Flujo unidireccional en quirófanos • Dilución controlada vs. laminar – criterio técnico y normativa

Según la norma UNE 171340, el flujo unidireccional se define como:

«Flujo de aire filtrado a través de un plano de corte de la zona crítica de un ambiente controlado con una velocidad casi uniforme y dirección de desplazamiento casi paralela.»

UNE 171340

Su función es minimizar la turbulencia y reducir la concentración de partículas en el aire, lo que lo convierte en un elemento clave en quirófanos de riesgo muy alto (ISO 5).

Zona crítica según la UNE 171340

«Espacio definido dentro de una sala de ambiente controlado que presenta una vulnerabilidad particular a la contaminación. Debe estar construido de tal forma que se minimice la entrada de contaminación y que se maximice la capacidad de recuperación (eliminación de contaminantes con la mayor rapidez), cuando disponga de medios específicos de control (por ejemplo flujo unidireccional). Se deben marcar en el suelo los límites de la zona crítica.«
UNE 171340

Parámetros de flujo exigidos por la UNE 171340

La norma establece los parámetros verificables en validación:

• Velocidad mínima sobre la zona crítica: 0.25 m/s en el plano de corte, medida en condiciones de operación simulada
• Superficie mínima de la zona protegida: el difusor debe cubrir el área de intervención completa según tipología de quirófano.
• Dirección casi paralela: la desviación angular admisible del flujo se verifica en la OQ conforme a los valores documentados en la IQ.

Estos parámetros se verifican en la OQ. Si no están documentados en la IQ con valores concretos, el equipo de validación no tiene referencia normativa para aprobar o rechazar – y eso genera incidencias que obligan a repetir el ensayo.

La UNE 171340 establece el criterio de forma explícita: el nivel de riesgo del quirófano determina qué sistema de ventilación es obligatorio.

El flujo unidireccional es obligatorio a partir del nivel 5. Para el nivel 4, la norma admite ambos sistemas – pero la decisión tiene consecuencias directas en la OQ: si el proyecto especifica flujo laminar y el patrón en operación real no es homogéneo, el organismo de validación puede requerirte documentar qué criterio normativo justifica esa elección.

El error más habitual: especificar flujo laminar en un nivel 3 por exceso de precaución, o flujo mezcla en un nivel 5 por coste. En ambos casos el problema aparece en la OQ.

El flujo laminar funciona bajo un supuesto de partida: la vena de aire se mueve sin obstáculos desde el difusor hasta las tomas de retorno. En un quirófano Tipo A real, ese supuesto no se cumple.

La luminaria quirúrgica es el obstáculo principal. Al interponerse en la vena de flujo unidireccional, genera una zona de depresión aguas abajo – la zona de sombra – donde la velocidad del aire cae a valores próximos a cero. Esa zona es precisamente la que está sobre el campo quirúrgico.

El análisis CFD de Mastrofini (Università Roma Tor Vergata, 2022) confirma la presencia de estas zonas de sombra en un quirófano ISO 5 con flujo laminar a velocidades de 0,20 / 0,25 / 0,35 y 0,45 m/s – cubriendo todo el rango de velocidades de cara empleado en proyectos españoles actuales. La conclusión es relevante: las zonas de sombra no desaparecen al aumentar la velocidad. Lo que aumenta es la turbulencia en los gradientes de velocidad alrededor del obstáculo, que puede ser hasta un orden de magnitud superior en los ángulos y el doble alrededor del paciente.

Hay un segundo factor que agrava el problema a las velocidades del rango estándar en España (0,25-0,32 m/s): la flotabilidad térmica del personal quirúrgico. Un estudio experimental con maniquíes térmicos, velocimetría de imagen de partículas (PIV) y termografía infrarroja en quirófano (Tacutu et al., 2022, Technical University of Civil Engineering Bucharest) midió la pluma del cirujano en posición de trabajo: velocidades de 0,35-0,4 m/s en sentido ascendente. La pluma del paciente en decúbito alcanza hasta 0,2 m/s sobre el cuerpo.

La consecuencia es directa: a 0,25 m/s de velocidad de cara – límite inferior del rango habitual en España – el flujo descendente del LAF no supera la pluma ascendente del cirujano. Los autores concluyen que incluso a 0,3 m/s es difícil que el aire tratado alcance la zona del paciente. Las velocidades necesarias para superar las plumas, entre 0,3 y 0,4 m/s, generan disconfort térmico para el equipo quirúrgico. El LAF no tiene resolución dentro de sus propios parámetros de diseño – subir la velocidad agrava el problema de confort sin resolver completamente el de las plumas térmicas.

El resultado acumulado de las zonas de sombra y la flotabilidad térmica es que el ACH efectivo medido en condiciones reales es inferior al ACH teórico (caudal / volumen), precisamente porque las zonas más críticas – sobre el campo quirúrgico – no se renuevan a la misma velocidad que el resto de la sala.

La UNE 171340 valida en reposo. El sistema pasa la inspección. Lo que ocurre cuando el quirófano está en uso real – con cirujano, luminaria y puertas abriéndose – no aparece en el informe de validación. Ahí es donde el LAF genera zonas de sombra y donde la dilución controlada unidireccional mantiene la clasificación.

La UNE 100713:2005 define el parámetro µS como el grado de contaminación en la zona de protección respecto a la concentración media de la sala.

El criterio de la norma es explícito en el apartado 6.6.2:

«Para un sistema de difusión por mezcla de aire se considera que µ_S = 1 sin necesidad de demostración; valores de µ_S < 1 se deben comprobar mediante ensayo.»
UNE 100713:2005 §6.6.2

Lo que esto significa para el flujo laminar es relevante: la norma no asigna un µS específico al LAF por defecto. Si el sistema quiere reclamar µS < 1 – es decir, que la zona protegida tiene menor concentración de contaminantes que la sala – debe demostrarlo mediante ensayo con el quirófano en condiciones reales de operación.

En la práctica, con una luminaria quirúrgica generando zonas de sombra sobre el campo quirúrgico, el µS medido del flujo laminar tiende a acercarse a 1 – lo mismo que un sistema de mezcla bien dimensionado. La ventaja teórica del LAF sobre el flujo mezcla desaparece en las condiciones donde más importa: con personal, equipos y procedimiento activos.

Calculadora UNE 100713
El efecto de µS en el caudal de diseño es directamente visible: para un quirófano Tipo A, la diferencia entre µS=1 (mezcla/LAF) y el dimensionado por carga microbiana real de la dilución controlada se puede calcular en la calculadora UNE 100713.

La diferencia entre el flujo laminar y la dilución controlada unidireccional no está solo en el catálogo – está en el principio físico de cómo el aire interactúa con los obstáculos del quirófano.

En el sistema de dilución controlada unidireccional (Vita OR), la unidad de suministro de techo – la VSN/VSR/VHT – genera un flujo convergente desde nozzles en anillo perimetral. El flujo se dirige tanto hacia el interior del campo quirúrgico como hacia la periferia. Esta geometría convergente tiene una consecuencia técnica específica: en lugar de romper la vena de aire contra la luminaria (como hace el LAF), el flujo la envuelve y la arrastra. La luminaria queda lavada por el flujo en lugar de generar una zona de sombra estructural aguas abajo.

El resultado es que la contaminación se desplaza hacia abajo y hacia las tomas de retorno perimetrales – no queda atrapada sobre el campo quirúrgico.

El sistema tiene solo 420 mm de altura y puede colgarse del techo o instalarse directamente sobre él – sin competir con la infraestructura del plenum técnico (iluminación, colgantes, C-arm, gases medicinales).

Retornos – criterio correcto

La UNE 100713 §6.6.3 exige extracción en proximidades del suelo. El criterio técnico de diseño para Vita OR es:

• 2/3 del caudal de retorno: rejillas en esquinas a ~1.200 mm del suelo
• 1/3 del caudal de retorno: rejillas en esquinas a ~2 m del suelo

Las tomas de retorno no van en el techo. Si el retorno está en techo, la contaminación desplazada hacia abajo tiene que volver a ascender para ser evacuada – contraviniendo el patrón de flujo descendente del sistema.

Esta es la diferencia más relevante para el proyectista que está cerrando el dimensionado.

Flujo laminar: el caudal se calcula por geometría y velocidad de cara.

Q = Área_difusor × velocidad_cara × 3.600

Para un quirófano Tipo A con difusor de 9 m² a 0,28 m/s: Q ≈ 9.072 m³/h.
El caudal es fijo e independiente de la ocupación real del quirófano.

Dilución controlada unidireccional (Vita OR): el caudal mínimo se calcula a partir de tres criterios independientes. Se toma el mayor:

Criterio 1 – Limpieza microbiana:

Qv = n × qs / c

Donde:

• n = número de personas en el quirófano
• qs = emisión de biocontaminantes por persona (UFC/s), que depende del tipo de ropa quirúrgica
• c = concentración objetivo (10 UFC/m³ para ISO 5, según CEN TC 156 WG 18)

Ejemplo con 6 personas y ropa desechable estándar (qs = 1,9 UFC/s):
Qv = 6 × 1,9 / 10 = 1,14 m³/s = 4.104 m³/h

La emisión qs varía significativamente según el tipo de ropa: desde 0,7 UFC/s para ropa de quirófano 99% poliéster hasta 5,0 UFC/s para ropa común de algodón/poliéster.

La comparativa numérica para un quirófano de dimensiones concretas está en el estimador integrado de la calculadora UNE 100713.

Criterio 2 – Tiempo de recuperación:

Qv = 4,6 × V / t (con t < 15 min para ISO 5)

Más información sobre el cálculo del tiempo de recuperación 100:1 encontrarás en nuestro artículo sobre climatización de quirófanos.

Criterio 3 – Carga térmica:

Qv = Ø / (ρ × Cpi × ΔT)

El caudal final para Vita OR en un quirófano Tipo A estándar resulta típicamente en el rango de 4.000-6.000 m³/h dependiendo de la ocupación y configuración – frente a los 8.000-10.000 m³/h del LAF para la misma sala. El LAF sobredimensiona el caudal porque no tiene mecanismo para ajustarlo a la carga microbiana real.

La decisión entre flujo laminar y dilución controlada unidireccional tiene consecuencias directas en la documentación que el organismo de validación va a exigir en la OQ.

La UNE 171340 verifica el quirófano Nivel 5 en reposo con el sistema en modo operacional – sin personal ni actividad quirúrgica. Para Nivel 5, la validación «en funcionamiento» no aplica según la Tabla 3 de la norma.

Los parámetros que la OQ verifica para quirófanos Nivel 5

• Clasificación ISO 5: ≤ 3.520 part/m³ ≥ 0,5 µm, medida en reposo con el sistema funcionando. La UNE 171340 no establece un valor de velocidad explícito como parámetro de validación – el criterio de 0,25 m/s sobre la zona crítica proviene del HTM 03-01 como criterio de diseño.
• Microbiología ambiental: < 10 UFC/m³ en reposo. Para Nivel 5 la validación en funcionamiento no aplica.
• Cinética de descontaminación: ≤ 5 minutos para recuperar la clasificación ISO original tras contaminación artificial. Solo aplicable a quirófanos Nivel 5.
• Presión diferencial: ≥ 20 Pa respecto a zonas adyacentes.
• Validación del filtro HEPA terminal: estanqueidad verificada mediante contador de partículas o ensayo de estanqueidad.

Esto tiene una implicación técnica que el proyectista debe considerar: el LAF puede pasar la validación en reposo sin personal. Las zonas de sombra y las plumas térmicas del cirujano son un problema de operación real – no de validación. Un quirófano puede obtener el certificado de validación y generar condiciones subóptimas durante la intervención sin que eso aparezca en el informe.

Si el sistema no supera alguno de estos parámetros en primera inspección, la OQ genera incidencias que pueden requerir ajuste de caudal, reposición de equipos o repetición del ensayo. El coste de una OQ fallida en un bloque quirúrgico – incluyendo el retraso de apertura – supera con creces el diferencial de coste entre el flujo laminar y la dilución controlada unidireccional.

El flujo laminar fue el estándar de quirófanos ISO 5 durante décadas. Sus limitaciones – zonas de sombra, sensibilidad al layout, rigidez de caudal – no son nuevas. La diferencia es que ahora están documentadas por análisis CFD y la alternativa técnica está disponible y especificada por primera vez en hospitales en España con validación publicada.

El proyectista que especifica dilución controlada unidireccional en un quirófano Tipo A no está eligiendo la solución más cara – está eligiendo la que tiene documentación de validación disponible antes de obra y prescripción que el organismo de validación no puede cuestionar en la OQ.