CHAPITRE 3 : Présentation de l’autoclave matachana 21EX
3.2. L’autoclave matachana 21EX
3.2.2. Description de l’autoclave matachana 21EX
Cet appareil est un petit stérilisateur de classe B qu’on utilise dans le service de stomatologie pour stériliser les instruments dentaires réutilisables. Il a été conçu par la société MATACHANA ; son modèle est 21EX et son numéro de série est 34215. Il est composé d’une chambre cylindrique d’un diamètre de 250 mm, équipée d’une porte pivotante à fermeture de type baïonnette. La vapeur est générée à l’intérieur de la chambre au moyen d’une résistance plongée dans de l’eau. L’appareil dispose d’un réservoir d’eau auxiliaire et autonome vis-à-vis de l’alimentation en eau et de l’évacuation. Il est équipé des dispositifs de sécurité et de contrôle obligatoires figurant dans la norme applicable en vigueur et permet d’exécuter des programmes de stérilisation à une température de 121 degré Celsius et de 134 degré Celsius.
3.2.3. Les programmes de l’autoclave matachana 21EX
Quatre (04) programmes de stérilisation sont utilisés sur cet autoclave. Il s’agit des programmes suivants :
programme 1 : il est utilisé pour stériliser les caoutchoucs à une température de 121 degrés Celsius sous une pression de 1,1bars pendant 20minutes ;
programme 2 : on utilise ce programme pour stériliser les instruments (ciseaux,….) à une température de 134 degrés Celsius sous une pression de 2,2bars pendant 5minutes ;
PRESENTATION DE L’AUTOCLAVE MATACHANA 21EX
programme 3 : ce programme, c’est pour la stérilisation des textiles-instruments sous sachets à 134 degrés Celsius sous une pression de 2,2bars pendant 5minutes ;
programme 4 : il est utilisé pour d’autres objets en dehors de ceux précités à une température de 121 degrés Celsius sous une pression de 1,1bars pendant 20minutes.
Lorsqu’un programme est lancé, il suit les étapes énumérées dans le principe général de fonctionnement. (Voir section 3.1.6.)
3.2.4. Décomposition en groupes fonctionnels de l’autoclave matachana 21EX On appelle groupe fonctionnel, l’ensemble des blocs fonctionnels qui agissent ensemble pour remplir une fonction donnée.
Le tableau suivant montre la décomposition en groupes fonctionnels de l’autoclave matachana 21EX :
Tableau 3.1 : Décomposition en groupes fonctionnels de l’autoclave matachana 21EX
Groupes fonctionnels
Modules Unités de montage Pièces
Circuit d’eau et Circuit vapeur
Réservoir d’eau
Réservoir d’eau 1/Réservoir d’eau
Couvercle 2/Couvercle
Electrovanne Electrovanne 3/Electrovanne
Tuyauteries Tuyauteries 4/Tuyauteries
PRESENTATION DE L’AUTOCLAVE MATACHANA 21EX
Capteur de pression Capteur de pression 19/Capteur de pression
Imprimante Imprimante 20/Imprimante
Manomètre Manomètre 21/Manomètre
Ecran d’affichage Ecran d’affichage 22/Ecran d’affichage Thermostat de
sécurité
Thermostat de sécurité 23/Thermostat de sécurité
PRESENTATION DE L’AUTOCLAVE MATACHANA 21EX
Tableau 3.1 : (Suite)
Circuit de refroidissement
et de séchage
Condenseur Condenseur 24/Condenseur
Ventilateur Ventilateur 25/Ventilateur
Filtre à air Filtre à air 26/Filtre à air Pompe à vide Pompe à vide 27/Pompe à vide
Circuit de commande
Panneau de commande
Interrupteur général 28/Contact 29/DEL
Boutons sélecteurs 30/Boutons sélecteurs
Carrosserie et suspension
Carrosserie Portière 31/Joint de porte
Suspension Chariot
32/Roulettes 33/Plateformes
PRESENTATION DE L’AUTOCLAVE MATACHANA 21EX
3.2.5. Les composants de l’autoclave intervenant dans la régulation du plateau de stérilisation
3.2.5.1. Capteur de température
Les capteurs de température permettent de mesurer la température à vide ou en charge à l’intérieur de la cuve de l’autoclave.
Selon la norme EN 285, les capteurs de température d’un autoclave doit, soit du type à résistance de platine, capteurs passifs soit des thermocouples, capteurs actifs.
Le capteur de température se trouvant dans l’autoclave matachana 21EX est un capteur à résistance de platine.
Capteur passif : capteur à résistance de platine
Les capteurs à résistance de platine sont les capteurs passifs les plus utilisés dans les autoclaves notamment les capteurs Pt-100 (Sonde Pt-100).
L’image 3.3 est celle d’un capteur Pt-100 :
Image 3.3 : Schéma Sonde Pt-100
Principe de fonctionnement
Le fonctionnement de ces types de capteurs de température est basé sur l'influence de la température sur la résistance électrique d'un conducteur. La mesure d'une température est donc ramenée à la mesure d'une résistance. La caractéristique résistance/température est de nature différente pour un métal et un agglomérat d'oxydes métalliques, deux cas sont distingués.
Concrètement, une fois chauffé, la résistance du métal augmente et inversement une fois refroidie, elle diminue. Faire passer le courant à travers une sonde Pt-100 génère une tension à travers la sonde Pt-100. En mesurant cette tension, vous pouvez déterminer sa résistance et ainsi, sa température.
Les matériaux utilisés pour les sondes Pt-100 incluent le nickel (Ni) et le cuivre (Cu) mais le platine (Pt) est le plus courant en raison de l’étendue de sa gamme de températures, de sa précision et de sa stabilité.
PRESENTATION DE L’AUTOCLAVE MATACHANA 21EX
Allure des caractéristiques
La sonde Pt-100 est un capteur de température qui est utilisé dans le domaine industriel (agroalimentaire, chimie, …). Ce capteur est constitué d’une résistance en Platine. La valeur initiale du Pt-100 est de 100 ohms correspondant à une température de 0°C.
Les sondes Pt-100 sont habituellement classées par leur résistance nominale à 0°C. Les valeurs de résistance nominale pour les sondes Pt-100 à film fin en platine sont comprises entre 100 et 1000 Ω. La relation entre la résistance et la température est presque linéaire et respecte l’équation suivante :
Pour T > 0 °C, RT = R0 [1 + AT + BT2] (1) Avec:
RT : résistance du capteur à la température T ;
R0 : résistance nominale du capteur ;
T: la température en oC (degré Celsius) ;
A et B : ce sont des coefficients liés au métal avec : A = 3.9083*10-3 et B = -5.775*10-7
La figure suivante montre la relation qui existe entre la résistance et la température pour une sonde Pt-100 à travers une courbe :
Figure 3.6: La courbe résistance/température pour une sonde en platine de 100 Ω, communément appelée sonde Pt-100
D’après la loi d’ohm U=R*I, si l’intensité I est constante, alors la variation de la tension
PRESENTATION DE L’AUTOCLAVE MATACHANA 21EX
d’intensité de 1 mA dans la sonde Pt-100 et on mesure la tension aux bornes de la résistance pour déterminer la valeur de la résistance et de la température grâce à la relation vue ci-dessus.
3.2.5.2. Capteur de pression
Les capteurs de pression permettent de mesurer la pression de la vapeur d’eau saturée à l’intérieur de la cuve.
Le capteur de pression se trouvant dans l’autoclave 21EX est un capteur à jauge de contrainte.
Les capteurs à jauge de contrainte ont une faible sensibilité, mais sont robustes, relativement simples et possèdent d’excellentes caractéristiques de linéarité et d’hystérésis dans une grande gamme de température.
L’image 3.4 est celle d’un capteur de pression à jauge de contrainte :
Image 3.4 : Capteur de pression à jauge de contrainte
Constitution d’une jauge de contrainte Une jauge de contrainte est constituée :
d’un corps d’épreuve qui est la partie qui subit les déformations. Il est généralement en acier avec une forme cylindrique ;
d’un support (résines époxydes ou des polyimides) qui sert de lien entre le corps d’épreuve et la jauge elle-même ;
d’une colle qui réalise la liaison entre le support de la jauge et le corps d’épreuve. C’est aussi un isolant ;
PRESENTATION DE L’AUTOCLAVE MATACHANA 21EX
la jauge elle-même formée d’une grille de conducteur filiforme (Constantan, Karma, Silicium, …) de résistivité 𝝆 , de section S et de longueur nL, L étant la longueur d’un brin et n leur nombre ; n est généralement compris entre 10 et 20. La jauge subit une déformation identique à celle du corps d’épreuve.
Principe de fonctionnement des capteurs à jauge de contrainte
Un capteur à jauge de contrainte contient généralement quatre jauges de contraintes, reliées entre elles dans un montage que l’on nomme pont de Wheatstone.
Lorsque qu’on exerce une force sur le corps d’épreuve, il se déforme entrainant la variation de la résistance de la jauge. Ainsi, le signal de sortie du pont de jauges délivre des informations sur l’importance de cette déformation permettant de calculer la force agissant sur les jauges.
Le fonctionnement des capteurs à jauges de contrainte est fondé alors sur la variation de la résistance électrique de la jauge proportionnellement à sa déformation. C’est le coefficient ou le facteur de jauge k qui traduit cette proportionnalité suivant la relation :
Delta(R)/R=k Delta(L)/L (2)
• k est une constante qui dépend des matériaux considérés et de la température. Elle caractérise la sensibilité de la jauge.
• Delta(L)/L représente la déformation dont on peut obtenir la pression (contrainte mécanique) avec la loi de Hooke :
Contrainte mécanique = Module de Young * Déformation (3)
C’est le module de Young qui détermine la rigidité du corps d’épreuve de la jauge (partie de la jauge qui subira les déformations). Plus le module de Young est faible, plus le matériau est moins rigide donc subira une forte déformation.
La mesure de la pression revient donc à mesurer une résistance. La variation de la résistance des jauges se mesure par deux méthodes :
le montage potentiométrique ;
et le pont de Wheatstone.
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3.2.5.3. Thermostat de sécurité
Les thermostats sont des interrupteurs électriques commandés par la température. Leur rôle est de régler la température d’une surface froide ou d’une ambiance froide entre deux limites prédéterminées et aussi voisines que possible de la température réelle que l’on désire obtenir. Nous aurons donc l’encadrement de la température désirée entre une limite supérieure et une limite inférieure.
Le thermostat de l’autoclave en question est un thermostat à sonde électronique. Une sonde est une thermistance, parcourue par un faible courant; elle voit sa résistance diminuée pour une élévation de sa température. Lorsque la résistance très faible (température élevée), la température est suffisante pour alimenter la bobine d’un relais incorporé au boîtier du thermostat. La sonde est reliée au boîtier du thermostat par deux fils permettant un éloignement jusqu’à 200m, mais se limiter à 50 m.
3.2.5.4. Soupape de sécurité
Elle est conçue pour évacuer un débit gazeux en cas de surpression. Sur tout autoclave, cette soupape est réglée pour s’ouvrir avant le dépassement de la pression admissible par l’appareil.
Lorsque la pression interne de la chambre de l’autoclave dépasse la pression de tarage de la soupape, elle soulève le clapet et permet l’échappement du trop-plein d’énergie. Le ressort se comprime et reste comprimé tant que la pression interne du réservoir est supérieure à la pression de refermeture.
Une soupape est constituée d’un ressort, d’un clapet et d’une buse.
3.2.5.5. Electrovanne
Les électrovannes permettent d’ouvrir et de fermer la voie de passage d’un fluide. Leur ouverture et leur fermeture sont commandées électriquement. Les électrovannes se situent à différents endroits dans un autoclave et agissent à différentes phases du cycle de stérilisation.
Un autoclave comporte les électrovannes suivantes :
électrovanne double enveloppe-enceinte : à chaque montée en pression et en température, cet électrovanne s’ouvre pour injecter de la vapeur. Une fois la consigne atteinte, elle se ferme. Pour maintenir la pression et la température constante pendant le
PRESENTATION DE L’AUTOCLAVE MATACHANA 21EX
plateau de stérilisation, elle s’ouvre et se ferme de nombreuses fois pour injecter de la vapeur et compenser la déperdition calorique de l’enceinte ;
électrovanne double enveloppe-condenseur : cet électrovanne n’est sollicitée que pour la mise à l’arrêt de l’autoclave ;
électrovanne enceinte-condenseur : pendant la phase du vide du préchauffage, elle s’ouvre et la pompe à vide crée le vide et le maintient. La vapeur est dirigée vers le condenseur pour y être condensée ;
électrovanne condenseur-bâche : pendant la phase de détente et de vide, elle s’ouvre.
La vapeur condensée est envoyée dans la bâche ;
électrovanne air stérile : en fin de cycle de stérilisation, cet électrovanne s’ouvre pour que l’enceinte de l’autoclave revienne à la pression atmosphérique ;
électrovanne vidange : elle permet de faire la vidange de l’eau du réservoir.
Une électrovanne est constituée de deux parties :
une constituée de bobine, culasse, bague de déphasage, ressort ;
et l’autre d’un corps avec des orifices de raccordement obturés par un clapet qui assiste un piston.
Il y a deux types d’électrovannes que sont Normalement Ouvert (NO) et Normalement Fermées (NC).
3.2.6. Maintenance de l’autoclave matachana 21EX
La maintenance est l’ensemble des opérations permettant de maintenir un système, un matériel ou un appareil dans un état donné ou de lui restituer les caractéristiques de fonctionnement spécifiques.
C’est aussi l’ensemble des actions visant à prévenir les pannes et à corriger les dysfonctionnements. Il existe donc deux types de maintenance : la maintenance préventive et la maintenance corrective.
Le programme de maintenance préventive de l’autoclave matachana 21EX est réalisé comme suit :
Maintenance préventive systématique journalière Elle est réalisée par l’utilisateur et consiste :
au nettoyage général des superficies externes : elle consiste à nettoyer les parties externes de l’appareil avec un détergent neutre et un tissu humide ;
PRESENTATION DE L’AUTOCLAVE MATACHANA 21EX
à la vérification du papier dans l’imprimante ;
à la réalisation du test de Bowie-Dick.
Maintenance préventive systématique hebdomadaire Elle est aussi réalisée par l’utilisateur et consiste :
au nettoyage du joint de la porte ;
au nettoyage de la chambre et du filtre de condensation ;
au nettoyage des plateaux, porte sachets, plaques protectrices des résistances, support et couverture supérieure ;
à la réalisation du test de vide.
Maintenance systématique quinzomadaire
La maintenance systématique quinzomadaire de l’autoclave matachana 21EX consiste au vidange du réservoir d’eau et son remplissage jusqu’au niveau indiqué.
Maintenance préventive systématique annuelle
Elle est réalisée par le service maintenance du fabricant et comporte les opérations suivantes :
remplacement du joint de la porte ;
nettoyage complet du réservoir d’eau ;
nettoyage des vannes, de leur siège, et des électrodes de niveau ;
réajustement du manomètre de la chambre ;
vérification du réglage du mouvement rotatif de fermeture de la porte ;
vérification du mécanisme de blocage du mouvement de rotation de la porte ;
vérification du thermostat de sécurité ;
vérification de la vanne de sécurité ;
étalonnage des dispositifs de contrôle : capteur numérique de pression (écart < 20 mbars) ; Capteur numérique de température (écart < 0,2oK) ;
CHAPITRE 4 : APPLICATION DE LA METHODE
AMDEC A L’AUTOCLAVE MATACHANA 21EX DU
CHD MONO-COUFFO.
APPLICATION DE LA METHODE AMDEC A L’AUTOCLAVE MATACHANA 21EX DU CHD MONO-COUFFO
4. Application de la méthode AMDEC à l’autoclave matachana 21EX du CHD Mono-Couffo
4.1. Problématique de l’étude 4.1.1. Contexte
Au cours de notre stage nous avons remarqué l’autoclave de paillasse MATACHANA 21EX du service de stomatologie en cours de réparation dans le service de maintenance depuis deux semaines avant notre arrivée. L’appareil après démarrage, lancé à vide pour un cycle de stérilisation de 121 degrés Celsius, d’une pression de 1,1bar et d’un temps de stérilisation de 20minutes affiche déjà à 7minutes une température de 126 degrés Celsius, une pression de 3,3 bars. La panne révélée à l’issu du diagnostic est que la sonde de température (sonde Pt-100) est défaillante. Elle a été commandée et reçue après un mois et l’appareil a été réparé et remis en état de bon fonctionnement.
En raison de la forte durée d’immobilisation qu’il a connu avant d’être remis en service à cause de l’importance du temps d’acquisition de la sonde, nous avons décidé, suite à sa remise en service de prévenir les divers modes de défaillance des composants les plus critiques le constituant d’autant plus que le service de stomatologie reçoit en moyenne 6 malades par jour donc besoin de la stérilisation à chaque instant et ne possède que ce seul stérilisateur dont une quelconque défaillance entrainerait l’arrêt total du service et donc de manque de couts à gagner à l’hôpital ainsi que des soins de santé non rendus. A cela s’ajoutent aussi les conséquences sur l’image de l’hôpital non chiffrable directement. Il convient donc d’améliorer la disponibilité opérationnelle de cet équipement pour la production permanente des soins de santé dans le service de stomatologie.
Pour ces raisons, nous avons décidé d’appliquer à cet équipement la méthode AMDEC qui consiste à identifier les défaillances possibles pouvant subvenir après sa remise en état de bon fonctionnement et y proposer des solutions afin de garantir sa sureté de fonctionnement.
Au regard de tout ce qui précède, nous avons décidé de travailler sous le thème :
«APPLICATION DE LA METHODE AMDEC A L’AUTOCLAVEC MATACHANA 21EX DU CHD MONO-COUFFO».
4.1.2. Objectifs
L’objectif de ce travail est d’étudier l’autoclave matachana 21EX et d’améliorer sa disponibilité opérationnelle en apportant des solutions possibles aux diverses défaillances pouvant subvenir après sa remise en état de bon fonctionnement. Pour cela nous avons fait :
APPLICATION DE LA METHODE AMDEC A L’AUTOCLAVE MATACHANA 21EX DU CHD MONO-COUFFO
une mise à jour des modes de défaillance des principaux composants le constituant ;
une évaluation de la criticité de chaque mode de défaillance ;
une proposition d’actions préventives ou correctives pour chacune des causes de défaillance en fonction de leur niveau de criticité.
4.2. Généralités sur l’outil AMDEC
4.2.1. Définition et historique de l’AMDEC
On entend par AMDEC, l’Analyse des Modes de Défaillances, de leurs Effets et de leur Criticité. C’est une méthode, une démarche, visant à identifier les défaillances ou dysfonctionnements pouvant affecter un système ou un processus, ainsi que les situations y conduisant et d’éventuelles actions préventives ou correctives. Elle consiste à dresser la liste des composants d’un produit et à cumuler des informations sur les modes de défaillance, leur fréquence et leurs conséquences.
L’AMDEC a été créée aux Etats-Unis par la société Mc Donnell Douglas (constructeur aéronautique) en 1966. La méthode a été mise au point par la NASA (National Aeronautics and Space Administration) et le secteur de l’armement sous le nom de FMECA (Failure Modes, Effects and Criticality Analysis) pour évaluer l’efficacité d’un système. Dans un contexte spécifique, cette méthode est un outil de fiabilité. Elle est utilisée pour les systèmes où l’on doit respecter des objectifs de fiabilité et de sécurité. A la fin des années soixante-dix, la méthode fut largement adoptée par Toyota, Nissan, Ford, BMW, Peugeot, Volvo, Chrysler et d’autres grands constructeurs d’automobile.
La méthode a fait ses preuves dans les industries suivantes : spatiale, armement, mécanique, électronique, électrotechnique, automobile, nucléaire, Chimie, Informatique.
Dans le domaine de l’informatique, la méthode AEEL (Analyse des Effets des Erreurs Logiciels) a été développée. Cette approche consiste en une transcription de l’AMDEC dans un environnement de logiciels.
Aujourd’hui, dans un contexte plus large comme celui de la qualité totale, la prévention n’est pas limitée à la fabrication. Il est maintenant possible d’anticiper les problèmes dans tous les systèmes du processus d’affaires et de rechercher à priori des solutions préventives. C’est pourquoi l’application de l’AMDEC dans les différents systèmes du processus d’affaires est très utile, souvent même indispensable. Cette méthode est même considérée comme un outil de
APPLICATION DE LA METHODE AMDEC A L’AUTOCLAVE MATACHANA 21EX DU CHD MONO-COUFFO
Il est important de souligner que l’utilisation de la méthode se fait avec d’autres outils de la qualité et cette combinaison augmente considérablement l’efficacité de la méthode.
4.2.2. But de l’AMDEC
La méthode AMDEC vise les objectifs suivants :
réduire le nombre des défaillances ;
prévenir les pannes ;
améliorer la maintenance préventive ;
réduire les temps d’indisponibilité ;
améliorer la maintenance corrective ;
améliorer la sécurité.
4.2.3. Types d’AMDEC
Globalement, il existe trois types d’AMDEC :
AMDEC procédé : on identifie les défaillances du procédé de fabrication dont les effets agissent directement sur la qualité du produit fabriqué ;
AMDEC machine (ou moyen) : on identifie les défaillances du moyen de production dont les effets agissent directement sur la productivité de l’entreprise. Il s’agit donc de l’analyse des pannes et de l’optimisation de la maintenance ;
AMDEC produit : elle est utilisée pour évaluer les défauts potentiels d’un nouveau produit et leurs causes.
4.2.4. Terminologie de l’AMDEC
Un certain nombre de notions sont utilisées dans l’AMDEC. Il est important de les connaitre parfaitement afin de comprendre précisément le fonctionnement de l’AMDEC et d’en assurer la meilleure application possible.
Défaillance
Une défaillance est la cessation de l’aptitude d’une entité à accomplir une fonction requise. Elle désigne tout ce qui parait anormal, tout ce qui s’écarte de la norme de bon fonctionnement.
Exemple : l’autoclave ne démarre pas
Exemple : l’autoclave ne démarre pas