Analyse comparative des différentes sources de production d’oxygène29

CHAPITRE 3 : ETUDE PRELIMINAIRE EN VUE DE L’INSTALLATION

3.6. Analyse comparative des différentes sources de production d’oxygène29

Il existe différentes sources de production de l’oxygène comme : la production par cryogénie, la production par PSA, le concentrateur d’oxygène.

En effet, la production par cryogénie est plus coûteux et présente un risque d’incendie et de rupture de stock mais peut être utilisé indépendamment de l’énergie électrique et de façon silencieuse. La production par PSA présente pratiquement les mêmes avantages et inconvénients que la production par cryogénie à la différence qu’il est moins cher. Le concentrateur d’oxygène par contre, est très moins cher, bon pour les situations d’urgence qui nécessite le déplacement de l’administrateur de soins et ne présente pratiquement pas de risque d’incendie mais n’assure pas tout le besoin de CHUZ/AS.

Après nos recherches, l’installation d’une centrale de production d’oxygène PSA réalise un système de production d’oxygène économique, rationnel et idéal pour les hôpitaux. Cette dernière fera l’objet de notre étude car nous voulons assurer une indépendance dans l’approvisionnement de l’oxygène pour l’hôpital de zone d’Abomey-Calavi/Sô-Ava pour une continuité des soins sans rupture.

3.7. Présentation de la centrale à installer au CHUZ/AS

L’unité de production d’oxygène par procédé PSA fonctionne comme suit :

L’air ambiant est aspiré et comprimé par un compresseur d’air. Cet air, dirigé vers une chaîne de filtration munie d’un groupe de réfrigération permettant d’éliminer par condensation la majorité de l’eau afin d’éviter une saturation rapide des zéolites, et stocké dans un réservoir d’air comprimé.

Il passe ensuite par le générateur d’oxygène qui est constitué, dans sa forme classique, de deux colonnes d’adsorption, contenant la zéolithe, alternativement pressurisées et dépressurisées en 4 étapes. L’étape de saturation est la phase de production du procédé.

Lorsque la pression est maximale, l’extrémité de la colonne est ouverte. L’azote est adsorbé et de l’oxygène à 95 % est récupéré en sortie. La colonne se sature progressivement en azote.

Etude préliminaire en vue de l’installation d’une centrale de production et du réseau de distribution d’oxygène médical au Centre Hospitalier Universitaire de Zone d’Abomey-Calavi/Sô-Ava (CHUZ/AS)

Rapport de fin de formation en Licence Professionnelle/MBH à l’EPAC, rédigé par Nick AZONHE 30 L’alimentation s’arrête lorsque la colonne est saturée. L’ouverture de l’extrémité inférieure de la colonne entraîne la chute de pression et une régénération de la colonne de zéolithes par désorption à contre-courant des composants adsorbés, qui sont rejetés dans l’atmosphère.

Cette régénération est complétée par une purge à contre-courant, à faible débit, avec de l’oxygène préalablement produit. La phase de production d’oxygène correspond à l’étape 2 du cycle. Pour que le système fonctionne en continu, il est nécessaire d’utiliser 2 colonnes effectuant le même cycle, de façon décalée. Le cycle complet dure de quelques secondes à quelques minutes.

Figure 11 : Vue d’une centrale.

Ici le procédé d’obtention de l’oxygène est basé sur le principe d’adsorption par variation de pression PSA. L’adsorption de l’azote s’effectue à travers un tamis moléculaire contenant de la zéolithe. Les zéolithes sont des aluminosilicates (composé formé d’aluminium et de silicium) cristallisés microporeux. La concentration habituelle d’oxygène obtenue est plus ou moins de 95 %. La centrale PSA est constituée de :

 un compresseur d’air,

 une chaîne de filtration munie d’un groupe de réfrigération,

 un réservoir d’air comprimé,

 un générateur d’oxygène,

 un réservoir d’oxygène.

Rapport de fin de formation en Licence Professionnelle/MBH à l’EPAC, rédigé par Nick AZONHE 31 3.8. Présentation du réseau de distribution de l’oxygène médical au CHUZ/AS

Le réseau de distribution est considéré comme un dispositif médical CE de la classe IIb et est conforme aux exigences de la directive européenne 93/42. Il ne doit pas altérer la qualité du gaz circulant à l’intérieur et assurer une distribution continue. Il constitue un ensemble de canalisations, de dispositifs pneumatiques (de vannes, de détendeurs),…qui amènent l’oxygène vers les services utilisateurs.

On distingue deux types de réseaux en fonction de leur pression d'utilisation à savoir :

 le réseau primaire

 le réseau secondaire.

3.8.1. Le réseau primaire de distribution de l'oxygène médical au CHUZ/AS

Il s’agit du réseau de canalisations entre la centrale d’oxygène et l’entrée de chaque service de soins (pression maximale 10 bars). Il existe des vannes d’arrêt sous verre dormant à l’entrée de chaque service. Dans tous les services concernés, nous avons défini le nombre de prise murale en prenant en compte le nombre de lits installés dans ses services.

Le tableau ci-après montre le nombre de prises murales à prendre en compte en fonction du nombre de lits disponibles dans chaque service :

Tableau 5 : Nombre de prise murale à prendre en compte

Services de soins concernés Nombre de prises murales à installer correspondant au nombre de lits

Médecine 17

Réanimation- Soins intensifs 4

chirurgie 23

La représentation du réseau primaire du CHUZ/AS est présentée ci-après :

Rapport de fin de formation en Licence Professionnelle/MBH à l’EPAC, rédigé par Nick AZONHE 32

Rapport de fin de formation en Licence Professionnelle/MBH à l’EPAC, rédigé par Nick AZONHE 33 Figure 12 : Le réseau primaire de distribution de l’oxygène médical au CHUZ/AS

Rapport de fin de formation en Licence Professionnelle/MBH à l’EPAC, rédigé par Nick AZONHE 34 3.8.2. Les réseaux secondaires de distribution de l'oxygène médical au CHUZ/AS

Il s’agit du réseau situé dans le service de soins, la pression du réseau primaire est détendu par un régulateur de 2ème détente.

Figure 13 : Description du circuit du réseau de distribution de l’oxygène dans le bloc opératoire

Rapport de fin de formation en Licence Professionnelle/MBH à l’EPAC, rédigé par Nick AZONHE 35 Figure 14 : Description du circuit du réseau de distribution de l’oxygène en chirurgie

Rapport de fin de formation en Licence Professionnelle/MBH à l’EPAC, rédigé par Nick AZONHE 36 Figure 15 : Description du circuit du réseau de distribution de l’oxygène en imagerie

Rapport de fin de formation en Licence Professionnelle/MBH à l’EPAC, rédigé par Nick AZONHE 37 Figure 16 : Description du circuit du réseau de distribution de l’oxygène de la maternité

Rapport de fin de formation en Licence Professionnelle/MBH à l’EPAC, rédigé par Nick AZONHE 38 Figure 17 : Description du circuit du réseau de distribution de l’oxygène de la médecine

Rapport de fin de formation en Licence Professionnelle/MBH à l’EPAC, rédigé par Nick AZONHE 39 Figure 18 : Description du circuit du réseau de distribution de l’oxygène à la néonatologie

Rapport de fin de formation en Licence Professionnelle/MBH à l’EPAC, rédigé par Nick AZONHE 40 Figure 19 : Description du circuit du réseau de distribution de l’oxygène de la pédiatrie

Rapport de fin de formation en Licence Professionnelle/MBH à l’EPAC, rédigé par Nick AZONHE 41 Figure 20 : Description du circuit du réseau de distribution de l’oxygène en Urgence

Rapport de fin de formation en Licence Professionnelle/MBH à l’EPAC, rédigé par Nick AZONHE 42 3.9. Calcul de pertes de charges dans les réseaux de distribution de l’oxygène médical au CHUZ/AS

 Singulières : elles se manifestent sur les pièces spéciales qui modifient la direction ou la section de passage du fluide (raccord, T, vannes, soupapes, etc.).

Figure 21 : conduites des différentes pertes de charges

3.9.1. Perte de charges linéique ou répartie

En raisonnant en [Pa], la formule de perte de charge répartie est :

Avec :



: Facteur de perte de charge répartie (sans dimension) ; L : Longueur de la conduite [m] ;

Rapport de fin de formation en Licence Professionnelle/MBH à l’EPAC, rédigé par Nick AZONHE 43 W : Vitesse du fluide [m/s] ;

 : Masse volumique du fluide [kg/m3],

Pour les gaz la masse volumique de référence est l’air (valeur par défaut  = 1,2 [kg.m-3]).

Le coefficient de pertes de charge linéaire



est un coefficient qui dépend du type d'écoulement du fluide et de la rugosité relative de la canalisation.

La recherche du facteur de perte de charge répartie peut se réaliser soit en utilisant des

 Ecoulement turbulent :

 Diagramme de MOODY

Il sera utilisé pour les régimes turbulents.

Rapport de fin de formation en Licence Professionnelle/MBH à l’EPAC, rédigé par Nick AZONHE 44 Figure 22 : Diagramme de MOODY

 1ère étape on détermine le nombre de Reynolds qui est

R e  5 .1 0

⁶avec la

3.9.2. Perte de charge singulière

La perte de charge localisée, due à un accident, dépend de la pression dynamique du fluide qui circule :

Méthode du coefficient de perte de charge localisée

Le coefficient est déterminé expérimentalement pour les singularités du réseau.

3.9.3. Perte de charge totale dans les réseaux de distribution

C’est la somme des pertes de charge réparties et singulières du tronçon :

     

Rapport de fin de formation en Licence Professionnelle/MBH à l’EPAC, rédigé par Nick AZONHE 45 Tableau 6 : Calcul des pertes de charges dans le réseau primaire de distribution de

l’oxygène au CHUZ/AS

Tableau 7 : Calcul des pertes de charges dans les réseaux secondaires de distribution de l’oxygène au CHUZ/AS différentes parties prenantes nous avions identifié les salles, proposer les chemins les plus courts des réseaux de distribution de l’oxygène en suivant l’architecture de l’hôpital pour minimiser les pertes de charge toutes en respectant les formules adéquates des fluides médicaux. Il en ressort des tableaux ci-dessus que la perte de charge totale sur tout le réseau

Rapport de fin de formation en Licence Professionnelle/MBH à l’EPAC, rédigé par Nick AZONHE 46 de distribution est 89496,8 Pa soit environ 0,9 bar. Ce qui correspond à 15% de pertes de pression de l’oxygène sortie de la centrale.

3.10. La capacité de la centrale à installer au CHUZ/AS

Le nombre de prises dépend du nombre de lits du service concerné et des besoins.

Le tableau ci-dessous présente le nombre des prises à prendre en compte dans le calcul des débits suivant le tableau récapitulatif du fascicule de documentation FDS 90-155 (voir en annexe le tableau récapitulatif du fascicule de documentation FSD90-155). Le débit total par poste est déterminé par la formule suivante :

DT : Débit total par poste

N P M : Nombre de prise murale

DN : Débit nominal C f : Coefficient de foisonnement

Tableau 8 : Présentation du nombre des prises à prendre en compte dans le calcul des débits.

4 lits de Réanimation, soin intensif

Cas général 2 120 0.3 72

Rapport de fin de formation en Licence Professionnelle/MBH à l’EPAC, rédigé par Nick AZONHE 47 7 Lits du bloc opératoire

Salle d’opération n°1 2 20 1.0 40

Tableau 9 : Nombre de prises par service et besoins au CHUZ/AS.

Services de soins Nombre de prises murales Débit total par service L/min

Médecine 17 16

Réanimation- Soins intensifs 4 86

chirurgie 23 90

La capacité de la centrale à installer au CHUZ/AS doit nécessairement dépendre du nombre de prises murales par lits à installer et doit être largement supérieur à la quantité d’approvisionnement d’oxygène en bouteilles qui est en moyenne de 201.5 m³par mois.

Rapport de fin de formation en Licence Professionnelle/MBH à l’EPAC, rédigé par Nick AZONHE 48 Le tableau ci-dessous présente les caractéristiques de la centrale à installer au CHUZ-AS en tenant compte du débit total des services qui est de 479,5 L/ min et que nous majorons à 533 L/ min suivant le tableau des centrales d’oxygène médical ULTRAOX (voir en annexe le tableau des centrales d’oxygène médical ULTRAOX).

Tableau 10 : Caractéristiques de la centrale d’oxygène à installer au CHUZ/AS Caractéristiques techniques de la centrale de CHUZ/AS

Modèle Capacité O2 Compress eur

3.11. Réflexion sur le coût de revient de l’oxygène

La dépense annuelle du CHUZ/AS en approvisionnement d’oxygène d’une somme de 11.453.906 F CFA couvre approximativement l’installation d’une petite centrale PSA et les différents frais liés à la consommation d’énergie et autres.

L’installation d’une centrale de production d’oxygène PSA réalise un système de production d’oxygène économique, rationnel et idéal pour les hôpitaux. Les prix varient selon les capacités de production, de 9 750 000 FCFA à 130 000 000 FCFA y comprises la livraison, l’installation, et la formation des personnels

D’après nos recherches, l’acquisition d’une centrale auprès de la société Craft Engineering d’une capacité de 32 m³/het de son réseau de distribution pouvant alimenter le CHUZ/AS de 106 lits disposants de prises murales pour la disponibilité d’oxygène 24h/24 revient à une somme de 45 000 000 FCFA. Si l’on envisage installer cette centrale PSA au CHUZ/AS, le coût de cette installation serait amorti d’après la formule suivante

In v e s tis s e m e n t T R

b é n é fic e

 .

AN : Investissement = 45 000 000 FCFA

Bénéfice = (45 000 000 FCFA – 11 453 906) FCFA = 33 546 094 TRI = 1.4 ans

Tout bien considéré, nous suggérons au CHUZ/AS de mettre en projet l’installation d’une centrale de production d’oxygène PSA afin de devenir entièrement autonome et d’éviter ainsi les conséquences due au manque d’oxygène.

Rapport de fin de formation en Licence Professionnelle/MBH à l’EPAC, rédigé par Nick AZONHE 49 CONCLUSION

Le stage de fin de formation organisé a Centre Hospitalier Universitaire de Zone d’Abomey-Calavi/ Sô-Ava (CHUZ/AS), a permis le renforcement de notre formation pratique. Ce stage nous a également montré qu’assurer la fonction maintenance biomédicale en établissement de santé n’est pas tâche facile.

Les fluides médicaux comme les médicaments, les vaccins, … sont des produits de santé utilisés pour le traitement des malades. L’oxygène étant un élément très prépondérant pour la vie de l’homme, il est souvent administré et de ce fait, ce gaz doit être tout le temps disponible et accessible. Pourtant, des pénuries en oxygène médical se font répétitives au CHUZ/AS puisque l’achat des bouteilles d’oxygène n’est sans inconvénients ni conséquences L’installation d’une centrale de production d’oxygène, dans ce centre, permettrait de réduire le coût d’approvisionnement de l’oxygène médical et de remédier au problème de rupture du stock en oxygène.

Les centrales sont des systèmes fiables permettant de rendre autonome les hôpitaux et de garantir la disponibilité à plein temps de l’oxygène. Elles ne sont utilisées que pour la production sur site.

Désormais, il faudrait prévoir dans le budget de construction du Centre Hospitalier Universitaire de Zone d’Abomey-Calavi/ Sô-Ava, l’installation de centrale de production d’oxygène PSA et de son réseau de distribution.

Rapport de fin de formation en Licence Professionnelle/MBH à l’EPAC, rédigé par Nick AZONHE 50 Références Bibliographiques

[1] Dayane AHOLOU & Paterne DJELE, << Etude analytique de dispositifs d’oxygénothérapie et proposition de guide de maintenance du concentrateur d’oxygène INVACARE 5 >>, Rapport de stage de formation Licence Professionnelle, IUT Lokossa, 2011-2012, pp 85, Bibliothèque IUT Lokossa, (Mémoire).

[2] Christian SOGLO, << Projet de réalisation des réseaux de distribution des fluides médicaux à l’hôpital de zone Abomey-Calavi/Sô-Ava >>, Rapport de stage de formation Licence Professionnelle, EPAC, 2013-2014, pp 76, Bibliothèque EPAC, (Mémoire).

[3] Jean-Louis MAYAKI, << Etude et maintenance du système d’alimentation en oxygène médical du Centre Hospitalier Universitaire de la Mère et de l’Enfant-Lagune de Cotonou (CHU-MEL) >>, Rapport de stage de formation Licence Professionnelle, EPAC, 2014-2015, pp 79, Bibliothèque EPAC, (Mémoire).

[4] Nadine H. ANATO, << Etude de la chaine de production des fluides médicaux et proposition d’un protocole de maintenance ; cas de l’oxygène médical à l’Hôpital de Zone DAA >>, Rapport de stage de formation Licence Professionnelle, EPAC, 2015-2016, pp 83, Bibliothèque EPAC, (Mémoire).

[5] Pierre Plocco, <<Systèmes de distribution des gaz à usage médical>>, 38^ème Journées de l’APRHOC, CHATEAUROUX, 02 Octobre 2007, pp 30.

[6] Longeot H. & Jourdan L., <<Construction Industrielle >, 275p. (Mémoire).

Rapport de fin de formation en Licence Professionnelle/MBH à l’EPAC, rédigé par Nick AZONHE 51 Références webographie

[7] http://www.slideshare.net/ consulté le 26/08/2018.

[8] http://www.ultracontrolo.com, consulté le 26/08/2018.

Rapport de fin de formation en Licence Professionnelle/MBH à l’EPAC, rédigé par Nick AZONHE 52 LES ANNEXES

ANNEXE 1 : Tableau récapitulatif du nombre minimum de prises par lit ou place suivant le fascicule de documentation FDS 90-155

Tableau 11: Récapitulatif du nombre minimum de prises par lit ou place suivant le fascicule de documentation FDS 90-155

Rapport de fin de formation en Licence Professionnelle/MBH à l’EPAC, rédigé par Nick AZONHE 53

Dans le document Etude Préliminaire En Vue de L’installation d’une Centrale de Production et du Réseau de Distribution D’oxygène médical Au Centre Hospitalier Universitaire de Zone D’Abomey-Calavi/Sô-Ava (CHUZ/AS) (Page 42-0)