Aplicação de sistemas de fluxo unidirecional em salas de cirurgia

O uso de sistemas de fluxo unidirecional em centros cirúrgicos não é tão recente, estando descrito em estudos sobre o controle da contaminação nesses ambientes críticos.

Sua aplicação também é contemplada em normas que tratam do projeto de sistemas de HVAC para instalações hospitalares mundo afora.

No Brasil, entretanto, ainda é relativamente restrito às instalações mais modernas ou de grandes redes hospitalares.

O objetivo deste artigo é apresentar de maneira simples os 3 três tipos principais de sistemas de fluxo unidirecional comumente empregados em centros cirúrgicos, bem como abordar suas principais características.

Tipo 1: Difusores de placas perfuradas com ou sem cortinas de ar laterais

Basicamente o ar é tratado através de uma AHU individual (montada na casa de máquinas) que apresenta filtragem HEPA.

Esse ar é distribuído através de uma rede de dutos para os diversos pontos de conexão no plenum montado acima da mesa cirúrgica e, em alguns casos, também nos difusores lineares montados ao redor, cuja função é estabelecer uma “cortina de ar” de proteção ao ambiente mais crítico.

O retorno do ar é feito através de dutos localizados nas laterais da sala, próximos ao piso, visando proporcionar uma varredura vertical do material particulado presente no ambiente.

Dentre as principais limitações existentes nesse sistema é possível destacar: a) dificuldade de balanceamento do fluxo de ar descendente sobre a mesa cirúrgica (uma vez que o ajuste é mecânico através de dampers); b) possibilidade de contaminação no trecho após o filtro HEPA da AHU, já que o filtro não é terminal (diretamente empregado na sala); c) maior consumo energético, considerando que o dimensionamento do sistema de tratamento de ar é feito pelo número de trocas de ar necessário e velocidade descendente do fluxo de ar, resultando em uma AHU maior do que geralmente necessária se dimensionada pela carga térmica do ambiente.

Tipo 2: Sistemas com forro filtrante – filtros HEPA

Nesse tipo, os filtros são diretamente montados acima da mesa de cirurgia, em estrutura própria, e conectados através de pequenos trechos de dutos flexíveis até o ramal principal e este à AHU. O retorno de ar é também feito pelas laterais da sala.

As vantagens em comparação ao tipo anterior são, basicamente, maior uniformidade na distribuição do fluxo sobre a mesa e menor risco de contaminação do ar insuflado, uma vez que os filtros HEPA são terminais e empregados diretamente no teto da sala. Entretanto, o problema de eventual superdimensionamento da AHU é mantido, uma vez que todo o ar utilizado no fluxo unidirecional é proveniente desse equipamento.

Tipo 3: Sistemas com forro filtrante HEPA em unidades fan filter

Nesse tipo, os filtros são montados em estrutura semelhante ao tipo anterior (2), entretanto, cada filtro apresenta um ventilador individual que tem como principal função vencer a perda de carga do filtro HEPA e permitir o ajuste individual por zona acima da mesa cirúrgica.

As suas principais vantagens são: a) menor risco de contaminação do ar, pois os filtros são terminais e estão montados diretamente no teto da sala; b) controle mais preciso da vazão de ar e velocidade descendente do fluxo, individualmente por filtro; c) permite a recirculação de uma parcela do ar interno, mantendo a filtragem HEPA, sem a necessidade de retornar à AHU.

Neste sentido, a parcela de ar proveniente da AHU é dimensionada considerando apenas a carga térmica e a necessidade de pressurização e ar externo do ambiente, geralmente resultado de um equipamento menor, com filtragem até F-9 (mais barato) e de menor consumo de energia.

Limitações do uso de sistemas de forro filtrante com filtros HEPA e fan filters

Uma das principais preocupações durante o projeto de sistemas com fan filters é o nível de ruído desses componentes, tendo em vista que uma série de ventiladores estará sendo montada diretamente acima dos ocupantes do ambiente e que deverá ter maximizado seu conforto durante os procedimentos.

Sem dúvida nenhuma é relevante essa preocupação e, em função disso já estão disponíveis equipamentos FFU com baixíssimo nível de ruído e alta confiabilidade, exclusivamente projetados para aplicações críticas como essas.

Outra preocupação importante é o “tamanho” e infraestrutura necessária para a instalação desse tipo de equipamento, uma vez que nem sempre o pé direito disponível é o mais adequado.

Também em função dessa preocupação, estão disponíveis equipamentos supercompactos (EFU), que necessitam de aproximadamente 350 mm entre forro total para sua instalação, isto é, menos do que suporte do foco cirúrgico necessitaria.

Desta forma, esses EFUs permitem a montagem de sistemas de fluxo unidirecional nas condições mais desafiadoras, sem comprometer o pé direito necessário para o conforto dos ocupantes.

O que dizem algumas normas: Norma Ashrae 170:2017

A norma Ashrae 170:2017 menciona a necessidade do emprego de fluxo unidirecional sobre a mesa cirúrgica, com vazão de ar descendente entre 127 e 178 l/s por m² de fluxo. Além disso, o fluxo deve ser mantido sobre o paciente e também sobre a equipe cirúrgica.

Neste sentido, recomenda-se que o fluxo unidirecional exceda em, pelo menos, 305 mm de cada lado da mesa cirúrgica.

Difusores externos ao fluxo unidirecional podem ser necessários para assegurar que os requisitos de umidade, temperatura e pressão do ambiente sejam atingidos.

O retorno deve ser inferior nas extremidades da sala, em pelo menos 2 dois lados, a aproximadamente 203 mm de altura do piso. Retornos altos (nas laterais) podem ser empregados de maneira adicional aos retornos de piso.

Norma DIN 1946-4:2018

No que diz respeito aos fluxos unidirecionais em salas cirúrgicas, esta norma menciona que o nível de ruído nestes ambientes deve ser inferior a 48Db(A), medido a 1,8m do piso no centro da mesa cirúrgica.

Além disso, a norma apresenta os diversos ensaios a serem realizados em fluxos unidirecionais visando determinar seu desempenho e proteção ao paciente, dentre os quais se destacam: ensaio para detecção de vazamento do sistema de filtragem instalado (conforme ISO 14644-3), uniformidade do fluxo de ar e determinação do grau de proteção.