Taxa de renovação de ar

4.3.1 Influência da Taxa de Renovação de Ar

Para atingir uma determinada classe de limpeza e grau de assepsia em uma sala limpa, é necessariamente exigido um determinado volume de ar de insuflação, juntamente com uma determinada taxa de renovação de ar e tempo de autolimpeza. A taxa de renovação de ar é o indicador que as salas de operação limpas e as salas auxiliares limpas — exceto as salas de operação Classe Ⅰ e as salas auxiliares limpas Classe Ⅰ — devem cumprir para garantir a limpeza exigida e não exceder o tempo de autolimpeza especificado. Esses três indicadores técnicos estão todos inter-relacionados. No entanto, na prática de engenharia real, para atingir um nível de limpeza superior (em conformidade), o volume de ar de insuflação é frequentemente aumentado, o que invisivelmente aumenta o investimento inicial e eleva os custos operacionais diários; portanto, esta cláusula especifica os limites superior e inferior da taxa de renovação de ar. O volume total de ar de insuflação (ou seja, a taxa de renovação de ar) está relacionado ao volume da sala, à carga interna total, ao número de participantes cirúrgicos na sala, à geração de poeira pelas vestimentas, entre outros fatores. As taxas de renovação de ar previstas no Código levam em conta uma determinada faixa de variação dessas condições; a menos que as condições se alterem de forma muito acentuada, elas geralmente atendem aos requisitos.

A taxa de renovação de ar é o indicador mais importante para determinar o nível de limpeza em salas limpas de fluxo turbulento, incluindo salas de operação limpas Classes Ⅱ, Ⅲ e Ⅳ e salas auxiliares limpas de todas as classes.

Dentro da faixa prática, a limpeza melhora à medida que a taxa de renovação de ar aumenta. A Figura 4.4 mostra a relação entre a taxa de renovação de ar e a concentração de poeira interna: uma linha reta em papel log-log (assumindo distribuição uniforme de partículas na sala) e uma linha quebrada (correspondente à distribuição não uniforme real de partículas no ambiente).

Figura 4.4 Comparação entre as concentrações calculadas pelos dois modelos de distribuição e as concentrações medidas

Na Figura 4.4, a linha reta A corresponde ao resultado de cálculo estático baseado na teoria de distribuição uniforme; a linha quebrada B é o resultado medido em condição estática. A linha quebrada C é o resultado de cálculo estático baseado na teoria de distribuição não uniforme. A linha quebrada D é o resultado de cálculo estático baseado em distribuição não uniforme para taxas de renovação de ar superiores a 100 trocas/h.

A Figura 4.5 apresenta as curvas de relação entre a taxa de renovação de ar e a classe de limpeza em salas limpas de fluxo turbulento, sob condições estáticas (não operacionais) e dinâmicas (operacionais), publicadas em material estrangeiro. Como é possível observar na figura, quanto maior a taxa de renovação de ar, maior a classe de limpeza.

A taxa de renovação de ar pode ser obtida por meio de fórmulas baseadas na classe de limpeza do ar exigida, no número de pessoas na sala, na área do ambiente, em outras fontes de geração de poeira internas e na taxa de ar fresco; especialmente sob condições dinâmicas, os cálculos devem ser realizados para as condições específicas do projeto.

Agora que é exigido que a classe de limpeza seja atingida sob condições estáticas, como determinar a taxa mínima de renovação de ar? Como pode ser visto pela linha C na Figura 4-4, a uma taxa de renovação de ar de 20 trocas/h, a concentração de poeira interna é de 40 partículas/L, ou seja, a Classe 10 000 é atingida; mesmo com uma taxa de renovação de ar abaixo de 10 trocas/h, também é Figura 4.5 Relação entre taxa de renovação de ar e classe em salas limpas de fluxo turbulento

possível atingir a Classe 100 000.

As Figuras 4.4 e 4.5 são basicamente consistentes. Pela curva estática, nota-se que a 20 trocas de ar, a limpeza é apenas ligeiramente inferior à Classe 1 000.

Conclui-se, portanto, que sob condições estáticas, as taxas de renovação de ar exigidas para atingir as diferentes classes podem variar muito, e seus valores absolutos podem ser bastante baixos. Além disso, as taxas de renovação de ar realmente adotadas em obra são frequentemente elevadas consideravelmente acima dos valores especificados em código. Por esse motivo, como padrão normativo, deve ser definido um valor razoável e com pequena margem de segurança para o parâmetro mais importante de garantia da limpeza — a taxa de renovação de ar —, de forma que seu cumprimento baste para atender aos requisitos na maior parte dos casos.

[Referência] Como a abordagem técnica de elaboração do Código mudou consideravelmente — primeiro, por adotar modelos técnicos avançados internacionalmente e, segundo, por citar diversos resultados de pesquisas nacionais, todos comprovados bem-sucedidos após anos de aplicação em engenharia — o volume de ar de insuflação e a taxa de renovação de ar diferem dos valores adotados no passado. Ainda assim, os resultados finais são muito próximos aos de países desenvolvidos como Reino Unido, Estados Unidos e Alemanha, embora divirjam um pouco de outros códigos normativos chineses relevantes, conforme mostrado na Tabela 4.3.

Tabela 4.3　Comparação das taxas de renovação de ar de salas limpas em diferentes padrões

Nota: As salas limpas Classe 100 são especificadas em termos de velocidade do ar na seção transversal, enquanto as salas limpas de outras classes são especificadas em termos de taxa de renovação de ar.

4.3.2 Valores da Taxa de Renovação de Ar

Para as taxas de renovação de ar, todos os padrões anteriores apenas especificavam valores de limite inferior, como 25 trocas/h para a Classe 10 000 e 15 trocas/h para a Classe 100 000, entre outros. Na engenharia prática, na busca por conformidade, esses valores eram aumentados várias vezes, gerando desperdício massivo. Na verdade, mesmo taxas como 25 e 15 trocas/h originalmente se destinavam a condições dinâmicas, enquanto todos os ensaios atuais são realizados em ambientes vazios ou estáticos, o que resulta em uma melhoria de limpeza de uma a duas classes; em outras palavras, valores como 25 e 15 já são suficientes para o requisito. Levando em conta a taxa de renovação de ar para autolimpeza (detalhada posteriormente), o Código aumenta ligeiramente os valores para salas de operação, enquanto reduz ligeiramente os valores para salas auxiliares limpas, considerando suas condições estáticas, e estabelece o limite superior em cerca de 1,2 vezes o valor inferior.

Para um mesmo requisito de limpeza, podem ser adotadas diferentes taxas de renovação de ar. De acordo com cálculos teóricos referenciados em medições de campo, sob condições estáticas a Classe 100 000 pode ser atingida com menos de 10 trocas/h, e a Classe 10 000, com menos de 15 trocas/h. Embora este padrão se baseie em condições estáticas ou de construção concluída (estado vazio), a taxa de renovação de ar não pode ser definida apenas pela limpeza estática. Isso ocorre porque a taxa de renovação de ar deve cumprir duas funções: uma é garantir a classe de limpeza, e a outra é garantir o tempo de autolimpeza, sendo esta última frequentemente negligenciada. O tempo de autolimpeza é fundamental para definir com quanto tempo de antecedência o sistema deve ser ligado pela manhã, quando não há ventilador de reserva; se o tempo de autolimpeza for longo, a inicialização deve ser consideravelmente antecipada, gerando desperdício. Para salas de operação, há ainda uma terceira função: definir quando a segunda cirurgia pode ser iniciada após o término da primeira. Se for necessário esperar um longo tempo de autolimpeza para retomar as atividades, haverá atraso nos procedimentos e redução da eficiência de rotatividade da sala, portanto, quanto menor o tempo de autolimpeza, melhor; por outro lado, se ele for muito curto, a taxa de renovação de ar precisaria ser elevada de forma excessiva, o que também é inviável. Após estudos, o código definiu que, para salas de operação Classe Ⅰ com áreas locais Classe 100, destinadas principalmente a procedimentos de impacto decisivo na vida do paciente, é preferível um tempo de autolimpeza de no máximo 15 min; para Classe 10 000, no máximo 25 min; para Classe 100 000, no máximo 30 min; e para salas de operação quasi-limpas Classe 300 000, é aceitável um tempo máximo de 40 min. Do ponto de vista da inicialização matinal, antecipar o ligamento em 40 min não é excessivo. Se o tempo ultrapassar 1 h, então é longo demais.

Com base nos princípios acima, as taxas de renovação de ar podem ser calculadas conforme listado na tabela de disposições da norma; essa é a chamada “taxa de renovação de ar de autolimpeza”, que leva em conta o tempo de autolimpeza, e é também o critério adotado no padrão militar chinês para departamentos de operação limpos. Na prática, no entanto, são adicionadas margens de segurança repetidamente, com aumento de uma a várias vezes na taxa de renovação de ar em alguns casos, o que configura desperdício; por esse motivo, o Código especifica uma faixa de valores, mantendo a razão entre os limites superior e inferior em no máximo 1,2.

【Referência】 O Código define a ocupação de projeto das salas de operação como: extragrande 12 pessoas, grande 10 pessoas, média 8 pessoas e pequena 6 pessoas. Ao mesmo tempo, para conter a busca desnecessária por dimensões maiores, são estabelecidos limites superior e inferior de área de piso; nos casos em que a ampliação for necessária para demandas especiais, é permitido um aumento de até 1,25 vezes o limite superior, o que aproxima os valores do padrão japonês e os mantém acima do padrão militar.