Instalatii de Sterilizare cu Functionare Discontinuă. Autoclava Verticală Si Orizontală

Instalații de sterilizare cu funcționare discontinuă

Autoclava verticală și orizontală

Coordonator: Iancu Carmen Studentă: Corbuțiu Renata

Oradea 2016

Cuprins

1.Movația alegerii utilajului

2.Construcția utilajului

3.Caracteristicile tehnice al utilajului

4.Exploatarea utilajului

5.Principiul de funcționare al utilajului

6.Tipuri de autoclave

7.Alegerea soluțiilor tehnice

8.Calculul utilajului

9.Determinarea eficienței utilajului

1.Motivația alegerii utilajului

Am decis sa aleg acest utilaj pentru referatul meu deoarece in toți acești 4 ani de facultate am fost mereu interesată de funcționarea autoclavului și am vrut mereu sa fiu mai informată de tot ce aparține acestui utilaj.

2.Construcția utilajului

Autoclava este un vas cilindric vertical, cu partea inferioară bombată, prevăzută cu un capac. Capacul este prins de corpul autoclavei cu balamale și pentru asigurarea inchiderii cu buloanele rabatabile legate strânse cu pitiliie tip fluture. Etanșeitatea dintre capac și autoclavei este asigurată printr-o garnitură de azbest sau bumbac, imbibată cu ulei. Pentru înlesnirea manevrării capacului, acesta este prevăzut cu contragreutăți care echilibrează greutatea capacului față de punctul de oscilație. În cazul în care autoclava este deschisă, contragreutățile mențin capacul în poziție verticală. Buloanele rabatabile sunt fixate de corpul autoclavei cu ajutorul unui cui spintecat, prin două urechi sudate. Închiderea se face prin rabatarea în plan vertical și prin înșurubarea piuliței pe bulonul rabatabil. Placa sudată pe capac are rol de flanșă. La partea inferioară a autoclavei este montat barbotorul, prin care se aduce aburul în autoclavă. Barbotorul poate avea diferite forme. Barbotorul inelar are orificiile înclinate la 45° față de verticală, in sus și în jos, cu un diametru de maximum 3 mm. Se construiesc și barbotoare cu alimentare centrală cu 4 sau 6 ramificații la 60' una față de alta. Racordurile pot fi Imbinate prin filetare sau sudură. Deși barbotoarele filetate se demontează ușor pentru curățare, au dezavantajul că, datorită vibrațăilor din timpul funcționării, filetul se distruge și porțiunile filetate, în mod normal, trebuie inlocuite anual. Aerul necesar creării suprapresiunii în autoclavă se introduce tot prin barbotor. Pe fundul autoclavei este prevăzut și racordul pentru scurgerea apei în legătură cu conducta de preaplin, de la partea superioară. La autoclavele de construcție veche, pe partea inferioară se introduce, printr-un racord, și apa de răcire. Prin introducerea apet rect de jos în sus, procesul de răcire se efectuează lent, iar recipientele care se găsesc în partea inferioară sunt supuse unui șoc termic, putenic, ce determină un procent mare de spargeri. Nivelul apei reci urcă ăncet, pe măsură ce apa se ridică, fiind eliminată aprin preaplinul autovclavei. Răcirea se efectuează lent, iar recipientele din rândurile superioare sunt menținute un timp îndelungat la temperatură ridicată, ceea ce influențează negativ calitatea produsului.

1 – corp cilindric

2 – capac rabatabil

3 – fund

4 – coș

5 – barbotor

6 – inel interior

7 – racord evacuare apă

8 – conductă de stropire

9 – racord apă de răcire

10 – braț

11 – contragreutate

12 – balama

13 – buton rabatabil

14 – piuliță tip fluture

15 – inel sudat

16 – garnitură de etanșare

17 – placă sudată

18 – buzunare

19 – conductă de legătură

20 – termometru

21 – manometru

22 – supapă de siguranță

23 – ventil de aerisire

24 – ventil cu trei căi

25 – record preaplin

Autoclavele de construcție recentă sunt prevăzute laar ta inferioară a capacului cu o serpentină perforată, care este în lcgPătueră ca coloana de apă printr-un furtun de cauciuc. Pe conductele de abur, apă și aer, între ventile și autoclavă, se montează clapete de reținere, care lasă să treacă fluidul într-o singură direcție, de la ventil la autoclavă. Clapetele de reținere se montează in poziție orizontală. Se obișnuiește ca ventilul de apă să fie montat in partea dreaptă, iar ventilul de abur și aer în partea stângă, pe partea unde se găsesc instrumentele de control: manometrul și termometrul. Recipientele cu produs se introduc în autoclavă, în coșuri. Se construiesc autoclave cu 1-4 coșuri. Autoclavele cu mai multe coșuri diferă numai prin ceea ce ține de înălțime. Coșurile sunt cilindrice și au un diametru cu circa 80 mm mai mic decât diametrul interior al autoclavei, pentru ca, în jurul coșului, să existe un spațiu liber prin care să se asigure circulația apei. Coșurile sunt confecționate din tablă perforată. Orificiile coșului trebuie să permită o circulație activă a fluidelor între interiorul și exteriorul coșului. Se recomandă ca aceste orificii să aibă un diametru minimum de 25 mm și distanța maximă dintre orificii să fie de 2,5 ori diametrul orificiului. Coșurile se așază concentric în autoclavă, acestea fiind prevăzute cu o nervură de centrare. Coșul inferior se așază pe inelul de susținere 6 de la baza autoclavei, iar celelalte deasupra. Așezarea cutiilor în coș trebuie să fie făcută astfel, încât să permită o circulație a aburului și a apei lângă pereții cutiei. Ventilul de aerisire servește la eliminarea aerului și a gazelor necondensabile în timpul încălzirii autoclavei, proces care asigură un regim termic uniform în întregul corp al autoclavei din momentul în care termometrul indică temperatura de sterilizare și până la sfârșitul operației. Aerul rămas între cutiile din autoclavă formează așa numitele „pungi de aer", care sunt zone mai reci în care se creează condiții pentru realizarea procesului de substerilizare. Ventilul de evacuare a gazelor necondensabilc este instalat în partea opusă zonei de alimentare cu abur saturat, care sunt zone mai reci în care se creează condiții pentru realizarea procesului de substerizilare.

Ventilul de evacuare a gazelor necondensabile se montează pe capacul rabatabil și trebuie lăsat deschis atât în timpul încălzirii autoclavei, cât și în timpul sterilizării.

3.Caracteristici tehnice

Autoclava UMT are un volum total de – 985 l, volum util – 800 l, grosimea peteților – 8 mm, dimensiuni de gabarit în mm – 1200 x 1690 x 1920, masă – 620kg.

Caracteristici tehnice coș: volum – 800 l, diametru – 940 mm, înălțime – 1020 mm, grosime – peste 3 mm, masa – 100 kg, debit abur la p = 0,2 Mpa – 131 kg/h, debit apă – 0,8 /h.

4.Exploatarea utilajului

Un autoclav este un dispozitiv folosit pentru a steriliza echipamente și consumabile de supunerea lor la abur de înaltă presiune saturat la 121 ° C timp de aproximativ 15-20 minute, în funcție de dimensiunea sarcinii și conținutul . Acesta a fost inventat de Charles Chamberland în 1879 , deși un precursor cunoscut sub numele de fermentare cu aburi a fost creat de către Denis Papin în 1679 . Numele provine din limba greaca auto – , în cele din urmă însemnând sine , și Clavis latină însemnând cheie – un dispozitiv de auto – blocare .
Autoclavele sunt utilizate pe scară largă în microbiologie , medicina , pedichiura , tatuaje , body piercing , medicină veterinară , micologie , stomatologie , și proteze de fabricatie .
Incarcaturile tipice includ sticlarie de laborator , alte echipamente și deșeuri , instrumente chirurgicale și a deșeurilor medicale.
Este foarte important să se asigure că tot aerul prins este eliminat din autoclav înainte de activare , deoarece aerul cald este un mediu foarte sărac pentru realizarea sterilitatatii.

Aburul la 134 ° C, se poate realiza în trei minute ,aceeași sterilitatea pentru aerul fierbinte la 160 ° C poate dura două ore pentru a o obțin

Mai jos este prevăzut schema unei instalații de sterilizare cu suprapresiune de aer. Aerul este furnizat de către compresor prin intermediul recipientului de presiune, prevăzut cu manometru, supapa de siguranță și clapeta de reținere.

5.Principiul de funcționare al utilajului

Conducerea procesului de sterilizare are loc astfel:

În autoclavă, coșul cu recipiente de sterilizare se introduce cu ajutorul electropalanului

Se consideră închise ventilele de abur, de preaplin și de golire

Se alimentează autoclava cu apă prin conductă, nivelul apei trebuie să fie cu 100 – 150 mm peste marginea de sus a coșului

Se închide capacul, strângând piulițele tip fluture

Se deschide ventilul de abur și se deschide conducta de preaplin, pentru a se elimina surplusul de apă provenit din condensarea aburului în masa de apă rece

În momentul în care prin conducta de preaplin, începe să iasă abur, se închide ventilul, din acest moment, presiunea în autoclavă începe să crească odată cu temperatura

Când temperatura din autoclavă a ajuns la 105 – 110 ˚C, începe introducerea treptată a aerului.

1 – autoclavă

2 – compresor

3 – recipient de presiune

4 – ventil de aerisire

5 – supapă de siguranță

6 – temometru

7 – manometru

8 – racord alimentare agent termic

9 – conductă de aer

10 – clapetă de reținere

11 – conductă de alimentare cu apă

12 – conductă de golire autoclavă

13 – conductă de preaplin

14 – manometru

15 – supapă de siguranță

16, 17, 18, 19, 20 – ventil cu două căi

21 – ventil cu trei căi

6.Tipuri de autoclave

Autoclave tip B: folosite pentru toate produsele ambalate sau dezambalate, solide sau tubulare, de tip A și produsele poroase.

Autoclave tip N: adecvate pentru sterilizarea solidelor neîmpachetate și impachetate, sticlăriei, lichidelor, obiectelor metalice, reziduurilor, nu sunt adecvate pentru sterilizarea obiectelor cu cavități înguste si adanci.

7.Alegerea soluțiilor tehnice

Caracteristica tehnică a autoclavelor

Cercetările au demonstrat că atunci când durata de sterilizare este mai mică, calitatea conservelor este mai superioară. Dar durata de sterilizare este funcția intensității schimbului de căldură care crește brusc, dacă conținutul ambalajului se amestecă. În acest caz, transferul de căldură decurge prin convecție, dar nu prin conductibilitate termică.

Pe lângă aceasta, amestecarea conținutului din recipiente conduce la majorarea temperaturii de sterilizare, ceea ce reduce durata perioadei de sterilizare.

Recipientele se rotesc atât în jurul axei lor, cât și de pe fund pe capac. Prima metodă se întrebuințează în sterilizatoare cu tambur rotativ, a doua în autoclave orizontale. În astfel de autoclavă se introduc pe șine coșurile încărcate cu recipiente amplasate în directia verticală și orizontală. Se închid etanș capacele și coșurile cu recipientele se pun în mișcare de rotație cu ajutorul unui electromotor și al unui mecanism special. Apa în autoclavă circulă încontinuu cu ajutorul unei pompe.

8.Calculul utilajului

Numărul de recipiente care pot fi încărcate într-un coș se determină cu expresia:

unde reprezintă diametrul coșului autoclavei, m;

reprezintă diametrul exterior al recipientului, m;

a = reprezintă raportul dintre înălțimea coșului și înălțimea recipientului

reprezintă înălțimea coșului și a recipientului, m.

Durata de umplere a unui coș cu recipiente, s:

,

unde P reprezintă productivitatea liniei tehnologice în rec/s.

Numărul de coșuri încărcate într-o autoclavă:

/

în care reprezintă durata maximă de acumulare a recipientelor în așteptarea sterilizării lor după încheiere (este egală cu 1800 s)

Numărul de recipiente încărcate într-o autoclavă

Durata ciclului de funcționare a autoclavei τ (în s)

τ =

în care reprezintă durata respectiv de ăncărcare a autoclavei, de sterilizare

propriu – zisă, de reducere a presiunii și temperaturii în autoclavă, de răcire a recipientelor și de descărcare a autoclavei, s.

Productivitatea unei autoclave (în rec/s)

=

Numărul de autoclave necesarepentru sterilizare:

Intervalul de timp dintre încărcările autoclavelor:

τ/P

Folosind datele obținute se poate elabora programul de funcționare a autoclavelor într-un schimb sau în 24 de ore.

Scopul final al calculului termic al autoclavelor constă în determinarea consumului de abur la sterilizare și a consumului de apă la răcirea recipientelor. Consumul aburului pentru un ciclu de funcționare a autoclavei se calculează separat pentru perioada I, când temperatura în autoclavă crește până la temperatura de sterilizare și pentru peioada a II-a, când în autoclavă se menține temperatura constantă de sterilizare.

Perioada I

Consumul căldurii la încălzirea autoclavei (în J):

în care reprezintă masa autoclavei, kg;

– căldura specifică a oțelului ( J/(kg x K));

– temperatura inițială a autoclavei, ˚C

– temperatura de sterilizare ˚C

Consumul căldurii la încălzirea coșurilor (în J):

),

în care reprezintă masa coșurilor, kg

– temperatura coșurilor, ˚C

Consumul căldurii la încălzirea recipientelor (în J):

),

în care reprezintă masa recipientelor,kg;

căldura specifică a materialului recipientelor, J/(kg x K)

temperatura inițială a recipientelor, ˚C

Consumul căldurii la încălzirea produsului din recipiente (în J):

în care reprezintă masa produsului,kg;

căldura specifică a produsului J/(kg x K);

temperatura inițială a produsului, ˚C.

Consumul căldurii la încălzirea apei din autoclavă :

),

În care reprezintă masa apei din autoclavă, kg;

c – căldura specifică a apei, J/(kg x K);

temperatura inișială a apei, ˚C.

Pierderile de căldură în mediul ambiant

în care reprezintă suprafața laterală exterioară a autoclavei,

– durata de încălzire, s;

α – coeficientul de transfer de căldură prin convecție și radiație, W/(K x );

temperatura, respectiv a autoclavei și a aerului din secția de producție, ˚C

Consumul total de căldură:

Consumul aburului în prima perioadă:

în care reprezintă entalpia, respectiv, a aburului și a condensatului, J/kg.

Consumul aburului într-o unitate de timp (în kg/s);

Perioada II

În perioada a II-a căldura se consumă numai la acoperirea pierderilor de căldură în mediul ambiant prin concvecție și radiație (în J);

în care reprezintă durata de sterilizare propriu zisă, s;

α – coeficientul de transfer de căldură prin convecție și radiație, W/(K x ;

temperatura peretelui autoclavei în perioada a II-a, ˚C,

Consumul aburului în perioada a II-a (în kg):

Consumul aburului într-o unitate de timp în kg/s);

Consumul total de abur pentru un ciclu de funcționare D (în kg);

=

Consumul apei la răcirea conservelor depinde de cantitatea de căldură transferată de autoclavă și de timpul răcirii conservelor până la temperatura , stabilită pentru atare tip de conserve (de obicei 40….50˚C). La sfârșitul răcirii, temperatura autoclavei, apei din ea, a coșurilor și recipientelor este mai inferioară decât temperatura produsului cu 5…7˚C.

Consumul apei de răcire W (în kg):

W = 2,303 ( ln ln ),

în care + + / , și reprezintă

temperatura inițială a apei de răcire, ˚C

temperatura finală a autoclavei, coșurilor, recipientelor și a apei din autoclavă, ˚C;

5…7)˚C;

temperatura finală a produsului, ˚C.

Consumul apei de răcire într-o unitate de timp = W/

Autoclava orizontală

Corpul 1 al autoclavei este instalat în poziție orizontală pe niște tălpi. Părțile frontale ale corpului cilindric din ambele părți sunt etanș închise cu capace, dotate cu balamale.

Capacele mai sunt dotate cu roțile de mână. În interiorul autoclavei este instalat barbotorul pentru introducerea aburului și niște șine pe care se deplasează cărucioare încărcate cu recipiente.

Autoclavele orizontale se construiesc pentru unul, patru sau șase cărucioare. Ele sunt echipate cu același aparataj de control și măsurare ca și autoclavele verticale.

Autoclavele orizontale, spre deosebire de cele verticale, nu necesită un canal special pentru instalarea lor și de asemenea nu cer o monoșină echipată cu electropalan care ar servi pentru încărcarea și descărcarea coșurilor cu recipiente.

Prezența a două capace permite încărcarea cărucioarelor în autoclavă dintr-o parte și descărcarea din altă parte. În același timp, autoclavele orizontale ocupă o suprafață mare de producție, în ele este foarte complicat de efectuat sterilizarea conservelor în apă, coeficientul de utilizare a volumului lor este mic.

1 – corpul autoclavei

2 – capacele

3 – roți de mână

4 – barbotorul

9. Determinarea eficienței utilajului

În tabelul de mai jos sunt reprezentate principalele deranjamente și remedierile respective în funcționarea autoclavei.

Bibliografie

http://www.multilab.ro/autoclave/sterilizatoare_autoclav.html