Criterios de diseño, instalación y mantenimiento para sistemas HVAC en hospitales

CLIMATIZACIÓN EN INSTITUCIONES DE SALUD

AGENDA (1/2) PRIMER DÍA – CAPÍTULOS TEÓRICOS I. Introducción II. Normas y Códigos III. Instalaciones Seguras IV. Calidad Ambiental V. Clasificación Áreas Hospitalarias Preguntas

AGENDA (2/2) SEGUNDO DÍA – CAPÍTULOS TEÓRICO-PRÁCTICO VI. Cálculos y Diseño VII. Sistemas de refrigeración VIII. Mantenimiento IX. Recomendaciones Finales Preguntas

CAPITULO I

Introducción

CLIMATIZACIÓN EN INSTITUCIONES DE SALUD Un sistema de aire acondicionado correctamente diseñado, instalado, operado y mantenido es uno de los apartes que contribuyen a: – la prevención de contagios, infecciones – la recuperación mas pronta de los pacientes

ÁREAS DE CUIDADOS CRÍTICOS Pabellón de Aislamiento o Cuarentena Unidad de Cuidados Intensivos (UCI) Quirófano Sala de Partos Post Operatorios Neonatos Traumatología Urgencias Consultorios Hospitalización

CAPITULO II

Normas y Códigos

Normas y Códigos Norma Colombiana

– Resolución 4445 de 1996  Normas para el cumplimiento del contenido del Titulo IV de la Ley 09 de 1979, en lo referente a las condiciones sanitarias que deben cumplir los establecimientos hospitalarios y similares

Norma Internacional

– 1999 ASHRAE HANDBOOK  Applications, Chapter 7, Health Care Facilites

NOTA IMPORTANTE: Prevalecen las Normas y Códigos del País

Normas Colombianas Quirófanos:  La temperatura será de 21° C, la humedad relativa del 50%, la velocidad del viento de 60 cm/seg (120 fpm) y la renovación del aire entre 25 y 30 veces por hora. Cuartos de Aislamiento:  Deberán tener ventilación artificial que permita diez (10) cambios de aire por hora y la presión del aire de la antecámara con relación al pasillo deberá ser levemente negativa, y preferiblemente, tanto la antecámara como el cuarto de aislamiento deberán tener su propio sistema de entrada y salida del aire.

Términos Utilizados Renovación:  Cantidad de veces que el volumen de aire pasa a través

de los filtros, logrando con esto, la calidad del aire determinada para cada espacio en particular

Ventilación:  Cantidad de aire no viciado que se toma del exterior

para diluir los elementos patógenos, reducir concentraciones de CO y mantener los diferenciales de presión dentro de los espacios acondicionados eliminando la contaminación cruzada

Recomendaciones ASHRAE (1/2) Temperatura ajustable entre 62° F y 80° F Humedad Relativa a mantenerse entre 45% y 55% Presión positiva respecto a áreas vecinas suministrando un exceso del 15% de aire Un manómetro instalado comprobará el diferencial de presión entre el interior y el exterior de las áreas La temperatura y humedad deben leerse con facilidad dentro de las áreas que lo ameriten Los filtros tendrán eficiencias según lo requerido por la aplicación

Recomendaciones ASHRAE (2/2) Para zonas críticas, el aire se suministrará por el techo y se retornará a no menos de 10 cm (4”) del piso en por lo menos dos puntos No se permite forro acústico (tipo aerocor) en el interior de los conductos a menos que haya filtro con una eficiencia mayor al 90% antes del suministro del aire al área acondicionada Materiales rociados, como aislamiento o protección contra fuego, se tratarán con fungicidas

Sistemas Recomendados ASHRAE (1/2) Sistemas de caudal de aire constante para garantizar las renovaciones por hora exigidas y para que se mantengan los diferenciales de presión Sistemas de agua helada o de expansión directa con múltiples circuitos para mantener la humedad relativa

Sistemas Recomendados ASHRAE (2/2) En el caso de usar expansión directa se deberá tener sumo cuidado con la norma ANSI/ASHRAE 15-1994 (Código de seguridad para la refrigeración Mecánica) La instalación debe cumplir con la Norma NFPA 99

CAPITULO III

Instalaciones Seguras

ANSI/ASHRAE 15-1994 (1/3) CÓDIGO DE SEGURIDAD PARA LA REFRIGERACIÓN MECÁNICA – Propósito: Promover la seguridad en el diseño, construcción, instalación y operación de los sistemas de refrigeración

– Ocupación: Clasificación Institucional – Ocupantes no pueden evacuar el área sin la ayuda o vigilancia de otros por encontrarse confinados, inválidos o debilitados.

ANSI/ASHRAE 15-1994 (2/3) Sistemas de Refrigeración – Designación Un sistema directo es donde el fluido refrigerante directamente enfría el aire que se utiliza para acondicionar – Expansión directa

Un sistema indirecto, es donde un fluido intermedio es enfriado por el sistema de refrigeración y circulado para enfriar el aire que se desea acondicionar – Agua helada

– El Sistema directo tiene una alta probabilidad de que las fugas de refrigerante del sistema de refrigeración puedan llegar al espacio acondicionado

CAPITULO IV

Calidad Ambiental

Calidad Ambiental (1/2) El aire acondicionado propuesto debe mantener, además de la temperatura y la humedad, una calidad del aire interior adecuada, con el fin de reducir los riegos de contagio o infecciones por elementos patagones suspendidos en el aire La flora microbiana causante de la mayoría de las infecciones y contagios es sobre todo de origen humano Las fuentes de contaminación, bacteriana y viral, proceden de fuentes internas (pacientes, visitantes, empleados y de actividades propias del hospital)

Calidad Ambiental (2/2) Existen tres métodos para controlar esta flora microbiana y las fuentes de contaminación, disminuyendo así los riesgos de contagios o infecciones en las áreas hospitalarias  Dilución  Presurización  Filtración

DILUCIÓN (1/5) Dilución = Ventilación – La ventilación es una de las formas de mejorar la calidad del aire, haciendo una continua substitución del aire viciado por un aire limpio

DILUCIÓN (2/5) Ventajas  El aire exterior mantiene una concentración

reducida de elementos patógenos debido a la radiación solar  Permite reducir la concentración de CO en los espacios acondicionados  Mantiene los diferenciales de presión entre las áreas críticas y las zonas vecinas, reduciendo infiltraciones de elementos contaminantes

DILUCIÓN (3/5) Desventajas  Aumenta el número de otro tipo de partículas en

suspensión (polen, esporas, polvo, hollín, etc.)  Su efectividad dependerá del caudal de aire tomado y de la limpieza del mismo, incluyendo la calidad del prefiltrado que se le haga  Aumento de la carga de refrigeración debido a las condiciones de temperatura y humedad del aire exterior tomado

DILUCIÓN (4/5) Cuanto más limpio y mayor el caudal de aire de ventilación, mayor la efectividad Su efectividad dependerá de su ubicación (tomas de aire), eficiencia de su prefiltrado, caudales de aire tomados

DILUCIÓN (5/5) Tomas de aire exterior:  Deben colocarse lo más lejos de toda fuente de

contaminación, mínimo :   

A dos metros (6 pies) del piso A un metro (3 pies) sobre el techo A 10 metros (30 pies) de cualquier descarga de extractores, torres de enfriamiento, de lugares por donde circulan vehículos o de donde se acumulan desperdicios o sustancias contaminadas

PRESURIZACIÓN (1/2) La presurización disminuye la entrada a los espacios críticos de la flora microbiana y de las partículas contaminantes La presurización va ligada con la ventilación, ya que ésta sólo se logra teniendo un exceso de aire circulado

PRESURIZACIÓN (2/2) Se debe mantener un diferencial de presión permanente para que el aire circule siempre del área más limpia a la más contaminada En algunos casos críticos se debe considerar la necesidad de exclusas para garantizar una mejor presurización Las exclusas deben ser trabajadas bajo la premisa de “nada entra, nada sale”

FILTRACIÓN (1/10) La filtración garantiza un mínimo número de partículas en suspensión en los espacios críticos, incluyendo las de la flora bacteriana y las de los contaminantes La buena filtración va acompañada de una renovación adecuada del aire tratado Sólo con ambos criterios se logra el objetivo final, conocido como Calidad del Aire

FILTRACIÓN (2/10) Los filtros son clasificados bajo la norma:

ASHRAE 52.2 “Gravimetric and Dust-Spot Procedures for testing Air-Cleaning Devices Used in General Ventilation for Removing Particulate Matter”

FILTRACIÓN (3/10) Los métodos con los que la norma clasifica los filtros son: – Prueba Gravimétrica – Prueba de la Mancha de Polvo – Prueba DOP (Dioctyl-phthalate)

FILTRACIÓN (4/10)  Prueba Gravimétrica • Compara el peso del polvo sintético de prueba retenido • • • •

por el filtro con el peso alimentado en la prueba. El resultado porcentual de la comparación se le conoce como % Arrestance (retenido) Prueba utilizada en los filtros de menor eficiencia. Filtros de uso residencial, comercial y como pre-filtros a nivel industrial o institucional Bajo costo y baja pérdida de presión en el sistema de aire

FILTRACIÓN (5/10)  Prueba de la Mancha de Polvo • La eficiencia del filtro es determinada midiendo qué tan • • • •

rápido se mancha un papel filtro blanco calibrado para la prueba. Determina la eficiencia del filtro para eliminar partículas más pequeñas. Prueba típica para filtros de media/alta eficiencia Filtros industriales e institucionales tipo bolsa o cartucho de superficie extendida, utilizados donde se desean ambientes más limpios Filtros con eficiencia del 90-95% en esta prueba logran eliminar +99% de las bacterias del aire

FILTRACIÓN (6/10)  Prueba DOP (Dioctyl-phthalate) • Es la medición fotométrica de la cantidad y

tamaño de las partículas que pasan a través del filtro

• Un filtro de 99.7% de eficiencia, de 1,000 partículas de 0.3 micras deja pasar sólo 3 partículas • Prueba típica para los filtros de mayor eficiencia, también conocidos como HEPA (High Efficiency Particulate Air) o ULPA (Ultra Low Penetration Air) • Filtros industriales e institucionales utilizados donde se necesiten espacios con alto grado de limpieza • Son capaces de eliminar partículas peligrosas del aire (bacterias, virus, etc.)

FILTRACIÓN (7/10)  Unidad de Medida MERV • MERV: Minimum Efficiency Reporting Value • Está basado en un número que da la equivalencia en el % de eficiencia • Mide la eficiencia del filtro por el tamaño de la partícula en una mezcla compuesta (diferentes tamaños) • MERV 8 equivale a los filtros del 40-45% de eficiencia o MERV 15 a los filtros del 90-95% de eficiencia • Sistema que clasifica los filtros medidos bajo el método de la mancha de polvo

FILTRACIÓN (8/10) Norma Europea DIN 24185

_________________________________________________________________________________________________________________________________

Clase Filtro % Arrestance % Eficiencia __________________________________________________________ EU 1 A < 65 EU 2 65 < A < 80 EU 3 80 < A < 90 EU 4 90 < A EU 5 40 < E < 60 EU 6 60 < E < 80 EU 7 80 < E < 90 EU 8 90 < E < 95 EU 9 95 < E

FILTRACIÓN (9/10)  Clasificación según la filtración: _________________________________________________________________________________________________________________________________

Número de Partículas en Suspensión Clase Grado >= 0.5 micras >= 5 micras por metro cúbico (por pie cúbico) __________________________________________________________ 100 A/B 3,500 (100) 0 (0) 10,000 C 350,000 (10,000) 2,000 (60) 100,000 D 3,500,000 (100,000) 20,000 (600) 1,000,000 35,000,000 (1,000,000) 200,000 (6,000)

FILTRACIÓN (10/10)  Renovación según la Clase o Grado: _________________________________________________________________________________________________________________________________

Clase Grado Renovaciones por Hora __________________________________________________________ 100 A/B 140 - 640 10,000 C 40 - 60 100,000 D 20 - 30 1,000,000 10 - 15

CAPITULO V

Clasificación Áreas Hospitalarias

Clasificación Áreas Hospitalarias

(1/5)

De acuerdo con esta calidad del aire, las áreas hospitalarias se dividen en:  Tipo I (Clase A/B):  Tipo II (Clase C):  Tipo III (Clase D):

 Sin Clase:

Quirófanos “A” para transplante de órganos Quirófanos “B” a corazón abierto u órganos expuestos Áreas de aislados o en cuarentena Quirófanos para ambulatorio o sin órganos expuestos Sala de partos Neonatos Unidades de Cuidados Intensivos Salas de tratamientos especiales Laboratorios Materiales esterilizados Consultorios Urgencias

Clasificación Áreas Hospitalarias (2/5) Filtrado del aire según el tipo de área: Aplicación

Eficiencias Mínimas . Prefiltro Filtro Postfiltro

.

Tipo I (Clase A/B) Tipo II (Clase C) Tipo III (Clase D) Sin Clase

60-65% 30-35% 30-35% 30-35%

90-95% 90-95% 60-65%

99.97% HEPA 99.7% HEPA 90-95%

Todos medidos bajo ASHRAE 52.2 Prefiltros medidos bajo Prueba Gravimétrica (Arrestance) Filtros medidos bajo mancha de polvo (MERV) Post filtros medidos bajo DOP (Dioctylphthalate) para ULPA y HEPA

Clasificación Áreas Hospitalarias

(3/5)

Observaciones:  El Prefiltro se instala a la entrada de la unidad de manejo de aire y  

  

debe prefiltrar la mezcla del aire de retorno y la toma de aire exterior El filtro debe ser instalado inmediatamente después del prefiltro De requerirse, los post filtros deben estar a la salida de la unidad de manejo de aire y preferiblemente ser parte integral del difusor, para así evitar contaminaciones del aire en su recorrido por los conductos Todo el aire debe ser filtrado, por lo que las fugas son críticas sobre todo en los filtros y post filtros Cada banco de filtros debe tener un manómetro diferencial de presión para así conocer su estado de saturación La instalación de todos los filtros debe asegurar un mantenimiento futuro adecuado que no comprometa la calidad del aire ni la seguridad del personal

Clasificación Áreas Hospitalarias (4/5) Renovaciones del aire según el tipo de área: Cambios por Hora Mínimos

____ .

Aplicación

Aire Total

Exterior %

Extracción

Tipo I (Clase A) Tipo I (Clase B) Tipo II (Clase C) Tipo III (Clase D) Sin Clase

400 - 640 140 - 350 40 - 60 20 – 30 10 - 15

100 100 60 30 10

Si Si Si Si es necesario No

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

- En la Clase A, B y C se debe considerar ruedas recuperadoras de calor - Se debe cumplir, como mínimo, el caudal de aire por ventilación según el número de personas para mantener la IAQ (Indoor Air Quality) según el ANSI/ASHRAE Standar 62-1989

Clasificación Áreas Hospitalarias (5/5) Ventilación mínima para cumplir IAQ:

Aplicación

Ventilación (CFM por persona)

.

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Quirófanos Cuidados Intensivos Salas de Recuperación Laboratorios Consultorios

30 25 20 20 15

Según ANSI/ASHRAE Standard 62-1989

CAPITULO VI

Cálculos y Diseño

Cálculos  Pasos a seguir: • • • •

•

Calculo del volumen de la zona que será acondicionada en pies cúbicos Calculo del volumen de aire a recircular teniendo en cuenta las renovaciones para el tipo de zona Balancear el sistema con la toma de aire exterior, retorno y extracción, si es necesario, teniendo en cuenta las presiones con las áreas aledañas Basados en estos volúmenes de aire (suministro, retorno, aire exterior y extracción) hacer el calculo térmico en algún programa de carga existente en el mercado o manualmente (E20-II de Carrier, el CHVAC de Elite Software o CDS de Trane) Escoger o seleccionar los equipos a utilizar en el sistema escogido, expansión directa o agua helada

Diseño (1/2)  A tener en cuenta: • Suministro • En áreas críticas, el suministro se hará por el techo y se retornará o extraerá por abajo, por mas de una toma, a no menos de 10 cm (4”) del piso

Retorno o Extracción • Los conductos de extracción tendrán el ventilador a la descarga • La descarga de la extracción preferiblemente debe ser por encima del techo o a un mínimo de 3 metros (10 pies) del suelo • Toda extracción debe estar lo mas retirado posible de puertas, ventanas o tomas de aire exterior y se debe tener muy presente la dirección de los vientos prevalecientes en la zona

Diseño (2/2)  A tener en cuenta: •

Acondicionador de aire

• De doble pared metálica para las zonas críticas • Con bandeja de condensado doble, inclinada para asegurar un rápido drenaje del agua condensada y evitar cualquier humedad • En áreas críticas, además de lo anterior, la bandeja preferiblemente debe ser en acero inoxidable • En caso de requerirse humidificación esta debe ser por medio de vapor (como el conseguido por la inmersión de electrodos), evitándose la humectación con agua recirculada

Conductos

• Evitar contacto del aire con material fibroso, sobre todo después de filtros de alta eficiencia • Durante la instalación, se deben tapar las bocas de conexión tanto a acondicionadores de aire como a difusores y rejillas para evitar la entrada y acumulación de polvo y basuras

Cálculos y Diseño  Ejemplos: • Plano de Clínica 1 Determinar zonas criticas Cálculos Escogencia del sistema

• Plano de Clínica 2 Determinar zonas criticas Cálculos Escogencia del sistema

CAPITULO VII

Sistemas de Refrigeración

UNIDAD DE MANEJO DE AIRE TÍPICA ÁREAS TIPO I (CLASE A/B) Difusor de Flujo Laminar con filtro 99.99% HEPA integrado

Ventilador PSI

Enfriamiento

65% 95%

Calentamiento

Difusor de Flujo Laminar con ventilador centrifugo y filtro 99.99% HEPA integrado

UNIDAD DE MANEJO DE AIRE TÍPICA ÁREAS TIPO II y III (CLASES C Y D) Ventilador PSI

Enfriamiento

PLR 35% 65%

PSI

95%

Calentamiento

PLS

Placa Difusora

Ventilador PSI

Enfriamiento

35% 65%

PSI

99.97%

Calentamiento

RUEDAS RECUPERADORAS DE CALOR

PSI

Rueda

Ventilador

A camara de mezcla en acondicionador de aire

85%

Aire Exterior

Al exterior

Ventilador

85%

PSI

Aire Retorno

CAPITULO VIII

Mantenimiento

Mantenimiento (1/2) Se debe tener rutina de revisión diaria, semanal, mensual y anual La unidad acondicionadora de aire hace parte del área crítica, por lo que debe recibir el mismo tipo de limpieza Se debe llevar control escrito del diferencial de presión del manómetro de los filtros, ya que cualquier cambio brusco significa una anomalía Cada 2 años se debe hacer un análisis de partículas en suspensión y del estado patógeno del ambiente en las áreas críticas, incluyendo la revisión de los volúmenes de aire de los equipos Entrenamiento al personal médico para que conozca el sistema y sepa determinar cuando existe una anomalía

Mantenimiento (2/2) Los filtros deben ser reemplazados por idénticos, tanto en tamaño como en eficiencia y preferiblemente debe haber un juego completo en inventario por cada modelo La limpieza a nivel patógeno de las ares críticas debe hacerse con el sistema de aire prendido Calibrar elementos de medición (termómetros, manómetros, medidores de HR, etc.) periódicamente

Capitulo IX

Recomendaciones Finales

Recomendaciones (1/2) Temperatura ajustable entre 62 y 80° F Humedad relativa a mantenerse entre 45 y 55% Mantener los diferenciales de presión adecuados para cada zona en especial Recordar que el aire debe circular del área mas limpia hacia la más contaminada Instalar manómetros que permanentemente lean los diferenciales de presión

Recomendaciones (2/2) Debe colocarse medidores de temperatura y humedad de fácil lectura Colocar filtros con la eficiencia adecuada para cada área en especial En Quirófanos Clase A/B o en Áreas Criticas el aire se suministrara por el techo y retornara a no menos de 3” del piso en por lo menos 2 puntos No se permiten aislamientos interiores en los conductos, ni térmicos ni acústicos (Aerocor), a menos que haya un filtro >90% de eficiencia después del aislamiento Todo el aire suministrado debe ser filtrado, por lo que los equipos y cajas de filtros deben ser 100% herméticos

PREGUNTAS