1°C

Connaissance dela vapeurDr Dominique GOULLETStérilisation Centrale des Hôpitaux deLyon

Pourquoi la vapeur ?• C’est le corps qui contient le plus d’énergieemmagasinée et libérable instantanément• Elle permet d’atteindre la températurelimite de la vie (110°C)• La notion de Fo permet de calculer que lapuissance destructrice de la vapeur surles spores est quasiment infinie

Comment agit la vapeur surles agents pathogènes ?• Coagulation• Hydrolyse (= cracking)

La vapeur contient7 fois plus de caloriesque l’eau bouillante==

Au niveau moléculaire• Chaleur latente = énergie qui fait varier l’étatd’un corps sans modifier la température. Cetteénergie reçue entraîne la rupture des liaisonsélectrostatiques de type hydrogène entre lesmolécules ; la structure est désordonnée, lesmolécules sont libres• Condensation de la vapeur : cette quantitéde chaleur libérée par ré-établissement desliaisons éléctrostatiques entre les molécules, lorsde la condensation, est considérable ; c’est ce quipermet de chauffer la charge, et surtout de tuertout micro-organisme

La vapeur d’eau : aspectsénergétiquesQuantitatif• VaporisationChaleur totale de la vapeur =Chaleur sensible (enthalpie) t° -->ébullition+ chaleur latente de vaporisation ébullition -->vapeur= 539 kcal/kg• Condensation1 kg vapeur libère 539 kcal en se condensant

218Pression en barsDiagramme d'état de l'eau – courbe de RegnaultCourbe de Regnaultde vapeur d'eau saturée32FusionVapeur sursaturéeVapeur surchauffée1Solide Liquide Vapeur0SublimationVaporisation0 100 121 134 143 374Température °C

Transformations de l’eauSublimation Condensation Liquéfaction

La vapeur d ’eau saturée sèche= celle qui est en équilibre avec l’eau enébullition ni surchauffée ni sursaturée

Exemple quotidien de vapeursaturée et sursaturéeVapeursursaturéeVapeursaturée

Correspondance température-pressionen vapeur saturanteTable de Regnault Henri-Victor REGNAULT (1810 - 1878)Température °C Pression relative Pression absolue(effective) bar hPa kPa112 0,52 1 533 153,3115 0,67 1 683 168,3121 1,02 2 033 203,3125 1,30 2 313 231,3134 2,05 3 063 306,3135 2,12 3 130 313,0136 2,20 3 213 321,3138 2,40 3 413 341,3

Pression relative/absolue• Si l’on observe le manomètrede pression de la chambre d’unstérilisateur, on constate que,porte ouverte, l’aiguille indique0 hPa. Il s’agit là d’unepression relative qui ne tientpas compte de la pressionatmosphérique.• La pression absolue est en faitl’addition de la pressionatmosphérique et de lapression ajoutée.• Un cycle de stérilisation à134°C se déroule donc à unepression absolue de 1000 +2000 soit environ 3000 hPa.• Pression absolue Pression relative3013 hPa 2013 hPa2013 hPa 1013 hPaPressionatmosphérique1013 hPa 0 hPa0 hPa - 1013 hPaVide

Autres moyens pour vérifier si lavapeur est saturée : algoritmes• T° en fonction de la pression absolue (en bar)t = a + bp + cp² + dp 3 + ep 4 + fp 5 + gp 6• Autres formules (approximatives)Les valeurs sont approximativement linéaires entre 130°C et 136°Cy = 0,0116 x + 98,705 (R² = 0,996)x en mbar absolus et y = température(approximative à 0,15/7,7 % erreur sur plage 90-300°C)• Formule (très) empirique de Duperray : P = 4• 1°C correspond à 90 mbar entre 134°C et 137°C100a=+55,681073470b= +67,733233460c=-33,464424360d=+11,997873e=-2,638552058f=+0,318180195g=-0,016061048

Tolérances1°C correspond à 90 mbarParamètreEnregistreurRésolutionselon NF EN285Précisionselon NF EN285Sur lediagramme,on peutapprécier :Température 0,1°C (num)à 1°C (ana)PressionTemps10 (num) à50 mbar (ana)±1 % 1°C (1/4grad)±1,6 % 50 mbar(1/2 grad)± 5 s pour3,5 min1 mm = 15 s± 11 s pour18 min14

Comment savoir si l’on setrouve en vapeur saturée ?• Rappel : 1°C correspond à 90 mbar• Il n’y a pas d’incertitude à appliquer sur latable de Regnault• Lire la pression (la plus facile à apprécier avecprécision)• Regarder, sur la table de Regnault, si latempérature lue se situe bien dansl’intervalle de 1°C par rapport à latempérature théorique

ExemplesT° ou P° luesur lediagrammeT° ou P°correspondantelue surle diagrammeVt ou Vp luedans latable desvapeursDifférenceentre T° ou P°théorique et t°mesurée ou P°comprise dansla marge de1°C ou de 90mbar ?Décision3096 mbar 134,4°C 134,6°C 0,2 °C =OUI OK3105 mbar 135,8°C 134,7°C 1,1 °C = NON PAS OK134,5 °C 3060 mbar 3087 mbar 27 mbar = OUI OK134,9 °C 3217 mbar 3123 94 mbar = NON PAS OK• Vt ou Vp= valeur théorique de la température à une pression donnée ou valeurthéorique de la pression à une température donnée (lue dans table de vapeurs)

T° ou P° luesur lediagrammeT° ou P°correspondante lue sur lediagrammeVt ou Vp luedans la tabledes vapeursDifférence entreT° théorique ett° mesuréecomprise dans lamarge de 1°Cou de 90 mbar ?Décision3096 mbar 134,4°C 134,6°C 0,2 °C =OUI OK3105 mbar 135,8°C 134,7 1,1 °C = NON PAS OK134,5 °C 3060 mbar 3087 mbar 27 mbar = OUI OK134,9 °C 3217 mbar 3123 94 mbar = NON PAS OK

Mélange de gaz

John DALTON (1766-1844)Loi de DaltonP totale = Σ pressions partielles• Pour la vapeur :P totale = P air + P vapeur• Exercice : quelle est la t° atteinte lors de la 1 èreDifférents types de cyclesinjection de vapeur ? (cycle instruments 134°C) ?• Cycle en surpression/dépression(pour instruments)Temps de maintienPー atm.VidePré-traitementPlateauthermiqueEvacuation/séchageRetour Pーatm.

Moyens pour s’assurer dela qualité de la vapeur

21NF CEN ISO/TS 17 665-2 :Qualification opérationnelle• Test de fuite• Vitesse de changement de pression =pression dynamique• Tests thermométrique• Tests charge creuse• Paquet d’essai métallique• Détecteur d’air• Qualité vapeur (Re QO : vérification annuelle)• Gaz non condensables• Siccité vapeur• Absence de surchauffe (superheat)• Impuretés dans l’eau

Steam text kit KSA22

Gaz non condensablesMesure du volumede gaz dans laburetterapporté auvolume de vapeurcondensée dansl’éprouvette23

GNC : critiques• GNC : 3,5% de mL de GNC/100mL decondensat. Il faut donc pouvoir détecter unvolume de 3,5 mL dans un volume de vapeurde 50 000mL à 2,5 bar= 0,01 % = irréalisable, pas sérieux !• Test empirique dépendant de plusieursgrandeurs physiques non contrôlables avec lesappareils archaïques décrits : le volumedépend entre autres de la t°, du débit et de lapression*24

Titre de vapeur = (siccité)Mesure del’augmentation de latempérature provoquéepar la condensationdune quantité donnéede vapeur25

Siccité de la vapeur : critiques• Siccité = énergie latente. Une vapeurcontenant 50 % d’eau en phase liquide n’aqu’un contenu en énergie équivalent à 90 %de sa chaleur latente théorique à sa pressionde saturation critère important, mais…• Nombreuses erreurs dues à la méthode26

SurchauffeMesure de latempératureprovoquée par lavapeur lorsqu’elle sedétend à pressionatmosphérique27

Absence de superheat : critique• Un petite surchauffe est préférable à unevapeur sursaturée• Le critère d’acceptation pour ce test indique “lasurchauffe mesurée dans la vapeur libre à lapression atmosphérique ne doit pas dépasser25 K”28

Qualité de l’eau d’alimentationdes générateursTH = somme Ca++et Mg ++1°F = 1 meq/l/5 ou1 meq/l = 5° FCondensat/corrosionmatériauxCondensat/contaminationde la chargeEauElément recherché alimentationConductivité ≤ 5 µS/cm ≤ 3 µS/cm ≤ 35 µS/cmpH 5 à 7,5 5 à 7 Pharm. Europ.Résidu d'évaporation ≤ 10 mg/L ≤ 30 mg/LDureté ≤ 0,02 mmol/L ≤ 0,02 mmol/L Pharm. Europ.Chlorures ≤ 2 mg/L ≤ 0,5 mg/L ≤ 0,1 mg/L(Chlore libre)≤ 0,1mg/LFer ≤ 0,2 mg/L ≤ 0,1 mg/LCadmium ≤ 0,005 mg/L ≤ 0,005 mg/LTraces de métaux lourds ≤ 0,1mg/L ≤ 0,1mg/L ≤ 0,1mg/LPlomb ≤ 0,05 mg/L ≤ 0,05 mg/LPhosphate (P2O5) ≤ 0,5 mg/L ≤ 0,1 mg/L ≤ 0,1 mg/LSilicates (SiO2) ≤ 1 mg/L ≤ 0,1 mg/L ≤ 0,1 mg/LAmmoniumNitrateSulfateSubstances oxydablesEndotaoxines bactériennes≤ 0,2 mg/L≤ 0,2 mg/LPharm. Europ.Pharm. Europ.≤ 0,25 EU/mL

Danger lié à la pression• La pression est égale à une force serépartissant sur une surface :• P = F d’où F = P x SSP = Pression, enkgf/cm²,F = force, en kgfS = surface en cm²• Toute précaution doit être prise pour êtresûr de n’ouvrir les portes que lorsque lapression est revenue à la pressionatmosphérique

Si l’on ouvre la porte avant lachute complète de la pression• S’il restait une pression résiduelle de100 mbar dans l’autoclave défini ciavant,la force qui s’exerce sur la porteest encore de 490 kg.

Simple petit calcul• Quelle est la force exercée sur une ported’autoclave de section carrée de 70 cm decôté, la pression étant de 2 bars ?70 cm• F = P x S avec P en kgf/cm² et S en cm²P = 2 bar= 2kgf/cm² F = ?• S = 70 x 70 = 4900 cm²• F = 2 x 4900 = 9800 kg =9,8 tonnes !