DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL “INGENIERÍA CONCEPTUAL, BÁSICA, Y DE DETALLE PARA LA AUTOMATIZACIÓN DE LA AUTOCLAVE CONSOLIDATED STILLS & STERILIZERS MODELO SR24-DMCV” AUTOR: SAENZ CASALLAS MAYERLY

INGENIERÍA CONCEPTUAL CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES INTRODUCCIÓN INGENIERÍA CONCEPTUAL INGENIERÍA BÁSICA INGENIERÍA DE DETALLE PRUEBAS Y RESULTADOS CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES JUSTICACIÓN OBJETIVOS Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

ANTECEDENTES Louis Pasteur Recipiente robusto, Altas temperaturas Estructura física, buenas condiciones Elementos de prueba, cinta de testigo Costos altos Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

JUSTIFICACIÓN Autoclave Sistemas de condesado Mejoramiento en eliminación de aire Limitación en los ciclos No es automático, finalización del ciclo de manera manual Mejoramiento en ciclos para mantenimiento Reducir desperdicio de agua Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

OBJETIVOS Objetivo General Realizar la ingeniería conceptual, básica y de detalle para la automatización de la autoclave Consolidated stills & sterilizers modelo sr24-dmcv. Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

Objetivos Específicos Analizar y determinar el estado del autoclave Establecer un mecanismo para evitar el desperdicio de agua. Determinar el sistema de control apropiado para el sistema de esterilización. Incrementar ciclos que permitan mejorar la eficiencia de los ciclos Evaluar con simulaciones el funcionamiento de cada elemento durante las etapas de cada ciclo de esterilización. Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

INGENIERÍA CONCEPTUAL SISTEMA DE GENERACIÓN DE VAPOR Calderas Cabezales Tuberías principales Ramales de vapor DESCRIPCION DE LA AUTOCLAVE Bomba Válvulas

Calderas Aparato de transferencia térmica que convierte combustible fósil, energía eléctrica o nuclear, a través de un medio de trabajo como agua, o fluidos orgánicos, Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

Cabezales Se trata de una tubería principal, que tiene la capacidad de recibir vapor de una o varias calderas al mismo tiempo y a su vez cuenta con salidas para realizar la distribución Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

Tuberías principales Es la encargada precisamente de conducir el vapor generado en la caldera hacia los diferentes puntos de demanda existentes en el proceso industrial. Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

DESCRIPCIÓN DE LA AUTOCLAVE

DESCRIPCIÓN DE LA AUTOCLAVE BOMBA DE VACIO Encargada de eliminar el aire durante la primera etapa y durante la etapa de desfogue, de cada ciclo de esterilización. Desperdicio de agua después de convertir el vapor en líquido y la usada para el intercambiador de calor Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

DESCRIPCIÓN DE LA AUTOCLAVE INTERCABIADOR DE CALOR El hecho de que no haya filtro, no afecta al proceso de esterilización directamente ya que el suministro de agua es solo para el funcionamiento de los dos equipos, pero en cuanto a la vida útil si se ve afectada Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

DESCRIPCIÓN DE LA AUTOCLAVE VALVULAS DE SEGURIDAD Dos válvulas de alivio de vapor, esta es la que está ubicada en la camisa pero es la misma clase de válvula usada para la cámara Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

DESCRIPCIÓN DE LA AUTOCLAVE Válvula reguladora Está diseñada para mantener la presión de ingreso de vapor en el rango de 45 psi, el vapor que ingresa viene desde la distribución principal de vapor del hospital, ubicada en el área de mantenimiento. Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

DESCRIPCIÓN DE LA AUTOCLAVE Válvula de ingreso de vapor a la camisa Está diseñada para mantener la presión de ingreso de vapor en el rango de 45 psi, el vapor que ingresa viene desde la distribución principal de vapor del hospital, ubicada en el área de mantenimiento. Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

DESCRIPCIÓN DE LA AUTOCLAVE Válvula de ingreso de vapor a la cámara Esta válvula forma parte del sistema de ingreso de vapor a la cámara, es el elemento final con características similares a la válvula de paso de vapor de la camisa. Encargada de las etapas fundamentales del ciclo, pulsos de vapor y esterilización. Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

DESCRIPCIÓN DE LA AUTOCLAVE Válvula de ingreso de aire Esta válvula permite, el ingreso del aire en la etapa de equilibrio de presiones. Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

DESCRIPCIÓN DE LA AUTOCLAVE Válvula de alivio de vapor Válvula que ayuda en el ciclo de desfogue a disminuir la presión de salida del vapor, activada solo en las etapas de evacuación, vacío y luego de la esterilización . Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

DESCRIPCIÓN DE LA AUTOCLAVE Válvula de desfogue Conecta la cámara a la bomba que genera el vacío en las etapas de eliminación de aire y desfogue del vapor luego de la fase de esterilización. . Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

Proceso de esterilización VACÍO ESTERILIZACIÓN CALENTAMIENTO SECADO DESFOGUE EQUILIBRIO DE PRESIONES FIN Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

Ingeniería básica Sensor de temperatura PT100 Sensores de Presión Válvulas Pantalla Solución para evitar el desperdicio de agua. Sistema eléctrico Programas de esterilización

Sensor de Temperatura Es un poco más costoso y menos rígido que la termocupla Conexión de dos hilos mayor grado de error, de Conexión de 4 hilos costoso. PT 100 Superior en aplicaciones que requieren bajas temperaturas El platino asegura estabilidad y precisión de 0.01, El niquel podría usars pero tiene menos precisión Conexión de 2 hilos. Mayor grado de error debido al arreglo de resistencias Conexión de 3 hilos. Disminuye el error con los cables del mismo valor de resistencia Conexión de 4 hilos, costoso solo justificable de requerir distancias largas Rango de trabajo -250°C hasta 850°C Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

Alimentación de voltaje, Sensor de Presión 3 transductores Alimentación de voltaje, TECSIS P3251 Señal de salida 4-20 mA Rango de trabajo Hasta 200 psi Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

Válvulas Válvula de paso de vapor de camisa a cámara Requieren cambio Válvula reguladora de presión Iguales características, filtro integrado Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

Compatibilidad con PLC Pantalla Software libre Compatibilidad con PLC Puerto Ethernet Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

Sistema actual Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

Solución para desperdicio de agua Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

Consideraciones generales del sistema eléctrico Los cables para el circuito de alimentación de las válvulas y del PLC serán de 16 AWG, según la norma API 540 recomienda este calibre para elementos de instrumentación. Además sugiere un conductor de calibre 14 AWG para elementos de control de equipos de potencia. Todo equipo o dispositivo eléctrico debe ser conectado al sistema común de tierras, este conductor debe ser de cobre desnudo según el artículo 250-95 de la norma NEC. Norma NEC sección 430, dimensionamiento en las protecciones para sobre corriente, se dimensionan al 125% Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

Programas de esterilización Con el fin de mejorar la eficiencia de trabajo del equipo se podrá contar con 4 diferentes programas que ayudarán a dar uso correcto funcionamiento de la autoclave por parte de los operarios, además los programas que beneficiarán a los técnicos de mantenimiento. CICLO DE ROPA CICLO DE INSTRUMENTOS PRUEBA DE BOWIE DICK PRUEBA DE FUGAS DE AIRE PROGRAMAS DE ESTERILIZACIÓN

Prueba de Bowie Dick Es una prueba independiente de comprobación del vacío y la penetración del vapor. Se realiza como un ciclo normal de esterilización, en el primer ciclo de cada día, bajo las mismas condiciones. Parámetros de 134ºC en 3 minutos de esterilización y dos minutos de secado.

Prueba de fugas de aire Esta prueba se realiza bajo condiciones de vacío en la cámara hasta 1.5 psi, durante esa etapa se cierran todas las válvulas y la bomba. Los 5 minutos siguientes debe estabilizarse la presión. Los 10 minutos siguientes serán monitoreados para comprobar que no hayan fugas. Aceptable un cambio de presión de 0.4 psi.

Ingeniería de Detalle SISTEMA DE CONTROL PLC DIAGRAMAS DE TIEMPOS DE CICLOS DE ESTERILIZACIÓN DIAGRAMAS DE FLUJO SIMULACIONES

FUNCIONALIDAD TIPO DE CONTROL Sistema de control FUNCIONALIDAD TIPO DE CONTROL Control de temperatura en la cámara Control ON-OFF Con histéresis. Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

FUNCIONALIDAD TIPO DE CONTROL Sistema de control FUNCIONALIDAD TIPO DE CONTROL Control de presión en la camisa Control ON-OFF Con histéresis. Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

PLC Se utilizará el PLC Allan Bradley Micrologix 1100, para este PLC se requiere un módulo de entradas analógicas ya que solo cuenta con dos entradas análogas. Se escoge el módulo de entradas analógicas con la capacidad de leer al menos 4 sensores, contiene circuitos con una conexión directa de PT100, al igual que para los sensores de presión, este módulo será el 1762IF4.  Además de los ciclos para esterilizar diferentes tipos de materiales, se cuenta con dos programas más para evaluar la eficiencia del equipo, ciclo de prueba de Bowie & Dick y ciclo de prueba de fuga de aire, los mismos que serán descritos antes de presentar el diagrama de flujo correspondiente. Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

DIAGRAMA DE TIEMPOS CICLOS

Pantalla principal

Pantalla operador

Pantalla técnicos

Ciclo Ropa

Ciclo Instrumentos

Prueba de Bowie Dick

Prueba de Fugas

Prueba de Elementos

Prueba de Elementos

Prueba de Elementos, condiciones iniciales, puerta cerrada

Prueba de Elementos, condiciones iniciales, puerta cerrada

Etapa de vacío

Etapa de vacio, pulso de vapor

Etapa de calentamiento

Etapa de esterilización

Etapa de desfogue

Activación de la bomba

Etapa de secado

Etapa de igualdad de presiones

Fin de ciclo

Etapa de vacío, prueba de fugas

Tiempo de estabilidad

Tiempo de monitoreo

Análisis no hay fugas

Análisis hay fugas

Conclusiones y recomendaciones Las simulaciones de las entradas de los sensores permiten conocer el comportamiento sobre los elementos de control: válvulas y bomba, logrando la anticipación al efecto que tendrá cada valor de los 3 sensores de presión y el sensor de temperatura. Todos los elementos de control son de tipo todo o nada, lo cual sugiere un control ON OFF sobre cada válvula que interviene en el paso de vapor tanto al ingreso de vapor a la camisa como a la cámara, y de la misma manera se presenta en expulsión del vapor a través de la válvula de desfogue y bomba de agua encargada de la generación de vacío. Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

Conclusiones y recomendaciones El control ON OFF empleado requirió una histéresis, lo cual permite un tiempo de espera prudente a la hora de activar y desactivar las válvulas ayudando de esta manera al proceso de esterilización y evitando la continua activación de las válvulas que puede provocar daños sobre cada elemento. El aportar con ciclos para rutinas de mantenimiento, reduce de manera significativa los riesgos que atentan no solo al equipo sino a los técnicos al evitar abrir el equipo para comprobar el funcionamiento de cada elemento interno Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

Conclusiones y recomendaciones El diseño de los diagramas e información acerca de las características de cada elemento de control permitirán la implementación adecuada de los cambios necesarios para que la implementación del diseño realizado sea ejecutado de la manera correcta. Además de las seguridades eléctricas es de suma importancia contar con elementos mecánicos de seguridad que se activarán al superar presiones altas, además de las válvulas manuales que permiten culminar el ciclo en el que se encuentre el equipo al momento de darse un corte de energía que restrinja las acciones del PLC. Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

Conclusiones y recomendaciones La ingeniería Básica y conceptual logró realizar un estudio profundo de las características de cada elemento que interviene en el proceso de cada ciclo, esto contribuyó al diseño de la instrumentación, consideraciones en el dimensionamiento de los elementos y respectivas protecciones El acceso directo de los técnicos para realizar pruebas desde el software, contribuye de manera directa al ahorro de tiempo cuando se realizan mantenimientos preventivos, ya que se pueden localizar fugas en las tuberías sin necesidad de abrir el equipo y se tiene control directo sobre los elementos de control que permite activar y desactivar directamente las válvulas y la bomba de vacío. Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos

Conclusiones y recomendaciones Con la ayuda de químicos se logrará limpiar la cámara de manera que al final del tratamiento, desaparezcan todas aquellas incrustaciones acumuladas durante el periodo de 10 años que se tiene en funcionamiento la autoclave, dejando el equipo en un estado adecuado para ejecutar los ciclos propuestos. Se recomienda la ejecución de la prueba de los elementos durante cada mantenimiento preventivo, ya que no solo se comprueba los elementos eléctricos si no también los elementos de seguridad mecánicos en los que se puede tener un control directo para futuras revisiones. Autores:Ochoa Dayana-Mendoza Carlos