Este trabalho apresenta um estudo sobre o controle da variabilidade e homogeneidade térmica espacial no processo de esterilização a vapor de uma autoclave, de uma determinada marca fabricante de equipamentos hospitalares. O objetivo é aperfeiçoar o controle do equipamento no processo de esterilização, para adequação às normas (ABNT NBR ISO 17665-1:2010; ABNT ISO/TS 17665-2:2013; ANVISA RDC 17 (2010); ANVISA RDC 15 (2012)). Estas normas tratam sobre requisitos de testes e limites máximos e mínimos de temperatura e homogeneidade térmica espacial na câmara, no processo de validação de esterilização a vapor, além de garantir a qualidade e melhoria de desempenho do processo. Para isso, controlou-se manualmente a ação da válvula de descarga em função da temperatura da câmara, durante a fase de aquecimento da autoclave, possibilitando, então, que todo o ar frio presente saísse, restando apenas vapor úmido saturado, alcançando a homogeneidade térmica espacial. Por fim, para reduzir a variabilidade térmica, foram utilizadas duas formas de controle de temperatura. A primeira com um controlador proporcional-integral (PI), que permitiu, através da sintonia dos seus parâmetros, controlar o sistema de forma satisfatória. Após sintonizar o PI e analisar a variável controlada, a segunda estratégia de controle consistiu em se identificar a função de transferência da planta, possibilitando projetar um compensador avanço de fase com polo na origem para o referido sistema, por método do Lugar das Raízes. Após análise e comparação das respostas obtidas, comprovou-se que a nova versão do sistema com o compensador de avanço de fase com polo na origem e com ajustes na válvula de descarga passou a respeitar as normas.