Autoclave – Que es, para que sirve, funcionamiento, temperatura, esterilización

Autoclave – Que es, para que sirve, funcionamiento, temperatura, esterilización

La definición de autoclave es una cámara de presión que se utiliza para realizar procesos industriales que requieren temperatura y presión elevadas diferentes a la presión del aire en el ambiente. Un autoclave se utiliza para esterilizar el equipo quirúrgico, los instrumentos del laboratorio, artículos farmacéuticos y otros materiales. Puede esterilizar los sólidos, líquidos, huecos e instrumentos de varias formas y tamaños. Los autoclaves varían en tamaño, forma y funcionalidad.

Un autoclave muy básico es similar a una olla a presión ya que ambos utilizan la energía del vapor para matar las bacterias, las esporas y los gérmenes resistentes al agua hirviendo y a los detergentes.

Fue inventada por Charles Chamberland en 1879 aunque un precursor conocido como el digestor del vapor fue creado por Denis Papin en 1679. En aquella época los investigadores empezaron a entender las ventajas de la cirugía estéril, y los médicos necesitaban un método de esterilización más confiable por lo que sus beneficios fueron pronto evidentes y se convirtió en una parte esencial del hospital.

Los autoclaves se utilizan en aplicaciones médicas para realizar la esterilización y en la industria química para hacer recubrimientos, vulcanizar caucho y para síntesis hidrotermal. También se utilizan en aplicaciones industriales, especialmente en lo que se refiere a los composites.

El calor húmedo en forma de vapor presurizado se considera el método más seguro para la destrucción de todas las formas de vida, incluyendo las esporas bacterianas. Este método se incorpora en este dispositivo que es un componente esencial de los laboratorios.

La esterilización segura con calor húmedo requiere temperaturas por encima de las del agua hirviendo. Estas altas temperaturas son más comúnmente alcanzadas por el vapor bajo presión en un autoclave. El autoclave es el método preferido de esterilización, a menos que el material a esterilizar pueda ser dañado por el calor o la humedad. La esterilización en un autoclave es más eficaz cuando los organismos son contactados directamente por el vapor o están contenidos en un pequeño volumen de líquido acuoso principalmente en agua.

 

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Una cámara de autoclave esteriliza los instrumentos médicos o de laboratorio al calentarlos por encima del punto de ebullición. La mayoría de las clínicas tienen autoclaves de mesa, de tamaño similar a los hornos de microondas. Los hospitales utilizan autoclaves grandes, también llamados autoclaves horizontales. Normalmente se encuentran en el Departamento central de servicios estériles y pueden procesar numerosos instrumentos quirúrgicos en un ciclo de esterilización único, satisfaciendo la demanda continua de equipos estériles en quirófanos y salas de emergencia.

Muchos autoclaves se utilizan para esterilizar equipos y suministros al someterlos a vapor saturado de alta presión a 121° durante unos 15 a 20 minutos dependiendo del tamaño de la carga y del contenido.

Cuando se trata de transferir grandes cantidades de energía a un objeto que requiere esterilización, nada es más poderoso que el vapor. La calidad del vapor es es crucial para el funcionamiento apropiado del autoclave y el proceso de la esterilización por lo que esta determinada por varios parámetros. Dos parámetros son los más importantes: el nivel de gases no condensables y el nivel de humedad, la composición óptima de vapor dentro de un autoclave es 3% líquido y 97% gas.

Cualquier cambio en el porcentaje de humedad aumenta o disminuye el tiempo de esterilización. En la práctica, el tiempo de esterilización se calcula de acuerdo con las condiciones óptimas de vapor y la capacidad del vapor para transferir energía a la carga no estéril antes de la esterilización. Después de todo, una de las ventajas más importantes de la esterilización de la autoclave del vapor es que requiere considerablemente menos tiempo y calor que un esterilizador seco del calor, debido a la capacidad del vapor de transferir energía.

 

 

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Para que sirve un autoclave

El autoclave de esterilización es ampliamente utilizado en la microbiología, medicina, podología, tatuaje, perforación del cuerpo, veterinaría, micología, casas fúnebres, odontología y la fabricación de las prótesis. Varían en tamaño y función dependiendo de los medios que se esterilizarán.

Se suele usar mucho con tubos de ensayo de laboratorio, otros equipos, instrumental quirúrgico y desechos médicos. Un uso reciente y cada vez más popular es el tratamiento y la esterilización del material de desecho tal como basura patógena del hospital. Las máquinas de esta categoría operan en gran medida bajo los mismos principios que los autoclaves convencionales, ya que son capaces de neutralizar los agentes potencialmente infecciosos mediante el uso de vapor presurizado y agua sobrecalentada.

Una nueva generación de convertidores de residuos es capaz de lograr el mismo efecto sin un recipiente a presión para esterilizar medios de cultivo, material de goma, batas, apósitos o guantes. Es particularmente útil para los materiales que no pueden soportar la temperatura más alta de un horno de aire caliente.

También ampliamente utilizados para curar compuestos y en la vulcanización del caucho. El alto calor y la presión que permiten ayuda para asegurar que las mejores características físicas posibles son repetibles. La industria aeroespacial tienen autoclaves de más de 50 pies (15 m) de largo, algunas más de 3 metros de ancho.

Otros tipos de autoclave se utilizan para cultivar cristales bajo altas temperaturas y presiones. Los cristales sintéticos del cuarzo usados en la industria electrónica crecen en autoclaves. El envasado de paracaídas para aplicaciones especializadas se puede realizar bajo vacío .

 

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Como funciona un autoclave

Un autoclave es esencialmente un gran receptáculo de acero a través del cual circula vapor u otro gas para esterilizar cosas, realizar experimentos científicos o realizar procesos industriales. Típicamente las cámaras en autoclaves son cilíndricas, porque los cilindros son capaces de soportar mas presiones extremas que las cajas, cuyos bordes se convierten en puntos débiles que pueden romperse.

La alta presión los hace autosellantes aunque por razones de seguridad la mayoría también se sellan manualmente desde el exterior. Al igual que en una olla a presión una válvula de seguridad asegura que la presión del vapor no puede acumularse a un nivel peligroso.

El principio básico de la química es que cuando la presión de un gas aumenta, la temperatura del gas aumenta proporcionalmente. Por ejemplo, cuando el vapor fluye libremente a una temperatura de 100 grados se coloca bajo una presión de 1 atmósfera sobre la presión del nivel del mar la temperatura sube a 121 grados. Aumentar la presión a 20 psi eleva la temperatura a 126 grados.

De esta manera el vapor es un gas, aumentando su presión en un sistema cerrado aumenta su temperatura. Como las moléculas de agua en vapor se llenan de más energía, su penetración aumenta substancialmente. Este principio se utiliza para reducir el tiempo de cocción en la olla a presión casera y para reducir el tiempo de esterilización en el autoclave. Es importante notar que el agente de esterilización es el calor húmedo, no la presión.

Una vez que la cámara está sellada, todo el aire se retira de él, ya sea por una bomba de vacío simple o por bombeo en vapor para forzar el aire fuera. A continuación el vapor se bombea a través de la cámara a una presión más alta que la presión atmosférica normal, por lo que alcanza una temperatura de alrededor de 121 a 140 °.

Una vez que se alcanza la temperatura requerida, un termostato inicia y comienza un temporizador. El bombeo de vapor continúa durante un mínimo de aproximadamente 3 minutos y un máximo de aproximadamente 15 a 20 minutos (temperaturas más altas significan tiempos más cortos), generalmente el tiempo suficiente para matar la mayoría de los microorganismos.

El tiempo de esterilización exacto depende de una variedad de factores, incluyendo el nivel probable de la contaminación de los artículos que son esterilizados en autoclave. Los artículos mas contaminados tardarán más tiempo en esterilizarse porque contienen más microbios y si el vapor puede circular más libremente el autoclave será más rápido y más eficaz.

La seguridad es importante ya que está usando vapor de alta presión y alta temperatura, usted tiene que ser especialmente cuidadoso cuando abre un autoclave para que no hay liberación repentina de presión que podría causar una explosión peligrosa del vapor.

 

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Autoclave médico

Un autoclave médico es un dispositivo que utiliza el vapor para esterilizar el equipo y otros objetos. Esto significa que todas las bacterias, virus, hongos y esporas están inactivadas. Sin embargo, los priones y algunas toxinas liberadas por ciertas bacterias, no pueden ser destruidas por el autoclave a 134 ° durante tres minutos o 121 ° durante 15 minutos.

Aunque una gran variedad de especies pueden sobrevivir a temperaturas superiores a 121°, no se sabe que las arqueas son infecciosas o representan un riesgo para la salud de los seres humanos; de hecho su bioquímica es tan vastamente diferente a la nuestra y su tasa de multiplicación es demasiado lenta para que los microbiólogos se preocupen por ellos.

Las autoclaves se encuentran en muchos entornos médicos, laboratorios y otros lugares que necesitan para garantizar la esterilidad de un objeto. Muchos procedimientos hoy en día emplean artículos de uso único en lugar de artículos esterilizables y reutilizables. Esto primero sucedió con las agujas hipodérmicas, pero hoy muchos instrumentos quirúrgicos son comúnmente artículos reutilizables.

Los autoclaves son de especial importancia en los países más pobres debido a la mayor cantidad de equipos que se reutilizan.

El papel y otros productos que puedan ser dañados por el vapor también deben ser esterilizados de otra manera. En todos los autoclaves, los artículos deben separarse siempre para permitir que el vapor penetre la carga uniformemente.

Se utiliza a menudo para esterilizar los desechos médicos antes de su eliminación en el flujo de desechos sólidos estándar. Esta aplicación se ha vuelto más común como alternativa a la incineración debido a las preocupaciones ambientales y de salud que se plantean debido a los subproductos de combustión emitidos por los incineradores. La incineración o un proceso similar de la oxidación termal sigue siendo generalmente obligatorio para los desechos patológicos y otros desechos médicos muy tóxicos o infecciosos.

En odontología proporcionan esterilización de instrumentos dentales que pueden ser guardados, una vez esterilizados usando un autoclave del vacío por hasta 12 meses usando bolsas selladas.

La mayor parte de los autoclaves de grado médico del mundo industrializado están regulados por lo que se limitan a ejecutar ciclos aprobados por el regulador. Debido a que están optimizados para el uso continuo del hospital, favorecen los diseños rectangulares, requieren regímenes de mantenimiento exigentes, y son costosos de operar. Un autoclave de grado médico calibrado correctamente utiliza miles de litros de agua cada día, independientemente de la tarea, con un consumo de energía eléctrica elevado.

 

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Autoclave en alimentación

El ritmo acelerado de la investigación biomédica ha impulsado el desarrollo de un autoclave en alimentación más pequeño, perfecto para otros mercados, incluyendo cocinas industriales, cervecerías y otras instalaciones de producción de alimentos. Con el cambio de la industria hacia un modelo proactivo de seguridad alimentaria, los autoclaves se han vuelto más importantes que nunca para prevenir brotes de e.coli y otras enfermedades transmitidas por los alimentos.

Los autoclaves de grado de investigación modernos equipados con sistemas de control computarizados pueden variar con precisión los ajustes de temperatura y presión a lo largo del ciclo, lo que los convierte en ideales para la investigación y el desarrollo, así como la garantía de calidad y la vida útil en pruebas alimentarias. El autoclave puede ayudarle a conseguir nuevos cultivos de levadura para hacer cerveza y hacer las pruebas aceleradas de la vida útil de alimentos.

 

 

Autoclave en investigación

El autoclave se utiliza cada vez más en una amplia gama en la educación, la investigación biomédica donde la eficacia, la facilidad de uso y la flexibilidad se necesitan. Los autoclaves de grado de investigación pueden configurarse para su operación por pasos.

Esto permite mantener un aislamiento absoluto entre áreas de trabajo limpias y potencialmente contaminadas. Los autoclaves de investigación de paso son especialmente importantes en las instalaciones peligrosas. Los autoclaves de grado de investigación están diseñados principalmente para la eficiencia, la flexibilidad y la facilidad de uso. Se basan en diseños de cámara de presión cilíndricos eficientes, están diseñados para uso intermitente, y tienen controles programables altamente personalizables.

 

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Autoclave industrial

Aunque los más conocidos como esterilizadores, los autoclaves también se pueden utilizar para llevar a cabo todo tipo de procesos industriales y experimentos científicos que funcionan mejor a altas temperaturas y presiones. A diferencia de las autoclaves para esterilización, que normalmente circulan por el vapor, las autoclaves industriales pueden hacer circular otros gases para estimular reacciones químicas particulares. Se utilizan a menudo para curar materiales como por ejemplo:

El caucho puede ser vulcanizado (calentado, templado y endurecido con azufre) en un autoclave.

El nylon (un plástico) se puede hacer cocinando una solución concentrada de la sal en un autoclave para la polimerización de la condensación.

El polietileno se puede hacer circulando aire o peróxidos orgánicos a través de un autoclave para polimerizar etileno.

Los materiales de avión hechos de materiales compuestos también se curan típicamente en grandes autoclaves industriales.

Algunas autoclaves combinan elementos tanto de esterilización como de fabricación industrial. Por ejemplo, los tapones de botellas de corcho natural tienen que ser hervidos y esterilizados antes de que sean adecuados para su uso. Tradicionalmente, eso se hacía en grandes tanques de agua; ahora es mucho más probable que se haga a gran escala en autoclaves industriales controlados por computadora.

Un autoclave aplica tanto calor como presión a la carga de trabajo colocada dentro de ella. Típicamente, hay dos clases de autoclave. Aquellos presurizados con cargas de trabajo de proceso de vapor que pueden soportar la exposición al agua, mientras que la circulación de gas caliente proporciona mayor flexibilidad y control de la atmósfera de calefacción. El proceso por autoclave es mucho más costoso que la calefacción del horno y por lo tanto se utiliza generalmente solamente cuando la presión isoestática se debe aplicar a una carga de trabajo de la forma comparativamente compleja. Para piezas planas más pequeñas, las prensas calentadas ofrecen tiempos de ciclo mucho más cortos.

En otros usos, la presión no es requerida por el proceso pero es integral con el uso del vapor, puesto que la temperatura del vapor se relaciona directamente con la presión del vapor. La vulcanización de caucho ejemplifica esta categoría de autoclave. Para los requisitos excepcionales, tales como el curado de los inyectores de motor compuestos ablativos del cohete y del misil, un hidroclave puede ser utilizado, pero esto implica costes extremadamente altos del equipo y riesgos elevados en la operación. El hidroclave está presurizado con agua y la presión guarda el agua en fase líquida a pesar de la temperatura alta.

El componente clave del autoclave industrial es la puerta de apertura rápida y es también el componente crítico en coste de la construcción del autoclave. Por un lado, el operador debe poder abrir y cerrar la puerta rápida fácilmente y por otro lado, la puerta debe satisfacer los estrictos requisitos de seguridad. Tal es la calidad del diseño de la puerta de la autoclave que se experimentan solo cinco o seis averías de autoclave anualmente.

El diseño de la autoclave es conducido por varios estándares de seguridad y los gobiernos locales también pueden imponer requisitos de licencia relacionados con la operación de autoclave.

 

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Temperatura del esterilizador

Autoclave de vapor                         121 C 15psi 15min

artículos sin envolver                       132 C 30psi 3min

artículos ligeramente envueltos        132 C 30psi 8min

artículos fuertemente envueltos       132 C 30psi 10min

Envuelto en calor seco                     170 C 60 min

160ºC 120 min

150ºC 150 min

140ºC 180 min

121ºC 12 horas

Calor seco (flujo rápido)                   190 C 6min

artículos sin envolver

 

Calor seco (flujo rápido)                   190 C 12 min

artículos envasados

 

Vapor químico                                 132C    20/40psi     20 min

 

 

Precio de una autoclave

El precio de un autoclave varía enormemente en función de lo que se ha diseñado y construido en él. Es sensible a algunos factores e insensible a otros. El precio dependerá en gran medida de su diámetro y en un grado mucho menor en su longitud.

Algunas de las características de un autoclave permiten una amplia gama de opciones, y algunas de ellas pueden afectar drásticamente el precio. Al considerar la adquisición de un autoclave, es prudente no dar nada por sentado; mira todas las opciones y variaciones posibles. Esto incluye si el autoclave es el medio óptimo para lograr el requisito de proceso.

La nueva tecnología en composites avanzados está reduciendo la supremacía que el autoclave tenía durante mucho tiempo en la industria. Mientras que doblar la presión del diseño pudo aumentar el coste del autoclave por el 50 por ciento, doblando el diámetro pudo doblar o triplicar su coste.

Por otro lado, los aumentos de longitud son sorprendentemente baratos. La duplicación de la longitud de un autoclave de 1,8 m de diámetro podría añadir tan sólo un cinco o seis por ciento al precio final.

Como regla general, es más rentable pensar en la longitud en incrementos de cinco y diez pies. La adición de un pie de longitud a un buque de 20 pies de largo (6,1 m) no es mucho más barato que añadir otros cinco pies. Esto se basa en la práctica habitual de fabricar el recipiente a presión de 5 o 10 pies de ancho (1,5 o 3,0 m) de placas enrolladas.

Varias pulgadas de aislamiento se deben agregar al diámetro de trabajo interior para conseguir el diámetro del recipiente de presión. Poner el aislamiento en el exterior rinde el recipiente más pequeño de la presión para un diámetro de trabajo interior dado, pero la energía requerida para calentar el buque sí mismo cada ciclo pronto hace esto una manera muy poco atractiva de economizar, a menos que la inyección del vapor se utilice para calefacción, en cuyo caso se debe utilizar aislamiento externo.

Para la mayoría de las máquinas, figura en cuatro a seis pulgadas de espesor de aislamiento. En máquinas clasificadas a menos de 149°, esto se puede reducir a 76 mm. Para temperaturas superiores a los 316° , se debe aumentar a ocho pulgadas o más. Esto afecta el diámetro perceptiblemente.

Si el precio es un problema importante, algunos cambios pueden restringirlo sin renunciar a capacidades importantes, mientras que otros pueden ser eliminados sólo al costo de reducir materialmente la funcionalidad y el valor de la máquina.

Los precios de autoclave varían espectacularmente de un fabricante a otro. No es prudente suponer que cada fabricante o vendedor de autoclaves cobrará el mismo precio por una determinada configuración.

Además los precios de las máquinas usadas pueden variar bastante. No es infrecuente encontrar las máquinas usadas tasadas bien sobre las nuevas, así como autoclaves apenas usados que vendieron en una subasta.

Al mirar si comprar un nuevo autoclave o una máquina existente, el comprador encontrará que las máquinas usadas pueden o no ser menos costosas que uno nuevo construido a sus especificaciones exactas y que pueden ser muy difíciles de encontrar el requerido. Si una máquina usada que tiene los requisitos está situada en un precio razonable puede comprobar cosas tales como el desgaste de la bisagra de puerta, modificaciones indocumentadas hechas por el usuario y la disponibilidad de la presión.

Para estar realmente seguro, pida las impresiones de la construcción y después compárelos con la máquina. Las adiciones no inspeccionadas hechas después de la inspección del seguro pueden ser insignificantes pero pueden permitir que una compañía de seguros no permita una reclamación por daños si ocurre algo desastroso.

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