Tasa de renovación de aire

4.3.1 Influencia de la tasa de renovación de aire

Para alcanzar una determinada clase de limpieza y grado de asepsia en una sala limpia, se requiere necesariamente un cierto volumen de aire de suministro, junto con una determinada tasa de renovación de aire y tiempo de autodepuración. La tasa de renovación de aire es el indicador que deben cumplir los quirófanos limpios y las salas auxiliares limpias —excepto los quirófanos de Clase Ⅰ y las salas auxiliares limpias de Clase Ⅰ— para garantizar la limpieza requerida y no superar el tiempo de autodepuración especificado. Estos tres indicadores técnicos están interrelacionados entre sí. Sin embargo, en la práctica de ingeniería real, para alcanzar un nivel de limpieza superior (conforme a normativa), suele aumentarse el volumen de aire de suministro, lo que incrementa invisiblemente la inversión inicial y eleva los costes operativos diarios; por ello, esta cláusula especifica los límites superior e inferior de la tasa de renovación de aire. El volumen total de aire de suministro (es decir, la tasa de renovación de aire) está relacionado con el volumen de la sala, la carga interior total, el número de participantes en la intervención quirúrgica en la sala, la generación de polvo procedente de las prendas, etc. Las tasas de renovación de aire del Código tienen en cuenta un cierto rango de variación de estas condiciones; a menos que las condiciones cambien en exceso, generalmente permiten cumplir los requisitos.

La tasa de renovación de aire es el indicador más importante que determina el nivel de limpieza en las salas limpias de flujo turbulento, incluidos los quirófanos limpios de Clase Ⅱ, Ⅲ y Ⅳ y las salas auxiliares limpias de todas las clases.

Dentro del rango práctico, la limpieza mejora a medida que aumenta la tasa de renovación de aire. La Figura 4.4 muestra la relación entre la tasa de renovación de aire y la concentración de polvo interior como una línea recta en papel logarítmico doble (suponiendo que las partículas están distribuidas uniformemente en la sala) y como una línea quebrada (en realidad, las partículas no están distribuidas uniformemente en la sala).

Figura 4.4 Comparación de las concentraciones calculadas por los dos modelos de distribución con las concentraciones medidas

En la Figura 4.4, la línea recta A es el resultado del cálculo estático basado en la teoría de distribución uniforme; la línea quebrada B es el resultado de la medición estática. La línea quebrada C es el resultado del cálculo estático basado en la teoría de distribución no uniforme. La línea quebrada D es el resultado del cálculo estático basado en la distribución no uniforme para tasas de renovación de aire superiores a 100 renovaciones por hora.

La Figura 4.5 muestra las curvas de la relación entre la tasa de renovación de aire y la clase de limpieza en salas limpias de flujo turbulento en condiciones estáticas (sin intervención) y dinámicas (con intervención), publicadas en el extranjero. Como puede verse en la figura, cuanto mayor es la tasa de renovación de aire, mayor es la clase de limpieza.

La tasa de renovación de aire puede obtenerse mediante fórmulas basadas en la clase de limpieza del aire requerida, el número de personas en la sala, el área de la sala, otras fuentes de generación de polvo interior y la proporción de aire fresco; especialmente en condiciones dinámicas, deben realizarse cálculos adaptados a las condiciones específicas.

Ahora que se requiere alcanzar la clase de limpieza en condiciones estáticas, ¿cómo debe determinarse la tasa mínima de renovación de aire? Como puede verse en la línea C de la Figura 4-4, con una tasa de renovación de aire de 20 renovaciones por hora, la concentración de polvo interior es de 40 partículas por litro, es decir, se alcanza la Clase 10 000; incluso con una tasa de renovación de aire inferior a 10 renovaciones por hora, también se puede alcanzar la Clase 100 000.

Figura 4.5 Relación entre la tasa de renovación de aire y la clase en salas limpias de flujo turbulento

Las Figuras 4.4 y 4.5 son básicamente coherentes. A partir de la curva estática, puede observarse que con 20 renovaciones de aire, la limpieza es solo ligeramente inferior a la de la Clase 1 000.

Por tanto, se aprecia que en condiciones estáticas, las tasas de renovación de aire necesarias para alcanzar las distintas clases pueden diferir considerablemente, y los valores absolutos pueden ser bastante bajos. Además, las tasas de renovación de aire realmente adoptadas suelen elevarse considerablemente por encima de los valores especificados en el código. Por ello, como norma, debe establecerse un valor razonable y con un ligero margen de seguridad para el parámetro más importante que garantiza la limpieza —la tasa de renovación de aire—, de modo que su cumplimiento permita satisfacer básicamente los requisitos.

[Referencia] Dado que el enfoque técnico para la elaboración del Código ha cambiado considerablemente —en primer lugar, adoptó modalidades técnicas avanzadas a nivel internacional y, en segundo lugar, citó diversos logros de investigación nacionales, todos los cuales han demostrado ser exitosos tras años de aplicación en ingeniería—, el volumen de aire de suministro o la tasa de renovación de aire difiere de la manejada en el pasado. Sin embargo, los resultados finales son muy cercanos a los de países desarrollados como el Reino Unido, los Estados Unidos y Alemania, aunque difieren en cierta medida de otros códigos chinos pertinentes, como se muestra en la Tabla 4.3.

Tabla 4.3　Comparación de las tasas de renovación de aire de salas limpias en distintas normas

Nota: Las salas limpias de Clase 100 se expresan en términos de velocidad del aire en sección transversal, mientras que las salas limpias de otras clases se expresan en términos de tasa de renovación de aire.

4.3.2 Valores de la tasa de renovación de aire

Para las tasas de renovación de aire, todas las normas anteriores solo especificaban valores de límite inferior, como 25 renovaciones por hora para la Clase 10 000 y 15 renovaciones por hora para la Clase 100 000, entre otros. En la ingeniería real, en busca de cumplir la conformidad, estos valores se aumentaban varias veces, lo que generaba un desperdicio enorme. De hecho, incluso tasas de renovación como 25 y 15 estaban concebidas para condiciones dinámicas, mientras que actualmente todas las pruebas se realizan en condiciones de sala vacía o estáticas, por lo que el resultado es que la limpieza mejora entre una y dos clases; en otras palabras, valores como 25 y 15 ya son suficientes. Teniendo en cuenta la tasa de renovación para autodepuración (que se detalla más adelante), el Código aumenta ligeramente los valores para los quirófanos, mientras que los reduce ligeramente para las salas auxiliares limpias teniendo en cuenta sus condiciones estáticas, y establece el límite superior en aproximadamente 1,2 veces el valor del límite inferior.

Para un mismo requisito de limpieza, pueden existir distintas tasas de renovación de aire. Según cálculos teóricos tomando como referencia mediciones reales, en condiciones estáticas la Clase 100 000 puede alcanzarse con valores tan bajos como menos de 10 renovaciones por hora, y la Clase 10 000 con menos de 15 renovaciones por hora. Aunque esta norma se basa en condiciones estáticas o de obra terminada (sala vacía), la tasa de renovación de aire no puede considerarse solo en términos de limpieza estática. Esto se debe a que la tasa de renovación debe cumplir dos funciones: una es garantizar la limpieza, y la otra es garantizar el tiempo de autodepuración, esta última a menudo pasada por alto. El tiempo de autodepuración es de gran importancia para determinar cuánto tiempo antes debe ponerse en marcha el sistema por la mañana cuando no se cuenta con un ventilador de reserva; sin embargo, si el tiempo de autodepuración es largo, el arranque debe adelantarse considerablemente, lo que supone un desperdicio. Para los quirófanos, existe otra función: determinar cuándo puede comenzar la segunda intervención después de terminar la primera. Si se requiere un tiempo de autodepuración largo antes de empezar, obviamente retrasará las operaciones y reducirá la eficiencia de rotación del quirófano, por lo que cuanto más corto sea el tiempo de autodepuración, mejor; sin embargo, si es demasiado corto, la tasa de renovación inevitablemente tendría que aumentarse en gran medida, lo que tampoco es realista. Tras los estudios correspondientes, el código determinó que, para los quirófanos de Clase Ⅰ con zonas locales de Clase 100, ya que se utilizan principalmente para operaciones que tienen un impacto decisivo en la vida, es preferible un tiempo de autodepuración no superior a 15 minutos; para la Clase 10 000, no superior a 25 minutos; para la Clase 100 000, no superior a 30 minutos; y para los quirófanos cuasilimpios de Clase 300 000, es aceptable un tiempo no superior a 40 minutos. Desde la perspectiva del arranque matutino, adelantar la puesta en marcha 40 minutos no es excesivo. Si supera 1 hora, entonces es demasiado largo.

Basándose en los principios anteriores, las tasas de renovación de aire pueden calcularse como se enumeran en la tabla de las disposiciones; esta es la «tasa de renovación de aire de autodepuración» que tiene en cuenta el tiempo de autodepuración, y así es también como se adopta en la norma militar china para departamentos quirúrgicos limpios. En la práctica, sin embargo, suelen añadirse márgenes de seguridad repetidamente, con tasas de renovación aumentadas entre una y varias veces en algunos casos, lo que supone realmente un desperdicio; por ello, el Código especifica un rango, manteniendo la relación entre el límite superior y el inferior dentro de un factor de 1,2.

【Referencia】 El Código establece la ocupación de diseño de los quirófanos de la siguiente manera: extragrandes: 12 personas, grandes: 10 personas, medianos: 8 personas y pequeños: 6 personas. Asimismo, para frenar la búsqueda innecesaria de tamaños mayores, se especifican los límites superior e inferior de superficie en planta, y cuando se requiera una ampliación por necesidades especiales, se permite un aumento de 1,25 veces por encima del límite superior; esto hace que el valor sea cercano al de la norma japonesa y superior al de la norma militar.