MODELLAZIONE DI UNO STERILIZZATORE A VAPORE MEDIANTE CODICE DI CALCOLO

1. CISA PRODUCTION S.R.L.
MODELLAZIONE DI UNO
STERILIZZATORE A VAPORE
MEDIANTE CODICE DI CALCOLO

2. Il gruppo di lavoro
Università degli studi di Pisa - Scuola di Ingegneria
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL’ENERGIA, DEI SISTEMI,
DEL TERRITORIO E DELLE COSTRUZIONI
Il progetto si è svolto nell’ambito di un tirocinio curriculare svolto presso Cisa
Production srl finalizzato alla preparazione e scrittura di una tesi di laurea specialistica.
• Relatore esterno (CISA): Ing. Francesco Crotti
• Relatori (Unipi): Prof. Ing. Marco Antonelli, Prof. Ing. Andrea Baccioli,
• Relatore esterno (Bsim): Ing. Antonino Familiare
• Candidato: Giacomo Bruno
Si ringrazia per il supporto sul software:

3. Descrizione
Partendo dalla caratteristiche reali di uno sterilizzatore ospedaliero, modello Cisa P-6410 con volume di 434
litri e generatore di vapore di 41 litri da 27 kW, è stato sviluppato un modello matematico del macchinario,
utilizzando il software Simcenter AMESim di Siemens.
Dall’analisi del modello reale, sono stati individuati, al fine della creazione del modello, 4 principali circuiti
che interagiscono fra loro:
• Circuito del vapore saturo
• Circuito di recupero della condensa
• Circuito dell’acqua fredda
• Circuito dell’aria sterile

4. Obiettivi e destinatari del lavoro
Lo scopo del progetto è stato quello di individuare le variabili di maggior interesse che vanno ad influenzare
l’efficienza del ciclo a livello energetico, in modo tale da sviluppare un sistema predittivo affidabile. Questo
permette agli utilizzatori di avere in fase di progettazione uno strumento sia per quantificare i consumi
energetici e le tempistiche dei cicli di sterilizzazione e sia per verificare il corretto dimensionamento
dell’apparecchiatura sulla base del carico da inserire al suo interno.
Gli obiettivi prefissati del progetto erano:
• Studio dei cicli di sterilizzazione al variare del carico e del tipo di ciclo (B1 o B3);
• Sviluppo di un modello matematico 0D/1D, validato con dati sperimentali, in grado di simulare
l’andamento delle funzioni di interesse (e.g. pressione e temperatura camera, energia, durata);
• Studio di sensibilità del modello sviluppato rispetto al variare della superficie di scambio del materiale;
• Verifica della stabilità del modello al variare del dimensionamento dei principali componenti;
• Verifica della stabilità del modello al variare della temperatura di sterilizzazione.

5. Risultati
Dal modello matematico dello sterilizzatore Cisa:
• I cicli simulati hanno avuto un riscontro positivo
rispetto ai dati ottenuti dai cicli reali.
• Predizione soddisfacente delle funzioni di
pressione, consumo energetico e durata dei cicli
con errore massimo del 10%
• E’ stata verificata una stabilità del modello alle
variazioni di parametri di interesse:
✓ Superficie di scambio (Ss)
✓ Volume camera (Vcam)
1650
1750
1850
1950
0,12 0,18 0,24 0,3 0,36 0,42
Tempo
[sec]
Area di scambio [m2]
B1
B3
0,201
0,147
0,163
0,108
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
1 2
Consumo
specifico
[kWh/kg]
6410
6420
Pieno carico
Metà carico
N° container Massa
[kg]
EnReal
[kWh]
EnSpecReal
[kWh/kg]
EnSim
[kWh]
EnSpecSim
[kWh/kg]
Ciclo B1
3 container 45 9,1 0,202 9,05 0,201
6 container 90 14,11 0,157 13,24 0,147
Ciclo B3
3 container 45 9,45 0,210 8,47 0,188
6 container 90 11,99 0,133 11,19 0,124

6. Francesco Crotti
francesco.crotti@cisagroup.it
Direttore Tecnico e Ricerca e Sviluppo