DISEÑO DE QUIRÓFANOS EN EL ÁMBITO INTERNACIONAL

STULZ Know-How

Cada vez más las ingenierías españolas están desarrollando su labor en ámbito internacional. Ante esta coyuntura surge el manejo de normativa diversa para el diseño de los distintos espacios que configuran un hospital.

En el presente artículo se explican, y justifican, las diferencias entre las normativas española, francesa y americana en el diseño de sistemas de climatización de un quirófano y, en concreto, las necesidades constructivas que requeriría la unidad de tratamiento de aire asociada a este espacio.

UNIDADES DE TRATAMIENTO DE AIRE

Se incluyen los dos equi-pos resultantes para el tratamiento del quirófa-no tipo, bajo tecnología STULZ a modo de ejem-plo de la calidad y flexibi-lidad de las unidades que podemos proveer para un ámbito sanitario de tanta exigencia:

• UNIDAD BAJO UNE 100713:2005 Y ASHRAE 170:2021 (2400 m3/h 100% aire exterior)

• UNIDAD BAJO NORMA NF S90 -351:2013 (12960 m3/h con recirculación y 720 m3/h de aire exterior)

Diseño de quiófanos en el ámbito internacional.

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Se han seleccionado estas normas al ser las más habi- tuales en las zonas donde las empresas españolas están desarrollando su actividad y presentar criterios, en algunos casos, diferentes y con filosofías de diseño diferenciadas.Las normas, y versiones, comparadas y empleadas en el artículo serán las siguientes:

• Norma UNE 100713:2005 “Instalaciones de acondicionamiento de aire en hospitales”

• Norma Francesa NF S90- 351:2013 sobre exigen-cias de contaminación ambiental en estableci-mientos hospitalarios.

• ANSI/ASHRAE/ASHE 170-2021 “Ventilation of Health Care Facilities”.

CRITERIOS DE DISEÑO

Comenzaremos exponiendo los criterios de diseño am- biental y los condicionantes para la especificación de la unidad de tratamiento de aire requerida en cada una de las normas mencionadas. Se irán aplicando de forma sucesiva los criterios para un quirófano tipo que permita observar la diferencia de cada norma de forma clara.

NORMA UNE 100713:2005Las condiciones ambientales de diseño se recogen en su punto 7 “Clasificación de los sectores del hospital y exigencias en cada zona”. En concreto en la table 5 se fijan las exigencias para cada espacio siendo las requeri-das para el quirófano las siguientes:

Tipo de local

Clase de

local

Caudal mín de aire exte-rior (*) (m3/

(hm2))

Tª mín (ºC)

Tª máx (ºC)

HR (%)

Presion sonora maxima dB (A)

Quiró-fano

tipo A y B

I 2400 /120020 ren/h

22 26 45-50

40

(*) El caudal se fija en el punto 6.6.2 de la norma indican-do “la experiencia muestra que, para quirófanos con altas exigencias con respecto a la presencia de gérmenes, es necesario impulsar un caudal mínimo de aire de 2.400 m3/h, cuando están dotados de sistemas de difusión por mezcla de aire, con un mínimo de 20 movimientos/h”. Por otro lado, en el punto 6.6.3 se indica “se debe impulsar un caudal mínimo de aire exterior de 1.200 m3/h para mantener la concentración de los gases de anestesia y desinfectantes dentro de un nivel aceptable en el ambi-ente de los locales de la clase I con una distribución uni-forme del aire”.

Por tanto, para un quirófano de 40 m2 y altura libre mí- nima de 3 metros (mínimo recomendado según la guía “Bloque Quirúrgico: Estándares y recomendaciones” del Ministerio de Sanidad) se requieren justo los 2.400 m3/h comentados. La práctica habitual, y las facilidades con-structivas y de coste, hacen que la unidad de tratamiento de aire se diseñe cien por cien aire exterior cumpliendo con todos los criterios mencionados.

Para ese caudal, y prestación habitual solicitada, el diseño en el espacio suele llevar a implementar cuatro difusores rotaciones con filtro HEPA 13 (según punto 5.2.2. de la norma) según esquema de diseño adjunto.

Climatizador en quirófanos

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Los aspectos constructivos de la unidad de tratamiento de aire se desarrollan en el punto 6.5 de la norma siendo los siguientes los principales, y diferenciadores, respecto a otro tipo de espacios o ámbitos:

• Las paredes interiores deben ser lisas y de fácil limpieza. En áreas como quirófanos es recomendable que las pare-des interiores sean de acero inoxidable.• El ventilador de impulsión de aire se debe situar entre el primer y el segundo nivel de filtración. Para evitar el desprendimiento de partículas de las correas o poleas se recomienda que los ventiladores estén directamente acoplados a motores dotados de VFD (convertidores de frecuencia).• El dispositivo de humectación se colocará delante del Segundo nivel de filtración y sobre la bandeja de conden-sación de las baterías.• Las baterías de refrigeración se deben colocar delante del segundo nivel de filtración y estarán montadas sobre una bandeja de recogida de condensados. Será accesible desde la entrada y salida del aire. Se instalará un sifón con sello hidráulico con un mínimo de 50 50mm. Para facilitar las operaciones de limpieza y desinfección en el interior de la batería, el número de rangos de las baterías no debe ser mayor que cuatro.• Para evitar verificaciones higiénicas en operación los recuperadores de energía deben ser tales que no sea posible la transmisión de partículas, microorganismos o gases contaminantes desde el aire de extracción al aire de impulsión (por ejemplo, recuperadores de calor aire-agua con baterías). Los recuperadores de colocarán entre el primer y el Segundo nivel de filtración. Los recuperadores de energía deben estar precedidos en ambos lados poruna etapa de filtración como mínimo clase F5 según UNE EN 779.• Las unidades de tratamiento de aire deben estar provis-tas de mirillas e iluminación interior, como mínimo en la zona de ventiladores y filtros.

NORMA FRANCESA NF S90 -351:2013La norma francesa se estructura en base a clases de ries-go basados en la actividad a desarrollar en cada estancia del Hospital. Cada clase de riesgo está relacionada con el rendimiento particulado, microbiológico y aireación de una habitación u espacio. Así para el área de operaciones se establece un riesgo 4.

Las condiciones ambientales de diseño se recogen en la tabla 16 “Valores guía para el rendimiento en reposo” y se muestran a continuación:

Clase de

Riesgo

Clase limpieza

partículas

Cinética de eliminación

de partículas

Clase limpieza micro-

biológica

Presión diferencial

4 ISO 5 CP 5 M1 15 Pa+/-5 Pa

Rango de temperaturas

Régimenflujo de aire de la zona a proteger

Otras características técnicas / Valores

mínimos

19 a 26 ºC Flujo unidirec-cional

Área bajo flujo veloci-dad del aire de 0.25 a

0.35 m/sMínimo de aire exterior

6 reno/h

Para concretar en el caso base se considera un flujo de aire unidireccional con descarga en vertical. La velocidad del flujo de aire es uno de los factores para controlar estos riesgos que marca la norma. En un quirófano de nivel de riesgo 4, se impone un valor de 0,25 a 0,35 m/s. Los valores se miden a una distancia de 15 cm a 30 cm desde el punto de soplado.

El flujo unidireccional en un quirófano, el soplado se lleva a cabo por un solo sistema (techo de flujo laminar) que permite una difusión uniforme según las condiciones anteriores. Este sistema permite una rápida eliminación de los contaminantes que son evacuados por una renovación permanente de aire filtrado (efecto pistón). El objetivo es mantener el sistema unidireccional del flujo (es decir, redes de aire aproximadamente paralelas) durante el ma- yor tiempo posible.

Otro punto importante de la norma es la cuantía de aire exterior requerido en cada espacio. En el caso del quiró-fano ejemplo se requieren 6 renovaciones por hora de aire exterior.

Para nuestro quirófano tipo de 120 m3, se requerirá para una velocidad promedio de descarga de 0,3 m/s y un te-

Quirófano de impulsión estándar

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cho filtrante de 3x4 metros un caudal de renovación de 12.960 m3/h, de los cuales 720 m3/h deben ser de aire exterior. Se muestra a continuación un diseño bajo este criterio y sistema:

Los aspectos constructivos de la unidad de tratamien-to de aire se desarrollan en el punto 5.6 y 5.7 de la nor-ma, basados en la NF EN 13053, siendo los siguientes los principales, y diferenciadores, respecto a otro tipo de espacios o ámbitos:

• El nivel mínimo de hermeticidad requerido para las envolventes será de clase L2 definido en la norma NF EN 1886. Las carcasas de las unidades de tratamiento de aire deben tener niveles mínimos de aislamiento térmico y estanqueidad. Estos niveles corresponden a T2, TB2 y L2.• Habrá una primera etapa de filtración, que debe colocarse aguas arriba de las baterías, con una eficiencia mínima M6, recomendada F7 y con los siguientes condicionantes: o Mantener el rendimiento de la unidad a lo largo del tiempo en su nivel inicial mediante una protección eficaz contra las incrustaciones. o Mantener el estado higiénico de la unidad limitando la contribución de los microorganismos, en particular las esporas de moho. o Esta primera etapa de filtración puede ir precedida opcionalmente de una etapa de prefiltración G4.• Se dispondrá una segunda etapa de filtrado, con una efi-cacia mínima F9 según NF EN 779 a la salida de la unidad de tratamiento de aire, cuya finalidad es: o Mantener la limpieza de la red de distribución de aire; o Prolongar la vida útil de los filtros terminales.• La velocidad de paso del aire en la batería de agua fría debe ser inferior a 2,5 m/s para evitar el arrastre de gotas.• Se debe hacer un adecuado dimensionamiento del sifón de descarga de condensados en función de las presiones existentes en la unidad.

• La calidad de los materiales de la superficie deben ser resistentes a la corrosión, al igual que la vendeja de recu-peración de condensados. Esta debe ser accesible.• Debe existir humectador de vapor para controlar los valores de humedad relativa normativos.• Debe haber un control de la extracción para evitar la depresión accidental de zonas con un entorno controlado.• Es recomendable una sección de freecooling si las condi-ciones externas son regularmente favorables durante lar-gos períodos de tiempo. Así mismo es recomendable el empleo de secciones de recuperación de calor de alta efi-ciencia (clase mínima H3 según NF EN 13053)• El motor del ventilador debe ser de "alta eficiencia" (IE2 o IE3) y estar dotado de variador de frecuencia.

ANSI/ASHRAE/ASHE 170-2021 “Ventilation of Health Care Facilities”. La norma americana se estructura en base a parámetros de diseño a desarrollar en cada estancia del Hospital. En el caso de quirófanos establece unos criterios generales de diseño del sistema (flujo unidireccional, concentración de difusión en la parte cenital del paciente y equipo médico, etc.) complementados con criterios de calidad ambiental. Básicamente direccionalidad del flujo, filtración y mínimo número de renovaciones por hora del espacio.

Las condiciones ambientales de diseño se recogen en la tabla 7.1 “Parámetros de diseño” y se muestran a continuación:

Espacio Presión respecto a zona

adyacente

Mín aire exterior

Mín reno-vaciones de aire

Necesidad de salida de la glo-balidad del aire de extracción

Quiró-fano

Positiva 4 20 NR

Cobertura

desocupadaMínima

eficacia de filtrado

Humedad relativa

Temperatura

SI MERV-16 20-60 20-24 ºC

Por tanto, para el quirófano objeto del ejemplo de 40 m2 y altura libre mínima de 3 metros se requieren justo los 2.400 m3/h comentados con un mínimo de 480 m3/h. Como se comentaba en el caso de la norma UNE 100713, la práctica habitual, y las facilidades constructivas y de coste, hacen que la unidad de tratamiento de aire se diseñe cien por cien aire exterior también. El diseño tipo

Quirófano flujo laminar

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corresponde al aportado en el primer caso con cuatro fil-tros HEPA de alta eficacia.

Los aspectos constructivos de la unidad de tratamiento de aire se desarrollan en el punto 6.2 de la norma siendo los siguientes los principales, y diferenciadores, respecto a otro tipo de espacios o ámbitos:

• La unidad de tratamiento de aire será estanca y resist-ente a la corrosión. Permitirá acceso para inspección y mantenimiento.• Se dispondrá una primera etapa de filtrado, mínimo MERV-8, previo al primer intercambiador de calor de la unidad.• Constructivamente, tanto la envolvente como las baterías cumplirán con lo marcado en el Ashrae estándar 62.1. Estos criterios no difieren sustancialmente de los expues-tos para las normativas anteriores.• Cuando se requiera, por necesidades de cálculo de humedad relativa, se dispondrá de sección de humecta ción por vapor.

CONCLUSIONES

En base a lo anterior se puede concluir que la aplicación de las distintas normas en quirófanos lleva a lo siguiente:

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directa al chip, así como software y servicio para la industria de centros de datos.

Así mismo, en su afán por ofrecer soluciones HVAC integrales, completa su porfolio con una extensa gama de equipos para aplicaciones industriales como UTAs, condensadores, drycolers, fancoils, aerotermos y cortinas de aire.

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• Los criterios ambientales mínimos de la norma ameri-cana y española son análogos, siendo mas exigente la francesa, incluso para quirófanos tipo A bajo norma UNE 100713:2005• Ese exceso de exigencia ambiental condiciona el tipo de tratamiento del espacio y por tanto los caudales movidos, tanto totales como de aire exterior. Esto condiciona por tanto la configuración y secciones de la unidad de tratam-iento de aire requerida.• Las características constructivas exigibles en cada nor-mativa son análogas incidiendo en los mismos puntos de mantenibilidad y asepsia en operación.• Las secciones mínimas, salvo las vinculadas al retorno del aire (requeridas en flujo laminar dada la cuantía del aire a mover que no es conveniente, tanto por estabilidad del lazo de control como por aspectos energéticos, que sea cien por cien exterior) son análogas y obedecen a un tratamiento convencional basado en la sobrepresión del espacio a tratar y las condiciones termo higrométricas del mismo.