Motorex: Consideraciones de equipamiento HVAC utilizados en el Perú, ventajas y desventajas

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Ing. José Luis Chinchay. Jefe de Proyectos y Presupuestos de Motorex S.A.

(La presente es la presentación que realizó en el Summit Climatización de Hospitales y Clínicas, organizado por Expofrío el mes de noviembre).

En el tema de hospitales se va a encontrar siempre áreas limpias, neutras y contaminantes, que requieren principalmente un sistema de climatización o ventilación. Esos son, por ejemplos, los espacios para tratamientos médicos, consultas externas, UCI, materna infantil, hospitalización.

-Áreas limpias: Paciente en condición vulnerable. Hay que protegerlo.

-Áreas neutras: Paciente no está en condición vulnerable. No corre riesgo.

-Áreas contaminantes: El paciente o entorno son fuentes de contaminación biológicas. El ambiente es un riesgo.

Conocer la naturaleza de cada ambiente permite saber que tipo de sistemas puede ir regulando, y que tipo de consideraciones a nivel de humedad se necesita.

Una vez que se identifica los ambientes se comienza a diseñar de forma independiente y hacer un balanceo entre todos los ambientes, pues, al final, todo es un conjunto.

Principalmente para ello se requiere unidad ventiladora y filtración. La unidad ventiladora incluye serpentines de enfriamientos, y lo que se necesita depende del lugar y área, y va acompañado de la unidad extractora de aire.

Para saber qué se necesita para el suministro de esta unidad se tiene que hacer algunos cálculos: el tema de la tasa de ventilación que el ambiente necesita, temperatura, grado humedad. El grado de humedad es la más importante, pero la que menos se toma en cuenta.

Existen algunas normas que, si o si debe considerar el tipo de ventilación. Se deben determinar qué ambientes son con presión negativa o positiva, los mínimos cambios por hora que uno necesita realizar y el del porcentaje de humedad relativa que uno debe de obtener. Muchos pacientes comenzaron a enfermar por el frio sin tener un control adecuado de la humedad y solo se priorizó los cambios por hora; faltaba climatización.

Usa refrigerante líquido tibio que sale del condensador. Cuando el sistema está funcionando en modo de deshumidificación, el refrigerante que sale del condensador se desvía a un recalentamiento. La bobina conectada en serie con el condensador y ubicada detrás del evaporador, camino al aire interior. Así, el aire deshumidificado que sale del serpentín del evaporador es recalentado.

El ciclo del gas refrigerante caliente ha sido desarrollado para aplicaciones que requieren que no sea sensible la capacidad entregada por el sistema. En tales casos, la parte sensible de la capacidad del evaporador debe ser reducido significativamente al recalentar el aire interior corriente.

El sistema de deshumidificación adaptativo (referencia Carrier -HumidiMiZer) utiliza un enfoque para la humedad y la carga parcial capacidad mediante el uso de una mezcla de compresor caliente gas de descarga y líquido tibio que sale del condensador.

En este proceso, el flujo de refrigerante en la salida del compresor se divide en dos corrientes: una corriente completa el camino convencional a través del condensador, y la otra corriente se desvía alrededor del condensador bobina. Estas corrientes de refrigerante se reúnen en el condensador, formando una mezcla de dos fases.

Como en el calor concepto de deshumidificación líquida, el refrigerante posteriormente entra en el serpentín de recalentamiento, pero de forma totalmente estado bifásico diferente, donde se condensa aún más y luego es sub-enfriado. Durante este calor hay interacción de transferencia, la corriente de aire que sale del evaporador se recalienta.

Suponiendo que todos los demás los parámetros siguen siendo los mismos, la cantidad de flujo que pasa por el condensador determinará el vapor calidad en el refrigerante en el punto de mezcla y definirá la capacidad del serpentín de recalentamiento.

Rooftop para aplicación hospitalaria: Tienen doble serpentín, usan el mismo gas caliente, serpentín de enfriamiento, puede manejar filtros. No es lo mismo que el rooftop 100% aire exterior. Si la humedad es baja, yo necesito tener un serpentín de deshumificación.

Inyección. Booster (ventilador de inyección de aire con caída de presión mínima de 2.5 – 3 In ca), centrífugos de doble entrada en gabinete acústico cuando se trate de aire climatizado. Gabinete estándar cuando solo se trate de inyección de aire del exterior.

Extracción: Equipos con caída de presión hasta 3 in ca puede se los modelos SA, CBS, CCK, CDA/B

Inyección: Booster + A/A ducto (en serie o By pass) + filtros + variador+ sensor de presión + controlador.

Extracción: Extractores + filtros (según requerimiento) + variador+ sensor de presión.

Equipamiento Ideal para hospitales

Equipos Paquetes 100% Aire exterior: AAON, Borealis, Carrier ETC equipos de alto costo (16 – 20 semanas).

Split ducto de alta capacidad 100%: para hospitales, clinicas, laboratorios y oficinas que requieren 100 % de aire exterior, 40% menos que los paquete – pedido 14 – 16 semanas, desventaja en el control de deshumudificacion.

Componentes: Condensadoras VRF. AHU Kit. Tablero de control. Evaporador ducto 100% aire fresco.

Soluciones recomendadas

Diagrama psicométrico de una UMA 100% aire exterior en calefacción en ciudades alto andinas.

Ciudad: Juliaca – 3826 msnm.

Condiciones Exterior: Temperatura Bulbo Seco Exterior: 4°C. Humedad Relativa Exterior: 40%.

Condiciones Sala: Temperatura Bulbo Seco Interior: 22°C. Humedad Relativa Interior: 50%.

Sala: Unidad de Cuidados Intensivos (UCI). 12 cambios/hora. Presión Positiva. Aire 100% Aire Exterior. Filtración: Filtro corrugado 30% eficiencia (MERV 8) + filtro bolsa 60% eficiencia (MERV 13) + filtro principal Hepa 99.97% eficiencia.

Diagrama psicométrico de una sala de Tomografía

Diagrama psicométrico de una Sala de Tomografía

Ciudad: Lima – 34 msnm.

Condiciones Exterior: Temperatura Bulbo Seco Exterior: 30.2°C. Humedad Relativa Exterior: 79%

Condiciones Sala: Temperatura Bulbo Seco Interior: 25°C. Humedad Relativa Interior: 50%

Sala: Tomografía. Aire Fresco – 100% Aire Exterior. Filtración: Filtro corrugado 30% eficiencia (MERV 8) + filtro. Bolsa 60% eficiencia (MERV 13) + filtro principal Hepa 99.97% eficiencia.

Psicrometría

Consideraciones en ambientes hospitalarios

Climatización y ventilación de quirófanos. La finalidad de los sistemas de climatización y ventilación del bloque quirúrgico es minimizar la transferencia aérea de gérmenes de las salas menos limpias a las más limpias y mantener la calidad del aire y las condiciones de temperatura y humedad dentro de los niveles aceptables, garantizando a la vez que los propios sistemas de climatización no sean una fuente de contaminación e infecciones.

Climatización y ventilación de habitaciones de ordinaria. Desde el punto de vista de la climatización y ventilación, las habitaciones de hospitalización se dividen en tres tipos: habitaciones de hospitalización ordinarias, habitaciones de hospitalización de aislados, ya sean estas de infecciosos o de inmunodeprimidos.

Condiciones de diseño

El objetivo del diseño será conseguir unos sistemas de climatización y ventilación que cumplan en este orden de prioridad los siguientes requisitos: seguridad higiénica, confort climático, niveles de ruido y una buena eficiencia energética.

En la habitación se definen dos zonas, la zona ocupada y la zona ocupada paciente, véase anexo “Zonas de ocupación”. Se establecen unas condiciones comunes y otras específicas de cada zona. En general, las condiciones de confort estarán determinadas por las establecidas en esta última, ya que aquí las condiciones son más estrictas que en la zona ocupada.

Condiciones para zonas

La temperatura de diseño debe ser de 21- 24°C. Los cálculos de la temperatura ambiente y de la velocidad del aire se han realizado considerando un “clo” (aislamiento térmico) de 0,75 y un “met” (nivel de actividad metabólica) de 0,8. Teniendo en cuenta la incorporación del termostato se garantiza que el porcentaje de personas insatisfechas (PPI) no supere el 10%.

La humedad relativa (HR) de diseño deberá ser del aprox 50%. El caudal de aire fresco será el que garantice 2 renovaciones hora (RH)15 y 72 m3/h por cama. El volumen a utilizar para el cálculo del número de renovaciones por hora (RH) es el volumen de la habitación excluido el cuarto de baño. El caudal de aire recirculado será al menos el doble del caudal de aire fresco. Esto supone que el caudal total de aire puesto en movimiento es de 6 RH ó 216 m3/h por cama, el mayor de los dos valores.

La habitación deberá encontrarse a presión neutra o en depresión con respecto al pasillo.

Sistema de ventilación. Extracción

El ventilador de extracción se ubicará al final del sistema de conductos. Debido al envejecimiento de la instalación de extracción (desajustes y suciedad) se recomienda que el ventilador esté sobredimensionado en un 50% respecto al caudal de diseño.

Recirculación

La recirculación de aire solo se podrá realizar dentro de la misma habitación. No se podrá mezclar aire de distintas habitaciones, el aire recirculado o inducido deberá conducirse desde la rejilla de retorno al inducto.

En ningún caso se podrá utilizar el falso techo como plenum. La construcción del plenum se deberá realizar de acero inoxidable, chapa galvanizada, aluminio, resina epoxi, o de escayola.

Dentro del plenum se instalarán llaves de corte de conductos de agua, térmicas o diferenciales u otros dispositivos de control eléctrico o electrónico propios del inductor.

El plenum deberá ser fácilmente registrable para facilitar las tareas de mantenimiento y limpieza.

Filtrado

Este tipo de habitaciones se incluyen dentro de la clase “local tipo II” 18, siendo éste el grupo para habitaciones con exigencias ordinarias. Esto conlleva que el aire fresco que llega a la habitación tenga un nivel de filtración tipo F91

Si se recircula el aire en la habitación se colocará un filtro de tipo F9 en la rejilla de retorno del aire recirculado.

Sistema de climatización

Se recomienda la utilización de sistemas aire‐agua tipo inductor para ventilar y acondicionar la temperatura del ambiente. Los sistemas tipo fancoil no son recomendados a menos que no se supere el niel sonoro permitido y se garantice el caudal de aire fresco.

La filtración en la Unidad de tratamiento del Aire (UTA) se realizará en dos etapas:

1ª etapa: filtro F5 en la toma de aire exterior, si el conducto tiene una longitud superior a 10 m, en caso contrario, se colocará en la entrada de aire de la UTA.

2ª etapa: filtro F9 después de la UTA y al comienzo del conducto de impulsión.

Mantenimiento

Se recomienda el desarrollo de un programa de mantenimiento preventivo preestablecido que contemple:

Cada mes: Verificación de la limpieza de las bandejas de condensados y de su desagüe.

Cada 6 meses: Verificación del estado de los filtros y, en su caso, reemplazo de filtros.

Verificación de la estanqueidad y de la limpieza de los conductos. Se deberá cambiar el tramo de conducto flexible cada vez

que se realice limpieza de conductos.

Cada 12 meses: Verificación del estado del sistema de climatización. Verificación del nivel de ruido. Verificación de los niveles de presión. Verificación del sistema de ventilación (renovaciones /hora).

Climatización y ventilación de habitaciones de aislados

El sistema de climatización y ventilación de las habitaciones de hospitalización de pacientes aislados infecciosos se diseña para evitar la propagación de la infección por vía aérea, son habitaciones en depresión. Por el contrario, el sistema de climatización y ventilación de las habitaciones de hospitalización de pacientes aislados inmunodeprimidos se diseña para proteger al paciente de infecciones por vía aérea, son habitaciones en sobrepresión.

En cualquier caso debe quedar claro que los sistemas de ventilación de las habitaciones de aislados infecciosos no compartirán ningún elemento ni con los sistemas de ventilación de las habitaciones de aislados inmunodeprimidos ni con el resto de sistemas de ventilación del hospital.

Condiciones de diseño. La temperatura de diseño debe ser de 21-24ºC. La humedad relativa (HR) de diseño deberá ser aproximada de 50%.

En esta habitación no se realizará recirculación del aire, todo el aire impulsado será aire fresco.

El caudal de aire extraído será el que garantice 12 renovaciones hora (RH) en la habitación, del cual una sexta parte será extraída a través de la rejilla de extracción del baño y el resto a través de la rejilla de la habitación.

Extracción. Deberá existir una extracción de aire en el cuarto de baño y otra en la habitación. La extracción en la habitación se realizará mediante una o dos rejillas situadas en la habitación de

El ventilador de extracción se ubicará al final del sistema de conductos. Debido al envejecimiento de la instalación de extracción (desajustes y suciedad) se recomienda que el ventilador este sobredimensionado en un 50% respecto al caudal de diseño. Por seguridad en el funcionamiento, se instalará un ventilador de repuesto. Este será idéntico y se instalará en paralelo

Recirculación

En ningún caso estará permitido recircular el aire extraído de la habitación o del

baño.

Conductos de extracción en las habitaciones de:

Habitaciones de aislados infecciososHabitaciones de aislados inmunodeprimidos
Este tipo de habitaciones se incluye dentro de la clase “local tipo II”, siendo éste el grupo para habitaciones con exigencias ordinarias. Esto conlleva que el aire fresco que llega a la habitación tenga un nivel de filtración tipo F9El aire fresco que llega al sistema de climatización de estas habitaciones tendrá las exigencias ordinarias de una habitación de hospital. Esto significa que tendrá un nivel de filtración tipo F9. Además, este aire tendrá una etapa final de filtrado mediante un filtro HEPA justo antes del difusor de impulsión.

Nota

Las climatizadoras serán de impulsión de volumen de aire constante, un variador de frecuencia mantendrá el régimen de giro necesario para que el caudal sea independientemente del estado de colmatación de los filtros.

Enclavamiento de emergencia entre el ventilador de extracción y el de impulsión, de manera que si falla éste se pare aquél. De no estar enclavado podría funcionar sólo la extracción poniendo al quirófano en depresión.

El serpentín del climatizador es un posible foco de fijación de polvo y crecimiento de microorganismos por lo que es importante facilitar el acceso para labores de limpieza. Para evitar el arrastre de gotas, la velocidad de paso del aire por la batería no debería exceder de 2,5 m/s.

Sistema de regulación de temperatura. Termostato que permita regular la temperatura en un rango ±3ºC con respecto a la temperatura de consigna.

Recomendaciones

Mantenimiento de quirófanos y ambientes ordinarios. Se recomienda el desarrollo de un programa de mantenimiento preventivo preestablecido que contemple:

Cada mes: Verificación de la limpieza de las bandejas de condensados y de su desagüe.

Cada 6 meses: Verificación del estado de los filtros y, en su caso, reemplazo de

filtros. Verificación de la estanqueidad y de la limpieza de los conductos. Se deberá cambiar el tramo de conducto flexible cada vez que se realice limpieza de conductos.

Cada 12 meses: Verificación del estado del sistema de climatización. Verificación del nivel de ruido. Verificación de los niveles de presión. Verificación del sistema de ventilación (renovaciones /hora).

Mantenimiento de aislados

Cada mes: Verificar que el funcionamiento de los medidores de presión diferencial y de las alarmas correspondientes den la medida correcta. Verificación de los niveles de presión. Verificación de la limpieza de las bandejas de condensados y de su desagüe.

Cada 6 meses: Verificación del estado de los filtros y, en su caso, reemplazo de filtros. Verificación de la estanqueidad y de la limpieza de los conductos. Se deberá cambiar el tramo de conducto flexible cada vez que se realice limpieza de conductos.

Cada 12 meses: Calibrado de los medidores de presión diferencial. Verificación del estado general del sistema de climatización.  Verificación del nivel de ruido. Verificación del sistema de ventilación (renovaciones /hora).

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