ES2963220T3 - Sistema y método de esterilización que tiene un ciclo termodinámico - Google Patents

Abstract

Se divulga un método y sistema de esterilización, donde un ciclo de esterilización comprende al menos un paso de evacuación de una cámara de esterilización (1) que se realiza una o más veces y proporciona que, - dicha cámara (1) esté aislada de dicho condensador (3), - se hace funcionar al menos un generador de vapor (2) para inyectar una cantidad predeterminada de vapor calentado directamente en dicho condensador (3), - dicho vapor en el condensador (3) se enfría y condensa, para reducir su volumen y en consecuencia disminuir llevar la presión dentro de dicho condensador (3) por debajo de la presente en dicha cámara de esterilización, - dicho condensador (3) se coloca en comunicación con dicha cámara de esterilización (1) para realizar una evacuación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema y método de esterilización que tiene un ciclo termodinámico

CAMPO DE LA INVENCIÓN

[0001]La presente invención se refiere a un sistema de esterilización para diversas aplicaciones, p. ej., autoclaves, termodesinfectantes, pasteurizadores, secadoras y demás. En particular, la invención se refiere a un sistema de este tipo con un ciclo termodinámico mejorado y al método operativo relacionado.

ANTECEDENTES

[0002]Aunque los principios que se ofrecen en el presente documento pueden referirse a cualquier sistema de esterilización donde se utilice vapor a alta temperatura, por motivos de comodidad de uso nos referiremos casi exclusivamente a un autoclave ambulatorio (p. ej., para uso en clínicas dentales y veterinarias, para tatuadores y esteticistas), pero debe entenderse que esto no limita el alcance de la aplicación de la invención.

[0003]En las clínicas médicas, particularmente en las clínicas dentales, se sabe desde hace mucho tiempo que se usan autoclaves de pequeño tamaño para esterilizar pequeñas herramientas manuales o piezas de mano dentales. Los autoclaves tienen habitualmente una cámara de esterilización, que está en su mayor parte vacía y provista de equipamiento apropiado (tales como cestas, bandejas o compartimentos de almacenamiento) para alojar los dispositivos a esterilizar (es decir, la carga de trabajo). La cámara está provista de una abertura para introducir la carga y puede cerrarse herméticamente (sellarse) para llevar a cabo el ciclo de esterilización deseado.

[0004]El proceso de esterilización tiene lugar de acuerdo con ciclos típicos, a menudo que cumplen con una norma, con la ayuda de equipos y dispositivos de operación para la cámara de esterilización. Normalmente, incluso si esto no debe considerarse como una limitación, se proporcionan los siguientes dispositivos:

- un par de tanques de agua, uno para agua limpia, que se recoge para producir el vapor y uno para agua residual (usada), que deriva de la condensación del vapor;

- una bomba para mover el agua;

- un generador de vapor, en el que se inyecta agua limpia para producir el vapor que actúa como un fluido de trabajo; - un condensador, para llevar a cabo la condensación del vapor y su descarga relacionada hacia el tanque de recogida de residuos;

- una bomba de vacío, prevista para vaciar la cámara de esterilización;

- y una serie de electroválvulas y conductos para poner en comunicación los equipos y dispositivos entre sí en los modos y tiempos deseados.

[0005]Un autoclave de ejemplo de este tipo se conoce por el documento EP 992247, cuyo esquema de circuito se muestra en la Fig. 1 como un ejemplo de la técnica anterior.

[0006]Un proceso de esterilización normalmente implica, después de la carga del autoclave y su sellado, un ciclo de vaciado del aire de la cámara de esterilización, un ciclo de presurización de la cámara con vapor a alta temperatura (aproximadamente 120°-145 °C) y presión (hasta aproximadamente 200-300 kPa (2-3 bar)) y, por último, un ciclo de vaciado de la cámara y posterior secado. En el ciclo de presurización, la esterilización real de las herramientas tiene lugar en el interior de la cámara, mientras que la fase final de vaciado y secado se usa para asegurar un perfecto secado de las herramientas para su correcta conservación.

[0007]Este proceso de operación general es un ejemplo de lo que realmente tiene lugar, porque hay muchas variaciones de operación para lograr una mayor eficiencia del proceso y rendimientos energéticos óptimos.

[0008]Uno de los componentes más críticos y costosos de un autoclave es la bomba de vacío, que se usa para lograr el vaciado de la cámara de esterilización. Este dispositivo, además de suponer un coste, a menudo provoca problemas, tanto porque tiene elementos móviles, por lo tanto, sujetos a desgaste y/o fatiga, como porque trata un fluido (vapor) que puede sufrir cambios de estado (de gaseoso a líquido) con inevitables problemas asociados (debido al flujo bifásico).

[0009]En otros tiempos, ya se ha propuesto producir vacío en el sistema de esterilización usando fluidos, en vez de una bomba de vacío. Por ejemplo, el documento GB 1137409 describe un sistema de esterilización donde se usa un circuito hidráulico complejo con tanques de agua relacionados, para obtener una reducción de presión. Sin embargo, el sistema es complejo y difícil de implementar y controlar.

[0010]El documento GB 993883 divulga otro sistema de autoclave donde un generador está conectado tanto a la cámara de esterilización como a un condensador sumergido en un tanque de agua. Esta configuración está prevista para regular el nivel de agua en el generador para evitar que los elementos de calentamiento estén expuestos, pero no proporciona ninguna interacción fluidodinámica entre el generador y el condensador. El documento DE102012010739 muestra otro sistema de autoclave, en donde un condensador está parcialmente en comunicación con un generador de vapor, pero la evacuación de la cámara de esterilización sigue estando determinada por bombas de vacío. Los documentos WO00/59553 y EP852146 ilustran otras configuraciones de autoclave con ciclos de esterilización que todavía solo usan bombas de vacío para evacuar la cámara de esterilización. El documento EP 0992247 propiedad del mismo solicitante, describe un circuito de autoclave adicional en donde se usa un pequeño pulmón frío separado del sistema para cooperar en el vaciado de la cámara de esterilización.

[0011]El solicitante tiene el objetivo de proporcionar un sistema de esterilización y un proceso de operación relacionado, que podría lograr una buena operación del ciclo de esterilización y, en particular, el vaciado de la cámara de esterilización, eliminando o reduciendo la contribución de una bomba de vacío y modificando al mínimo necesario los circuitos existentes para autoclaves tradicionales provistos de bomba de vacío.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

[0012]Por lo tanto, el objeto de la presente invención es superar los inconvenientes mencionados anteriormente proporcionando un sistema de esterilización de vapor y un proceso de operación que pueda completar un ciclo de esterilización sin necesidad de una bomba de vacío mecánica.

[0013]Tal objeto se logra por medio de un equipo y un método como se describe en sus características esenciales en las reivindicaciones principales adjuntas.

[0014]Otros aspectos inventivos de la invención se describen en las reivindicaciones dependientes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0015]Otras características y ventajas del equipo y método de acuerdo con la invención serán más evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de una realización preferida, dada a título de ejemplo e ilustrada en los dibujos que se acompañan, en donde:

la Fig. 1 es una vista esquemática de un circuito hidráulico en un autoclave de la técnica anterior;

la Fig. 2 es una vista esquemática de un circuito hidráulico de ejemplo en un autoclave de esterilización de acuerdo con la invención;

la Fig. 3 es un gráfico de la presión en la cámara de esterilización en función del tiempo durante el proceso de acuerdo con una realización de la invención;

la Fig. 4A representa el mismo gráfico de la Fig. 3, en el que se resalta una parte específica de un ciclo de secado; la Fig. 4B es una vista esquemática similar a la de la Fig. 2, en un estado operativo correspondiente a la parte del ciclo resaltada en la respectiva Fig. 4A; y

las Fig. 5A-7B son vistas similares a las homólogas de las Fig. 4A y 4B, de sucesivas fases de inyección de vapor y vaciado de la cámara de esterilización.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS

[0016]El esquema de la Fig. 2 muestra el componente principal de un autoclave, que se toma como un esquema de ejemplo de un sistema de esterilización de vapor.

[0017]Una cámara de esterilización 1 es en forma de un recipiente que se puede cerrar de manera sellada, capaz de soportar la presión de esterilización, generalmente, de forma cilíndrica. La cámara 1 se calienta, generalmente, por diversos sistemas.

[0018]Se proporcionan accesorios en la pared del recipiente 1 para conectar el interior de la cámara 1 a una serie de dispositivos operativos. En particular, el recipiente 1 está provisto, al menos, de un conector de entrada 1a y de medios de descarga 1b. El conector de entrada 1a está previsto para conectarse a un generador de vapor 2, a través del tubo relacionado 1a' y una válvula de entrada controlada 2a, del que recibe vapor de esterilización. Los medios de descarga 1b están previstos para conectarse a un condensador 3, a través del tubo relacionado 1b' y la válvula de descarga controlada 3a, en el que normalmente se condensa el vapor que sale de la cámara de esterilización.

[0019]En la realización descrita en la Fig. 2, las válvulas de entrada 2a y de descarga 3a son en forma de dos electroválvulas separadas de tres vías. En este caso, una entrada de carga 2b conecta el generador 2 a un primer puerto 2a<1>de la válvula de entrada 2a, a continuación, se proporciona un tubo de unión 2c que conecta un segundo puerto 2a<2>de la válvula 2a a un segundo puerto 3a<2>de la válvula 3a y, por último, se proporciona un tubo de descarga 3b que conecta un primer puerto 3a1 de la válvula 3a al condensador 3. Las dos válvulas 2a y 3a se conectan, a continuación, respectivamente a los tubos 1a' y 1b' a través de los respectivos terceros puertos 2a3 y 3as.

[0020]Sin embargo, no se excluye que el control de flujo entre la cámara 1, el generador 2 y el condensador 3 se puedan gestionar de forma diferente; por ejemplo, la entrada 2a y la válvula de descarga 3a podrían integrarse en una sola, más compleja, válvula controlada.

[0021]Lo que es relevante para los propósitos de la invención es la provisión de un sistema de válvulas que permita conectar y aislar alternativamente la cámara de esterilización 1 y el condensador 3 con el generador 2.

[0022]En la pared de la cámara 1 también está previsto un conector de ventilación 1c para la conexión a una toma de aire 4, provista de un filtro adecuado, adecuado para permitir que el aire ambiente fluya en la cámara, para reequilibrar la presión antes de abrir el autoclave. A lo largo de un tubo de conexión 1c' entre el conector de ventilación 1c y la toma de aire 4, se proporciona una válvula de ventilación controlada 4a.

[0023]Por último, la cámara de esterilización 1 puede tener conectores a un sensor de presión, una válvula de sobrepresión de seguridad, un sensor de temperatura y más.

[0024]El condensador 3 también está conectado a un primer tanque S<1>del agua residual usada a través de una válvula de descarga 3c, preferentemente una válvula de retención o una válvula antirretorno con operación automática. Dicho de otra forma, la válvula de descarga 3c pone el condensador 3 en comunicación con la presión ambiental y, cuando está cerrada, aísla el condensador del entorno externo. Un segundo tanque S<2>de agua limpia está conectado a una bomba de agua 5. Esta última se controla para inyectar agua en el generador de vapor 2 según se requiera.

[0025]De acuerdo con la invención, es posible alcanzar niveles de vaciado de la cámara de esterilización 1 iguales o superiores a los que se pueden obtener usando sistemas mecánicos de producción de vacío, tales como, por ejemplo, bombas de vacío.

[0026]Con una disposición original de las conexiones relacionadas entre la cámara 1, el generador de vapor 2 y el condensador 3 y usando un modo operativo adecuado de las válvulas, resulta posible aprovechar la condensación de vapor en el condensador 3 para producir un efecto termodinámico de evacuación de la cámara de esterilización.

[0027]De hecho, de acuerdo con la invención, se proporciona una disposición en la que el generador de vapor 2 puede conectarse directamente (es decir, sin ningún otro equipo que tenga un efecto termodinámico sobre el vapor) al condensador 3 para introducir vapor. El condensador está aislado del entorno externo por medio de la válvula de descarga 3c, de modo que el enfriamiento del vapor en su interior da como resultado una reducción de la presión del circuito que incluye el condensador que puede usarse para vaciar la cámara de esterilización 1 cuando esta última se pone en comunicación con el condensador 3. La reducción de presión en el condensador 3, cuando la válvula de descarga 3c está cerrada, preferentemente se puede lograr (pero no es el único modo posible) separando/aislando completamente el condensador 3 también de la cámara de esterilización 1 y del generador 2, por medio de válvulas apropiadas.

[0028]La condensación de vapor provoca una reducción de presión y volumen del mismo en el sistema del condensador 3 y de la cámara 1, adecuadamente aislado de las electroválvulas 2a y 3a. El continuo cambio de estado del vapor, de gaseoso a líquido, en el condensador provoca un flujo entre la cámara 1 y el condensador 3 que se detiene cuando el sistema ha alcanzado el equilibrio de presión. De acuerdo con la invención, este flujo se reinicia cíclicamente, permitiendo alcanzar niveles de presión cada vez más bajos (que corresponden a niveles de vaciado más altos de la cámara de esterilización 1).

[0029]Por lo tanto, es relevante para los fines de la invención, que las conexiones y las válvulas estén dispuestas para poder aislar la cámara 1, el generador 2 y el condensador 3 entre sí en fases específicas del proceso y, por lo tanto, establecer ciclos de baja presión en el condensador 3 que permiten evacuar la cámara de esterilización 1 sin recurrir a una bomba mecánica.

[0030]Para entender mejor este modo operativo, en este momento, se hace referencia a la realización ilustrada en la Fig. 3 y siguientes.

[0031]La Fig. 3 muestra un gráfico que representa la presión con respecto al tiempo dentro de la cámara de esterilización 1, durante un proceso de ejemplo de la invención. Como un ejemplo no limitativo, una fase preliminar está provista de un paso de precalentamiento PHE y un paso de evacuación de aire PG obtenido con pulsos de presión en la cámara de esterilización 1. A continuación, hay un ciclo de esterilización real, con un primer paso PPH de aumento de temperatura (por ejemplo, hasta 145 °C) y presión (por ejemplo, hasta 300 kPa (3 bar)) y, a continuación, el mantenimiento de una condición de meseta PR por el tiempo necesario para completar la esterilización.

[0032]A continuación, tiene lugar el ciclo real de vaciado y secado SECAR, en el que se aplica efectivamente la secuencia original de la invención. Esta última se analiza con mayor detalle en algunas de sus fases en las Figuras 4A-7B.

[0033]En la primera fase del ciclo de vaciado y secado (Fig. 4A) se produce la mayor caída de presión. La cámara 1 está aislada del generador 2 (válvula 2a colocada en posición 1-2, es decir, comunicación entre los puertos<2>a<1>y 2a2) y se pone en comunicación con el condensador 3 (válvula 3a colocada en posición 1-3), conectado a su vez a la descarga hacia el primer tanque de agua residual Si (véase Fig. 4B). La alta presión residual (p. ej., 300 kPa (3 barA) en la cámara 1, tiende a equilibrarse rápidamente con la presión ambiental existente en el condensador 3.

[0034]Mientras tanto, manteniendo el generador de vapor aislado de la cámara de esterilización 1, para evitar que otro vapor termine en la cámara 1 (que se está secando), es posible generar una pequeña inyección de agua en el generador de vapor, para producir y aumentar la presión del vapor en su interior (Fig. 5B) en preparación para el siguiente paso de operación.

[0035]Posteriormente, (Fig. 6B), se aísla completamente la cámara 1, que estabiliza, de este modo, la presión interior (Fig. 6A), y se pone en comunicación el generador de vapor 2 con el condensador (válvula 3a colocada en posición 1-2). El vapor generado en el generador 2 entra en el condensador 3 y sale parcialmente a través de la válvula 3c, empujando fuera el condensado del condensador.

[0036]A continuación, (Fig. 7B), se conmuta la válvula 3a para poner la cámara de esterilización 1 en comunicación con el condensador 3, posiblemente aislando también el generador 2 a través de la válvula 2a. A medida que el condensador comienza a enfriar el vapor, hay una reducción de volumen y, por lo tanto, de presión (Fig. 7A); la válvula 3c está cerrada (o se cierra automáticamente si es en forma de una válvula de retención) y mientras el vapor se enfría y se condensa, el circuito que incluye el condensador comienza a ir a baja presión. La presión en el interior del condensador 3 se estabiliza en un valor inferior a la presión atmosférica ambiental y a la existente en la cámara de esterilización 1, produciéndose, de este modo, un vaciado progresivo de esta última.

[0037]Posteriormente, se puede repetir el mismo proceso hasta que se logra el vaciado deseado de la cámara de esterilización.

[0038]En resumen, el método de la invención prevé inyectar vapor directamente desde el generador 2 al condensador 3, es decir, un dispositivo diseñado para enfriar y condensar el vapor hasta el estado líquido, en el que, debido al enfriamiento del vapor en el estado gaseoso, es posible determinar una reducción del volumen del fluido y, por lo tanto, una bajada de presión: una vez puesto en comunicación con la cámara de esterilización, actúa como un punto de baja presión para el vaciado y secado de la cámara de esterilización.

[0039]La inyección de vapor en el condensador se puede llevar a cabo en diferentes etapas del ciclo de esterilización, preferentemente en una fase en la que la cámara de esterilización 1 está aislada tanto del generador 2 como del condensador 3.

[0040]Como puede entenderse a partir de la descripción anterior, a través de la configuración y el método de operación de la invención, es posible lograr plenamente los propósitos establecidos en la introducción.

[0041]De hecho, incluso sin la presencia de una bomba de vacío, realizando una serie de ciclos termodinámicos de condensación de vapor, poniendo el generador 2 en comunicación con el condensador 3 cuando la cámara 1 está aislada, es posible obtener un vaciado y secado eficaces en el interior de la cámara de esterilización. Esto permite reducir en gran medida los problemas económicos y tecnológicos relacionados con la operación de una bomba mecánica.

[0042]Por ejemplo, en la realización descrita en detalle anteriormente, no está previsto llevar a cabo un ciclo inicial de vaciado por succión de la cámara de esterilización. Nada impide, sin embargo, aplicar los principios enseñados con la invención, para obtener un ciclo de vaciado termodinámico incluso en cualquier fase antes de la fase de esterilización, por ejemplo, inmediatamente después de cerrar el autoclave para eliminar el aire del interior de la cámara (aire que tiene propiedades aislantes y hace menos eficaz la acción del vapor sobre los dispositivos a esterilizar, especialmente si son porosos o con cavidades internas).

[0043]De manera adicional, aunque las dos válvulas de entrada 2a y de descarga 3a se han ilustrado conectadas entre sí, a continuación, con un circuito que proporciona un paso de vapor desde el generador 2 al condensador 3 a través de ambas válvulas, también se puede obtener un principio de operación similar con la válvula de entrada 2a conectada directamente a la cámara 1 y al condensador 3, sin conexión entre las dos válvulas 2a y 3a. También es posible proporcionar dos válvulas de una sola vía separadas entre el generador de vapor y la cámara 1 y el condensador 3: por lo tanto, es más apropiado indicar que debe proporcionarse una válvula de inyección entre el generador y el condensador que, en la realización ilustrada, coincide con la válvula de entrada que también actúa contra la cámara de esterilización.

[0044]Dicho de otra forma, las enseñanzas de la invención también pueden aprovecharse en sistemas en los que, por ejemplo:

- el circuito hidráulico tiene una conexión entre el generador de vapor y el condensador, sin que esta conexión pase a través de la cámara de esterilización;

- el circuito hidráulico proporciona que la inyección de agua llevada a cabo en el generador de vapor se realice con comunicación directa y/o indirecta hacia el condensador;

- el circuito hidráulico tiene una o más conexiones entre uno o más generadores de vapor y uno o más condensadores, sin que estas conexiones tengan que pasar a través de la cámara de esterilización.

[0045]Por último, no está totalmente excluido el uso de una pequeña bomba de vacío, por ejemplo, de baja capacidad y coste reducido, además del proceso de vacío termodinámico, en casos donde sea apropiado acelerar el tiempo u obtener un alto vacío (p. ej., en una fase final, en la que ya no hay el riesgo de que la bomba pueda succionar fluido condensado).

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Método de esterilización en un aparato de esterilización, en el que se proporciona al menos un paso de evacuación de al menos una cámara de esterilización (1), en el que se hace pasar un contenido gaseoso de dicha cámara (1) a través de al menos un condensador (3),caracterizado por queel siguiente ciclo de evacuación se realiza una o más veces,

- dicha cámara (1) está aislada de dicho condensador (3),

- al menos un generador de vapor (2) se opera para inyectar una cantidad predeterminada de vapor calentado directamente en dicho condensador (3),

- dicho vapor en el condensador (3) se enfría y condensa, para reducir su volumen y, en consecuencia, bajar la presión dentro de dicho condensador (3) por debajo de la presente en dicha cámara de esterilización,

- dicho condensador (3) se pone en comunicación con dicha cámara de esterilización (1) para realizar una evacuación.

2. Método de esterilización según la reivindicación 1, en donde se proporciona una válvula (3c) entre dicho condensador (3) y un tanque de drenaje (S1) para aislar dicho condensador (3) del tanque de drenaje (S1) durante dicho paso de enfriamiento.

3. Método de esterilización según la reivindicación 1, en donde dicha válvula de descarga (3c) es apta para aislar dicho condensador (3) del tanque de drenaje (S1) en una condición donde una válvula de entrada controlada (2a) entre dicho generador de vapor (2) y la cámara (1) está cerrada.

4. Método de esterilización según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho generador de vapor (2) también se puede conectar a dicha cámara de esterilización (1) y dicho paso de enfriamiento y condensación del vapor en el condensador (3) se lleva a cabo aislando dicho generador de vapor (2) de la cámara (1) y del condensador (3).

5. Método de esterilización según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho paso de inyectar vapor en dicho condensador (3) da como resultado la expulsión del condensado presente en el condensador (3).

6. Método de esterilización según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho ciclo de evacuación se realiza en un paso de secado final.

7. Método de esterilización según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho ciclo de evacuación se realiza en una etapa temprana para evacuar el aire y/o cualesquiera fluidos del interior de dicha cámara (1).

8. Sistema de esterilización para realizar un ciclo de esterilización, que comprende

al menos una cámara de esterilización hermética (1),

adaptada para contener una carga sobre la que se realiza un ciclo de esterilización,

al menos un generador de vapor (2) en comunicación fluida con dicha al menos una cámara (1) por medio de al menos una válvula de entrada controlada (2a),

al menos un condensador (3), en comunicación fluida con dicha al menos una cámara (1) por medio de al menos una válvula de salida controlada (3a), apto para enfriar y condensar vapor de dicha cámara de esterilización (1), en donde dicho al menos un generador de vapor (2) también está conectado a dicho condensador (3) a través de una válvula de inyección controlada para generar e introducir vapor directamente en dicho condensador (3) en una condición donde dicha al menos una válvula de salida controlada (3a) está cerrada, de modo que la cámara de esterilización (1) está aislada al menos de dicho generador (2),caracterizado por quese proporciona una válvula de descarga (3c) entre dicho condensador (3) y un tanque de drenaje (S1) para aislar dicho condensador (3) de dicho tanque de drenaje (S1), estando aislado dicho condensador (3) de un entorno externo por medio de dicha válvula de descarga (3c), de modo que el enfriamiento del vapor en el interior del condensador (3) da como resultado una reducción de la presión de un circuito que incluye dicho condensador (3) para usarse para vaciar dicha cámara de esterilización (1) cuando esta última se pone en comunicación con dicho condensador (3).

9. Sistema de esterilización según la reivindicación 8, en el que dicha válvula de descarga (3c) está dispuesta aguas abajo de dicho al menos un condensador (3) con respecto al generador de vapor (2) para descargar condensado y/o vapor hacia dicho tanque de drenaje (S1).

10. Sistema de esterilización según la reivindicación 8 o 9, en donde dicha válvula de inyección controlada y dicha válvula de salida controlada (3a) son independientes y están conectadas en comunicación fluida entre sí (2c).

11. Sistema de esterilización según la reivindicación 10, en donde dicha válvula de inyección controlada coincide con dicha válvula de entrada controlada (2a).