Salvaguardar el bienestar de los usuarios de recintos hospitalarios en sus áreas más críticas requiere de gran cuidado en sus condiciones de ventilación y aire, porque, más que brindar comodidad, deben impedir que los pacientes resulten afectados por elementos contaminantes imperceptibles, que pueden dañar severamente su salud
Verónica Rosón
El vapor de agua contenido en el aire no es tangible, no se puede ver ni tocar, no tiene color, olor ni sonido; por ello, el tema de la humedad suele ser uno de los aspectos menos entendidos en lo que respecta al acondicionamiento del aire, convirtiéndose en un factor muy importante por considerar.
La temperatura ambiente es uno de los factores que más condicionan el confort de las personas en un inmueble, pero no el único. ¿Cuántas veces se asocia la sensación de calor a la temperatura medida en el termómetro? Sin embargo, la sensación de calor no sólo depende de la temperatura, sino de la capacidad del cuerpo humano para transpirar y del exceso de humedad, que limita los procesos de evaporación a través de la piel, condicionando así la pérdida de calor.
Por otro lado, humedades relativas muy bajas tienen serias consecuencias respecto de ciertas características:
- Descargas electrostáticas. Arriba del 40 por ciento de humedad relativa (HR), prácticamente desaparecen
- Materiales higroscópicos. Tienden a estabilizarse con el ambiente, cediendo o tomando humedad del aire que los rodea, y, en consecuencia, cambiando sus dimensiones
- Salud y confort. En lo concerniente al confort térmico, no sólo la temperatura es importante, también tiene mucho que ver la humedad
Entonces, ¿qué influencia tiene la HR sobre la calidad de aire interior y sobre las condiciones de confort, sobre todo cuando se habla de su aplicación en quirófanos, salas de terapia intensiva y neonatología, áreas donde se debe prestar especial atención a la temperatura y a la humedad relativa?
¿Qué es la humedad relativa?
Al aire atmosférico, por estar compuesto de aire seco y vapor de agua, también se le conoce como aire húmedo. La cantidad de vapor de agua contenido en él depende de las condiciones de presión y temperatura. Por lo tanto, variando estos parámetros, el aire puede incorporar vapor de agua o desprenderlo a través de la condensación. Es así que cuanto más caliente está el aire, puede contener mayor cantidad de vapor de agua.
El control de la HR y de la temperatura en el área quirúrgica debe ser automático, con sensores de ambiente que envíen una señal a los reguladores, los cuales, a su vez, deberán gobernar las etapas de producción de frío o calor. Además, se debe conservar una HR según los estándares de la American Society of Heating, Refrigerating and Air-conditioning Engineers (ASHRAE), que oscila entre 30 y 60 por ciento, para ayudar a reducir la posibilidad de una explosión en el interior de este tipo de instalaciones (las chispas se forman con mayor facilidad si la humedad es baja), mientras que la temperatura se debe conservar entre los 20 y 24 grados centígrados.
Otro factor por considerar es la psicrometría, que es la parte de la meteorología que estudia las propiedades físicas y termodinámicas de la atmósfera; es decir, las propiedades termodinámicas de mezclas de gas con vapor. En particular, la mayoría de las aplicaciones se refieren al aire húmedo, considerado como la mezcla de aire seco y vapor de agua.
Se denomina aire seco al aire atmosférico una vez que se le han eliminado los contaminantes, como polen, polvo, bacterias, humo y otros gases, y el vapor de agua. Su peso es inferior al 3 por ciento del peso del conjunto, incluso en los climas más húmedos; pero su presencia tiene una importancia fundamental, ya que tiene un efecto considerable sobre el confort humano y la mayoría de los procesos industriales.
Por su parte, la humedad atmosférica es la cantidad de vapor de agua contenida en el aire, y varía según las condiciones climatológicas. Se encuentra presente en la tropósfera (desde el nivel del mar hasta una altura media de 11 kilómetros) y varía de 0 a 25 por ciento en volumen.
En este sentido, es importante recordar que el comportamiento de la mezcla de aire seco y vapor de agua sigue la Ley de Dalton de las presiones parciales, de acuerdo con sus respectivas propiedades, la cual indica que la presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de sus componentes:
La presión parcial es la presión que ejerce cada componente en las mismas condiciones del sistema. Mientras tanto, la presión atmosférica es la suma de la presión del aire seco y la presión del vapor de agua, donde la presión del vapor de agua depende del número de moléculas presentes en un determinado volumen y, por lo tanto, de la masa del vapor de agua por unidad de volumen, que varía con la temperatura.
Este parámetro se mide en milímetros de mercurio (mm de Hg) o en milibares (mb).
El valor más alto de la presión (tensión) de vapor de agua se observa en las regiones tropicales cerca de la superficie del mar y es de aproximadamente 30 milibares. Los aparatos utilizados para medirla son el espectrógrafo de masas y los radioisótopos, al ser los equipos que arrojan mediciones más precisas.
Sobre el tema, se tienen que aclarar ciertos términos que contribuyen en los cálculos:
- Presión de vapor a saturación. Si en un contenedor cerrado tiene lugar el proceso de la evaporación, llegará un momento en que habrá tantas moléculas volviendo al estado líquido como las que escapan al estado gaseoso. En este punto, se dice que el vapor se encuentra saturado (vapor saturado). Puesto que la energía cinética molecular es mayor a más alta temperatura, más moléculas pueden escapar de la superficie y, por consiguiente, la presión de vapor saturado será mayor. Si el líquido está abierto al aire, entonces la presión de vapor se estima como una presión parcial, junto con los otros elementos del aire. La temperatura a la cual la presión de vapor es igual a la presión atmosférica se le llama temperatura del punto de ebullición
- Humedad absoluta. Es el número de gramos de vapor de agua contenido en un metro cúbico de aire a una temperatura y presión determinadas. Se expresa en gramos de vapor de agua sobre los metros cúbicos de aire a una presión y temperatura especificadas. El concepto de humedad específica es similar al de humedad absoluta, pero se expresa en gramos de vapor de agua sobre kilogramos de aire húmedo
- Humedad relativa (HR). Al contenido de agua en el aire se le conoce como humedad relativa y se define como el porcentaje de saturación del aire con vapor de agua. Se trata de la relación entre la cantidad de vapor de agua que contiene un metro cúbico de aire en condiciones determinadas de temperatura y presión y la que tendría si estuviera saturado a la misma temperatura y presión. La humedad relativa de una muestra de aire depende de la temperatura y de la presión a la que se encuentre
Humedad vs temperatura
- A presión constante (1 ATM)
- A una “T” dada, el aire puede contener vapor de agua hasta la saturación (condensación)
- Si “T” Aumenta
Más vapor de agua para sat - Si “T” Disminuye Menos vapor de agua para sat
Para medir la humedad relativa del aire se utilizan el higrómetro y los psicrómetros, equipos disponibles en distintos tipos.
Diagrama psicrométrico
Existen distintas herramientas que ayudan a los diseñadores e instaladores de sistemas a tener un cálculo más preciso de los factores. En este sentido, el diagrama psicrométrico permite representar procesos o condiciones que experimenta el aire que es calentado, enfriado, secado, humectado, etcétera. La versatilidad del diagrama estriba en que, conociendo dos propiedades, las demás quedan determinadas.
- El conocimiento simultáneo de dos parámetros, cualesquiera de los definidos, permite determinar los otros tres, que serán características de la mezcla de aire seco y vapor de agua
- El ábaco psicrométrico permite determinar de una manera sencilla los cinco parámetros del aire, aunque sólo se tenga conocimiento de dos de ellos
¿Cuál es la relación entre la humedad relativa, la salud y el confort?
Una baja humedad relativa aumenta la evaporación desde las membranas de nariz y garganta, secando las mucosas del sistema respiratorio, además de resecar la piel y el cabello. Las humedades extremas son muy perjudiciales para la salud; por ello, la ASHRAE ha publicado un diagrama psicrométrico con recomendaciones para lograr un balance adecuado. De igual manera, una baja humedad relativa tiene serias consecuencias en cuanto a las descargas electrostáticas, los materiales higroscópicos y en la salud y el confort de las edificaciones.
No se debe olvidar que el cuerpo elimina el calor latente, principalmente por la cesión de vapor de agua, a través de la exhalación del aire de los pulmones al respirar y por la exudación. Ambos aspectos contribuyen a aumentar el vapor de agua contenido en el aire del ambiente, y la cesión de éste llega a ser nula cuando el aire del ambiente está totalmente saturado.
La temperatura ambiente es uno de los factores que más condicionan el confort de las personas en un inmueble, pero no el único; entonces, hay que replantear la pregunta que se hacía al inicio del artículo acerca de la asociación entre la sensación de calor y la temperatura que indican los termómetros.
Si bien el exceso de humedad limita los procesos de evaporación a través de la piel, condicionando la pérdida de calor, la sensación de calor y acaloramiento no sólo depende de la temperatura, sino de la capacidad del cuerpo humano para transpirar. Al evaporarse el agua, el cuerpo humano necesita suministrarle una cierta cantidad de calor, llamada calor latente, y es esa pérdida de calor lo que hace que se sienta cierto frescor.
Para transpirar es necesario que la atmósfera admita el vapor de agua que suelta el cuerpo humano. Realmente la atmósfera no puede contener todo el vapor de agua que se quiere, sino que a partir de un cierto punto lo rechazará. Si esto llega a ocurrir, el cuerpo humano no podrá transpirar más y la sensación de calor aumentará.
El conocimiento de las características climáticas idóneas del centro sanitario es imprescindible a fin de evitar contaminación e infecciones nosocomiales. Las principales zonas críticas que se ubican en los hospitales son:
- Quirófanos. Ninguna otra área hospitalaria requiere un control más cuidadoso de las condiciones ambientales y de asepsia. Aunque una sala de operaciones puede considerarse como una “sala limpia” en muchos aspectos de su diseño, no será clasificada como tal, porque en este tipo de aplicación es más importante limitar la cantidad de bacterias, virus y microorganismos, más allá de controlar la cantidad de partículas que ingresan.
Las características del sistema de climatización en este tipo de aplicaciones son que el aire exterior será del ciento por ciento y todos los ambientes aledaños pertenecientes al área de cirugía tendrán que ser capaces de diluir los gases anestésicos y limitar el riesgo de explosión. Si se estima necesario, será conveniente prever un sistema de extracción independiente en cada sala de operaciones para eliminar la concentración de gases anestésicos al terminar la operación. El sistema de vacío eliminará los gases no inflamables.
En todos los ambientes se mantendrán de 15 a 20 cambios de aire por hora:
Para la humidificación, debe emplearse vapor desde una fuente exterior o producida en el propio humidificador controlado. Este vapor debe ser completamente estéril. Todos los ambientes estarán a sobrepresión positiva, lo que significa que deberán estar por encima de la presión atmosférica. Las presiones positivas serán “escalonadas” con una diferencia de presión entre ambientes de 0.5 milímetros de columna de agua (mm CA).
- Salas de terapia intensiva. Las salas de cuidado intensivo son para pacientes seriamente enfermos, que pueden llegar de posoperatorios o no. Es conveniente dividirlas en varias habitaciones con presión positiva controlada, de manera que no se intercambie aire entre ellas; asimismo, diseñarse un rango variable de temperaturas, fácilmente ajustable entre los 20 y 30 grados centígrados y una humedad entre 40 y 60 por ciento.
La presión debe ser positiva en salas, pero negativa en los pasillos circundantes, evitando así la contaminación cruzada y de los propios enfermos.
- Neonatología. La termorregulación en este tipo de espacios es controlada por el hipotálamo, por lo que los estímulos térmicos llegan desde la piel. Sobre el tema, es importante destacar que la temperatura uterina es de 37.9 grados centígrados, es por eso que los recién nacidos son bastante vulnerables al enfriamiento y al sobrecalentamiento de espacios: mientras más pequeño es el recién nacido, mayor la diferencia entre la habilidad de producir calor (masa) y la pérdida de calor (área de superficie).
En este tipo de espacios, las consecuencias por enfriamiento pueden ser muy graves, por ejemplo:
- Síntomas inespecíficos: letargo e intolerancia alimentaria
- Apnea, bradicardia, acidosis y signos de dificultad respiratoria
- El aumento del metabolismo se traduce en hipoglucemia neonatal
- Shock y coagulación intravascular diseminada, que puede provocar la muerte
- Pérdida de peso
El control de la temperatura y la humedad serán indispensables, dado que el recién nacido tiene poco tejido celular subcutáneo, un área de superficie cutánea relativamente grande y reservas mínimas de energía, por lo que para su supervivencia es fundamental un medioambiente térmico neutro constante. Se trata de un requerimiento definido como la temperatura ambiente que minimiza la pérdida de calor, de manera que no aumente el consumo de oxígeno y no se incurra en estrés metabólico.
A fin de mantener una pérdida de calor por evaporación mínima, la humedad ambiente debe oscilar entre el 40 y el 60 por ciento. Una humedad ambiente baja necesita una temperatura ambiente mayor para mantener una temperatura cutánea óptima; entonces, se tendrá que mantener entre 35 y 36.5 grados centígrados.
Asimismo, la humidificación en los recién nacidos es muy importante, porque presentan un aumento de la pérdida insensible de agua, sobre todo por evaporación. En particular, el cociente entre su área de superficie corporal y el peso corporal es muy alto, característica que los convierte en pacientes con una mayor proporción de agua corporal en comparación con la masa corporal, mientras que la pérdida transcutánea de agua aumenta debido a que la epidermis es delgada y el estrato córneo esta subdesarrollado. Tales pérdidas por evaporación se minimizan al aumentar la humedad ambiente.
El diseño de un edificio para el cuidado de la salud es una labor que enfrenta al arquitecto o al diseñador con un amplio panorama de cuestiones por cubrir, no sólo relacionadas con la planeación de espacios y la estética del lugar, sino con los usuarios, los avances tecnológicos y otros elementos que se vuelve necesario tomar en consideración para que resulte útil y eficaz.
Diseñar un hospital implica contar con conocimiento suficiente sobre su complejidad, de modo que se logren conjugar alta tecnología, espacios con amplitud suficiente, sincronización entre áreas especializadas, rutas de tránsito interior, ventilación, temperaturas, manejo de residuos y abasto eléctrico, las cuales deben estructurarse estratégicamente, porque la vida de los pacientes dependerá de su funcionamiento adecuado.
Lee el artículo completo en la revista Mundo HVAC&R, edición de enero 2016
[author ]Verónica Rosón
Es arquitecta por la Facultad de Arquitectura, Diseño y Urbanismo de la Universidad de Buenos Aires, Argentina. Ha trabajado como catedrática en distintas asignaturas impartidas en dicha Facultad. Además, ha participado en múltiples congresos sobre aire acondicionado y refrigeración. Es directora Suplente de la firma argentina Supercontrols, S.A.[/author]
