Le caratteristiche tecniche dei compressori medicali

Quando una struttura sanitaria decide di optare per la soluzione dell’aria compressa medicale al posto dell’aria medicinale sintetica, generalmente lo fa per assicurarsi autonomia della fornitura e quindi maggior sicurezza.

Il compressore medicale e tutto l’impianto di generazione di aria compressa devono essere specificatamente tarati per lo scopo. I parametri e gli standard da rispettare sono infatti molto più rigidi da quelli richiesti da un normale impianto di generazione di aria compressa industriale.

Bisognerà, in particolare modo, assicurare:

• La purezza dell’aria in uscita dal sistema di generazione dell’aria compressa, secondo determinati standard.
• La ridondanza del sistema stesso, ossia la capacità di garantire una fornitura d’aria medicale adeguata anche in caso di blocco, fermo, guasto o incidente, pena la vita dei pazienti.

Il raggiungimento di questi due obbiettivi si scontra ovviamente col problema dei costi: maggiore ridondanza significa infatti maggiori oneri di acquisto, installazione e manutenzione.

La ridondanza per i compressori medicali

Il primo obiettivo di qualsiasi sistema di produzione di aria medicale è ovviamente quello di assicurare la copertura costante – 24 ore su 24 – del massimo di fabbisogno possibile della struttura sanitaria, pena il rischio di vita per alcuni pazienti.

L’esperienza BOGE , maturata particolarmente in strutture ospedaliere nordeuropee, è che una capacità pari al triplo della quantità di aria compressa medicale richiesta in caso di punta massima di consumo è sufficiente a garantire un rischio di fermo di erogazione di aria medicale pari a zero. In questo senso va anche la normativa di riferimento.

Alcune strutture, tuttavia, preferiscono addirittura un livello quattro per arrivare a un indice di sicurezza praticamente assoluto.

Ai fini della definizione della portata dell’impianto, l’ospedale dovrà quindi calcolare il carico complessivo di aria medicinale di cui ha bisogno, tenendo conto dei seguenti fattori:

• La quantità immessa nel sistema deve garantire una erogazione a pressione costante per ogni punto di emissione / uscita 24 ore su 24;
• Il fabbisogno di aria compressa medicale non riguarda solamente i pazienti sottoposti a trattamento con questo farmaco, ma anche i dispositivi medici che ne fanno uso e che hanno bisogno di aria compressa con gli stessi requisiti di purezza.

I particolari requisiti di sicurezza degli impianti di generazione di aria compressa medicale

Per ottenere un livello adeguato di sicurezza degli impianti di generazione di aria compressa, è necessario adottare una struttura modulare, ossia suddividere l’impianto in unità indipendenti in modo che il blocco o malfunzionamento di una non influenzi il funzionamento delle altre.

Idealmente, ogni modulo avrà un generatore con i suoi sistemi di filtrazione e l’intero sistema sarà coordinato da un controller digitale collegato a una serie di sensori per verificare in ogni istante lo stato e il funzionamento delle unità modulari ad esso attaccate.

Una peculiarità dei sistemi di generazione di aria compressa medicale è che devono assicurare l’erogazione anche in caso di avaria del sistema di alimentazione elettrica, non solamente di guasto di un componente. Bisognerà quindi prevedere sufficienti bombole di stoccaggio in modo da poter disporre di una adeguata scorta in caso di fermo totale delle macchine.

La norma UNI EN ISO 7396-1 parla al riguardo di un sistema di alimentazione articolato su almeno tre fonti.

 In conclusione, un sistema di generazione di aria compressa medicale sarà quindi composto da:

• due moduli di compressione (un compressore medicale che parte immediatamente appena si blocca l’altro, oppure quando uno è fermo per la manutenzione);
• uno di stoccaggio (che supplisce il fermo degli altri due), per un totale di 3 unità (2 compressori e almeno 1 basato su bombole.

In questo modo si assicura una ridondanza su due fonti (produzione e immagazzinamento).

Altra considerazione non secondaria è prevedere eventualmente la differenziazione delle ubicazioni delle diverse fonti di produzione per evitare che un evento localizzato (per esempio un incendio) possa compromettere la produzione totale dell’aria medicale.

Il problema della ottimizzazione della gestione dei compressori medicali

La particolare ridondanza richiesta per i sistemi di generazione di aria compressa medicale per ospedali può creare la situazione paradossale di un parco macchine dove una parte dei dispositivi sono eccessivamente sfruttati mentre la maggioranza resta inerte o inutilizzata per la maggior parte della durata di vita dell’impianto.

Per questo motivo è bene creare un sistema di rotazione e turnazione dei vari moduli, in modo che l’usura delle macchine resti costante. Il vantaggio di questo sistema di gestione è quello di ridurre i costi di manutenzione legati alla eccessiva usura di una sola parte dei compressori, oltre ad abbassare il rischio di guasto / incidente.

I moderni dispositivi di controllo digitale consentono di creare dei veri e propri sistemi intelligenti da remoto, che automatizzano e garantiscono da errori umani non solo la delicata funzione di monitoraggio dei compressori medicali e degli altri macchinari coinvolti, ma anche la loro rotazione e turnazione.

Questi sistemi di controllo non vanno confusi coi dispositivi di monitoraggio della qualità dell’aria medicale prodotta ed erogata, che sostituisce un sistema a parte, e neppure con i controlli in corso di esercizio dell’impianto da svolgere periodicamente e manualmente da parte del personale tecnico e sanitario ospedaliero di cui alla norma UNI 11100:2011.

La simulazione con software per scegliere il compressore medicale ottimale

La scelta del tipo di compressore medicale (a vite, a pistone, etc.) è particolarmente delicata ai fini del contenimento dei costi, sia di acquisto che di consumo energetico.

Modelli a vite o a pistoni possono essere in astratto egualmente validi, ma risultare poi eccessivamente costosi all’atto pratico in base alla situazione concreta in cui vengono installati. La scelta dipende infatti da una serie di parametri legati alla singola struttura ospedaliera.

Per questo motivo è bene utilizzare in fase di progettazione degli impianti un software che simula il funzionamento del sistema per comprendere prima dell’acquisto i diversi costi opportunità delle varie soluzioni.

Per esempio, in caso di ospedale con consumi non eccessivi, si dimostra con una simulazione che i compressori a vite consumano di più dei compressori a pistone in quanto questi ultimi si spengono del tutto, al contrario dei primi.

Nel caso di grosse strutture, invece, i compressori a vite assicurano il maggior risparmio in quanto più efficienti e meno energivori. Come si vede dall’esempio, tutto dipende dalla singola struttura.

L’importanza della filtrazione

La qualità dell’aria erogata ai pazienti è il punto centrale da tenere sempre a mente quando si parla di compressori medicali (per le specifiche, si rinvia alla nostra guida generale sull’aria a uso medicale). Questo aspetto viene però garantito da altri dispositivi (filtri ed essiccatori) a cui bisognerà prestare particolare attenzione.

In particolare:

• Spetterà ai filtri eliminare ogni impurità dell’aria atmosferica che si utilizza per la compressione. I filtri dovranno essere posizionati sia a monte che a valle del compressore medicale.
• Agli essiccatori invece spetta il compito di abbattere l’umidità ai livelli richiesti.

Il sistema consigliato da BOGE si articola su sette passaggi, in modo da assicurare in ogni situazione una qualità di aria medicale sempre all’interno della normativa:

• Nei primi due stadi si procede al micro filtraggio delle particelle di olio, polvere, acqua.
• Nel terzo stadio si elimina l’umidità a – 40 gradi Celsius oltre all’anidride solforosa e all’ossido nitrico.
• Nel quarto e quinto stadio si filtra il monossido di carbonio.
• Nel sesto stadio si ha un filtraggio con carbone attivo.
• Nel settimo stadio si ha la eliminazione delle particelle create dal sistema di filtraggio.

Il processo è monitorato con appositi sensori oltre il punto di rugiada ed ha due livelli di ridondanza, in modo da assicurare il funzionamento anche in caso di manutenzione o sostituzione di alcuni dei filtri.

L’importanza della filtrazione è ben documentata dal caso di un ospedale che captando l’aria da comprimere da un bosco, di notte sperimentava un eccesso di presenza di anidride carbonica prodotta dagli alberi per fotosintesi. In sostanza, non è solamente un problema di inquinamento.

Conclusioni

Filtraggio, ridondanza e consumi energetici sono i parametri da tenere a mente quando si progetta un impianto di generazione di aria compressa medicale. Per la scelta del compressore medicale più idoneo al caso di specie, è possibile utilizzare apposite simulazioni realizzate con dei software.

BOGE offre una ampia serie di dispositivi adatti a produrre aria compressa per ospedali, che va dai compressori medicali sia a vite che a pistone, ai sistemi di filtrazione ed essicazione e a quelli di monitoraggio e controllo come Airprovis e Airstatus