03/12/2019
Eva Mª Albarracín, directora de Ingeniería de Keyter
Papel de los sistemas HVAC en hospitales
El equipo médico es sensible a los niveles de temperatura y humedad y requiere un control de aire perfecto para funcionar con precisión. El equipo médico es sensible a los niveles de temperatura y humedad y requiere un control de aire perfecto para funcionar con precisión.

Los sistemas de HVAC desempeñan un papel muy importante en los hospitales, no solo manteniendo unas condiciones climáticas de confort de control de la temperatura y de la humedad, sino manteniendo un ambiente limpio, libre de gérmenes que puede contribuir al bienestar de los enfermos y a evitar la propagación de las enfermedades. Estos condicionantes hacen que en el diseño de los sistemas de climatización para el sector hospitalario deban tener en cuenta una serie de características que, si bien son importantes en otros sectores, en este sector deben de cuidarse de manera especial. En las siguientes páginas, Keyter analiza la labor de UTAs manejadoras, mantenimiento, filtración y ventilación.

Existen distintas normas y códigos de aplicación que son específicas para el diseño, construcción y mantenimiento de las instalaciones de aire acondicionado de los centros hospitalarios, siendo las más relevantes en España la norma UNE-100713:2005, ‘Instalaciones de acondicionamiento de aire en hospitales’; la UNE-EN ISO 14644, ‘Salas limpias y locales anexos controlados’; y a nivel internacional la guía ‘HVAC Design manual for hospitals and clinics’, editada por Ashrae (American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning Engineers); o el manual ‘Mechanical systems handbook for health care facilities’ editado por ASHE (American Society for Hospitals Engineers).

La climatización de un establecimiento sanitario desempeña un papel mucho más importante que simplemente brindar comodidad a los pacientes y empleados. El equipo médico en los hospitales y las instalaciones sanitarias es sensible a los niveles de temperatura y humedad, mientras que requiere un control de aire perfecto para funcionar con precisión. Pero, además, la necesidad de disponer de salas con muy distinto uso en los hospitales añade una complejidad adicional al diseño de estos sistemas. Es necesario zonificar muy claramente los distintos espacios y el uso que se les va a dar. En un hospital hay que prever salas donde se dará tratamiento y descansarán enfermos con diversas patologías.

Entre ellas, un grupo estará expuesto a enfermedades infecto-contagiosas, que requieren de un determinado nivel de aislamiento, así como salas para enfermos con sistema inmunológico deprimido o débil (como las salas de cuidados intensivos, o salas de neonatos, quirófanos), donde hay que evitar que lleguen gérmenes patógenos. Los hospitales son, por lo tanto, lugares donde se acumula una concentración de agentes patógenos muy superior a la media de los edificios, mientras que en su mayor parte estos agentes viajan en las corrientes de aire, por lo que los equipos de climatización son muy sensibles a acumular grandes cantidades de patógenos e incluso a servir de zonas de cultivo de los mismos, con el consiguiente riesgo para la salud de los usuarios. Todo esto es necesario evitarlo con un correcto diseño de las instalaciones, de forma que se proteja a los enfermos, los trabajadores del hospital y los visitantes frente a la exposición a estos patógenos.

Por este motivo, además de prever en los sistemas de climatización el control de la temperatura mediante aporte de frío y calor, y el control de la humedad, en estos sistemas cobra especial importancia la zonificación en zonas de sobrepresión y depresión. Por tanto, es clave la coherencia a la hora de diseñar la zonificación de cada área a climatizar, así como diseñar con elementos que mantengan una correcta estanqueidad pero que, a la vez, sean accesibles y estén construidos con materiales limpios, de forma que puedan ser desmontados fácilmente y limpiados con regularidad. También es importantísimo diseñar con un adecuado nivel de aporte de aire exterior, a menudo considerablemente mayor que en otro tipo de instalaciones, así como con un nivel de filtración más exhaustivo, que permita retener al máximo las micropartículas sobre las que se asientan las bacterias, hongos y virus causantes de las enfermedades.

Consideraciones clave

Las consideraciones más importantes a tener en cuenta en el diseño de este tipo de sistemas son los siguientes: filtración, clasificando los locales y usando filtros HEPA (High Efficiency Particulate Air) en los locales más expuestos, combinación con sistemas biocidas (lámparas ultravioleta, etcétera) -pero nunca sustitución de aquellos por estos-; sistemas de ventilación con importante aporte de aire exterior, estudio preciso de la ubicación de la tomas de aire exterior y de las tomas de expulsión de aire al exterior, para evitar contaminaciones fuera del edificio; estudio de los locales que deben estar en sobrepresión y en depresión en función del uso, y control del sentido de los flujos de aire de acuerdo a las especificaciones, incluir el control de olor tanto en la filtración como en el estudio de los sentidos de los flujos de aire; monitorización de los presiones de trabajo para detectar cuando se produce una falla y comprobar la eficacia de la política de mantenimiento.

Igualmente, también es importante: estudio de niveles sonoros, instalación de atenuadores acústicos; estudio de los flujos y velocidades de aire en las habitaciones críticas, teniendo en cuenta la posición de los pacientes, diseño de las rejillas (recomendable en algunos casos usar sistemas de paredes frías/calientes para minimizar corrientes de aire); especificaciones de las unidades de tratamiento de aire o manejadoras de acuerdo a los requisitos sanitarios, incluyendo elementos de recuperación de energía; diseño y construcción de la red de conductos para facilitar desmontaje y limpieza; así como la consideración de las pérdidas de carga de los elementos de control anti-incendio, como compuerta de cierre y cortafuegos si existieran en el cálculo de la distribución de aire.

UTAs/Manejadoras

Las UTAs (unidades de tratamiento o manejadoras de aire) que se utilizan en las instalaciones de climatización para centros sanitarios y hospitales requieren unas características de construcción y de calidad de mayor categoría que en otro tipo de instalaciones. Generalmente estas unidades se clasifican en Europa de acuerdo con reglamento UNE EN 1886, donde se definen los requisitos de resistencia mecánica, estanqueidad, transmitancia térmica, factor de puente térmico y fuga de derivación de filtros.

No entraremos en definir estos aspectos porque son generales para cualquier instalación. Sin embargo, en el caso concreto de las unidades para hospitales, además es necesario cumplir con los requisitos definidos en la norma UNE 100713.

Según esta norma, las unidades deben tener un acabado higiénico que dificulte la proliferación de microorganismos, contribuya al control de la calidad del aire y favorezca la limpieza. Se requiere un acabado interior liso, sin pliegues ni huecos que produzcan la deposición de condensados de agua en el interior. De esta forma, las superficies interiores deben estar todas recubiertas con lacado epoxi o poliéster, o bien ser de acero inoxidable totalmente liso y estar construidas de forma que los diferentes elementos (filtros, compuertas, baterías intercambiadoras de calor) se puedan retirar de forma independiente para su total limpieza siendo accesibles a todos los interiores.

Las bandejas de condensados deben ser extraíbles, de acero inoxidable, recubiertas totalmente de aislamiento suficiente para que no produzcan condensados adicionales y con pendiente para que el agua condensada se retire fácilmente.

Todos los paneles tienen que tener mirillas de inspección, con iluminación para poder revisar desde fuera la situación del interior de la unidad, y sistema de detección diferencial de presión para controlar que la suciedad no se acumula provocando el aumento de la pérdida de carga.

Los paneles deben ser sándwich, totalmente estancos y pintados con aislamiento M0 ignífugo. Deben poder ser totalmente retirados de la estructura para permitir el total acceso a los interiores.

Las baterías de intercambio de calor, que deben ser construidas en montantes independientes para poder ser extraídas totalmente para su limpieza, tienen que tener no más de cuatro filas o rangos de tubos, con separación de aleta mínima de 3,2 mm (equivalente a 8 fpi fins per inch), con espesores de aleta no inferiores a 0,12 mm, para que sean lo suficientemente rígido que durante la limpieza se deterioren. La velocidad de paso no debe ser superior a 2 m/s (4.000 pies por minuto) y deben estar suficientemente alejados de otros elementos para evitar la acumulación de suciedad entre ellos.

Los filtros serán de dos o tres etapas, en función del tipo de local a que esté la unidad destinado, con facilidad de acceso también para mantenimiento y limpieza, resistentes a la humedad y lo suficientemente rígidos para evitar by-pass. Es recomendable ubicar una etapa de filtrado antes de la batería y otra después, además de poner una etapa de filtrado siempre detrás de cada mezcla, para evitar la impulsión de aire no filtrado al local.

Los ventiladores deben ser 'plug-fan', con acoplamiento directo. Se tienen que evitar siempre los acoplamientos con correas y poleas porque desprenden partículas. El montaje de los ventiladores debe ser también sobre estructura, con tacos antivibración y con junta de unión flexible a la chapa para reducir vibraciones y ruido. Deben dimensionarse con un cierto coeficiente de seguridad para ser capaces de y con sistema de velocidad variable que permitan asegurar un caudal de impulsión constante, adecuándose al ensuciamiento de los filtros. Es importante controlar este caudal porque su supervisión nos permitirá adecuar la política de mantenimiento de la unidad.

Finalmente, el elevado nivel de filtración y de ventilación hace que se tengan que considerar también los aspectos de recuperación de energía con especial cuidado. Las unidades que incorporasen recuperador de calor deben tener además del rendimiento mínimo exigido por las normas, en el sentido de evitar el intercambio de flujos de aire, de manera que, según el país o región, se acepta solo los recuperadores de tipo ‘heat-pipe’ o de doble batería, como únicos sistemas que evitan el cruce de flujos de aire.

En otros países o regiones se permite también el uso de intercambiadores de recuperación de placas de flujo cruzado siempre y cuando se verifique que el índice de transmisión de gases es inferior a uno por mil.

Filtración

La filtración, como base para mantener el control de la calidad del aire en los estándares adecuados, es uno de los aspectos fundamentales a tener en cuenta en este tipo de instalaciones. En general, de acuerdo con la mayoría de normativas (por ejemplo, la norma española UNE 100713), se debe distinguir entre dos tipos de recinto: locales clase I (con exigencias muy elevadas de asepsia, que exigen tener un mínimo de tres niveles de filtración) y los locales de clase II (con las exigencias habituales, que exigen dos niveles de filtración).

En los locales de tipo I, la incorporación de los tres niveles de filtración responde al objetivo de conseguir la máxima retención de partículas en el filtro, siendo el último nivel un filtro de tipo HEPA de nivel de filtración mínimo H13 (99,5%) o H14 (99,95%) según el tipo de quirófano. La recomendación de la norma es instalar F5 + F9 + H13/H14 para este tipo de locales, ubicando el filtro HEPA en la impulsión si se puede -o lo más cerca posible de la impulsión-. En locales clase II, la recomendación es instalar filtros F5 + F9.

En las habitaciones o en las salas de operaciones los enfermos tienen el sistema inmunológico en su punto más débil, lo que hace que el cuerpo sea vulnerable a las bacterias, virus y otras infecciones del aire. Los sistemas de climatización y ventilación que utilizan la filtración HEPA pueden capturar partículas infecciosas, controlar las bacterias y prevenir la propagación de enfermedades transmitidas por el aire a sus pacientes más sensibles.

Sin embargo, sin la supervisión y el mantenimiento continuos, incluidos el reemplazo del filtro y la limpieza de los intercambiadores se pueden producir focos de infección. Por este motivo, es necesario tener en cuenta también el requisito de mantener la instalación en perfecto estado y extender la vida útil de estos elementos.

Estos sistemas tan precisos, además, necesitan un mantenimiento adecuado y continuo. Mantener los filtros limpios y en buen estado, verificando la estanqueidad cada cierto tiempo, y comprobando los elementos de medida de la presión diferencial entre los distintos puntos puede ser vital… son solo algunas de las formas en que los sistemas HVAC previenen la aparición de riesgos.

Los filtros HEPA son elementos muy importantes del sistema, de manera que mantenerlos monitorizados mediante la supervisión de tomas de presión antes y después de los elementos de filtrado es necesario para conseguir en todo momento la garantía de correcto funcionamiento. Detectar cuando no dejan de estar en las condiciones de operación recomendadas por el fabricante y deben ser sustituidos es vital para evitar correr riesgos innecesarios.

Sin embargo, los filtros HEPA son elementos costosos, por lo que mantenerlos correctamente y extender su vida útil al máximo es muy importante. Existen estudios que demuestran que la existencia de un prefiltro de baja eficiencia antes de un filtro HEPA alarga la vida de estos hasta en un 25%, mientras que la inserción de un elemento de eficiencia media como un F8 o F9 puede alargar la vida de un filtro HEPA hasta en un 900%. Mediante el uso de este concepto, llamado filtración progresiva, los filtros HEPA pueden trabajar en óptimas condiciones varios años.

Ventilación

La ventilación es otro elemento fundamental a tener presente en el diseño de instalaciones de aire acondicionado en hospitales, principalmente en el diseño de quirófanos. Ello, tanto desde el punto de vista de control de la calidad del aire como desde el energético, puesto que la ventilación supone uno de los mayores gastos de energía en este tipo de sistemas. Debe tenerse en cuenta que, generalmente, los quirófanos tienen una temperatura de consigna considerablemente menor que otras salas, por lo que el coste energético de ventilación en determinadas condiciones exteriores es muy grande.

Desde un punto de vista preventivo frente a las infecciones en quirófanos y en función del tipo de quirófanos, se recomienda un tipo de ventilación unidireccional o turbulento, un número mínimo de renovaciones por hora, entre 20 y 35 según el tipo de quirófano, y la posibilidad o no de recircular aire.

Estas recomendaciones se recogen en la norma UNE-EN ISO 14644. La clasificación de los quirófanos es de tipo A, quirófanos de alta tecnología, para operaciones complejas como cardiovascular, trasplantes de órganos, etcétera. Los quirófanos convencionales, tipo B, para cirugía convencional y de urgencias, y los quirófanos tipo C, para cirugía ambulatoria y partos. En los quirófanos tipo A se recomienda el sistema de ventilación de flujo unidireccional y se admite la recirculación de aire, que debe ser del mismo quirófano y tratado igual que el aire exterior, con un mínimo de 35 renovaciones por hora. En los quirófanos clase B y C se admite ventilación turbulenta y 20 renovaciones por hora para la clase B y 15 para la clase C. En ambos casos, debe ser aire 100% exterior.

Completando a las consideraciones anteriores la norma UNE 100713 indica que, aunque con tres etapas de filtración se obtiene una buena calidad del aire, se debe impulsar un caudal de aire mínimo exterior de 1.200 mc/h para mantener la concentración de los gases de anestesia y desinfectantes dentro de un nivel ambiental aceptable de menos de 0,4 ppm. También se incide en que cuando se trate de quirófanos de alta exigencia respecto a gérmenes, se deberá impulsar con un mínimo de 2.400 mc/h cuando los locales están dotados de un sistema de difusión por mezcla de aire, con un mínimo de 20 renovaciones por hora.

Estas consideraciones son interesantes a la hora de diseñar el sistema y las unidades de tratamiento de aire para este tipo de espacios.

Conclusión

El presente artículo ha pretendido enumerar de manera no exhaustiva los diferentes aspectos a considerar en una instalación de aire acondicionado para hospitales y en los equipos necesarios para llevarlas a cabo en estos edificios singulares, donde algunos aspectos que en otras instalaciones no son tan relevantes, aquí toman obviamente una importancia mayor por motivos de seguridad tanto de las personas que trabajan allí, como de los pacientes y de los equipos técnicos y maquinaria que se manejan.

Se han descrito con mayor detalle los aspectos relacionados con las máquinas UTAS/manejadoras, el mantenimiento en general, la filtración y la ventilación, si bien es necesario recordar cómo otros aspectos como la acústica, las vibraciones, el control de olores y la eficiencia energética son también primordiales y no se deben olvidar.

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