ES2379554T3 - Vaporizador de peróxido de hidrógeno. - Google Patents
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Abstract
Aparato de descontaminación de artículos, que comprende: a)una cámara de descontaminación (500A, 500B); b)un transportador (14) para transportar unos artículos (12) que van a ser descontaminados a lo largo de una primera trayectoria a través de dicha cámara de descontaminación (500A, 500B); c)una unidad de vaporización (300A, 300B) conectada a dicha cámara de descontaminación (500A, 500B) mediante un conducto de peróxido de hidrógeno vaporizado (512A, 512B), estando dicha unidad de vaporización (300A, 300B) dispuesta por encima de dicha cámara de descontaminación (500A, 500B); d)un soplador (322) para transportar un gas portador a través de dicha unidad de vaporización (300A, 300B) y a través de dicha cámara de descontaminación (500A, 500B); e)unos medios de calentamiento (352) para calentar dicho gas portador que fluye a través de dicha unidad de vaporización (300A, 300B); f)una fuente de peróxido de hidrógeno líquido (114) conectada fluídicamente a dicha unidad de vaporización (300A, 300B); g)un dispositivo de inyección (410) para inyectar peróxido de hidrógeno líquido en dicha unidad de vaporización (300A, 300B); h)una unidad de aireación (700A, 700B) conectada a dicha cámara de descontaminación (500A, 500B), estando dicha unidad de aireación (700A, 700B) destinada a eliminar contaminantes de un gas que fluye a través de dicha unidad de aireación (700A, 700B) y de dicha cámara de descontaminación (500A, 500B), comprendiendo dicha unidad de aireación (700A, 700B): h1)un conducto (722), conectado al lado de salida de dicho soplador (712), y conectado por un extremo a dicha cámara de descontaminación (500A, 500B); h2)un soplador (712) para transportar dicho gas a través de dicho conducto (722) hasta dicha cámara de descontaminación (500A, 500B); h3)un filtro (742) para eliminar contaminantes de dicho gas que fluye a través de dicho conducto (722); y h4)unos medios de calentamiento (752) para calentar dicho gas que fluye a través de dicho conducto (722); i)un conducto de derivación (772) conectado por un extremo a dicha unidad de vaporización (300A, 300B) y por otro extremo a dicho conducto (722) en un punto situado aguas arriba de dicho filtro (742); y j)unos medios de válvula (774) para conectar selectiva y fluídicamente dicha unidad de vaporización (300A, 300B) a dicho filtro (742) y a dicha cámara de descontaminación (500A, 500B).
Description
Vaporizador de peróxido de hidrógeno.
La presente invención se refiere a la generación
de peróxido de hidrógeno vaporizado, y más particularmente, a un
sistema para generar grandes cantidades de peróxido de hidrógeno
vaporizado y a un procedimiento para hacer funcionar el mismo.
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Es conocido el hecho de usar peróxido de
hidrógeno (H_{2}O_{2}) en la esterilización y en otros
procedimientos. En un procedimiento de esterilización, se vaporiza
peróxido de hidrógeno líquido para formar peróxido de hidrógeno
vaporizado (VHP). El peróxido de hidrógeno vaporizado se produce
normalmente a partir de una mezcla líquida de peróxido de hidrógeno
y agua. Debe tenerse cuidado al vaporizar esta mezcla debido a la
diferencia en los puntos de ebullición entre el agua y el peróxido
de hidrógeno. Con respecto a esto, el agua hierve a 100ºC, mientras
que el peróxido de hidrógeno puro hierve a 150ºC. Por consiguiente,
cuando se vaporiza una mezcla de agua y peróxido de hidrógeno, el
agua tiende a hervir antes que el peróxido de hidrógeno a menos que
la mezcla se someta a vaporización súbita. En sistemas
convencionales, la vaporización súbita se logra dejando gotear una
pequeña cantidad de la mezcla de agua y de peróxido de hidrógeno
sobre una superficie caliente. Se dirige aire sobre la superficie
caliente para transportar lejos el peróxido de hidrógeno
vaporizado.
La patente US nº 2.491.732 da a conocer un
vaporizador convencional de peróxido de hidrógeno vaporizado (VHP).
Un problema con el procedimiento de vaporización por goteo
mencionado anteriormente es que debe mantenerse una superficie
caliente para vaporizar la mezcla de peróxido de hidrógeno líquido y
de agua. Las pruebas han mostrado que puede alcanzarse una velocidad
de inyección de hasta 5 gramos por minuto por orificio de inyección
con los vaporizadores con procedimiento de goteo actuales. A
velocidades de inyección superiores, ya no pueden mantenerse gotitas
individuales. En otras palabras, el vaporizador de tipo por goteo
está limitado en cuanto a la cantidad de peróxido de hidrógeno
vaporizado que puede producir dentro de límites de tamaño dados.
Esta limitación evita que se usen los vaporizadores de tipo por
goteo en determinados procedimientos de esterilización de alto
volumen en los que se necesita esterilizar grandes números de
artículos y dispositivos en un período de tiempo corto.
Otros dispositivos y procedimientos que utilizan
peróxido de hidrógeno vaporizado son conocidos a partir de los
documentos US 2002/0159915, US 4.742.667 y WO 2004/054882.
Otro problema con los sistemas de
descontaminación con peróxido de hidrógeno vaporizado es evitar la
condensación del peróxido de hidrógeno vaporizado sobre los
artículos o las superficies que van a descontaminarse.
Por tanto es deseable tener un generador de
peróxido de hidrógeno vaporizado de alta capacidad que pueda generar
altos volúmenes de peróxido de hidrógeno vaporizado a niveles de
concentración que no se condensarán sobre los artículos o las
superficies que van a descontaminarse.
La presente invención proporciona un vaporizador
de peróxido de hidrógeno que puede generar grandes volúmenes de
peróxido de hidrógeno vaporizado a niveles de concentración que no
se condensarán sobre los artículos o las superficies que van a
descontaminarse.
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Según una forma de realización preferida de la
presente invención, se proporciona un aparato según se define en la
reivindicación 1 para descontaminar artículos que comprende una
cámara de descontaminación. Un transportador transporta artículos
que van a descontaminarse a lo largo de una primera trayectoria a
través de la cámara de descontaminación. Una unidad de vaporización
se conecta a la cámara de descontaminación. La unidad de
vaporización está dispuesta encima de la cámara de descontaminación.
Un soplador transporta un gas portador a través de la unidad de
vaporización y a través de la cámara de descontaminación. Unos
medios de calentamiento calientan el gas portador que fluye a través
de la unidad de vaporización. Una fuente de peróxido de hidrógeno
líquido se conecta mediante fluido a la unidad de vaporización. Un
dispositivo de inyección inyecta peróxido de hidrógeno líquido en la
unidad de vaporización. El aparato comprende asimismo una unidad de
aireación, un conducto de derivación y unos medios de válvula según
la reivindicación 1.
Una ventaja de la presente invención es un
generador de peróxido de hidrógeno vaporizado (VHP) de alta
capacidad.
Otra ventaja de la presente invención es un
sistema de descontaminación que puede producir grandes cantidades de
peróxido de hidrógeno vaporizado.
Otra ventaja de la presente invención es un
sistema de descontaminación tal como se describió anteriormente que
presenta varios procedimientos para confirmar el flujo de peróxido
de hidrógeno vaporizado a través del sistema.
Otra ventaja de la presente invención es un
sistema de descontaminación tal como se describió anteriormente que
puede modificar el flujo de gas portador a través del mismo.
Otra ventaja de la presente invención es un
sistema de descontaminación tal como se describió anteriormente que
puede modificar la velocidad de inyección de agente esterilizante
líquido en el sistema.
Otra ventaja de la presente invención es un
sistema de descontaminación tal como se describió anteriormente que
puede modificar la temperatura de un gas portador que fluye a través
del mismo.
Otra ventaja de la presente invención es un
sistema de descontaminación tal como se describió anteriormente que
se hace funcionar para mantener la concentración de peróxido de
hidrógeno vaporizado en un gas portador a un nivel en el que el
peróxido de hidrógeno vaporizado presenta un punto de rocío inferior
a la temperatura inicial de artículos que van a descontaminarse.
Todavía una ventaja adicional de la presente
invención es un sistema de descontaminación tal como se describió
anteriormente en el que los componentes del sistema están
dispuestos, de tal manera que el peróxido de hidrógeno no vaporizado
(si está presente) fluirá hacia abajo a través de un sistema para
recogerse en un punto bajo en el sistema.
Otra ventaja de la presente invención es un
sistema de descontaminación tal como se describió anteriormente que
presenta un sistema de suministro de agente esterilizante con un
tanque de sedimentación para eliminar gas arrastrado o atrapado en
una tubería de suministro de agente esterilizante a un
vaporizador.
Otra ventaja de la presente invención es un
sistema de descontaminación tal como se describió anteriormente que
presenta una unidad de procesamiento de aire para filtrar y secar
aire usado dentro del sistema.
Otra ventaja de la presente invención es un
procedimiento para hacer funcionar un sistema tal como se describió
anteriormente para evitar la condensación sobre artículos o
superficies que van a descontaminarse.
Otra ventaja de la presente invención es un
procedimiento para hacer funcionar un sistema tal como se describió
anteriormente para mantener una concentración deseada de peróxido de
hidrógeno vaporizado en la ubicación en la que van a descontaminarse
artículos o superficies.
Otra ventaja de la presente invención es un
procedimiento para hacer funcionar un sistema tal como se describió
anteriormente para mantener una velocidad de inyección fija de
agente esterilizante líquido.
Estas y otras ventajas se pondrán de manifiesto
a partir de la siguiente descripción de una forma de realización
preferida tomada junto con los dibujos adjuntos y las
reivindicaciones adjuntas.
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La invención puede tomar forma física en
determinadas partes y disposición de partes, una forma de
realización preferida de lo cual se describirá con detalle en la
memoria y se ilustrará en los dibujos adjuntos que forman parte de
la misma, y en los que:
la figura 1 es un dibujo que ilustra
esquemáticamente un sistema de descontaminación con peróxido de
hidrógeno vaporizado de alta capacidad, que ilustra una forma de
realización preferida de la presente invención;
la figura 2 es un dibujo que ilustra
esquemáticamente una unidad de suministro de agente esterilizante
del sistema de descontaminación mostrado en la figura 1;
la figura 3 es un dibujo que ilustra
gráficamente una unidad de vaporizador del sistema de
descontaminación mostrado en la figura 1;
la figura 4 es un dibujo que ilustra
esquemáticamente una unidad de aireación del sistema de
descontaminación mostrado en la figura 1;
la figura 5 es un dibujo que ilustra
esquemáticamente una unidad de acondicionamiento de aire del sistema
de descontaminación mostrado en la figura 1;
la figura 6 es un dibujo que ilustra
esquemáticamente una unidad de destructor del sistema de
descontaminación mostrado en la figura 1;
la figura 7 es una vista en sección de un
vaporizador del sistema de descontaminación mostrado en la figura
1;
la figura 8 es una vista ampliada de un
atomizador de la unidad de vaporizador mostrada en la figura 7;
la figura 9 es una vista en perspectiva de un
colector y una cámara de descontaminación;
la figura 10 es una gráfica de un calor de
vaporización (calor latente) en función de una concentración de
peróxido de hidrógeno en agua;
la figura 11 es una gráfica de la densidad de
peróxido de hidrógeno en función de una concentración de peróxido de
hidrógeno en agua; y
la figura 12 es una gráfica de una capacidad
calorífica de peróxido de hidrógeno en función de una concentración
de peróxido de hidrógeno en agua.
\vskip1.000000\baselineskip
Haciendo referencia a continuación a los dibujos
que se muestran solamente con el fin de ilustrar una forma de
realización preferida de la invención, y no con el fin de limitar la
misma, la figura 1 muestra un sistema de descontaminación con
peróxido de hidrógeno vaporizado 10 para descontaminar de manera
continua artículos 12 que se mueven a lo largo de una cinta 14
transportadora, ilustrando una forma de realización preferida de la
presente invención.
De manera general, un sistema de
descontaminación 10, según la presente invención, está compuesto por
una unidad de suministro de agente esterilizante, una unidad de
acondicionamiento de aire, una unidad de vaporizador, una sala de
descontaminación o aislador, una unidad de destructor y una unidad
de aireación. En la realización mostrada, el sistema de
descontaminación 10 incluye una única unidad de suministro de agente
esterilizante 100, una única unidad de acondicionamiento de aire
200, dos unidades de vaporizador 300A, 300B, dos salas de
descontaminación 500A, 500B, dos unidades de destructor 600A, 600B y
dos unidades de aireación 700A, 700B.
\vskip1.000000\baselineskip
Haciendo referencia a continuación a la figura
2, se observa mejor la unidad de suministro de agente esterilizante
100. Una tubería de suministro 112 conecta la unidad de suministro
de agente esterilizante 100 a un suministro externo 114 de agente
esterilizante líquido. Un conjunto de bomba y drenaje 120 está
conectado a la tubería de suministro 112. El conjunto de bomba y
drenaje 120 incluye una bomba 122 accionada por un motor 124. La
bomba 122 y el motor 124 están diseñados para transportar cantidades
medidas de agente esterilizante líquido a un conjunto de
depósito
130.
130.
El conjunto de depósito 130 incluye
preferentemente dos tanques de depósito 132A, 132B. Se proporcionan
dos tanques de contención de agente esterilizante 132A, 132B para
permitir un flujo de agente esterilizante continuo, ininterrumpido,
a las unidades de vaporizador 300A, 300B. Con respecto a esto, un
tanque de contención 132A puede llenarse con agente esterilizante,
mientras que el otro tanque 132B se usa para proporcionar agente
esterilizante a unidades de vaporizador 300A, 300B, tal como se
describirá con más detalle a continuación. Los tanques 132A, 132B
son esencialmente idénticos, y por tanto, sólo se describirá con
detalle el tanque 132A. Se entiende que la descripción del tanque
132A se aplica al tanque 132B.
El tanque 132A presenta forma generalmente de
columna, y está compuesto por una pared o vaina tubular 134 que
presenta una base 136 y una cubierta 138 en los extremos de la
misma. En una forma de realización preferida, la vaina tubular 134
presenta forma cilíndrica y está formada por un material
translúcido. El tanque 132A define una cámara interna 142 para
contener un agente esterilizante líquido S. La tubería de suministro
112 está conectada a tanques de depósito 132A, 132B mediante
tuberías de suministro ramificadas 112a, 112b. Hay válvulas 144, 146
dispuestas respectivamente en las tuberías de suministro ramificadas
112a, 112b para controlar el flujo de agente esterilizante líquido S
a los tanques de depósito 132A, 132B. Cada tanque 132A, 132B incluye
un sensor de nivel 154. El sensor 154 se proporciona para indicar un
"nivel de rebosado", tal como se describirá con más detalle a
continuación. Se proporciona un sensor de presión 155 en el fondo de
cada tanque 132A, 132B para proporcionar señales de presión que son
indicativas del nivel de fluido en cada tanque 132A, 132B.
Los tanques 132A, 132B están conectados en sus
extremos de fondo a un tanque de contención 170 mediante conductos
de fluido 162, 164, respectivamente. Están previstas unas válvulas
de control 166, 168 dispuestas respectivamente en los conductos de
fluido 162, 164 para controlar el flujo de agente esterilizante
desde los tanques de depósito 132A, 132B hasta el tanque de
contención 170. Los extremos superiores de los tanques de depósito
132A, 132B están conectados a una tubería de aireación 158, tal como
se ilustra esquemáticamente en la figura 2.
El tanque de contención 170 define una cámara de
contención cerrada de aire 172. Una tubería de aireación 174 se
extiende hacia arriba desde la cámara de contención 172. Una válvula
de control 176 está dispuesta dentro de la tubería de aireación 174
para controlar el flujo a través de la misma. Tal como se observa
mejor en la figura 2, la tubería de aireación 174 presenta una
longitud tal que el extremo superior de la tubería de aireación 174
está dispuesto en los extremos superiores de los tanques de depósito
132A, 132B. Un sensor de nivel 177 está dispuesto dentro de la
cámara de contención 172 del tanque de contención 170 a un nivel
predeterminado. Un sensor de nivel 177 está dispuesto dentro del
tanque de contención 170. En la realización mostrada, el sensor de
nivel 177 es un interruptor de flotador.
Un conducto de fluido 184 que se extiende desde
el fondo del tanque de contención 170 conecta la cámara de
contención 172 a una válvula de control 186 que regula el flujo de
agente esterilizante desde el tanque de contención 170 hasta o bien
una tubería de alimentación de vaporizador 192 o bien una tubería de
drenaje 194 que está conectada a la tubería de suministro 112. Tal
como se ilustra en la figura 2, la tubería de drenaje 194 está en
comunicación de fluido con la tubería de drenaje 126 del conjunto de
bomba y drenaje 120. Una tubería de retorno 196 se extiende desde la
tubería de alimentación de vaporizador 192 hasta la parte superior
del tanque 132A. Una válvula de control 198 está dispuesta dentro de
la tubería de retorno 196 para controlar el flujo de agente
esterilizante a través de la
misma.
misma.
La tubería de alimentación de vaporizador 192
está conectada a la unidad de vaporizador 300A y la unidad de
vaporizador 300B, tal como se ilustra en los dibujos. El agente
esterilizante del tanque de contención 170 se alimenta
preferentemente por gravedad a las unidades de vaporizador 300A,
300B. Por consiguiente, en la forma de realización mostrada, el
tanque de contención 170 y los tanques de depósito 132A, 132B están
dispuestos por encima de las unidades de vaporizador 300A, 300B, es
decir, a una elevación superior.
\vskip1.000000\baselineskip
Haciendo referencia a continuación a la figura
5, la unidad de acondicionamiento de aire 200 se ilustra mejor. La
unidad de acondicionamiento de aire 200 se proporciona para
acondicionar, es decir, para filtrar y secar aire usado en las
unidades de vaporizador 300A, 300B, y para filtrar aire usado por
las unidades de aireación 700A, 700B. La unidad de acondicionamiento
de aire 200 está compuesta básicamente por un filtro 222, un
conjunto de refrigeración 230 y una rueda 242 desecante dispuestos
en serie.
Un conducto de entrada de aire 212 presenta un
primer extremo 212a que se comunica con el entorno, concretamente
aire ambiente. Otro extremo 212b del conducto de entrada de aire 212
está conectado a la cámara 262 dentro de la unidad de
acondicionamiento de aire 200. El filtro 222 está dispuesto dentro
del conducto de entrada de aire 212 para filtrar aire que fluye a
través del mismo. El filtro 222 es preferentemente un filtro de
HEPA. El conjunto de refrigeración 230 está dispuesto aguas abajo
del filtro 222. El conjunto de refrigeración 230 está compuesto por
un serpentín 232 de refrigeración y un enfriador 234 que está
conectado al serpentín 232 de refrigeración. El serpentín 232 de
refrigeración rodea el conducto de entrada de aire 212. El enfriador
234 está dimensionado para proporcionar una refrigeración suficiente
al serpentín 232 que rodea el conducto de entrada de aire 212 de
manera que el aire que fluye a través del conducto de entrada de
aire 212 se enfría para precipitar la humedad dentro del aire. En
otras palabras, el enfriador 234 presenta una capacidad suficiente
para deshumidificar el aire que fluye a través del conducto de
entrada de aire 212. Entre el filtro 222 y el serpentín 232 de
refrigeración, una tubería de suministro de aire 214 está conectada
al conducto de entrada de aire 212. La tubería de suministro de aire
214 proporciona aire filtrado a través del sistema 10 para
refrigerar el sistema electrónico (no mostrado). Una segunda tubería
de suministro de aire 216 está conectada al conducto de entrada de
aire 212 entre el filtro 222 y el serpentín 232 de refrigeración. La
segunda tubería de suministro de aire 216 proporciona aire filtrado
a las unidades de aireación 700A, 700B, tal como se describirá con
más detalle a continuación. La rueda 242 desecante, que puede girar
alrededor de un primer eje "A", está dispuesta en el extremo
212b del conducto de entrada de aire 212, es decir, aguas abajo del
filtro 222 y el serpentín 232 de refrigeración. La rueda 242
desecante está dispuesta de tal manera que la mitad de la rueda 242
gira al interior de la cámara 262. El extremo 212b del conducto de
entrada de aire 212 dirige el flujo de aire a través de esa parte de
la rueda 242 desecante que está colocada dentro de la cámara 262. El
material desecante dentro de la rueda 242 desecante puede hacerse
funcionar para absorber humedad en el aire que fluye a través del
conducto de entrada de aire 212. Por tanto, el aire que entra en la
cámara 262 se ha filtrado y secado por medio del filtro 222, el
serpentín 232 de refrigeración y la rueda 242 desecante. Un sensor
de humedad 272 y un sensor de temperatura 274 están dispuestos
dentro de la cámara 262 para monitorizar respectivamente la humedad
y la temperatura del aire dentro de la cámara 262. La cámara 262
está en comunicación de fluido con las unidades de vaporizador 300A,
300B mediante la tubería de aire 282, tal como se ilustra en la
figura 5.
La unidad de acondicionamiento de aire 200
incluye un sistema de regeneración 290 para regenerar, es decir,
eliminar humedad de, la rueda 242 desecante. Un conducto de
regeneración 292 está conectado a la cámara 262. Un soplador 294,
accionado por un motor 296, extrae aire secado y filtrado dentro de
la cámara 262 y dirige el aire secado a través de un calentador 298
que calienta el aire seco. El conducto de regeneración 292 está
dispuesto para dirigir el aire calentado, secado, filtrado, a través
de esa parte de rueda 242 desecante que está fuera de la cámara 262.
Tal como apreciarán los expertos en la materia, el aire calentado
seca, es decir, elimina humedad de la rueda 242 desecante. El aire
húmedo que fluye desde la rueda 242 desecante a través del conducto
de regeneración 292 fluye saliendo de la unidad de acondicionamiento
de aire 200 a través de un orificio 284. Un transductor 285 de
presión está dispuesto en la salida, es decir, aguas abajo, del
soplador 294. El transductor 285 de presión, junto con el orificio
284, se usa para establecer un flujo de aire deseado a través del
conducto 292, para garantizar una eliminación de humedad apropiada.
Un sensor de temperatura 286 monitoriza la temperatura del aire que
sale del calentador 298. La temperatura en el conducto 292 se
controla para garantizar una eliminación de humedad
apropiada.
apropiada.
\newpage
Haciendo referencia ahora a las figuras 3, 7, 8
y 9, se observan mejor las unidades de vaporizador 300A, 300B. Las
unidades de vaporizador 300A, 300B son esencialmente idénticas, y
por tanto, sólo se describirá con más detalle la unidad de
vaporizador 300A, entendiéndose que tal descripción se aplica
igualmente a la unidad de vaporizador 300B. Tal como se ilustra en
la figura 3, la unidad de vaporizador 300A (y la unidad de
vaporizador 300B) está conectada a la tubería de alimentación de
vaporizador 192 desde la unidad de suministro de agente
esterilizante 100, y está conectada a la tubería de aire 282 desde
la unidad de acondicionamiento de aire 200.
La unidad de vaporizador 300A está compuesta por
un soplador 322, un elemento de flujo 332 para medir el flujo de
aire, un calentador 352 y un vaporizador 360, que se ilustran todos
esquemáticamente en la figura 3, y se ilustran gráficamente en la
figura 7.
En la forma de realización mostrada, la unidad
de vaporizador 300A incluye un receptáculo o alojamiento 312 montado
sobre un armazón 314 de soporte de acero estructural. El receptáculo
312 y el armazón 314 de soporte definen juntos una estructura
columnar, vertical. Un soplador 322 está dispuesto en una ubicación
de fondo del armazón 314 de soporte. El soplador 322 se acciona por
un motor 324. El motor 324 es preferentemente un motor de velocidad
variable, en el que la salida del soplador 322 puede controlarse
para aumentar el flujo de aire a través del mismo. La entrada del
soplador 322 está conectada a la tubería de aire 282 de la unidad de
acondicionamiento de aire 200. Cuando se hace funcionar, el soplador
322 extrae aire a través de la unidad de acondicionamiento de aire
200 en la que entonces se seca y se filtra el aire. En la forma de
realización mostrada, la salida del soplador 322 está conectada a un
conducto vertical 328. Un elemento de flujo 332 está dispuesto
dentro del conducto 328 para medir el flujo de aire a través del
conducto 328. El elemento de flujo 332 es preferentemente un
dispositivo de tipo Venturi. Un sensor 334 mide una diferencia de
presión a través del dispositivo de tipo Venturi y proporciona una
señal indicativa del flujo de aire a través del elemento de flujo
332. Es preferible un dispositivo de tipo Venturi debido a la alta
resolución de flujo de aire que puede proporcionar y debido a la
baja pérdida de energía para el aire que fluye a través del mismo.
Se proporciona un sensor de presión 335 para medir la presión
estática al elemento de flujo 332, para facilitar el cálculo de la
velocidad del flujo másico de aire a través del conducto 328, tal
como se describirá con más detalle a continuación. Un sensor de
temperatura 336 está dispuesto aguas abajo del elemento de flujo
332.
En la forma de realización mostrada, una sección
de conducto generalmente en forma de U 342 está conectada al
elemento de flujo 332 para redirigir el flujo de aire. La sección de
conducto 342 incluye una sección de calentador recta alargada 342a
que está orientada verticalmente en la realización mostrada. Tal
como se ilustra en la figura 7, el pasillo definido por la sección
de conducto 342 aumenta en un área de sección transversal desde el
extremo de la sección de conducto 342, que se conecta al medidor de
flujo 332, a la sección de calentador recta alargada 342a. Un
elemento de calentamiento 352 está colocado dentro de la sección de
calentador recta 342a de la sección de conducto 342 y se proporciona
para calentar el aire que fluye a través de la sección de conducto
342. En la realización mostrada, el elemento de calentamiento 352 es
un dispositivo eléctrico. Una capa 354 aislante rodea y cierra el
elemento de calentamiento 352. El elemento de calentamiento 352 está
diseñado para que pueda calentar el aire que fluye a través de la
sección de conducto 342 hasta una temperatura lo bastante alta como
para vaporizar peróxido de hidrógeno y lo bastante alta como para
mantener una temperatura deseada suficiente para evitar la
condensación en el sistema de descontaminación 10. En una
realización, el elemento de calentamiento 352 puede calentar el aire
que fluye a través de la sección de conducto 342 hasta por lo menos
aproximadamente 105ºC. En otra forma de realización, el elemento de
calentamiento 352 puede calentar el aire que fluye a través de la
sección de conducto 342 hasta por lo menos 180ºC. El aumento en el
área de sección transversal de la sección de conducto 342 permite
conectar tuberías más pequeñas del elemento de flujo 332 al diámetro
mayor de la sección de calentador 342a.
Un vaporizador 360 está conectado al extremo de
la sección de conducto 342 aguas abajo del calentador 352. El
vaporizador 360 está compuesto por un alojamiento 362 que define un
recinto 364 de vaporización interno alargado. En la realización
mostrada, el alojamiento 362 está compuesto por una vaina 366
rectangular que presenta un primer extremo 366a que presenta una
tapa 372 plana sobre el mismo, y un segundo extremo 366b que
presenta una base 374 con forma de embudo. El área de sección
transversal y la longitud del alojamiento 362 se dimensionan para
permitir un tiempo suficiente para que se vaporice el agente
esterilizante líquido en el mismo. El primer extremo 366a del
vaporizador 360 define un extremo de entrada, y el segundo extremo
366b del vaporizador 360 define un extremo de salida. La vaina 366,
la tapa 372 y la base 374 se forman preferentemente de metal, y más
preferentemente, de aluminio. La tapa 372 está fijada a la vaina
366, preferentemente mediante soldadura. La sección de conducto 342
se comunica con el recinto 364 interno del vaporizador 360 a través
de una abertura en la tapa 372. El extremo 366b de salida de la
vaina 366 incluye una pestaña 376 anular para conectarse a una
pestaña 378 anular en la base 374. La base 374 presenta forma de
embudo y conecta el alojamiento de vaporizador 362 a una tubería de
alimentación de peróxido de hidrógeno vaporizado 512A que a su vez
se conecta a la cámara de descontaminación
500A.
500A.
Tal como se ilustra en la figura 7, el
vaporizador 360 está orientado de tal manera que el recinto 364 de
vaporizador alargado está orientado verticalmente. Con respecto a
esto, el elemento de calentamiento 352 y la sección recta 342a de la
sección de conducto 342 están alineados verticalmente con el recinto
364 de vaporizador de manera que se dirige aire calentado hacia
abajo a través del recinto 364 de vaporizador.
\newpage
Un sistema de inyección del agente esterilizante
410 está dispuesto dentro del recinto 364 de vaporizador. El sistema
de inyección 410 está dispuesto en el centro dentro del recinto 364,
y está orientado para inyectar agente esterilizante en el recinto
364 en una dirección hacia abajo hacia el segundo extremo 366b del
alojamiento de vaporizador 362.
El sistema de inyección 410, que se observa
mejor en la figura 8, está compuesto por un cuerpo 412 tubular que
define una cámara de mezclado interna 414. Una tubería de aire 422 y
una tubería de agente esterilizante 424 están conectadas al cuerpo
412 y se comunican con la cámara de mezclado interna 414. La tubería
de aire 422 está conectada a una fuente (no mostrada) de aire
filtrado, seco, presurizado, dentro del sistema 10 mediante el
conducto 423. La tubería de agente esterilizante 424 está conectada
a la tubería de suministro de agente esterilizante 192 de la unidad
de suministro de agente esterilizante 100. Una bomba 426, accionada
por un motor 428, ilustrada esquemáticamente en la figura 3, está
dispuesta en la tubería de suministro de agente esterilizante 192
para alimentar agente esterilizante a presión al interior del
sistema de inyección 410. La bomba 426 es preferentemente una bomba
peristáltica de velocidad variable. La bomba 426 se proporciona para
bombear agente esterilizante al interior del sistema de inyección
410 a una velocidad seleccionada. (La velocidad de inyección en
gramos por minuto se mide por un medidor de masa 427). El motor 428
es preferentemente un motor de velocidad variable en el que la
velocidad de inyección del agente esterilizante al sistema de
inyección 410 puede variarse mediante la velocidad del motor 428. Un
sensor de presión 429 está dispuesto en la tubería de suministro de
agente esterilizante 192, aguas abajo de la bomba 426. El sensor de
presión 429 monitoriza (y garantiza) una velocidad de inyección del
agente esterilizante apropiada y garantiza que el sistema de
inyección 410 no se obstruye.
Una boquilla de atomización 432 está unida al
cuerpo 412. Preferentemente, la boquilla 432 puede crear una
pulverización fina de agente esterilizante, es decir, concretamente
una neblina que es lo suficientemente pequeña como para garantizar
una vaporización completa. Una boquilla de atomización comúnmente
disponible encuentra aplicación ventajosa en la presente
invención.
Para facilitar la colocación del sistema de
inyección 410 dentro del recinto 364 de vaporizador, se forma una
abertura 438 en el lado de la vaina 366. Un collar 442 está unido,
preferentemente mediante soldadura, a la vaina 366 para rodear la
abertura 438. Una placa 444 de cubierta está unida al collar 442 con
pasadores 446 convencionales. Una junta 467 está dispuesta entre la
placa 444 de cubierta y el collar 442 para proporcionar un sellado
completo. Aberturas roscadas en la placa 444 de cubierta reciben
accesorios 448 convencionales que conectan la tubería de aire 422 a
un conducto de aire 423, y la tubería de agente esterilizante 424 a
la tubería de suministro de agente esterilizante 192.
Según un aspecto de la presente invención, la
boquilla 432 está dimensionada con respecto a la vaina 366 de manera
que se minimiza o se evita el contacto de la pulverización
procedente de la boquilla 432 con la vaina 366 durante el
funcionamiento del vaporizador 360.
Un sensor de temperatura 452 está dispuesto
dentro del recinto 364 de vaporizador entre el primer extremo 366a
del vaporizador 360 y el sistema de inyección del agente
esterilizante 410. Un segundo sensor de temperatura 454 está
dispuesto dentro del recinto 364 de vaporizador aguas abajo del
sistema de inyección del agente esterilizante 410 en la proximidad
del segundo extremo 366b del alojamiento de vaporizador 362. El
descenso de temperatura entre los sensores 452, 454 es proporcional
al calor necesario para vaporizar el agente esterilizante, tal como
se comentará con más detalle a continuación.
Un sensor de peróxido de hidrógeno vaporizado
462, que puede proporcionar una indicación de la concentración de
peróxido de hidrógeno vaporizado y vapor de agua, está opcionalmente
dispuesto dentro del recinto 364 de vaporizador aguas abajo del
sistema de inyección del agente esterilizante 410. El sensor de
peróxido de hidrógeno vaporizado 462 está dispuesto cerca del
segundo extremo 366b (el extremo de salida) del vaporizador 360. El
sensor 462 es preferentemente un sensor de infrarrojos (IR), y más
preferentemente un sensor de infrarrojo (IR) próximo. El sensor 462
presenta generalmente forma cilíndrica, y está montado en el
alojamiento 362 para atravesar el recinto 364. El sensor 462 está
montado en el alojamiento 362 para poder retirarse fácilmente del
mismo.
\vskip1.000000\baselineskip
Tal como se ilustra en la figura 1, las unidades
de vaporizador 300A, 300B están conectadas respectivamente a las
cámaras de descontaminación 500A, 500B mediante conductos de
peróxido de hidrógeno vaporizado 512A, 512B. Las cámaras de
descontaminación 500A y 500B son esencialmente idénticas, y por
tanto, sólo se describirá la cámara de descontaminación 500A,
entendiéndose que tal descripción se aplica igualmente a la cámara
de descontaminación 500B.
La cámara de descontaminación 500A, que se
observa mejor en las figuras 6 y 9, está compuesta por un
encerramiento o alojamiento 522 que define un espacio o una región
524 a través de la cual se transportan artículos 12 que van a
esterilizarse/descontaminarse mediante el transportador 14. Un
colector 542 está montado sobre el alojamiento 522, y presenta una
pluralidad de aberturas o boquillas 544 separadas que se comunican
con el espacio o la región 524 en el alojamiento 522. Tal como se
observa mejor en la figura 9, las boquillas 544 están dispuestas por
encima del transportador 14 para distribuir uniformemente peróxido
de hidrógeno vaporizado sobre artículos 12 que se mueven a través de
la cámara de descontaminación 500A.
Tal como se observa mejor en la figura 9, un
sensor de temperatura 546 y un sensor de peróxido de hidrógeno
vaporizado 552 están dispuestos dentro del colector 542. El sensor
de peróxido de hidrógeno vaporizado 552 puede proporcionar una
indicación de la concentración de peróxido de hidrógeno vaporizado y
vapor de agua. El sensor 552 es preferentemente un sensor de
infrarrojo (IR) próximo. El sensor 552 presenta forma cilíndrica y
presenta cables 552a de fibra óptica que se extienden a partir del
mismo. Para facilitar una inserción y retirada sencillas del sensor
552 de infrarrojo próximo del colector 542, un par de raíles
separados 562, 564 se extienden a través del colector 542. En la
forma de realización mostrada, los raíles 562, 564 son varillas
cilíndricas. El sensor 552 de infrarrojo próximo se inserta a través
de la abertura en los lados del colector 542. Tapas o tapones 572
que permiten que los cables 552a se extiendan a través de los mismos
sellan las aberturas.
\vskip1.000000\baselineskip
Haciendo referencia a continuación a la figura
6, se ilustran esquemáticamente las unidades de destructor 600A y
600B. La unidad de destructor 600A y la unidad de destructor 600B
son esencialmente idénticas, y por tanto, sólo se describirá la
unidad de destructor 600A, entendiéndose que tal descripción se
aplica igualmente a la unidad de destructor 600B.
Un conducto 612 conecta el encerramiento 522 a
la unidad de destructor 600A. Tal como se observa mejor en la figura
9, un conducto 612 se comunica con la región 524 en el encerramiento
522 a través de un lado del encerramiento 522. Un dispositivo de
medición del flujo 622 está dispuesto dentro del conducto 612 para
proporcionar datos con respecto al flujo a través del mismo. En la
forma de realización mostrada, el dispositivo de medición del flujo
622 incluye un sensor de presión 624 que puede hacerse funcionar
para detectar una diferencia de presión a través del dispositivo de
medición del flujo 622 y para proporcionar una señal indicativa del
flujo a través del dispositivo 622. En una realización preferida, el
dispositivo de medición del flujo 622 es un dispositivo de tipo
Venturi. Un sensor de presión adicional 625 se proporciona para
medir la presión estática en el dispositivo de medición del flujo
622, para cálculos del flujo másico tal como se comentará a
continuación. Un sensor de temperatura 626 está dispuesto dentro del
conducto 612 aguas abajo del dispositivo de medición del flujo 622.
El conducto 612 está conectado al extremo de entrada de un soplador
632 que se acciona por un motor 634. Un conducto 636 que se extiende
desde el lado de salida del soplador 632 está conectado a un
destructor 642. El destructor 642 es básicamente un dispositivo
catalítico que puede hacerse funcionar para destruir peróxido de
hidrógeno que fluye a través del mismo. Con respecto a esto, los
destructores catalíticos convierten el peróxido de hidrógeno
vaporizado en agua y oxígeno. Un sensor de temperatura 662 está
dispuesto enfrente, es decir, aguas arriba, del destructor 642. Un
segundo sensor 664 está dispuesto detrás, es decir, aguas abajo, del
destructor 642.
\vskip1.000000\baselineskip
Haciendo referencia ahora a la figura 4, se
ilustra esquemáticamente la unidad de aireación 700A. La unidad de
aireación 700A y la unidad de aireación 700B son esencialmente
idénticas, y por tanto, sólo se describirá la unidad de aireación
700A, entendiéndose que tal descripción se aplica igualmente a la
unidad de aireación 700B. Tal como se ilustra en la figura 4, la
unidad de aireación 700A está conectada a la tubería de suministro
de aire 216 de la unidad de acondicionamiento de aire 200. La
tubería de suministro de aire 216 de la unidad de acondicionamiento
de aire 200 suministra aire filtrado a las unidades de aireación
700A, 700B. La tubería de suministro de aire 216 está conectada al
lado de entrada de un soplador 712 que se acciona por un motor de
velocidad variable 714. El soplador 712 está dispuesto dentro de la
unidad de aireación 700A para extraer aire externo al sistema 10 a
través del filtro 222 en la unidad de acondicionamiento de aire 200
y a través de la tubería de suministro 216. El lado de salida del
soplador 712 está conectado a un conducto de aireación 722. El
conducto de aireación 722 se extiende a través de la unidad de
aireación 700A. Aguas abajo del soplador 712, está dispuesto un
dispositivo de medición del flujo 732 dentro del conducto de
aireación 722. En una realización preferida, el dispositivo de
medición del flujo 732 es un dispositivo de tipo Venturi. Un sensor
de presión 734 mide la diferencia de presión a través del
dispositivo de medición del flujo 732 que proporciona señales
indicativas del flujo a través del conducto de aireación 722. Se
proporciona un sensor de presión 735 para medir la presión estática
en el dispositivo de medición del flujo 732, para facilitar el
cálculo de la velocidad de flujo másico a través del conducto de
aireación 722. Un sensor de temperatura 736 está dispuesto antes
(aguas arriba) del dispositivo de medición del flujo 732. El sensor
de temperatura 736 está dispuesto entre el soplador 712 y el
dispositivo de medición del flujo 732. Un elemento de válvula 738
está dispuesto en el conducto de aireación 722 aguas abajo del
dispositivo de medición del flujo 732 para regular la cantidad de
flujo a través del conducto de aireación 722. Un elemento de filtro
742 está dispuesto aguas abajo del elemento de válvula 738. El
elemento de filtro 742, preferentemente un filtro de HEPA,
proporciona una segunda filtración del aire que fluye a través del
conducto de aireación 722, además del filtro 222 en la unidad de
acondicionamiento de aire 200. Un elemento de calentamiento 752 está
dispuesto en el conducto de aireación 722 aguas abajo del elemento
de filtro 742. El colector 762 incluye una pluralidad de boquillas u
orificios 764 para distribuir el aire filtrado y calentado al
interior de la cámara 500A. El colector 762 está dispuesto por
encima del transportador 14 en una ubicación en la que el
transportador 14 sale de la cámara de descontaminación 500A. Un
sensor de temperatura 766 está dispuesto dentro del colector
762.
La unidad de aireación 700A proporciona
básicamente aire calentado, filtrado, a la cámara de
descontaminación 500A para purgar vapor de peróxido de artículos 12
sobre el transportador 14 y evitar la condensación.
Tal como se observa mejor en las figuras 1 y 4,
un conducto 772 conecta el conducto de peróxido de hidrógeno
vaporizado 512A al conducto de aireación 722. El conducto 772 está
conectado al conducto de peróxido de hidrógeno vaporizado 512A entre
el vaporizador 360 y el colector 542. El conducto 772 está conectado
al conducto de aireación 722 entre la válvula 738 y el elemento de
filtro 742. Una válvula 774 está dispuesta en el conducto 772 para
controlar el flujo a través del mismo. Se proporciona el conducto
772 para descontaminar periódicamente el elemento de filtro 742 en
la unidad de aireación 700A. Al cerrar la válvula 738 en el conducto
de aireación 722 y al abrir la válvula 774 en el conducto 772, puede
dirigirse peróxido de hidrógeno vaporizado del vaporizador 360 a
través del elemento de filtro 742.
Tal como se prevé en la presente invención,
controlando la temperatura del aire, la velocidad de flujo del aire,
la temperatura del agente esterilizante y la velocidad de inyección
del agente esterilizante en un sistema de descontaminación, puede
mantenerse una concentración deseada de peróxido de hidrógeno
vaporizado dentro de una cámara de descontaminación. Cuando se usa
peróxido de hidrógeno vaporizado (VHP) en un sistema de
descontaminación, es necesario evitar que el peróxido de hidrógeno
vaporizado se condense sobre los productos o artículos que van a
descontaminarse. En un estado estacionario, procedimiento de
peróxido de hidrógeno vaporizado de flujo estacionario, debe
controlarse la velocidad de inyección del agente esterilizante, la
velocidad de flujo del aire y la temperatura del aire para evitar la
condensación. Según la presente invención, el sistema de vaporizador
de peróxido de hidrógeno se controla hasta una temperatura y
concentración deseadas de peróxido de hidrógeno vaporizado, para
evitar la condensación. Según un aspecto de la presente invención,
el funcionamiento del sistema 10 se controla para mantener la
concentración de peróxido de hidrógeno en una corriente de aire a
una temperatura de punto de rocío que es inferior a la temperatura
de los artículos que van a descontaminarse. El sistema 10 se
controla basándose en un modelo matemático que se describirá
ahora.
Es sabido que la concentración en el punto de
rocío de un agente esterilizante de agua y de peróxido de hidrógeno
depende de la temperatura del aire (en el que se inyecta el agente
esterilizante) y la concentración del agua y del peróxido en el
aire. En el caso de un estado estacionario, procedimiento de flujo
estacionario, tal como se usa con el equipo de descontaminación con
peróxido de hidrógeno vaporizado, la concentración en el punto de
rocío depende de la velocidad de inyección del agente esterilizante
y la temperatura y el flujo volumétrico del aire pasado el
inyector.
inyector.
La concentración de peróxido de hidrógeno
C_{p} en la corriente de aire (mg/litro) puede determinarse
mediante la siguiente ecuación:
en la
que:
I = velocidad de inyección del agente
esterilizante (gramos/min).
F = velocidad de flujo del aire (pies^{3}
reales/min).
P = porcentaje de peróxido en el agente
esterilizante.
E = eficacia del vaporizador (0,90 = 90%) que es
una función de la cantidad de peróxido de hidrógeno descompuesto en
el procedimiento de vaporización.
\vskip1.000000\baselineskip
En la ecuación, el 1000 es un factor de
conversión para convertir gramos en miligramos. El 28,32 es un
factor de conversión para convertir pies cúbicos en litros.
La concentración de vapor de agua C_{w} en la
corriente de aire (mg/litro) puede determinarse mediante la
siguiente ecuación:
El peróxido de hidrógeno se descompone en agua y
oxígeno. Nueve diecisieteavos del peróxido de hidrógeno catalizado
se convierten en agua convirtiéndose el resto en oxígeno. Esto se
observa en la ecuación 2 que añade la parte de agua del peróxido de
hidrógeno catalizado a la concentración de agua observada en la
corriente de aire.
C_{w,aire} =
concentración de agua en la corriente de aire que fluye al interior
del vaporizador
(mg/litro).
A partir de las ecuaciones (1) y (2), puede
determinarse la concentración de agua y peróxido de hidrógeno en la
corriente de aire. El punto de rocío del peróxido de hidrógeno se
determina basándose en lo siguiente.
Es conocido que cuando se coloca líquido con una
concentración dada de H_{2}O_{2} en un encerramiento sin humedad
inicial, el peróxido de hidrógeno líquido y agua se evaporarán y
alcanzarán el equilibrio en el encerramiento. La concentración del
vapor de peróxido de hidrógeno será inferior a la concentración de
peróxido de hidrógeno encontrada en el líquido. A partir de fuentes
conocidas, tales como un libro titulado: "Hydrogen Peroxide" de
Schumb, Satterfield, & Wentworth©1955, ecuaciones y una tabla
proporcionan la relación entre las concentraciones en el líquido y
en el gas para H_{2}O_{2} y agua. Dentro de un encerramiento, la
concentración en el vapor alcanzará el punto de saturación.
Se usa información de fuente para determinar el
punto de saturación de mezclas de agua y peróxido de hidrógeno en un
volumen dado.
Con respecto a esto, la fracción molar de
peróxido de hidrógeno en fase gaseosa (y_{h}) con respecto a una
disolución de peróxido de hidrógeno-agua (forma
líquida) viene dada por la siguiente ecuación:
en la
que:
x_{h} = fracción molar de peróxido de
hidrógeno en agente esterilizante líquido.
P = presión de vapor total de la mezcla (mm
Hg).
\vskip1.000000\baselineskip
La presión de vapor total (P) de la mezcla se
determina mediante la siguiente ecuación:
en la
que:
p_{wg} = presión de vapor de agua (mm Hg)
(véase la siguiente ecuación).
x_{w} = fracción molar de agua.
p_{hg} = presión de vapor de peróxido de
hidrógeno (mm Hg) (véase la siguiente ecuación).
\gamma_{w} = coeficiente de actividad para el
agua.
\vskip1.000000\baselineskip
El coeficiente de actividad para el agua se
determina mediante la siguiente ecuación:
en la
que:
x_{p} = fracción molar de peróxido de
hidrógeno.
R = 1,987 cal/g\cdotmol\cdotK, constante de
los gases ideales.
B_{o} = coeficiente para el cálculo del coef.
de actividad = -1017 + 0,97 * T.
B_{1} = coeficiente para el cálculo del coef.
de actividad = 85.
B_{2} = coeficiente para el cálculo del coef.
de actividad = 13.
T = temperatura del vapor de agua (K).
\vskip1.000000\baselineskip
El coeficiente de actividad para el peróxido de
hidrógeno (\gamma_{h}) se determina mediante la siguiente
ecuación:
La fracción molar de peróxido de hidrógeno
(x_{p}) se determina mediante la siguiente ecuación (tomada
de
H_{2}O_{2}.com):
H_{2}O_{2}.com):
en la
que:
Porcentaje = porcentaje de peróxido de hidrógeno
en forma gaseosa o líquida.
PM_{w} = peso molecular del agua = 18,016
gramos/mol.
PM_{p} = peso molecular del peróxido de
hidrógeno = 34,016 gramos/mol.
\vskip1.000000\baselineskip
La presión de vapor de agua se determina usando
las siguientes ecuaciones (del libro ASHRAE Fundamentals). Para
temperaturas superiores a 32ºF, se facilita la siguiente
ecuación:
en la
que:
VP = presión de vapor en la saturación
(psi).
TF = temperatura de vapor (ºF).
C_{8} = -10440,397.
C_{9} = -11,29465.
C_{10} = -0,027022355.
C_{11} = 0,00001289036.
C_{12} = -2,4780681E-09.
C_{13} = 6,5459673.
\vskip1.000000\baselineskip
La presión de vapor del peróxido de hidrógeno
anhidro se determina mediante la siguiente ecuación:
en la
que:
p_{hg} = presión de vapor del peróxido de
hidrógeno (mm Hg).
T = temperatura de vapor (K).
\vskip1.000000\baselineskip
Puede usarse la ley de los gases ideales para
calcular el nivel de saturación de los componentes de vapor de agua
y de peróxido de hidrógeno a una temperatura dada, tal como se
muestra en la referencia 2. La ley de los gases ideales se determina
mediante la siguiente ecuación:
en la
que:
P = presión de vapor de la mezcla de agua y
peróxido (mm Hg).
V = volumen (m^{3}).
n = número de moles.
R = constante de gases universal (0,082
litros-atm/mol-K).
T = temperatura de vapor (K).
\vskip1.000000\baselineskip
La concentración saturada de vapor de agua o
peróxido se facilita habitualmente en masa por unidad de volumen. La
ecuación (10) puede ordenarse para determinar la concentración tal
como se facilita en la ecuación (11) a continuación:
en la
que:
C = concentración saturada de vapor
(mg/litro).
m = masa (mg).
V = volumen (litro).
M = peso molecular de agua o peróxido de
hidrógeno (gramos/mol).
\hskip0,3cm= 34,016 gramos/mol para el peróxido.
\hskip0,3cm= 18,016 gramos/mol para el agua.
x = fracción molar de vapor.
P = presión de vapor de la mezcla de agua y
peróxido (mm Hg) a partir de las ecuaciones (8) y (9).
R = constante de los gases universal (0,082
litro-atm/mol-K).
T = temperatura de vapor (K).
\vskip1.000000\baselineskip
La ecuación (11) puede resolverse para
determinar la concentración saturada de agua (C_{w,sat}) y
peróxido de hidrógeno (C_{h,sat}). Puede calcularse el porcentaje
de vapor de peróxido de hidrógeno usando la siguiente ecuación:
en la
que:
P_{c} = porcentaje de peróxido de hidrógeno en
forma de vapor.
C_{p,c} = concentración de peróxido de
hidrógeno a partir de la ecuación (11) (mg/litro).
C_{w,c} = concentración de agua a partir de la
ecuación (11) (mg/litro).
\vskip1.000000\baselineskip
El porcentaje de peróxido de hidrógeno en forma
de vapor calculado con la ecuación (12) puede compararse con el
porcentaje de peróxido de hidrógeno calculado usando las ecuaciones
(1) y (2).
en la
que:
P = porcentaje teórico de peróxido de hidrógeno
en la corriente de aire.
C_{p} y C_{w} se explican en las ecuaciones
(1) y (2) anteriores.
\vskip1.000000\baselineskip
El porcentaje de peróxido calculado en la
ecuación (12) debe corresponder con el calculado en la ecuación
(13). Tal como se explicó anteriormente, si se usa el porcentaje de
peróxido de hidrógeno en el agente esterilizante en la ecuación (7),
el porcentaje encontrado usando la ecuación (12) será demasiado
bajo. Pueden forzarse las ecuaciones para que produzcan la
concentración de vapor saturado correcta a partir de la ecuación
(12) aumentando la concentración (porcentaje) de peróxido de
hidrógeno líquido usada en la ecuación (7) hasta que la
concentración encontrada usando las ecuaciones (12) y (13)
corresponda.
La temperatura del aire de entrada debe ser
suficiente para vaporizar el agente esterilizante y proporcionar una
temperatura de salida lo bastante alta para evitar la condensación
aguas abajo. La temperatura requerida en la entrada para el tubo de
vaporizador se determina tal como sigue.
El calor requerido para vaporizar el peróxido de
hidrógeno se debe principalmente al calor latente de vaporización
para el peróxido de hidrógeno. En menor medida, se necesita el calor
sensible para calentar el agente esterilizante líquido desde la
temperatura ambiente hasta la temperatura de vaporización. El calor
de vaporización (calor latente) como función de la concentración de
peróxido de hidrógeno en agua se facilita en la figura 10,
proporcionada por cortesía de H_{2}O_{2}.com.
El calor latente, h_{fg}, se facilita en
unidades de calorías por gramo. Las unidades para h_{fg} pueden
convertirse en BTU por gramo para peróxido al 35% en agua tal como
sigue:
El calor de vaporización se determina mediante
la siguiente ecuación:
en la
que:
I = velocidad de inyección del agente
esterilizante (gramos/min).
\vskip1.000000\baselineskip
El calor sensible requerido para calentar el
agente esterilizante desde la temperatura ambiente hasta la
temperatura de salida deseada se determina mediante la siguiente
ecuación:
en la
que:
\rho_{ester} = densidad del agente
esterilizante encontrada a partir de H_{2}O_{2}.com (véase la
figura 11) (gramo/ml).
C_{p,ester} = calor específico del agente
esterilizante encontrado a partir de H_{2}O_{2}.com (véase la
figura 12)
(BTU/gramo\cdotC).
(BTU/gramo\cdotC).
T_{2} = temperatura de salida del vaporizador
definida por el usuario (C).
T_{amb} = temperatura ambiente del agente
esterilizante (C).
\vskip1.000000\baselineskip
Las figuras 11 y 12 se proporcionan por cortesía
de H_{2}O_{2}.com.
Se usará aire caliente para vaporizar el agente
esterilizante. El calor perdido por la corriente de aire,
Q_{aire}, se determina mediante la siguiente ecuación:
en la
que:
\mathit{\dot{m}} = velocidad de flujo másico
del aire = (0,075 lbm/scf) x scfm (lbm/min).
C_{p} = calor específico del aire a la
temperatura de la masa (BTU/lbm-R).
T_{1} = temperatura de entrada del aire (en el
tubo del vaporizador) (ºF).
T_{2} = temperatura de salida del aire (fuera
del tubo de vaporizador) (ºF).
\vskip1.000000\baselineskip
La temperatura de salida se determina conociendo
el punto de rocío del agente esterilizante en la corriente de aire
usando las ecuaciones facilitadas anteriormente. El valor de
Q_{aire} es igual a Q_{vap} más Q_{sen}. La única incógnita en
la ecuación (16) es la temperatura de entrada. Resolviendo la
ecuación (16) para T_{1} se obtiene:
Haciendo referencia a continuación al
funcionamiento del sistema 10, se programa un controlador (no
mostrado) para permitir que el sistema 10 funcione en tres modos de
funcionamiento diferentes, concretamente: (1) funcionamiento para
mantener una temperatura de punto de rocío deseada dentro de las
cámaras de descontaminación 500a, 500b, (2) funcionamiento a una
velocidad fija de inyección del agente esterilizante, y (3)
funcionamiento de modo que se mantiene una concentración de peróxido
deseada. El controlador recibe señales de entrada a partir de los
diversos sensores a través del sistema 10. Además, el controlador se
programa, basándose en las ecuaciones anteriores, para controlar los
elementos de calentamiento 298, 352, 752, los motores de soplador
294, 322, 632, 712, y los motores de bomba 124, 324, 428 según un
modo de funcionamiento seleccionado.
Haciendo referencia en primer lugar al primer
modo de funcionamiento que mantiene un punto de rocío específico en
las cámaras de descontaminación, se requieren determinadas entradas
de usuario para este modo de funcionamiento. Específicamente, el
usuario introduce lo siguiente: (a) una temperatura de punto de
rocío deseada (T_{dp}), (b) una temperatura de salida de
vaporizador deseada, y (c) el porcentaje de peróxido de hidrógeno en
el agente esterilizante líquido.
Cuando se usa el sensor de peróxido de hidrógeno
vaporizado 552, puede calcularse el punto de rocío. Cuando no hay
ningún sensor disponible, puede estimarse usando las ecuaciones (1)
y (2) para calcular las concentraciones de agua y peróxido
(suponiendo que se conoce la eficacia).
Tal como conocen los expertos en la materia, una
temperatura de punto de rocío es la temperatura a la que el vapor de
agua y el vapor de peróxido de hidrógeno en el aire se saturan y
comienza la condensación. En el contexto de la presente invención,
el objetivo del sistema 10 cuando se hace funcionar en el primer
modo de funcionamiento es controlar la temperatura del aire, el
flujo de aire y la concentración de agua y peróxido de hidrógeno
vaporizado (VHP) en la corriente de aire de modo que se previene la
condensación sobre los artículos 12 que van a esterilizarse. Tal
como apreciarán los expertos en la materia, la temperatura de los
artículos 12 que van a esterilizarse es un factor para determinar
una temperatura de punto de rocío real. En la realización mostrada,
los artículos 12 deben transportarse a través de una cámara de
descontaminación 500A o 500B. La temperatura inicial de los
artículos 12 que entran en la cámara 500A o 500B es importante para
determinar la temperatura de punto de rocío deseada (T_{dp}). La
temperatura de punto de rocío deseada se determina basándose en la
temperatura inicial de los artículos 12 que entran en la cámara de
descontaminación 500A o 500B. Para garantizar que no se forma
condensación sobre los artículos 12, "la temperatura de punto de
rocío deseada", que también se denomina "temperatura
preseleccionada", introducida en el sistema es preferentemente un
número de grados específico inferior a las temperaturas iniciales de
los artículos 12 cuando entran en la cámara de descontaminación 500A
o 500B. En una realización preferida, la temperatura de punto de
rocío deseada se selecciona aproximadamente 30ºC inferior a la
temperatura inicial de los artículos 12 cuando entran en la cámara
de descontaminación 500A o 500B. Evidentemente, se apreciará que el
factor de temperatura añadida puede aumentarse o disminuirse,
siempre que permanezca inferior a la temperatura inicial de los
artículos 12.
Tal como apreciarán los expertos en la materia,
cuanto menor es la temperatura de los artículos 12 que van a
esterilizarse cuando entran en la cámara de descontaminación, menor
es la temperatura de punto de rocío a la que se condensará el vapor
de agua y peróxido de hidrógeno sobre los artículos 12.
El segundo dato introducido por el usuario es
una temperatura de salida del vaporizador deseada. En cierta medida,
este dato también depende de las propiedades físicas de los
artículos 12 que van a descontaminarse. Con respecto a esto, puede
ser necesario hacer funcionar el sistema 10 por debajo de una
determinada temperatura para evitar dañar los artículos 12.
El tercer dato introducido por el usuario es el
porcentaje de peróxido de hidrógeno en el agente esterilizante
líquido. Esta información se proporciona por el proveedor del agente
esterilizante líquido.
Basándose en la información introducida
anterior, el sistema funciona en el primer modo de funcionamiento
tal como sigue.
Inicialmente, ambos tanques de depósito 132A,
132B en la unidad de suministro de agente esterilizante 100 se
llenan preferentemente con agente esterilizante líquido. Se
proporciona agente esterilizante líquido a los respectivos tanques
por la bomba 122. Los tanques 132A, 132B se llenan preferentemente
hasta un nivel de llenado deseado, indicado por el sensor de nivel
154 en cada tanque 132A, 132B.
\newpage
Preferentemente, se usa un tanque 132A o 132B
para proporcionar agente esterilizante líquido a las unidades de
vaporizador 300A, 300B en cualquier momento. Una vez que se agota el
agente esterilizante líquido en un tanque dado 132A o 132B, entonces
se usa agente esterilizante líquido del otro tanque 132A o 132B para
suministrar a las unidades de vaporizador 300A, 300B. Un tanque
vacío 132a o 132B puede volver a llenarse abriendo las válvulas
apropiadas 144, 146 para vaciar el tanque 132A o 132B y bombeando
agente esterilizante líquido desde el suministro externo 114 al
interior del tanque vacío. Mientras está llenándose un tanque vacío
132A o 132B, el otro tanque 132A o 132B se usa para suministrar
unidades de vaporizador 300A, 300B. Los tanques 132A, 132B están
dimensionados para permitir el funcionamiento continuado del sistema
de descontaminación 10 mientras vuelve a llenarse un tanque 132A o
132B. Como resultado, puede proporcionarse un flujo de agente
esterilizante generalmente continuo simultáneamente a los
vaporizadores 300A, 300B para permitir procesar de manera continua
los artículos 12.
Tal como se ilustra en la figura 2, el agente
esterilizante líquido de los tanques 132A, 132B se dirige al tanque
de contención 170. El tanque de contención 170 está dimensionado
para permitir que todos los gases que se liberen del agente
esterilizante líquido se ventilen de la unidad de suministro 100
antes de entrar en las unidades de vaporizador 300A, 300B. Con
respecto a esto, se ha encontrado que las dimensiones exteriores del
tanque de contención 170, que es significativamente superior al
conducto y a las tuberías de alimentación en el sistema 10, permiten
que se libere y se ventile gas en el agente esterilizante líquido, y
evita que tales bolsas o burbujas de gas fluyan hacia las unidades
de vaporizador 300A, 300B.
Tal como se indicó anteriormente, la unidad de
suministro de agente esterilizante 100 es un sistema de alimentación
por gravedad. Para evitar atrapar burbujas de gas en la tubería de
alimentación de vaporizador 192, todos los conductos y tuberías que
forman la tubería de alimentación de vaporizador 192 desde el tanque
de contención 170 hasta las unidades de vaporizador 300A, 300B
presentan una pendiente hacia abajo de tal manera que todos los
gases liberados por el agente esterilizante líquido dentro de la
tubería de alimentación de vaporizador 192 migran hacia el tanque de
contención 170 en el que pueden liberarse a través de la tubería de
aireación 174. La válvula 176 en la tubería de aireación 174 se
controla por el interruptor de flotador 177.
Haciendo referencia a continuación al
funcionamiento de las unidades de vaporizador 300A, 300B tal como se
muestra en la figura 3, ahora se describirá el funcionamiento de la
unidad de vaporizador 300A, entendiéndose que tal descripción
también se aplica a la unidad de vaporizador 300B. El controlador de
sistema 10 hace que el motor 324 accione el soplador 322, extrayendo
así aire a través de la unidad de acondicionamiento de aire 200 y
soplando el aire al interior del vaporizador 360 a través del
conducto vertical 328. El flujo de aire creado por el soplador 322
se mide por el elemento de flujo 332. Tal como se indicó
anteriormente, el motor 324 es preferentemente un motor de velocidad
variable controlado eléctricamente en el que el flujo de aire creado
a través del vaporizador 360 puede ajustarse automáticamente por el
controlador. El elemento de calentamiento 352 se activa para
calentar el aire que entra en el recinto 364 de vaporizador. La
salida del elemento de calentamiento 352 puede ajustarse variando el
ciclo de trabajo al elemento de calentamiento 352. En otras
palabras, la temperatura del aire que fluye al interior del recinto
364 de vaporizador puede ajustarse ajustando la salida del elemento
calentador 352.
Cuando se arranca inicialmente el sistema 10, se
fuerza aire desde el soplador 322 a través del recinto 364 y a
través de la cámara de descontaminación 500A. Se sopla aire
calentado a través del sistema 10 para permitir que los componentes
del mismo se calienten hasta que la temperatura del sistema 10 se
estabiliza. Los sensores de temperatura 274, 286, 336, 452, 454,
546, 626, 662 y 664 a través del sistema 10 monitorizan la
temperatura del aire dentro del sistema 10 y determinan cuando el
sistema ha alcanzado una temperatura de equilibrio basándose en la
temperatura de entrada del elemento de calentamiento 352 medida por
el sensor de temperatura 336.
Una vez estabilizada la temperatura del sistema
10, se inyecta agente esterilizante líquido en la corriente de aire
calentada por el sistema de inyector 410. La cantidad de agente
esterilizante inyectado en el sistema se establece por el
controlador basándose en cálculos usando las ecuaciones expuestas
anteriormente. La inyección inicial del agente esterilizante líquido
en la corriente calentada crea un aumento de presión dentro del
recinto 364 de vaporizador como resultado de que el agente
esterilizante líquido se vaporiza en la corriente de aire calentada.
Este aumento de presión dentro del recinto 364 de vaporizador dará
como resultado una reducción del flujo de aire al interior del
vaporizador 360. Este descenso del flujo de aire se detectará por el
elemento de flujo 332. Según un aspecto de la presente invención, el
funcionamiento del motor de soplador 322 se controla mediante el
flujo de aire detectado a través del elemento de flujo 332.
Basándose en señales de salida del elemento de flujo 332 y el sensor
334, el controlador aumenta la velocidad del soplador 322 para
mantener el flujo de aire deseado a través del recinto 364 de
vaporizador y las unidades aguas abajo. Con respecto a esto, el
sistema 10 se ajusta a sí mismo para mantener una velocidad de flujo
del aire deseada a través del sistema 10 mientras se genera peróxido
de hidrógeno vaporizado. El peróxido de hidrógeno vaporizado de la
unidad de vaporizador 360 se transporta al interior de la cámara de
descontaminación 500A a través de la tubería de alimentación de
peróxido 512A. Según otra realización de la presente invención, por
motivos de seguridad, la unidad de vaporizador 360 está ubicada
encima de la cámara de descontaminación 500A, tal como se muestra en
la figura 3. Con respecto a esto, todo el peróxido de hidrógeno no
vaporizado en la unidad de vaporizador 360 permanecerá en estado
líquido y goteará o fluirá hacia abajo al interior de la cámara de
descontaminación 500A. El goteo o flujo de peróxido de hidrógeno
líquido al interior de la cámara de descontaminación 500A puede
determinarse mediante una inspección visual de la cámara de
descontaminación 500A. Si se observa peróxido de hidrógeno líquido
en la cámara de descontaminación 500A, se desactiva el sistema para
evitar un estado peligroso.
\newpage
El peróxido de hidrógeno vaporizado entra en el
colector 542 en el que se dispensa sobre los artículos 12 a través
de las boquillas 544. Con respecto a esto, tal como se apreciará,
los artículos 12 comienzan a moverse a través de la cámara de
descontaminación 500A una vez establecido el funcionamiento en
estado estacionario del vaporizador 360.
Tal como se ilustra esquemáticamente en los
dibujos, el peróxido de hidrógeno vaporizado se dirige sobre los
artículos 12 desde arriba. El soplador 632 en la unidad de
destructor 600A se activa para extraer el peróxido de hidrógeno
vaporizado de la cámara de descontaminación 500A a través de la
tubería 612. El elemento de flujo 622 proporciona señales
indicativas del flujo al soplador 632. El controlador controla el
funcionamiento del soplador 632 de modo que se equilibra el flujo de
aire fuera de la cámara de descontaminación 500A con el flujo de
aire a través del recinto 364 de vaporizador. La corriente de aire
extraída de la cámara de descontaminación 500A se fuerza a través
del destructor 642 en el que se descompone el hidrógeno vaporizado
para dar oxígeno y agua que se elimina del sistema 10, tal como se
ilustra esquemáticamente en la figura 6.
Tal como se indicó anteriormente, durante este
modo de funcionamiento, es decir, en el que el sistema se controla
para mantener la concentración de vapor de agua y peróxido de
hidrógeno vaporizado en la cámara de descontaminación 500A a una
temperatura de punto de rocío deseada, el controlador del sistema 10
monitoriza constantemente los diversos sensores por todo el sistema
10 para garantizar que está inyectándose la cantidad apropiada de
agente esterilizante de peróxido de hidrógeno líquido en el sistema
de inyección 410.
Según otro aspecto de la presente invención, el
sistema 10 monitoriza y verifica la cantidad de peróxido de
hidrógeno vaporizado producida dentro del sistema 10 de varias
maneras. Según un primer procedimiento de medición del peróxido de
hidrógeno vaporizado (VHP), el sistema 10 monitoriza el descenso de
temperatura a través del destructor 642 usando sensores de
temperatura 662 y 664. Con respecto a esto, la destrucción de
peróxido de hidrógeno vaporizado produce calor. Monitorizando el
cambio en la temperatura a través del destructor 642, puede
determinarse una primera indicación de la cantidad de peróxido de
hidrógeno vaporizado que fluye a través del sistema.
Un segundo procedimiento de medición y
monitorización del peróxido de hidrógeno vaporizado dentro del
sistema 10 es mediante mediciones del sensor de peróxido de
hidrógeno vaporizado 462 ó 552.
Un tercer procedimiento de medición y
monitorización de la cantidad de peróxido de hidrógeno vaporizado en
el sistema 10 es monitorizando la velocidad de inyección del agente
esterilizante líquido en el sistema de inyección 410. Con respecto a
esto, puede monitorizarse la salida del medidor de masa 427 para
proporcionar una indicación de las cantidades medidas de agente
esterilizante líquido en el sistema de inyección 410. Las
concentraciones de peróxido y de agua se calculan usando las
ecuaciones 1 y 2.
Un cuarto procedimiento de medición y
monitorización de la cantidad de peróxido de hidrógeno vaporizado en
el sistema 10 es monitorizar el cambio de temperatura dentro del
recinto 364 de vaporizador. Específicamente, se monitorizan los
sensores de temperatura 452 y 454 dentro del recinto 364 de
vaporizador. Al igual que la destrucción de peróxido de hidrógeno
vaporizado produce una cantidad específica de calor por unidad de
masa, también la vaporización de peróxido de hidrógeno líquido
requiere una cantidad específica de calor que produce una
disminución en la temperatura. Monitorizando el cambio en la
temperatura en la corriente de aire dentro del recinto 364 de
vaporizador, puede determinarse la cantidad de peróxido de hidrógeno
vaporizado en el sistema 10.
Según un aspecto de la presente invención, el
sistema 10 monitoriza las cuatro condiciones anteriores y compara
los cálculos producidos entre sí. Si cualquiera de los cuatro
parámetros monitorizados está fuera de un intervalo de error
aceptable, el sistema 10 alerta al operario del sistema de posibles
problemas.
Monitorizando continuamente los sensores por
todo el sistema 10, puede mantenerse la concentración de vapor de
agua y vapor de peróxido de hidrógeno dentro de la corriente de aire
a una temperatura de punto de rocío deseada. Dado que, tal como se
indicó anteriormente, preferentemente la temperatura de punto de
rocío de funcionamiento deseada es aproximadamente 30ºC inferior a
las temperaturas de los artículos 12 que entran en la cámara de
descontaminación, puede evitarse la condensación sobre tales
artículos 12.
La presente invención proporciona por tanto un
sistema 10 que puede funcionar para mantener una temperatura de
punto de rocío específica, para evitar que vapor de agua o peróxido
de hidrógeno vaporizado se condense sobre artículos 12 y, al mismo
tiempo, mantener una temperatura de funcionamiento deseada de modo
que no se dañan los artículos 12 que van a descontaminarse.
Haciendo referencia a continuación al segundo
modo de funcionamiento, es decir, en el que el sistema 10 se
mantiene a una velocidad de inyección predeterminada, se requiere
una vez más que el usuario introduzca una temperatura de colector
542 deseada y el porcentaje de peróxido de hidrógeno en el agente
esterilizante líquido. En este modo de funcionamiento, una vez
establecido un flujo en el estado estacionario, se mantiene la
velocidad de inyección del sistema de inyección 410 a una cantidad
establecida. Puede aumentarse el flujo de aire a través del sistema
para mantener una temperatura de funcionamiento deseada, sin
embargo, la velocidad de inyección permanece constante durante todo
el funcionamiento en este modo. Se proporciona el punto de rocío al
usuario de modo que puede realizarse una determinación de si se
producirá condensación.
\newpage
En el tercer modo de funcionamiento, es decir,
en el que la concentración de peróxido de hidrógeno vaporizado se
mantiene estable, el usuario introduce una temperatura de
funcionamiento deseada del colector 542. Una vez establecido el
flujo de aire en estado estacionario por todo el sistema, se inyecta
peróxido de hidrógeno líquido en la corriente de aire. Tal como se
indicó anteriormente, el sistema 10 monitoriza la cantidad de
peróxido de hidrógeno vaporizado en el sistema 10 y mantiene la
concentración de peróxido de hidrógeno vaporizado deseada aumentando
o disminuyendo la velocidad de inyección de la bomba 426 del sistema
de inyección 410.
La estrategia de control para el primer modo de
funcionamiento se lleva a cabo tal como sigue:
- 1.)
- El usuario introduce lo siguiente:
- a.
- La temperatura de punto de rocío deseada (T_{dp}).
- b.
- La temperatura del colector.
- c.
- El porcentaje de peróxido de hidrógeno en el agente esterilizante líquido.
- 2.)
- Se conoce lo siguiente:
- a.
- Eficacia del vaporizador (E) encontrada mediante pruebas. (Cuando se usa un sensor de IR cercano 462, no se requieren las ecuaciones 1 y 2 para determinar las concentraciones de peróxido de hidrógeno y agua. Cuando no se usa un sensor de IR próximo 462, se usan las ecuaciones 1 y 2 para calcular las concentraciones de peróxido de hidrógeno y agua. Este cálculo requiere que el usuario introduzca la eficacia del vaporizador en el controlador del sistema de descontaminación 10).
- b.
- Concentración de agua en la corriente de aire fuera del secador, a partir de datos del proveedor o a partir de pruebas.
- 3.)
- Inicialmente se supone que el vapor fuera del vaporizador contendrá el mismo porcentaje de peróxido de hidrógeno que el agente esterilizante líquido.
- 4.)
- Se calcula la fracción molar de peróxido de hidrógeno (x_{p}) en el agente esterilizante usando la ecuación 7.
- 5.)
- Se calcula la fracción molar de agua en el agente esterilizante, x_{w} = 1 - x_{p}.
- 6.)
- Se calculan los coeficientes de actividad usando las ecuaciones 5 y 6 a la temperatura de punto de rocío introducida por el usuario.
- 7.)
- Se calcula la presión de vapor de agua y peróxido de hidrógeno usando las ecuaciones 8 y 9 a la temperatura de punto de rocío introducida por el usuario.
- 8.)
- Se calcula la presión de vapor total usando la ecuación 4.
- 9.)
- Se determina la fracción molar de peróxido de hidrógeno en el gas con respecto al líquido usando la ecuación 3.
- 10.)
- Se determina si la fracción molar calculada usando la ecuación 7 es igual a la calculada usando la ecuación 3.
- 11.)
- Si las fracciones molares no corresponden dentro de un error aceptable, se itera la fracción molar de peróxido en el agente esterilizante (estado líquido) y se repiten las etapas 5 a 10 anteriores. Puede usarse una de las muchas técnicas de iteración para converger hacia la solución.
- 12.)
- Si las fracciones molares corresponden dentro del error aceptable, se calcula la concentración saturada del peróxido de hidrógeno (C_{h,sat}) y el agua (C_{w,sat}) usando la ecuación 11.
- 13.)
- Se calcula la velocidad de inyección del agente esterilizante a partir de la ecuación 1 usando C_{h,sat}.
- 14.)
- Se calcula la concentración de agua (C_{w}) usando la ecuación 2.
- 15.)
- Se compara C_{w} con C_{w,sat}.
- 16.)
- Si C_{w} y C_{w,sat} no son iguales dentro de un error aceptable, vuelve a calcularse el porcentaje de peróxido (P) usando C_{h,sat} y C_{w}: P=C_{h,sat}/(C_{h,sat} + C_{w}) 100 y se repiten las etapas 4 a 15.
- 17.)
- Si C_{w} y C_{w,sat} están dentro de un error aceptable, la velocidad de inyección inicial se fijará igual a la calculada en la etapa 15 anterior.
- 18.)
- Se calcula el calor de vaporización (Q_{vap}) usando la ecuación 14.
- 19.)
- Se determina la temperatura de entrada del aire del vaporizador (T_{1}) usando la ecuación 16.
- 20.)
- Si la temperatura del aire calculada en la etapa 19 no es demasiado elevada para los componentes aguas abajo, puede establecerse el flujo de aire a T_{1} y puede inyectarse el peróxido en la corriente de aire después de que el sistema alcance el estado estacionario.
- 21.)
- Si la temperatura del aire, T_{1}, es demasiado elevada para los componentes aguas abajo, puede fijarse inicialmente la temperatura hasta la temperatura máxima permisible.
- 22.)
- De este modo, puede determinarse la velocidad de inyección mediante iteración hasta que la temperatura de salida del vaporizador es superior al punto de rocío por el mismo margen que el que hay entre la temperatura de punto de rocío deseada (T_{dp}) y la temperatura de salida deseada (T_{2}).
- 23.)
- Puede continuarse un procedimiento de aumento gradual hasta que se alcanzan las temperaturas requeridas de punto de rocío (T_{dp}) y de salida (T_{2}).
- 24.)
- Si se proporciona retroalimentación al control, puede alcanzarse el punto de rocío usando la concentración real de peróxido de hidrógeno y de agua en vez de las calculadas en las ecuaciones 1 y 2.
\vskip1.000000\baselineskip
La estrategia de control para el segundo modo de
funcionamiento se expone tal como sigue.
- 1.)
- El usuario introduce lo siguiente:
- a.
- La velocidad de inyección deseada.
- b.
- La temperatura del colector.
- c.
- El porcentaje de peróxido de hidrógeno en el agente esterilizante líquido.
- 2.)
- Se conoce lo siguiente:
- a.
- La eficacia del vaporizador (E) encontrada mediante pruebas (usada cuando no se usa un sensor de IR próximo).
- b.
- La concentración del agua en la corriente de aire fuera del secador, a partir de datos del proveedor o a partir de pruebas.
- 3.)
- El controlador calcula y presenta visualmente un punto de rocío basándose en la velocidad de inyección fijada por el usuario.
- 4.)
- El usuario, conociendo el punto de rocío para la velocidad de inyección introducida, puede, si es necesario, ajustar, es decir, cambiar, las "introducciones del usuario" para evitar la condensación sobre los artículos que van a descontaminarse. Con respecto a esto, en el segundo modo de funcionamiento, no hay un control automático del punto de rocío.
\vskip1.000000\baselineskip
La estrategia de control para el tercer modo de
funcionamiento se expone tal como sigue.
- 1.)
- El usuario introduce lo siguiente:
- a.
- La concentración de peróxido de hidrógeno deseada.
- b.
- La temperatura del colector.
- c.
- El porcentaje de peróxido de hidrógeno en el agente esterilizante líquido.
- 2.)
- Se conoce lo siguiente:
- 1)
- La eficacia del vaporizador (E) encontrada mediante pruebas (usada cuando no se usa un sensor de IR próximo).
- 2)
- La concentración de agua en la corriente de aire fuera del secador, a partir de datos del proveedor o a partir de pruebas.
\newpage
- 3.)
- El controlador calcula y aumenta gradualmente la velocidad de inyección del peróxido de hidrógeno líquido hasta que se alcanza la concentración de peróxido de hidrógeno vaporizado deseada.
- 4.)
- El controlador calcula y presenta visualmente el punto de rocío a la concentración de peróxido de hidrógeno deseada.
\vskip1.000000\baselineskip
La descripción anterior es una forma de
realización específica de la presente invención. Debe apreciarse que
esta forma de realización se describe únicamente a título
ilustrativo, y que los expertos en la materia pueden poner en
práctica numerosas alteraciones y modificaciones. Se pretende que
todas las modificaciones y alteraciones de este tipo estén incluidas
en la medida en que están comprendidas dentro del alcance de la
invención tal como se reivindica.
Claims (10)
1. Aparato de descontaminación de artículos, que
comprende:
- a)
- una cámara de descontaminación (500A, 500B);
- b)
- un transportador (14) para transportar unos artículos (12) que van a ser descontaminados a lo largo de una primera trayectoria a través de dicha cámara de descontaminación (500A, 500B);
- c)
- una unidad de vaporización (300A, 300B) conectada a dicha cámara de descontaminación (500A, 500B) mediante un conducto de peróxido de hidrógeno vaporizado (512A, 512B), estando dicha unidad de vaporización (300A, 300B) dispuesta por encima de dicha cámara de descontaminación (500A, 500B);
- d)
- un soplador (322) para transportar un gas portador a través de dicha unidad de vaporización (300A, 300B) y a través de dicha cámara de descontaminación (500A, 500B);
- e)
- unos medios de calentamiento (352) para calentar dicho gas portador que fluye a través de dicha unidad de vaporización (300A, 300B);
- f)
- una fuente de peróxido de hidrógeno líquido (114) conectada fluídicamente a dicha unidad de vaporización (300A, 300B);
- g)
- un dispositivo de inyección (410) para inyectar peróxido de hidrógeno líquido en dicha unidad de vaporización (300A, 300B);
- h)
- una unidad de aireación (700A, 700B) conectada a dicha cámara de descontaminación (500A, 500B), estando dicha unidad de aireación (700A, 700B) destinada a eliminar contaminantes de un gas que fluye a través de dicha unidad de aireación (700A, 700B) y de dicha cámara de descontaminación (500A, 500B), comprendiendo dicha unidad de aireación (700A, 700B):
- h1)
- un conducto (722), conectado al lado de salida de dicho soplador (712), y conectado por un extremo a dicha cámara de descontaminación (500A, 500B);
- h2)
- un soplador (712) para transportar dicho gas a través de dicho conducto (722) hasta dicha cámara de descontaminación (500A, 500B);
- h3)
- un filtro (742) para eliminar contaminantes de dicho gas que fluye a través de dicho conducto (722); y
- h4)
- unos medios de calentamiento (752) para calentar dicho gas que fluye a través de dicho conducto (722);
- i)
- un conducto de derivación (772) conectado por un extremo a dicha unidad de vaporización (300A, 300B) y por otro extremo a dicho conducto (722) en un punto situado aguas arriba de dicho filtro (742); y
- j)
- unos medios de válvula (774) para conectar selectiva y fluídicamente dicha unidad de vaporización (300A, 300B) a dicho filtro (742) y a dicha cámara de descontaminación (500A, 500B).
\vskip1.000000\baselineskip
2. Aparato según la reivindicación 1, en el que
dicha unidad de vaporización (300A, 300B) comprende:
- una cámara alargada (364) que presenta un orificio de entrada (366A) y un orificio de salida (366B), estando dicho orificio de salida (366B) conectado fluídicamente a dicha cámara de descontaminación (300A, 300B), estando dicho orificio de salida (366B) situado debajo de dicho orificio de entrada (366A).
\vskip1.000000\baselineskip
3. Aparato según la reivindicación 2, en el que
dicho dispositivo de inyección (410) comprende:
- una boquilla (432) situada en el centro de dicha cámara alargada (364), estando dicha boquilla (432) en comunicación fluídica con dicha fuente de peróxido de hidrógeno líquido (114) y pudiendo funcionar para inyectar un peróxido de hidrógeno líquido en dicha cámara alargada (364) a modo de neblina atomizada de peróxido de hidrógeno.
\vskip1.000000\baselineskip
4. Aparato según la reivindicación 1, en el que
dichos medios de calentamiento (352) consisten en un calentador
conectado a dicha unidad de vaporización (300A, 300B).
5. Aparato según la reivindicación 1, que
comprende asimismo:
- un destructor (642) conectado a dicha cámara de descontaminación (500A, 500B), estando dicho destructor (642) destinado a destruir el peróxido de hidrógeno en dicho gas portador que fluye a través de dicho destructor (642); y
- un soplador (632) dispuesto entre dicha cámara de descontaminación (500A, 500B) y dicho destructor (642) para transportar dicho gas portador desde dicha cámara de descontaminación (500A, 500B) hasta dicho destructor (642).
\vskip1.000000\baselineskip
6. Aparato según la reivindicación 1, que
comprende además:
- una unidad de acondicionamiento de aire (200) conectada a dicha unidad de vaporización (300A, 300B), comprendiendo dicha unidad de acondicionamiento de aire (200):
- una cámara (262);
- un filtro (222) conectado a dicha cámara (262) para eliminar los contaminantes de dicho gas portador que fluye a través de dicha cámara (262);
- un dispositivo de refrigeración (230) conectado a dicha cámara (262) para refrigerar dicho gas portador que fluye a través de dicha cámara (262);
- un conducto de regeneración (292) conectado a dicha cámara (262) por un extremo;
- un soplador (294) para transportar una parte de dicho gas portador desde dicha cámara (262) a través de dicho conducto de regeneración (292);
- unos medios de calentamiento (298) para calentar dicha parte de dicho gas portador que fluye a través de dicho conducto de regeneración (292); y
- un elemento desecante (242) conectado a dicha cámara (262) y a dicho conducto de regeneración (292) para eliminar la humedad de dicho gas portador que fluye a través de dicha cámara (262).
\vskip1.000000\baselineskip
7. Aparato según la reivindicación 6, en el que
dicho elemento desecante (242) puede girar alrededor de un eje, de
manera que partes de dicho elemento desecante (242) se puedan
desplazar entre dicha cámara (262) y dicho conducto de regeneración
(292).
8. Aparato según la reivindicación 1, que
comprende además:
- un conjunto de depósito (130) conectado a dicha fuente de peróxido de hidrógeno líquido (114) y a dicha unidad de vaporización (300A, 300B), comprendiendo dicho conjunto de depósito:
- un primer tanque de almacenamiento (132A);
- un segundo tanque de almacenamiento (132B), estando conectados dicho primer tanque de almacenamiento (132A) y dicho segundo tanque de almacenamiento (132B) a dicha fuente de peróxido de hidrógeno (114);
- un tanque de recogida (170) conectado a dicho primer tanque de almacenamiento (132A) y a dicho segundo tanque de almacenamiento (132B), estando dicho tanque de almacenamiento (170) conectado además a dicha unidad de vaporización (300A, 300B);
- unos medios de válvula (144, 146, 166, 168) para comunicar selectiva y fluídicamente dicho primer tanque de almacenamiento (132A) y dicho segundo tanque de almacenamiento (132B) con dicho tanque de recogida (170) y para comunicar selectiva y fluídicamente dicho primer tanque de almacenamiento (132A) y dicho segundo tanque de almacenamiento (132B) con dicha fuente de peróxido de hidrógeno líquido (114);
- una tubería de aireación (174) conectada por un extremo a dicho tanque de recogida (170) y un segundo extremo de dicha tubería de aireación (174) dispuesto en un punto situado por encima de una parte superior de dicho primer tanque de almacenamiento (132A) y de dicho segundo tanque de almacenamiento (132B); y
- una válvula de aireación (176) dispuesta en dicha tubería de aireación (174) para controlar el flujo pasante.
\vskip1.000000\baselineskip
9. Aparato según la reivindicación 8, que
comprende asimismo:
- unos medios de bombeo (122) para bombear dicho peróxido de hidrógeno líquido desde dicha fuente de peróxido de hidrógeno líquido (114) hasta dicho primer tanque de almacenamiento (132A) y dicho segundo tanque de almacenamiento (132B).
\vskip1.000000\baselineskip
10. Aparato según la reivindicación 8, en el que
dicho tanque de recogida (170) está situado por encima de dicha
unidad de vaporización (300A, 300B).
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