Engenharia e arquitetura hospitalar
Hospital Infantil Sabará (SP), optou por ventilação natural no piso térreo
(crédito: Fiorentini Arquitetura de Hospitais)
Para Domingos Fiorentini, arquiteto, médico e diretor da Fiorentini Arquitetura de Hospitais, há anos tem se feito um trabalho no sentido da melhoria energética em hospitais, tanto na arquitetura quanto na engenharia de projetos, como também para a qualidade do sistema de climatização e reaproveitamento da energia térmica.
“Hoje temos recursos e equipamentos que possibilitam a racionalização de materiais evitando desperdícios onde analisamos o terreno quanto a entorno, acústica, insolação, movimentação e facilidade de acesso, além de topografia e geologia, para avaliar a viabilidade de implantar determinado tipo de hospital naquele local. Assim, as áreas de arquitetura e engenharia trabalham simultaneamente após a viabilização do projeto. Isso inclui também hidráulica, elétrica, entre outras utilidades. Sobre os equipamentos, principalmente do sistema de climatização é quase uma obrigação priorizar aqueles que reaproveitam o calor desperdiçado. Porque não aproveitar esse calor para aquecer a água? Em todos os meus projetos para hospitais recomendo que o projeto de ar condicionado seja feito com recuperação de calor e o resultado tem sido gratificante. Toda água quente de um hospital pode ser suprida pelo calor desperdiçado do sistema de climatização e reaproveitado dessa maneira”, explica Fiorentini.
Para ele para um bom projeto é fundamental trabalhar com equipes qualificadas e compatibilizar os diferentes projetos, como o sistema de climatização, por exemplo. O projeto é consequência direta do tipo de atenção à saúde que se quer oferecer - ou seja, o arquiteto deve ter informações aprofundadas sobre as necessidades estruturais e tecnológicas próprias do tipo de assistência médica que se pretende e dispor desse conhecimento, obtido pela interação com os interlocutores das diversas áreas e os demais profissionais envolvidos.
“Não existe um único autor de projetos para hospitais, e sim autores, e essa união de esforços, de ciências e inteligências é que podem propiciar um projeto de excelente qualidade, envolvendo hidráulica, elétrica, ar condicionado, estrutura, etc. Tudo isso precisa estar minuciosamente integrado para que não haja conflitos durante a execução e muito menos no funcionamento”, diz Fiorentini.
Ele enfatiza que hoje o ar condicionado é obrigatório em hospitais e não mais uma questão de opção, qualquer que seja a região, principalmente porque áreas como o centro cirúrgico, por exemplo, utiliza o ar condicionado terapêutico, onde muitas vezes o tipo de cirurgia exige condições de hipotermia ou hipertermia, além de proporcionar o controle de umidade, de particulados no ar, de maneira que o custo do sistema de ar condicionado de um hospital seja talvez um dos mais pesados e que pode ser revertido por meio da otimização energética e reaproveitamento de calor.
“Em hospitais, o sistema de climatização funciona 24 horas, ou seja, a grosso modo, 24 horas jogando energia térmica fora. Por isso a importância em adotar tecnologias que promovam eficiência da instalação. O grande impedimento que ainda existe é o custo desses equipamentos, onde proprietários de alguns hospitais ainda optam por soluções mais simples. Embora o custo inicial seja maior na aquisição desses equipamentos, é feito somente uma vez, já o custo no consumo de energia e operacional é por longos anos. Esses equipamentos para o aproveitamento de energia térmica costumam se pagar em um ano, devido a quantidade de energia térmica que eu passo a reaproveitar para banho dos pacientes. Inclusive essa água quente podem ser utilizada para um pré-aquecimento combinada com outras fontes de energia para processos que requerem temperaturas acima de 100°C”, explica Fiorentini.
Hospital Municipal de Uberlândia: sistemas com reaproveitamento de energia térmica
Ele cita inúmeros exemplos de hospitais que implantaram sistemas com reaproveitamento de energia térmica como é o caso do Hospital Infantil Sabará, localizado em São Paulo (SP) e o Hospital Municipal de Uberlândia, em Uberlândia (SP).
“O Hospital Infantil Sabará passou por uma ampliação mudando de um prédio de cinco andares (3 mil m²) para um de 17 andares (15 mil m²), com capacidade para atender por ano 160 mil pacientes e realizar 10 mil operações. A partir do retrofit, revitalizamos o edifício aproveitando da melhor maneira a estrutura já existente, o novo Sabará começou a ser construído no ano passado. Para adaptar o antigo prédio de escritório dos anos 70, optamos por alternativas sustentáveis fazendo um trabalho de requalificação do espaço. Para atender às sobrecargas previstas e permitir a abertura de shafts, o retrofit inclui o reforço estrutural do edifício original, além da construção, de um anexo com seis pavimentos, interligado ao prédio existente, de forma a ampliar as áreas de laje entre o segundo e o sétimo pisos. Além de reforço estrutural e outras adaptações, os ambientes possuem iluminação e ventilação natural e sistema de climatização com reaproveitamento da energia térmica. O projeto teve por base a racionalização dos materiais assim como a redução dos custos operacionais e insumos, tais como: gases medicinais, água e energia. Os ambientes têm a opção de iluminação e ventilação naturais, possibilitando conforto, controle da temperatura e economia de energia. No térreo há ventilação permanente através das portas e janelas, e nas áreas externas uma massa de vegetação propicia sombreamento, excluindo-se a necessidade do uso de ar condicionado, priorizando a ventilação natural”, conta Fiorentini.
Recomendações e necessidades específicas
De acordo com Aldo Bianco, diretor da MHA Engenharia, os ambientes de saúde são complexos exigindo requisitos específicos para atender as necessidades de seus usuários. Para tanto é importante que o sistema de climatização seja bem projetado, instalado e mantido. Antecede o projeto de climatização a arquitetura hospitalar.
“Uma vez feito isso, o dimensionamento de um sistema de climatização hospitalar envolve especificações como fluxo de pessoas em salas cirúrgicas e apartamentos; fluxo de materiais, estes, descartáveis ou contaminados, áreas de conforto, exaustão de cozinhas e sanitários, pressurização de escadas, entre outros itens. As recomendações normativas também devem ser rigorosamente seguidas porque delas advém o sucesso de um hospital livre de contaminações com projeto adequado”, informa Aldo Bianco.
Ele cita como exemplo a recomendação para centro cirúrgico e UTI, que sejam atendidos por um sistema de climatização de um pavimento técnico exclusivo para essas áreas, abaixo ou acima destes locais.
“Basicamente o sistema de ar condicionado de um hospital se diferencia por atender os requisitos obrigatórios das normas em vigor. O sistema de ar condicionado deve ter condições de tratar o ar de forma a atender as recomendações da norma RDC 50 da Anvisa, por exemplo. Essa norma refere-se a todos os ambientes de um hospital envolvendo diversas áreas e cada uma delas com determinações específicas. Isso também deve fazer parte do projeto do sistema de climatização e seu dimensionamento, levando-se em conta a qualidade do ar e filtragem para cada tipo de ambiente de acordo com a NBR 7256 da ABNT”, explica Bianco.
Dentre as variáveis de um projeto Bianco lista também o controle da umidade do ar, da temperatura exigida para cada ambiente hospitalar e o reaproveitamento de calor desperdiçado.
Marco Adolph, da engenharia de aplicação da Trox, e Dietmar Kiefer, da área de projetos da TROX, destacam que é muito importante no projeto de climatização de um hospital que haja a comunicação desde a primeira fase entre arquitetos, engenheiros civis e de infraestrutura.
“É preciso que se planeje o local dos equipamentos de modo que seja
de fácil acesso e manutenção. Além de permitir que os espaços sejam
suficientes para garantir uma boa manutenção da qual depende
posteriormente todo o empreendimento de tal modo que as garantias de
integridade dos componentes sejam mantidas ou se permita a substituição
dos que estiverem danificados, de modo que não se comprometa a
instalação posteriormente”, dizem Adolph e Dietmar.Unidades de tratamento de ar com recuperadores de energia
Welington Gonzaga, supervisor de projeto da MHA Engenharia, acrescenta que um projeto de climatização hospitalar é muito abrangente, e atualmente inclui também áreas classificadas, em atenção a norma RDC 67 para áreas farmacêuticas, uma vez que os próprios hospitais hoje manipulam e fracionam determinados medicamentos in loco, principalmente os quimioterápicos, neoplasmas, alimentação parenteral, entre outros, além de substâncias radioativas, que seguem normas rígidas de segurança para que não haja contaminação interna e externa, no caso aparelho utilizado para produzir radioisótopos (elementos químicos radioativos) usados nos exames da Medicina Nuclear, como pet scan, capaz de diagnosticar câncer em estágio inicial, além de problemas cardiológicos e neurológicos.
“Esse novo conceito já está sendo adotado na maioria dos hospitais de grande porte. São áreas classificadas como salas limpas, e o projeto de climatização deve atender requisitos normativos evitando contaminação de particulados, por exemplo. Estas áreas estão sob o regimento da Anvisa, e devem passar por um processo de certificação e validação. Esses parâmetros devem ser seguidos tanto na parte de arquitetura quanto na engenharia de climatização. No caso de medicina nuclear, o cíclotron, por exemplo exige um bunker (estrutura de concreto que envolve o ciclotron, cujas paredes possuem até 1,80 m de espessura), que precisa de um projeto específico aprovado por um físico, visando evitar a contaminação do ambiente externo pelo material radioativo. No que diz respeito à instalação do sistema de ar condicionado, é necessário projetar dutos de ar em “zigue zague” não simétricos que consigam atravessar paredes de concreto, de forma que a radiação não possa escapar.
O supervisor de projeto da MHA conta que esse tipo de sistema de ar condicionado instalado no HC, localizado no Hospital das Clínicas de São Paulo é bem raro, normalmente utilizado apenas em usinas nucleares. Por causa das diferenças de pressão entre as salas e as filtragens especiais que alcançam graus de classificação de limpeza até Classe 1000 ou ISO 6, esse sistema de ar condicionado utilizado no Ciclotron é o mesmo que atende as indústrias farmacêuticas”, comenta Gonzaga.
Ele chama a atenção para a renovação do ar das salas cirúrgicas e algumas áreas classificadas: “Um bom projeto seguirá as recomendações normativas de acordo com as tabelas fornecidas respeitando, em especial, o número de renovações de ar por hora, pois estas salas costumam ter um volume de ar em movimento muito grande. Hoje existe uma grande preocupação com o número de trocas de ar nesses ambientes e disto advém o controle de umidade, grau de filtragem, entre outros. Inclusive isso levou fabricantes a redimensionar seus equipamentos de acordo com norma 7256, adequando-os ao grau de filtragem exigido e pureza do ar”, explica Gonzaga.
Ele cita o sistema instalado no INTO - Instituto Nacional de Traumatologia e Ortopedia, no Rio de Janeiro (RJ), composto por condicionador de ar tipo fancoil hidrônico com controle individual de temperatura. As salas de cirurgia possuem filtragem especial e difusores com fluxo unidirecional, sendo 3 delas com forro filtrante, onde um filtro A3 cobre todo o teto, utilizadas para cirurgias ósseas, onde a possibilidade de infecção é muito grande. Existem diversas áreas com filtragem F5, F8 e A3, como salas de cirurgia, CTI e áreas hospitalares em geral, áreas com VAV e outras apenas com rede de duto e difusores.
Para Adolph um ponto crítico é a segmentação das instalações físicas entre infecto contagiosos e imuno deprimidos, sendo salutar que tais áreas estejam segmentas e isoladas, onde o sistema de ar condicionado é fundamental para isso.
“Alcança-se essa segmentação através do uso de cascatas de pressão (de modo semelhante ao das salas limpas). Em salas de cirurgia devem ser adotados os conceitos de salas limpas para controle de contaminação. O grau de filtragem ou classe da sala é função do tipo de cirurgias realizadas, salas para operações de campo aberto costumam ter requisitos mais elevados do que as salas para pequenas intervenções, e partos”.
Dietmar acrescenta que apesar da norma NBR 7256 não indicar especificamente o item mencionado, mas neste caso se agrega as normas de salas limpas como complementos de qualificação ambiental indicadas nas normas NBR ISO 14.644-1 e IV.
“Existe um handbook muito interessante editado pela ASHRAE, não se trata se uma norma, mas é um guia de como projetar adequadamente um
sistema de climatização para hospitais, trata-se do HVAC Design Manual for Hospitals and Clinics. Normas especificas para Ambientes de estabelecimentos hospitalares será a norma NBR 7256, que em função de falta de definição de ambientes classificáveis, deverá ser complementada com a norma NBR ISO 14.644 - I e IV, pois ambientes de intervenção cirúrgica precisam da segurança de qualificação ambiental, de modo que se possa mensurar tudo o que acontece dentro deste ambiente controlado”, informa.
Aferição do número de movimentação de ar por hora, temperatura e umidade relativa
“Antes de dar início a um projeto, é de suma importância a elaboração de um documento que servirá de base. Este documento leva o nome de RU (Requisito de Usuário), onde deverão estar especificadas todas as necessidades do cliente (usuário) com relação ao seu processo e à sua área de produção. Este documento deve ser escrito de forma conjunta entre os departamentos de engenharia, garantia da qualidade e produção tendo como referência as normas e guidelines vigentes. Com o RU aprovado, o mesmo será utilizado para a elaboração do projeto conceitual, seguido pelo projeto detalhado e chegando ao projeto executivo”, explica Fábio Luis Leite Neves, diretor comercial da Anthares Soluções em HVAC.
Neves diz que existem diversas normas e recomendações a serem seguidas para projetar um sistema de climatização, sendo para uso farmacêutico, hospitalar ou conforto. A escolha da norma e legislação a serem seguidas depende do mercado consumidor onde essa empresa irá atender. Ele cita como exemplo o mercado europeu que exige as recomendações descritas na EMEA, mercado americano o FDA e países andinos a INVIMA, além da legislação seguida no país onde a indústria ou hospital será implantado. Essas normas e recomendações visam garantir a qualidade do produto e impactam diretamente no projeto de climatização e, por outro lado, usando as Boas Práticas de Engenharia (BPE), levando em consideração as normas da ABNT, AMCA, SMACNA, ARI, ISO e ASHRAE.
“Deve-se escolher uma empresa qualificada para a elaboração do projeto, pois um projeto para indústria farmacêutica e hospitais deve contemplar um memorial de cálculo muito mais complexo (pressurização, número de movimentações de ar por hora, temperatura, umidade relativa, etc.) do que para uma instalação de conforto. As tecnologias aplicadas são diversas, dependendo da necessidade do processo e de quanto se quer investir. Todas buscam o controle e a diminuição do risco de contaminação nas áreas de produção, sempre visando a qualidade do produto, bem como a contaminação do meio ambiente em todas as etapas do processo. Como exemplo, podemos citar o controle de vazão de ar utilizando-se de caixas de volume de ar constante em instalações que possuem filtros terminais, de modo a garantir a vazão de ar da sala mesmo com o aumento da sujidade do filtro. Outro exemplo é a tecnologia de recuperação de energia em sistemas que utilizam 100% de ar exterior”, informa o diretor da Anthares.
Segundo ele, toda eficiência operacional e energética em um sistema de climatização para esse segmento, deve ser pensado e previsto na elaboração do projeto conceitual. Tudo depende da concepção do projeto e de qual equipamento utilizar, uma vez que a cada dia, os equipamentos são fabricados prometendo melhores rendimentos. “No caso do recuperador de energia, alguns fabricantes informam que os mesmo geram uma redução no consumo de energia em torno de 20% em instalações que trabalham com 100% de ar exterior”.
Tecnologias
Uma das tecnologias aplicadas nos equipamentos destinados a hospitais, centros cirúrgicos e clínicas citada por Ricardo Facuri, diretor da Traydus, é o sistema de automação. De acordo com Facuri, com isso os condicionadores passam por um rigoroso controle de temperatura, umidade, aviso de saturação dos filtros e outros quesitos que permitem maior economia ao usuário, por apresentar dados precisos e informações importantes para aqueles que manuseiam o sistema de ar condicionado.
Além da automação aplicada aos equipamentos, ele cita também os
investimentos em engenharia para que as unidades de tratamento de ar
possam ser aplicáveis a cada obra. “Desta forma, a fábrica tem
conseguido adequar todos os componentes que são necessários para o
equipamento à casa de máquina. As normas e exigências a hospitais e
clínicas estão mais rígidas, de modo que o usuário tenha de aplicar um
sistema de ar condicionado capaz de controlar minuciosamente a qualidade
do ar de saída para o ambiente. Para atender a todas essas normas, o
equipamento passa a dispor de mais componentes, exigindo que a máquina
tenha maior tamanho. Desenvolvemos também condicionadores especiais
capazes de atuarem nas casas de máquinas de hospitais, em equipamentos
pequenos e melhores dimensionados. Exemplos disso são as unidades de
tratamento de ar desenvolvidas em duplo deck (dois andares) ou em L,
permitindo, assim, que hospitais menores e casas de máquinas mais
restritas possam abrigar os sistemas mais complexos e de alto controle
de qualidade, que é o que hoje a lei exige. O desafio é atender todas as
exigências normativas, nos menores espaços possíveis. Esse tipo de
equipamento atende muito bem os empreendimentos antigos, que não estavam
preparados para disporem de grandiosos espaços para abrigarem sistemas
de ar condicionado adequados. Os prédios novos também são beneficiados,
já que as construções são dimensionadas e custeadas por metro quadrado,
sendo que cada espaço é contabilizado no valor total do estabelecimento.
Portanto, em espaços compactos, é possível um alto controle de
filtragem, temperatura, umidade, aquecimento, atenuação de ruído, entre
vários outros. Essa máquina menor acaba gerando maior facilidade na
manutenção e limpeza ao usuário”, informa Facuri.Automação em salas de cirurgia e UTI, por exemplo, acionam o funcionamento da máquina reserva caso necessário
A arquiteta e consultora do departamento de engenharia de aplicação das Indústrias Tosi, Fátima Higuchi, acrescenta que todo fabricante de equipamento deve atender as especificações dos projetos quando destinados ao segmento hospitalar, que são elaborados com base nas normas técnicas e regulamentações. Quanto as tecnologias, Fátima destaca os recuperadores de energia.
“Destaco os recuperadores de energia utilizando-se da nanotecnologia do cubo entálpico. Trata-se de um recuperador de energia por fluxo de ar cruzado, cuja membrana do núcleo é feita à base de nanotecnologia. Essa membrana atua como uma “peneira molecular”, permitindo apenas a passagem das moléculas em seu meio. O cubo entálpico não está atrelado à utilização exclusiva em hospitais, podendo ser usado em qualquer projeto de tratamento de ar externo. Dentre as vantagens do cubo entálpico estão: contaminação ‘zero’ no fluxo de ar cruzado, produção de energia limpa, diminuição dos custos de instalação e manutenção, contribuição para certificações do sistema LEED (destinadas a edifícios que respeitam critérios ambientais) e altas taxas de recuperação energética, tornando o produto eficiente e sustentável. Com a ausência de contaminação no recuperador, os projetistas podem fazer uso desta tecnologia, antes evitada, sem receios”, comenta Fátima.
Adolph diz que em centros cirúrgicos é cada vez mais difundido o uso de forros filtrantes em salas de cirurgia e o uso de cascatas de pressão em função do perfil de uso da sala. Recentemente tem sido observado o uso de sistemas de displacement flow em ambientes de conforto e já há nos EUA e Europa, estudos e algumas aplicações com uso de vigas frias.
“As vigas frias permitem redução de consumo energético dado que parte da carga térmica é removida pela água diretamente no local, sem a necessidade de dutos de ar e grandes ventiladores, é possível redução na ordem de 30%. Os sistemas de displacement flow permitem trabalhar coma segmentação do pé direito em camadas térmicas distintas, muito útil em áreas com grande pé direito. Mesmo em salas com pé direito convencional é possível obter uma diluição interessante das impurezas e gases gerados com o sistemas de displacement flow”, diz Adolph.
Kiefer acrescenta que construção de hospital com sala limpa sempre sugere um controle adequado do que está ocorrendo espacialmente dentro do campo cirúrgico, e com acréscimo de itens como pressurização e deslocamento vertical de fluxo de ar, garantem uma assepcia espacial e limpeza no ambiente crítico que é a região onde ocorre a intervenção cirúrgica.
Outra solução apontada por Facuri é a máquina duplex, contendo em uma mesma unidade o equipamento operante e o reserva para áreas dos hospitais que não podem ficar sem o uso do sistema de ar condicionado, onde é necessário prever duas máquinas, como precaução caso um dos sistemas parem de funcionar. Porém, os estabelecimentos não costumam prever espaço suficiente para mais de uma máquina.
“O condicionador duplex permite em uma única estrutura dois sistemas de ar condicionado idênticos. Existe uma válvula de retensão de ar para evitar a possibilidade de curto circuito do ar entre os dois equipamentos. Esse tipo de condicionador possui sistema de automação completo permitindo diminuição do custo desse processo e possibilitando maior acesso à tecnologia também para hospitais menores. A automação em ambientes como salas de cirurgia e UTI, por exemplo, é importante para acionar o funcionamento da máquina reserva por exemplo, quando a operante tiver qualquer tipo de problema. A automação, além de permitir alto controle do equipamento, também garantirá que os ambientes que não podem ficar sem ar condicionado contem com o sistema interruptamente. Esses equipamentos para hospitais são desenvolvidos em materiais nobres para mantermos o padrão de qualidade e durabilidade do sistema. Já instalamos o air handling de expansão direta e indireta, nos Hospitais da Rede D´or (Rio de Janeiro); Hospital Bandeirantes (São Paulo); Hospital Caxias D´or (Rio de Janeiro); Hospital Joari D´or (Rio de Janeiro); Hospital Copa D´or (Rio de Janeiro) e todos os da Rede D´or e Hospital São Domingos (Maranhão)”, finaliza Facuri.
Normas técnicas e regulamentações
- NBR 16401:2008: Instalações de Ar Condicionado – Sistemas centrais e unitários Partes 1, 2 e 3;
- NBR 7256: Tratamento de Ar em Estabelecimentos Assistenciais de Saúde (AES);
- NBR 14880/2002: Saídas de emergência em edifícios - Escadas de segurança - Controle de fumaça por pressurização - 08/2002;
- ASHRAE: American Society of Heating Refrigerating and Air Conditioning Engineers;
- ASHRAE 90.1-2007;
- ASHRAE 62.1-2007;
- ASHRAE Standard 111;
- HVAC: Aplications – Health Facilities Standard 52-76;
- SMACNA: Sheet Metal and Air Conditioning Contractors National Association – Chapter Brasil;
- ASTM: American Society for Testing and Materials;
- ANSI: American National Standards Institute;
- Ministério da Saúde: Portaria 3523/GM (28/08/1998) – Qualidade do Ar de Interiores e Prevenção de Riscos à Saúde dos Ocupantes de Ambientes Climatizados;
- ANVISA: Resolução 09 (16/01/2003) – Revisão e Atualização da RE 176 Padrões referenciais de Qualidade de Ar Interior em Ambientes Climatizados Artificialmente de Uso Público e Coletivo;
- RDC nº 50: Regulamento técnico para planejamento, programação, elaboração e avaliação de projetos físicos de estabelecimentos assistenciais de saúde;
- Corpo de Bombeiros do Estado de São Paulo: IT-15:2004 – Controle de Fumaça; IT-13:2004 – Pressurização de Escadas.
A Agência Nacional de Vigilância Sanitária publicou uma nota técnica sobre a importância dos projetos de sistemas de climatização em Estabelecimentos Assistenciais de Saúde (EAS). A publicação, produzida pela Coordenação de Infraestrutura em Serviços de Saúde (Cinfs), busca orientar o setor regulado e os profissionais do setor sobre a importância da correta instalação de serviços de climatização em hospitais e outros serviços de saúde. Uma das proibições constantes nas regras, por exemplo, é a da utilização de ventiladores portáteis ou modelos de teto em ambientes críticos, tais como UTIs. Esses equipamentos apenas movimentam o ar ambiente por meio de correntes de ar, que podem colocar em circulação partículas prejudiciais à saúde de internados. A principal regra a ser seguida pelos sistemas de ar de EASs é a Resolução (RDC) nº 50/2002, complementada por normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). Outras resoluções com impacto nos sistemas são a Resolução (RE) nº 9/2003 e a Portaria (GM) do Ministério da Saúde nº 3.523/1998.
