Vapore pulito nella pratica quotidiana ospedaliera

Vapore pulito nella pratica quotidiana ospedaliera
Vapore pulito nella pratica
quotidiana ospedaliera
Introduzione
Questa specifica tratta i principi generali per ottenere il vapore pulito in accordo a quanto definito
nel documento Spirax Sarco sulla qualità del vapore. Essa fornisce una guida pratica su come
raggiungere gli standard di qualità del vapore utilizzato negli ospedali.
Come si vedrà è consigliabile gestire la sezione del vapore pulito con un generatore indiretto
dedicato, e questo può far pensare a costi ed investimenti più alti.
Attenzione però che un raffronto di costi basati sul solo prezzo dei generatori può portare a
valutazioni totalmente errate. La completa valutazione dei costi dovrebbe tener conto del costo
totale per assicurare la fornitura di vapore pulito. I costi per i collaudi richiesti per dimostrare che
un sistema di vapore possa coerentemente produrre vapore pulito, potrebbero essere molto più
alti dei risparmi ottenuti utilizzando generatori e sistemi non idonei.
Cosa è il Vapore
A prima vista potrebbe sorprendere che in assoluto ci siano dei contaminanti nel vapore. Il vapore è ottenuto dal
processo di ebollizione dove l’acqua viene convertita dallo stato liquido in gas. Ci si potrebbe aspettare che qualsiasi impurità dell’acqua sia lasciata nel bollitore, come nella distillazione, mentre il vapore puro in forma di molecole
di H2O viene trasferito all’utilizzatore.
L’ebollizione avviene ad una temperatura in cui il vapore dell’acqua evaporata ha sufficiente pressione per formare
bolle di vapore spostando l’acqua immediatamente sotto il livello superficiale: a temperature più basse l’evaporazione avviene solo sulla superficie. Lo scoppio di bolle sulla superficie dell’acqua bollente è accompagnato dalla
espulsione di piccole proiezioni liquide. Queste goccioline contengono gli stessi solidi disciolti e sospesi presenti
nell’acqua della caldaia e sono prontamente trasferite nella corrente del vapore trasportando i contaminanti nel
punto di utilizzo. Anche se le goccioline d’acqua successivamente evaporano, i contaminanti saranno ancora presenti in forma di particelle solide.
L’"Adescamento" è quel fenomeno per cui significative quantità di acqua della caldaia vengono sporadicamente
trasportate all’interno del vapore. Questo è spesso il risultato di un improvviso aumento della richiesta di vapore, il
quale riducendo la pressione al di sopra dell’acqua, abbassa il punto di ebollizione, e fa aumentare così la violenza
dell’ebollizione. Anche un livello troppo alto di acqua nella caldaia può portare all’adescamento. L’adescamento può
essere controllato regolando correttamente la dinamica dell’intero processo con sistemi di controllo coordinati ed
avanzati.
Il trasporto dell’acqua è favorito inoltre dalle alte concentrazioni di impurità nell’acqua della caldaia. Esse riducono
la tensione superficiale dell’acqua facendo aumentare l’agitazione sulla superficie e possono inoltre causare la
formazione di una schiuma leggera stabile sulla superficie dell’acqua che porta ad un aumento del trasporto del
liquido. Spruzzi e proiezioni d’acqua sono, ad intermittenza, trasferiti dalla caldaia al vapore, compromettendone
considerevolmente la qualità. Per una analisi più attenta di quanto avviene in caldaia vedere il video "CALDAIE A
VAPORE: cosa avviene all'interno" della Spirax Sarco.
Un aspetto cruciale del progetto del generatore è, quindi, il suo studio, il dimensionamento e l'ottimizzazione della
regolazione per assicurare, quanto più è possibile, la migliore separazione e rimozione dell’acqua dal vapore.
Riassunto dei possibili requisiti del vapore pulito
Dalle suddette considerazioni e dalle discussioni inserite nella specifica Spirax Sarco V.010, i requisiti per la generazione del vapore pulito ed il controllo della sua qualità possono essere riassunti come segue:
a- l’acqua di alimentazione deve essere libera il più possibile da contaminanti, specialmente da quelli specificati
per il vapore pulito.
Contaminanti
Residui di evaporazione
Ossidi di silicio SiO2
Ferro
Cadmio
Piombo
Restanti metalli pesanti senza
carbonio e piombo
Cloro (Cl)
Fosfato (P205)
Conduttività (a 25°C)
Valore di PH
ASPETTO
Durezza (ioni alcalini)
Endotossine batteriche
Acqua alimento
≤ 30 mg/l
≤ 1 mg/l
≤ 0,2 mg/l
≤ 0,005 mg/l
≤ 0,05 mg/l
≤ 0,1 mg/l
≤ 2 mg/l
< 0,5 mg/l
≤ 70 µs/cm
6,8 - 8,4
Chiaro incolore senza
sedimenti
≤2,0 mg/ litro
< 0,25 EU/ml
Tabella 1
b- Il generatore deve essere progettato per prevenire il trasporto di goccioline d’acqua.
c- Il generatore deve essere gestito in modo da prevenire la formazione di schiuma ed evitare l'adescamento.
d- Il sistema di distribuzione, che porta il vapore dal generatore agli utilizzatori, deve essere considerato parte
del processo di controllo e deve essere resistente alla corrosione.
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È evidente che un sistema di generazione, progettato e funzionante in modo da controllare il titolo del vapore, è
capace di mantenere un basso livello di contaminanti anche dove la qualità dell’acqua di alimentazione è scarsa. Ciò
fa sì che il trattamento dell’acqua di alimento non divenga il fattore decisivo della capacità di un sistema di erogare
vapore pulito. Va detto comunque che, se l’acqua di alimentazione è di bassa qualità, anche piccole deviazioni dalle
condizioni ottimali di funzionamento, condizioni facili da verificarsi durante le fasi dinamiche del sistema od in
presenza di disturbi, possono portare alla presenza di elevate quantità di contaminanti nel vapore. Il progettista di
un sistema di generazione di vapore pulito deve assicurarsi, non solo di soddisfare i requisiti meccanici e termodinamici
del sistema, ma anche di soddisfare i requisiti qualitativi e di controllo sopra indicati.
La figura 1 suggerisce un possibile processo per definire il tipo di sistema di generazione di vapore pulito.
Il trattamento dell’acqua è controllato e documentato,
e sono effettuati la manutenzione pianificata ed i test periodici?
CALDAIA CENTRALE
Soddisfare i
requisiti della
procedura
Il sistema di distribuzione ha le
pendenze corrette ed è fornito di
scaricatori di condensa corretti e
funzionanti, di separatori e di
eliminatori di aria?
Possono essere
apportate modifiche a costi
accettabili?
Effettuare le
modifiche
I campioni di condensa
del vapore pulito
rispettano le specifiche
previste?
I problemi possono
essere risolti?
Rettificare
e ripetere
i test
Installare un
Generatore
di vapore
pulito
Test di
validazione
Avvisare l’utente
di tutti i cambiamenti
fatti e istruirlo sulle
procedure
di manutenzione
La pressione può
essere
aumentata a
10 bar?
La caldaia centrale può
fornire una pressione ≥
10 bar alla richiesta
massima?
Sostituire la caldaia
centrale
VAPORE PULITO
Fig. 1
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VAPORE PULITO tratto dalla caldaia centrale.
Il vapore pulito potrebbe essere ottenuto da caldaie convenzionali costruite, e correttamente funzionanti e da sistemi di distribuzione ben progettati. Se per ottenere il vapore pulito si decide di scegliere questa strada è essenziale
dimostrare la conformità, identificare le procedure di manutenzione ed i regimi di trattamento dell’acqua necessari
per assicurare la riproducibilità ed il mantenimento della qualità richiesta.
Quando un sistema di generazione non eroga vapore di uno standard accettabile, è possibile che la qualità possa
essere sufficientemente migliorata apportando modifiche al funzionamento ed al processo. Comunque, è improbabile che sia economico intraprendere vaste operazioni di rimedio, come l’introduzione di un nuovo impianto di trattamento per l’acqua di alimento o la sostituzione della tubazione di distribuzione. In molti casi l’esperienza dimostra
che è molto più proficuo installare un generatore dedicato esclusivamente per fornire gli utilizzatori di vapore pulito.
Progettazione e funzionamento della caldaia.
Il primo passo da fare per valutare se il vapore pulito può essere fornito dalla caldaia centrale è quello di esaminare
il progetto ed il funzionamento della centrale vapore.
Una importante considerazione è la proporzione nell’acqua di alimento della caldaia tra l’acqua di reintegro e l’acqua
derivata dal ritorno delle condense presenti nel sistema di distribuzione. In molti ospedali, solo una piccola frazione
della richiesta di vapore è vapore pulito, dove il condensato non viene recuperato, mentre per i normali utilizzi si
recupera la maggior parte della condensa utilizzandola per l'alimento della caldaia. Questo consente un grande
risparmio di energia e di acqua trattata e può rendere più facile, in alcuni casi, il controllo del livello dei contaminanti
nella caldaia. Occorre però considerare che il trattamento dell’acqua di alimento della caldaia è in molti casi di tipo
chimico e quindi non idoneo per il vapore pulito ma a parte ciò la pratica quotidiana dimostra che i requisiti del vapore
pulito non sono raggiungibili se la proporzione dell’acqua di reintegro supera il 15% dell’acqua totale di alimento.
- Il livello di solidi totali disciolti (TDS) nell’acqua della caldaia è un fattore importante sia per la formazione di
schiuma, sia per il livello di contaminanti che possono essere trasferiti nelle goccioline d’acqua trascinata nel
vapore. Un livello accettabile di TDS nella produzione di vapore pulito è tipicamente inferiore a 1500 ppm. La
caldaia deve essere sempre fornita di un sistema di scarico di fondo per consentire l'espulsione della fanghiglia
che si accumula e di un sistema di controllo del TDS. Inoltre tutti gli strumenti installati sul vapore pulito devono
poter essere, a loro volta, drenati in linea ad intervalli regolari.
Le ammine, che sono spesso aggiunte all’acqua di alimentazione per prevenire la corrosione della tubazione di
ritorno della condensa, sono tossiche e non sono accettabili quando si debba fornire vapore pulito per le sterilizzatrici.
Se non è possibile far funzionare la caldaia senza le ammine si dovrà allora utilizzare un’altra fonte di produzione.
- Mentre, in generale, le caldaie non vengono progettate secondo i requisiti del vapore pulito già ricordati, esse, non di
meno, devono poter limitare i fenomeni di adescamento e di generazione di schiuma per limitare il trascinamento
dell’acqua nel vapore. Ancora una volta va sottolineato come un buon controllo coordinato di caldaia, una buona
gestione ed una idonea manutenzione siano elementi critici per un buon controllo del contenuto di umidità nel vapore.
- Le caldaie devono essere provviste di punti di campionamento vapore e, qualora ne fossero sprovviste, se ne
consiglia l’installazione.
Essendo, in genere, la gestione operativa della centrale normalmente al di fuori del controllo dell’utilizzatore del
vapore pulito, sarà buona norma assicurarsi che il gestore della centrale sia consapevole dei principi e delle
prescrizioni relative e che venga correttamente munito dei mezzi e delle procedure necessarie. Un personale
addetto alla caldaia ben istruito e ben informato e condizioni di lavoro pulite ed ordinate, sono tutti elementi
importanti per una corretta fornitura di vapore pulito.
Quando si ritiene di dover fornire vapore pulito direttamente da una caldaia principale, l’utente deve valutare se la
qualità del vapore può essere mantenuta in tutte le condizioni di funzionamento. Ci sono diversi punti da considerare:
a. Frequenti test sul vapore e sulle sterilizzatrici sono richiesti per fornire la sicurezza che la specifica sul vapore
pulito sia rispettata.
b. Una concorrente richiesta sul servizio di vapore da parte di altre unità nell’ospedale può degradare la qualità del
vapore nelle sterilizzatrici.
c. La qualità del vapore potrà variare nel corso dell’anno, in consequenza delle richieste stagionali sulla caldaia.
d. La fornitura di vapore pulito si deteriorerà velocemente se non è attuata una appropriata manutenzione periodica.
e. L’Utente di vapore pulito deve essere avvisato di ogni modifica di impianto, nella manutenzione, nella generazione del vapore, sulla sua distribuzione e pratica di funzionamento. Se i cambiamenti avvengono senza la consapevolezza dell’Utente, la fornitura non può essere considerata una attendibile fonte di vapore pulito.
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Generatore di vapore pulito dedicato.
La soluzione con l’utilizzo di un generatore dedicato al vapore pulito, sia che fornisca una sola oppure più utenze, è
la soluzione raccomandata in quanto l'ottenere il vapore pulito in maniera affidabile dalla caldaia principale, oltre ad
essere costosissimo, è il più delle volte impossibile.
Siccome la maggior parte della condensa scaricata dalle sterilizzatrici non torna alla caldaia, questi generatori
funzionano praticamente con il 100% dell’acqua di reintegro; per questo motivo la qualità dell’acqua di alimentazione
è cruciale per il funzionamento di un generatore di vapore pulito dedicato. Essa è specialmente critica per quei
generatori che non hanno grandi riserve di acqua. D’altronde trattandosi di sistemi dedicati è possibile utilizzare una
unità di trattamento acqua separata da quello della caldaia centrale e più adatta per il vapore pulito.
Attenzione è necessario utilizzare il concetto di “approccio globale”, nel senso che l’orientamento più ampiamente
accettato e diffuso è quello di considerare, nel suo insieme, tutto il ciclo dell’acqua. È ormai opinione consolidata
che per ottenere acqua purificata, non basta disporre, semplicemente, di un appropriato impianto di osmosi inversa,
ma è necessario tener presente che tali apparecchiature, fanno parte di un sistema totale che comprende, essenzialmente, quattro sottosistemi tra loro interdipendenti:
- Pretrattamento
- Stoccaggio
- Osmosi inversa
- Distribuzione
Ogni singolo sottosistema deve essere pertanto, preso in esame per evidenziare gli aspetti ad esso connessi e per
poterli poi riarmonizzare tra loro a seconda dei casi e delle necessità.
Un sistema di generazione dedicato deve:
a. Avere un sistema di trattamento acqua diverso dal chimico.
b. Minimizzare la quantità dei gas non condensabili e degli altri contaminanti nell’acqua di alimentazione;
c. Prevenire che acqua allo stato liquido esca dalla caldaia e venga trascinata nel vapore;
d. Prevenire la crescita di microbi in qualsiasi serbatoio di deposito o nelle tubazioni.
e. Essere costruito con materiali resistenti alla corrosione ed alla diffusione di particelle, come l’acciaio inossidabile a basso tenore di carbonio (tipo 316L).
f. Avere una capacità di generazione sufficiente a soddisfare sia la massima che la minima domanda pur mantenendo requisiti di secchezza e di contenuto dei gas incondensabili residui.
g. Avere una appropriata e corretta rete di distribuzione.
h. Avere un sistema di misure e controlli che assicurino la qualità del vapore nel tempo.
Sistema di trattamento acqua alimento.
Per valutare il tipo e le specifiche del sistema di trattamento dell’acqua, si raccomanda di ottenere un’analisi delle
acque dalla società di rifornimento. Secondo la legge esistente, su richiesta dell’utente e senza spesa, l’ente acquedotti deve fornire l’analisi delle acque distribuite.
- L’acqua di rete può essere dura, cioè contenere significative concentrazioni di sali di metalli alcalini (principalmente calcio e magnesio), può inoltre contenere anche tracce di altri contaminanti che devono essere rimossi.
La composizione dei contenuti può variare da zona a zona.
- Sebbene mediamente si possa fare affidamento sulla stabilità della qualità dell’acqua dalla rete, occasionalmente
si possono avere contaminazioni delle acque, dovute ai lavori sugli impianti ed al fallimento dei trattamenti.
Gli Utenti devono prendere adeguate precauzioni per proteggere qualsiasi attrezzatura installata dai danni che si
possono determinare in simili circostanze.
Un completo trattamento dell’acqua comprende tre stadi:
1- Addolcimento (per rimuovere i contaminanti che formando incrostazioni possono danneggiare il generatore);
2- Purificazione (per rimuovere altri contaminanti indesiderati);
3- Degasazione (per rimuovere i gas corrosivi e non condensabili).
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1 - Addolcimento
La necessità del trattamento di addolcimento dipenderà dalla durezza dell’ acqua locale. Dove l’acqua è dolce può
essere possibile raggiungere i requisiti per il vapore pulito senza ulteriori trattamenti. In questi casi gli Utenti devono
essere coscienti che la qualità del vapore varierà al variare della qualità dell’ acqua e che saranno richiesti frequenti
monitoraggi per assicurare che la specifica sul vapore pulito sia rispettata.
Nelle aree in cui l’acqua è dura, un impianto di addolcimento per decalcificare è normalmente richiesto. In questo
processo gli ioni di calcio e di magnesio sono cambiati con ioni di sodio in una colonna di zeoliti (processo di
permutazione). Le colonne sono periodicamente rigenerate mediante corrente d’acqua salata (cloruro di sodio).
E’ indispensabile evitare di trasferire gli ioni cloro nell’acqua trattata.
- E’ possibile una colonizzazione batterica delle colonne e, durante i periodi di stagnazione dell’acqua, è possibile
una diffusione dei batteri a valle a meno che l’attrezzatura non sia fatta funzionare correttamente e non sia
scrupolosamente mantenuta. E’ consigliabile installare un sistema di ricircolazione che mantenga una portata
d’acqua attraverso le colonne, durante i periodi di bassa richiesta. Le colonne devono essere periodicamente
disinfettate con un disinfettante tollerato e la qualità microbiologica dell’acqua deve essere controllata. Sebbene
il processo di rigenerazione con l’acqua salata dovrebbe distruggere molti micro-organismi, batteri come la specie
Bacillus e Staphilococcus aureus sono tolleranti ad alte concentrazioni di sali.
2 - Purificazione
La purificazione può essere raggiunta sia con l’osmosi inversa che con la deionizzazione. Nell’osmosi inversa (RO),
l’acqua è forzata attraverso una membrana semi-permeabile, la quale filtra i contaminanti con un alto grado di
efficienza. Nella deionizzazione (DI), ioni e particelle cariche sono rimosse sia da campi elettrici che dallo scambio
di ioni in letti di resina. Sebbene la RO normalmente non può raggiungere il grado di purezza possibile con il metodo
della DI, è più che adeguata per l’acqua di alimentazione destinata ai generatori per vapore pulito ed inoltre la RO è
più economica da installare e da gestire rispetto alla DI, in più:
- La RO rimuove le particelle, le molecole organiche ed i pirogeni, che la DI non può;
- L’acqua ottenuta con la RO è meno corrosiva per l’acciaio ed il rame, rispetto a quello ottenuta con la DI;
- I requisiti di manutenzione sono meno esigenti che per le unità di DI.
3 - Degasazione
I gas non condensabili (NCGs) sono definiti come quei gas che non possono essere liquefatti con la compressione
nelle condizioni di temperature e pressioni usate durante il processo di sterilizzazione. Bassi livelli di NCGs contenuti nel vapore fornito alle sterilizzatrici possono influenzare la prestazione della sterilizzatrice e l’efficacia del
processo, causare il surriscaldamento della camera e portare ad inconsistenze nel funzionamento dei rilevatori di
aria ed al fallimento del test di Bowie-Dick(EN 285-19) che tende a dimostrare una soddisfacente rimozione dell’aria.
La maggior parte dei NCGs sono aria e biossido di carbonio.
Lo Standard Europeo richiede che le sterilizzatrici siano progettate per funzionare con vapore con una frazione di
NCGs che non superi il 3,5% del volume, quando misurato con il metodo descritto nel test sui gas non condensabili.
La fonte principale di NCGs nella generazione di vapore è l’acqua di alimentazione della caldaia, ed il livello di gas
sarà maggiormente influenzato dal tipo di trattamento dell’acqua impiegato. In alcuni casi sarà necessario uno
studio effettuato da uno specialista di trattamento dell’acqua. Lo studio deve comprendere l’analisi dell’acqua, il
regime di degasazione e spurgo richiesto per assicurare la protezione del generatore contro la corrosione, minimizzando
la quantità di gas disciolti (NCGs) nel vapore.
- Se sono usati agenti anti-schiuma ed agenti per l’assorbimento dell’ossigeno (come il solfato di sodio), è essenziale assicurarsi che i dosaggi siano proporzionati ed equilibrati.
- Il trattamento di addolcimento dell’acqua a scambio ionico rilascia biossido di carbonio nell’acqua in quanto gli
ioni di bicarbonato sono convertiti in sali di carbonati che tendono a separarsi.
Un corretto regime di spurgo è essenziale per la rimozione dei sali accumulati.
- Se non si riesce a contenere i gas disciolti, il modo più efficace per eliminarli (ossigeno, idrogeno, azoto, biossido
di carbonio ed altri NCGs) è quello di degasare l’acqua di alimentazione, preriscaldandola in un serbatoio a
pressione atmosferica (“pozzo caldo”).
Questo, inoltre, romperà gli ioni di bicarbonato, eliminando ulteriore biossido di carbonio. Perché la degasazione
sia efficace, è importante che la temperatura dell’acqua di alimentazione non scenda al di sotto degli 80°C in
nessun momento. Per informazioni più dettagliate sulla degasazione vedere le specifiche Spirax Sarco.
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GENERATORE
Una caratteristica essenziale di un generatore di vapore pulito è la capacità di separare le goccioline di acqua
formatesi nel vapore prima che esso sia inviato alle sterilizzatrici. Spirax Sarco ha raggiunto buoni risultati su
macchine utilizzando dei separatori a ciclone, i quali essenzialmente asciugano il vapore causandone la rotazione
ad alta velocità.
Spirax Sarco ha misurato l’efficienza della rimozione dell’umidità, inserendo nell’acqua di alimentazione alti livelli di
endotossine (almeno 103EU ml) e testando campioni di vapore per i livelli di endotossine con il LAL Test.
(Questo lavoro deve essere fatto solo da personale di adeguata esperienza).
I test sul generatore verticale di vapore pulito hanno dimostrato che fattori di riduzione maggiori di 105 possono
essere consistentemente raggiunti.
Un’adeguata rimozione di umidità deve essere mantenuta per tutta la gamma di portate del vapore, tipicamente al di
sopra dei 200 kg/h per ogni sterilizzatrice.
Per ulteriori approfondimenti sui generatori vedere i sistemi CSM e CSMK della Spirax Sarco.
Il generatore di vapore pulito deve essere progettato per produrre vapore di qualità esente da impurità ed ossidi, tale
da alimentare autoclavi di sterilizzazione, sterilizzazione di linee ed applicazioni dove il vapore ed il condensato non
devono potenzialmente contaminare il prodotto.
Il generatore di vapore pulito deve essere progettato e costruito nel rispetto di tutti i requisiti previsti dalla normativa
PED a cui si aggiungono i requisiti richiesti dalla GMP in vigore (current Good Manufacturing Practises).
La separazione delle impurità presenti deve avvenire per gravità e per forza centrifuga.
Le impurità raccolte dal processo di separazione saranno continuamente scaricate attraverso lo scarico previsto sul
separatore.
Materiali e Finiture
Tutte le superfici delle parti in contatto con l’acqua di alimento e con il vapore pulito saranno costruite in acciaio
inossidabile AISI 316L per assicurare una protezione dalla precipitazione di carburi formatisi durante i processi di
saldatura.
Tutte le superfici delle parti in contatto con il vapore pulito saranno elettro-pulite.
Tutte le superfici delle parti in contatto con il fluido primario e/o fluidi refrigeranti potranno essere di ottone, bronzo
oppure di acciaio inossidabile.
Eccessiva umidità
Una eccessiva umidità, quando sono presenti goccioline d’acqua alla stessa temperatura del vapore, causerà
l’inumidimento dei carichi nelle sterilizzatrici a caricamento poroso, nelle sterilizzatrici a vapore a bassa temperatura
(LTS), e nelle sterilizzatrici LTSF.
L'umidità ridurrà la concentrazione di formaldeide nelle sterilizzatrici LTSF e potrà nuocere all’efficacia del processo.
L’umidificazione può essere compromessa nelle sterilizzatrici ad ossido di etilene (EO). Alcune cause dei carichi
bagnati sono le seguenti:
a. Pendenze e drenaggi delle tubazioni e dei collettori vapore mancanti, insufficienti od erroneamente realizzati;
b. La sterilizzatrice può essere alimentata da una rete vapore secondaria con cattivo drenaggio ed eliminazione
dell’aria, invece che dalla rete di vapore attiva;
c. I tubi tra la caldaia e la sterilizzatrice possono essere non sufficientemente isolati, causando un’eccessiva
condensazione del vapore.
Se l’umidità continua ad essere un problema, può essere dovuto ai “trascinamenti” nella caldaia ed alla formazione
di schiuma che possono essere causate da:
a. Trattamento non corretto dell’acqua di alimentazione;
b. Livello troppo alto dell’acqua in caldaia;
c. Utilizzo della caldaia che ha bisogno di pulizia interna;
d. Ebollizione violenta in condizioni di variazione dei carichi;
e. Alto livello del totale solidi disciolti.
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Secchezza per la sterilizzazione
La secchezza del vapore è di vitale importanza per il funzionamento di qualsiasi sterilizzatrice a vapore. Una
eccessiva umidità può essere origine di carichi bagnati e di una distribuzione irregolare della temperatura nei carichi
non porosi, particolarmente in quelli che contengono un alto numero di piccoli elementi, come le ampolle. Quando si
richiede che il vapore venga a diretto contatto con la superficie da sterilizzare, come nelle sterilizzatrici a caricamento
poroso, una umidità troppo bassa può d'altro canto, permettere il surriscaldamento del vapore durante la sua espansione nella camera della sterilizzatrice. La secchezza del vapore è definibile mediante la determinazione della
“frazione di secchezza”, ed i metodi tradizionali di misurazione non sono adatti alle sterilizzatrici perché difficili e
perchè richiedono una portata costante di vapore. La tecnica di campionamento e misura descritta nella EN 285
sulla secchezza del vapore non può essere considerata come misura dell’effettivo tasso di umidità del vapore,
perché il campione è preso dal centro del tubo di alimentazione del vapore non prelevando la condensa che scorre
lungo la parete. Conseguentemente, non viene usato il termine "titolo" ma il “valore di secchezza” dove 1,0 rappresenta le condizioni del vapore saturo secco. Il metodo di prova della EN285 deve essere considerato come metodo
per determinare l’accettabilità qualitativa del vapore. Il metodo è ritenuto comunque adatto nelle installazione delle
sterilizzatrici, perché le valvole di controllo ed i componenti di drenaggio installati riducono considerevolmente la
quantità della condensa che entra nella camera di sterilizzazione, così da poter affermare che il campione di misura
ha una quantità di umidità simile alla umidità del vapore nella camera. Gli Standard Europei richiedono che le
sterilizzatrici siano progettate per funzionare con un vapore il cui valore di secchezza non sia inferiore a 0,9, quando
misurato in conformità al test sulla secchezza del vapore descritto nella EN285. Per i carichi metallici, il valore di
secchezza non deve essere inferiore a 0,95. In pratica, difficilmente si presenteranno problemi di sterilizzazione se
il valore di secchezza è compreso tra 0,9 e 1,0, se è ragionevolmente costante e se la riduzione della pressione
attraverso il gruppo finale di riduzione è di due a uno. L’esperienza mostra che nella pratica talvolta si ottengono
accettabili condizioni, mentre si è lontani dalle condizioni ottimali. Occorre sottolineare che deviazioni significative
sono tali da causare i seguenti problemi:
a. carichi bagnati, derivanti da un valore di secchezza troppo basso;
b. surriscaldamento, derivante sia da un valore troppo alto di secchezza prima del gruppo finale di riduzione della
pressione, che induce un’eccessiva riduzione della pressione attraverso la valvola (il surriscaldamento può
essere eccessivo se entrambe le condizioni sono presenti simultaneamente);
c. difficoltà nel funzionamento del sistema di riduzione di pressione, derivanti da un basso rapporto di riduzione
della pressione, da colpi d’ariete, sporcizia ed altri elementi trascinati.
Surriscaldamento
Il vapore surriscaldato è un fluido non adatto per l'uso nelle sterilizzatrici e ne compromette la funzionalità, tende a
bruciare i materiali tessili e cartacei e porta ad un rapido deterioramento della gomma. Le condizioni di surriscaldamento
nei carichi e nella camera possono essere determinate dall'espansione adiabatica, da una reazione esotermica o da
entrambe.
- Gli Standard Europei richiedono che il grado di surriscaldamento nel vapore libero alla pressione atmosferica non
superi i 25°C, quando misurato secondo il metodo descritto nel punto 24.3 della EN 285.
- Il surriscaldamento causato dall’espansione adiabatica è solitamente il risultato di un’eccessiva riduzione della
pressione attraverso un dispositivo di regolazione, come un sistema di riduzione della pressione od una valvola di
presa vapore parzialmente chiusa. Non è una situazione che si riscontra normalmente nei sistemi di distribuzione
vapore negli ospedali, ma il surriscaldamento può insorgere se il vapore di alimentazione è troppo secco, o se la
pressione è insolitamente alta prima del dispositivo di regolazione. Questo surriscaldamento può essere evitato
diminuendo il valore di secchezza del vapore in entrata al sistema di riduzione della pressione della sterilizzatrice;
anche il ridotto rapporto di pressione minimizzerà l’effetto dell’espansione attraverso la valvola.
- Il surriscaldamento che dipende dalla reazione esotermica può avvenire durante la sterilizzazione come risultato
della reidratazione di materiali igroscopici eccezionalmente secchi.
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Sistema di distribuzione
Come precedentemente anticipato, anche il sistema di distribuzione influenza la qualità del vapore. Il progetto dei
sistemi di distribuzione adatti per il trasporto di vapore pulito deve rispondere ad alcuni requisiti fondamentali:
- Ad eccezione dei tratti verticali tra i vari piani degli edifici, le tubazioni del vapore devono essere progettate in
modo che la condensa fluisca per gravità nella stessa direzione del vapore. Questo è un principio generale che si
applica ugualmente alla rete del vapore principale, alle sue diramazioni ed ai collegamenti delle stesse sterilizzatrici.
- Eliminatori d'aria e scaricatori di condensa devono essere installati in ogni tratto verticale e si deve fare molta
attenzione ad effettuare correttamente l'installazione in modo da consentire il regolare drenaggio della condensa,
che si può accumulare nelle tasche delle tubazioni. E’ assolutamente necessario evitare zone morte nei tubi della
rete; è quindi importante che il sistema di distribuzione non comprenda diramazioni inutilizzate. Durante i periodi in
cui la fornitura di vapore è sospesa, la zona di ristagno dell’acqua può diventare focolaio di crescita di microbi;
l’acqua intrappolata poi verrebbe trasferita nel vapore al ripristino della fornitura. Sebbene i micro-organismi possano essere eliminati dal vapore, i pirogeni alla temperatura del vapore non saranno resi inattivi, e potrebbero essere
trasferiti alle sterilizzatrici.
- Per evitare l’accumulo della condensa nei periodi in cui il sistema o la sterilizzatrice non è in funzione, occorre
dare le opportune pendenze alle tubazioni della rete ed installare correttamente gli scaricatori lungo tutto il sistema di distribuzione del vapore.
Spirax Sarco, da sempre, leader mondiale del settore sarà ben lieta di fornire il supporto necessario per
dimensionare ed installare correttamente tutti i materiali di controllo delle reti di distribuzione.
Il sistema di distribuzione per vapore pulito deve essere costruito e realizzato in acciaio inossidabile a basso
contenuto di carbonio oppure in acciaio inossidabile stabilizzato. Materiali come l’acciaio ed il rame, abbondantemente in uso in passato, secondo le nuove normative non possono più essere utilizzati. Possiamo comunque
ricordare che, quando una installazione convenzionale esistente è in uso da diversi mesi, genera, all’interno dei
tubi,uno strato protettivo di ossido (magnetite). Controllando che la condensa del vapore sia neutra o alcalina,
questo rivestimento rimarrà intatto e permetterà l’uso delle tubazioni per la distribuzione di vapore pulito. Attenzione
però che una condensa acida ed in presenza di aria umida può decomporre lo strato superficiale portando alla
corrosione, la quale poi può diffondersi in forma di particelle contaminanti. Considerando inoltre che sia gli impianti
vapore che le sterilizzatrici hanno una vita oltre la quale entrambi vanno modificati, si può concludere che, per
impianti preesistenti, con piccoli interventi e soprattutto con una attenta gestione si può rendere accettabile il loro
utilizzo mentre si dovrà intervenire in modo radicale alla fine della loro vita utile.
- Come regola precauzionale, dovranno essere installati, ai punti di consegna, dei filtri finali per vapore, capaci di
rimuovere tutte le particelle fino ai 5µm di grandezza.
- Altri punti chiave per un sistema di distribuzione adatto al vapore pulito comprendono:
a. Eliminatori di aria automatici, correttamente dimensionati, posti lungo tutto il sistema di distribuzione delle
tubazioni, per minimizzare la quantità di aria e degli incondensabili trasferiti alle sterilizzatrici;
b. Appropriati e correttamente selezionati scaricatori per rimuovere la condensa;
c. Contenute velocità del vapore nelle tubazioni, indicativamente al di sotto dei 20 m/s, per permettere agli
scaricatori di condensa di rimuovere effettivamente l’umidità depositata e per prevenirne il trascinamento da
parte del vapore;
d. Separatori di condensa posti vicino agli stacchi della caldaia, destinati all'utenza di vapore asciutto;
e. Filtri per proteggere le valvole di controllo, gli scaricatori, ecc.
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- La figura 2 suggerisce una configurazione razionale e secondo le norme dell’impianto di distribuzione del vapore
alle varie utenze quali le sterilizzatrici. Questa configurazione migliora la qualità del vapore vicino al punto di
utilizzo riducendo la velocità del vapore ed eliminando umidità e gas non condesabili. Il vapore pulito, dal generatore, arriva in un collettore, non inferiore a DN 150 e di una lunghezza tale da prevedere future espansioni,
adeguatamente dotato di eliminatori d'aria e di scaricatori di condensa. L’ eliminatore d'aria, provvisto di elemento
di raffreddamento, deve essere installato sulla parte alta e terminale del collettore; altri eliminatori d'aria devono
inoltre essere installati ad ogni terminale di ciascuna tubazione di distribuzione uscente dal collettore. Sul collettore deve essere installato, anche, un indicatore di pressione.
Quando la pressione del vapore, in entrata verso la sterilizzatrice, supererà il massimo valore specificato dal
produttore, occorre un sistema di riduzione di pressione ed un separatore da installare sul tubo di alimentazione
ad almeno 3 metri dalla sterilizzatrice. La perdita di calore nella sezione tra il sistema di riduzione della pressione
e la sterilizzatrice aiuterà a prevenire il surriscaldamento.
- Se il produttore della sterilizzatrice non lo fa, un separatore ed uno scaricatore di condensa appropriati devono
essere correttamente installati a monte della valvola di riduzione della sterilizzatrice.
- I tubi di prelievo di ogni sterilizzatrice devono essere forniti di tre punti di connessione:
1 - per collegare una valvola
2 - per collegare un tubo Pitot
3 - per collegare un sensore di temperatura, come mostrato nella figura 2.
Questo consente di poter effettuare le prove previste dalle normative.
- Bisogna prestare attenzione alla collocazione di tutte le valvole di sicurezza, per assicurarsi che la sterilizzatrice
venga propriamente protetta. Le valvole di sicurezza ed i loro tubi di scarico devono essere tali da prevenire che
la pressione nei tubi di alimentazione delle sterilizzatrici superi più del 10% la pressione di progetto delle stesse.
Il tubo di scarico deve terminare al di fuori dei locali, in una posizione sicura, visibile e che non possa gelare.
Qualsiasi tubazione in risalita deve essere provvista di un sistema di drenaggio nel punto più basso per prevenire
l’accumulo di condensa.
Eliminatore
d'aria
Simulazione
massima richiesta
Bilanciamento
di Pressione
Vapore
del Generatore
Valvola di
Sicurezza
Utilizzatore N
Dettaglio B
Utilizzatore 2
Dettaglio A
Allo Scaricatore
Utilizzatore 1
Dettaglio C
Fig. 2
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Sistema di controllo multivariabili
Spirax Sarco ha messo a punto un modello rivoluzionario di controllo del generatore indiretto del vapore pulito.
Viene utilizzato il modello del processo per controllare continuamente la dinamica tale da modificare, in modo
coordinato, tutte le variabili del sistema e mantenere i trascinamenti alle condizioni ideali di calcolo per tutte le
condizioni di esercizio.
Il risultato è che in queste condizioni si riesce a controllare il contenuto di umidità nel vapore e quindi la sua qualità.
CURVE
SPERIMENTALI
TITOLO VAPORE
UTILIZZATORE 1
(sterilizzatrice)
APC
UTILIZZATORE 2
(sterilizzatrice)
UTILIZZATORE 3
(sterilizzatrice)
UTILIZZATORE 4
(sterilizzatrice)
UTILIZZATORE N
(sterilizzatrice)
Controllo qualità del
vapore
Fig. 3
Nota: Spirax Sarco si riserva la facoltà di modificare testi e valori senza alcun obbligo di preavviso.
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Quando una società come Spirax Sarco, leader da oltre 90 anni nella gestione del vapore, decide
di metter mano al cuore del suo prodotto, lo fa con cognizione di causa.
Il risultato finale è:
• sicuro • agevole da gestire • avanzato • economico • supportato • espandibile... ed in grado di
garantire risparmio energetico.
Spirax-Sarco S.r.l.
Via per Cinisello, 18 - 20054 Nova Milanese (MI)
Tel.: 0362 49 17.1 - Fax: 0362 49 17 307
Sito Internet: www.spirax-sarco.it
E-mail: [email protected]
V.020
2003.05
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