta maneira, evita-se a formação deferrugem e incrustações.

A bomba 1 também é feita em uma versão hermética (sem pro-teções de óleo) com transmissão do movimento giratório motor/bomba atra-vés de uma ligação magnética. Os benefícios obtidos ã partir da fabricaçãodesta versão se referem à segurança e à confiabilidade de operação dabomba. De fato, elimina-se completamente o risco de vazamento do fluidodevido a uma possível ruptura das proteções de óleo; além disso, as opera-ções de manutenção são limitadas a apenas uma verificação periódica donível do lubrificante e uma revisão geral para limpeza e substituição das ve-dações a médio-longo prazo.Modalidade de um gerador de vapor com baixo consumo (SP)

Uma modalidade de um gerador de vapor com baixo consumoenvolve o uso de materiais com alta condutividade de calor (por exemplo,alumínio, para o corpo do gerador) e uma excelente resistência à corrosão(por exemplo, aço, para os elementos destinados a aquecerem a água), e,da mesma forma, a construção de uma estrutura com alta inércia térmica.

Os geradores de vapor elétricos tradicionais são compostos porum recipiente cilíndrico em aço, em que a água tratada é alimentada pormeio de uma bomba externa, e, posteriormente, aquecida por resistores elé-tricôs imersos até evaporar. O nível da água no interior do gerador é contro-lado por meio de sensores de nível de flutuação mecânica ou por controle decondutividade eletrônica. A troca de energia térmica de entre os resistoreselétricos e a água ocorre devido à superfície de contato dos elementos deaquecimento. Em média, um gerador de vapor instalado para a operação deum esterilizador de 450 litros tem uma potência que varia de 27 KW a 45 KWe tem um volume de aproximadamente 75 litros. Desenvolveu-se um gera-dor que é capaz de transferir o mais rápido possível a energia térmica doselementos para aquecimento da água por meio de um único corpo com altainércia térmica.

O mesmo é feito por um único bloco de material com alta inérciatérmica que seja menor, em tamanho, que cerca de 30x30x30 cm, sendoque os resistores de aquecimento são embutidos e uma passagem formadapara a água alimentada e a saída de vapor relativo. Portanto, o gerador nãoprecisa de regulamento de nível já que a troca de calor ocorre instantanea-mente.

Para o corpo do gerador, os materiais, como alumínio ou cobreda série 6000 ou outros materiais que apresentem alta condutividade de ca-lor podem ser vantajosamente usados.

No corpo feito desta maneira, os resistores de aquecimento euma bobina para alimentar água e remover constantemente o vapor são in-seridos, bem como um sistema para o controle da temperatura. Para estetipo de gerador, um sistema de controle de nível não é necessário em que aágua alimentada no interior por meio de uma bomba é vaporizada instanta-neamente. A temperatura de regulagem do corpo é estabelecida após umasérie de testes de trabalho em um valor ótimo para a evaporação correta etotal da água alimentada.

Os elementos de aquecimento são feitos junto ao corpo por umsistema modular escalar. Desta maneira, é possível instalar uma potênciaproporcionalmente correta também para os estabilizadores de dimensõesdiferentes.

A figura 4 é uma representação esquemática do gerador de vapor.

Essas referências numéricas referem-se aos componentes deacordo com a tabela 2 abaixo.

Tabela 2

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Sistema de resfriamento de condensação e vapor (SP)

O sistema de resfriamento não utiliza água da rede pública deabastecimento como um fluido de troca.

O sistema para o resfriamento do efluente de descarga usado,geralmente, é constituído por um recipiente em que as descargas "quentes"(vapor a 143°C e condensação a 100°C) são transportadas, resfriadas pormeio de água a partir da rede pública de abastecimento de água até umatemperatura menor que 60°C. Esses dispositivos servem para evitar um tra-balho de construção dispendioso para produzir descargas resistentes a altastemperaturas, acima de 60°C.

O sistema de resfriamento desenvolvido evita o uso de água darede pública de abastecimento como fluido de troca. A energia térmica dasdescargas é recuperada e transportada na água tratada que é alimentada aogerador e, posteriormente, vaporizada. Esse sistema permite um consumomenor de energia elétrica pelo gerador de vapor, visto que ele usa água quejá foi preaquecida.

Produzem-se sistemas diferentes, que incluem:

1) O uso do ar como um sistema de resfriamento através de umsistema de ventilação forçada e um radiador de troca.

2) O uso de energia elétrica como resfriamento, através de umsistema de bombeamento criogênico (refrigerante) com circuito fechado. Es-se tipo de resfriamento envolve o projeto do sistema de bombeamento com-posto por um compressor e elementos de troca de calor.

3) O uso de energia elétrica como resfriamento através de célu-las de Peltier. Aplicando-se as células de Peltier ao sistema, remove-se aenergia térmica utilizando-se energia elétrica. As contra-indicações nestesistema incluem o uso de altas potências elétricas.

4) O uso de ar comprimido como um sistema de resfriamento.

Esta tecnologia promove a expansão do gás e sua remoção relativa de e-nergia térmica.

O sistema de resfriamento com recuperação e eliminação deenergia da água da rede pública de abastecimento funciona de acordo como diagrama ilustrado na figura 5. Essas referências numéricas referem-seaos componentes de acordo com a tabela 3 abaixo.

Tabela 3

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A condensação e vapor de descarga coloca a temperatura daágua tratada no tanque em aproximadamente 60°C. Quando esse limite éexcedido, o sistema de resfriamento abaixa a temperatura por meio dos e-lementos de troca. O sistema de resfriamento pode, também, ser feito atra-vés de um acordo entre os vários sistemas mencionados, com o objetivoprimário de evitar a necessidade de adicionar descargas de qualquer tipo naatmosfera ou rede. Por exemplo, um sistema de bombeamento criogênico foiproduzido, combinado com um sistema de resfriamento com ar de unidadereduzida.

Processo de esterilização

O processo de esterilização é composto pelas fases a seguir eilustrado no gráfico da figura 6:

1) condicionamento

2) aquecimento

3) esterilização

4) descarga da câmara

5) secagem

6) aeração.

Os números mostrados na figura 6 se referem às várias fases do

processo de esterilização de acordo com a tabela 4 abaixo.

Tabela 4

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Esta fase serve para remover o ar dentro da câmara de esterili-zação e do material, de modo a garantir a presença de vapor saturado du-rante a esterilização. Remove-se o ar pela bomba a vácuo descrita anterior-mente; quanto menor for a pressão obtida durante esta fase, melhor é a dis-tribuição de calor durante a esterilização. O autoclave é capaz de alcançarcondições de alto vácuo e, portanto, a seqüência de pulsações de va-por/vácuo típicas da fase de condicionamento dos autoclaves de esteriliza-ção tradicionais (sem alto vácuo) não é mais necessária. As pulsações devapor/vácuo têm sido necessárias até hoje, porque elas induzem a extraçãodo ar e a penetração de vapor no interior das massas a serem esterilizadas,como compensação do grau insuficiente de vácuo que pode ser obtido atéhoje. Como resultado, esta fase do processo é mais rápida, com uma eco-nomia das durações de tempo de todo o ciclo de esterilização.

2) Aquecimento

Esta fase coloca a temperatura da câmara, e a carga dentro de-la, na temperatura ajustada para esterilização.

3) Esterilização

Nesta fase, o material é mantido na temperatura estabelecidadurante o tempo necessário para a redução da contagem de bactérias.

4) Descarga da câmara

Nesta fase, o vapor é removido da câmara até a pressão atmos-férica.

5) Secagem

Nesta fase, mantém-se um vácuo durante um período de tempopredeterminado no interior da câmara de modo a permitir a evaporação dacondensação a partir da carga.

6) Aeração

Nesta fase, alimenta-se ar estéril para equilibrar a pressão nacâmara para uma abertura subseqüente.

A seqüência destas fases controladas por um PLC (ControladorLógico Programável) permite um ciclo de esterilização ideal a ser obtido comum consumo menor de energia elétrica, consumo virtualmente zero de águapara o resfriamento e vácuo, e em um curto período de tempo.

Análise

A seguir, encontra-se uma descrição de um processo típico deesterilização realizada em uma autoclave de esterilização tradicional equi-pada com uma bomba cíclica de líquidos.As várias fases do processo são:

a) Carregar a câmara da autoclave com os objetos a serem este-rilizados.

b) Esvaziar a câmara por meio de uma bomba cíclica de líquidostradicional.

c) Pulsações de vapor/vácuo (2 a 3) na câmara. As pulsaçõesinduzem a remoção do ar e a penetração do vapor no interior das massas aserem esterilizadas, de modo a compensar o grau insuficiente de vácuo dabomba cíclica de líquidos cuja pressão residual é >3kPa (30 mbar) (vácuo limite).

d) Carregar na câmara vapor saturado a 300 kPa (3 bar) na tem-peratura de 134°C.

e) Fase de esterilização a vapor (aproximadamente 10 min).

f) Liberar o vapor a partir da câmara na direção da pressão at-mosférica.

g) Extrair através de uma bomba a vácuo o vapor saturado resi-dual na câmara.

h) Fase subseqüente de secagem em um vácuo dos objetos es-terilizados.

i) Carregar o ar estéril na câmara.

j) Abrir a câmara e remover os objetos esterilizados.

Tempo total do ciclo de esterilização: aproximadamente 45 min.Com uma autoclave da invenção, foi possível realizar os seguin-tes aperfeiçoamentos, aplicáveis às fases seguintes do processo descrito:

a) Esvaziar a câmara por meio de uma bomba com alto grau devácuo sem o uso de água.

b) Eliminar ou reduzir as pulsações de vapor, possíveis apenascom o uso de uma bomba com alto grau de vácuo.

c) Extrair o vapor residual através de uma bomba com um altograu de vácuo.

d) Secagem forçada dos objetos esterilizados por meio de umabomba com um alto grau de vácuo capaz de alcançar pressões residuaismelhores que 200 Pa (2 mbar).

Tempo total do ciclo de esterilização: aproximadamente 32 min.

Claims

1. Esterilizador a vapor, que compreende:a) uma câmara de tratamento, com um espaço intermediário depreaquecimento e um bloco para o fechamento/abertura do acesso à mes-ma;b) meio de geração de vácuo;c) meio de geração de vapor;d) meio para resfriar o vapor e condensação;e) meio para controlar o processo de esterilização;caracterizado pelo fato de que o meio de geração de vácuo consiste em umabomba a vácuo que funciona em condições de vapor saturado ou quase sa-turado em altas temperaturas, sem um sistema de resfriamento, e que com-preende um circuito de lubrificação com um tanque, em que um fluido lubrifi-cante circula, que seja resistente a altas temperaturas e tenha alta potênciaanti-emulsificante, com um meio de filtração capaz de separar o vapor dofluido lubrificante.

2. Esterilizador a vapor, de acordo com a reivindicação 1, emque a bomba é do tipo lâmina giratória.

3. Esterilizador a vapor, de acordo com a reivindicação 1 ou 2,em que a bomba é dotada de um meio para eliminação automática dequaisquer resíduos de vapor presentes no fluido lubrificante, de tal modoque em cada ciclo de bombeamento do vapor a separação de vapor de flui-do/condensado no tanque ocorra constantemente.

4. Esterilizador a vapor, de acordo com uma das reivindicaçõesanteriores, em que a bomba compreende um meio de aquecimento contro-lado por termoestato no interior do tanque.

5. Esterilizador a vapor, de acordo com uma das reivindicaçõesanteriores, em que o gerador de vapor é do tipo de baixo consumo.

6. Esterilizador a vapor, de acordo com uma das reivindicaçõesanteriores, em que o meio para resfriar o vapor e condensação é um sistemade resfriamento que não usa água da rede pública de abastecimento comofluido de troca.