Introducción:
La necesidad de una mayor calidad del agua, ultrapura, utilizada en la preparación del líquido de diálisis (LD)1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 12 derivada principalmente de la utilización de dializadores de alto flujo con elevadas probabilidades de retrofiltración y la denominada técnica "on-line", infusión del propio LD al paciente, establece la necesidad de nuevos elementos y/o configuraciones en los tratamientos de agua, de tal manera que no solo se consiga esta calidad del agua de forma inmediata a la instalación o modificación del tratamiento sino que permanezca a lo largo del tiempo de forma fiable, tanto en calidad como en cantidad, pues el agua va a suponer más del 96 % del LD.
Existen varias recomendaciones, muy generalizadas, de cómo debe ser un tratamiento de agua que alcance la calidad de agua ultrapura una vez pretratada: doble etapa de ósmosis, o una etapa con un segundo elemento compuesto por una de las siguientes opciones o combinación de ellas 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9: a) lámpara U.V. más ultrafiltro; b) ultrafiltro; c) electrodesionizador. A la vez es necesario diseñar e implementar elementos que ejerzan una función de limpieza que proporcionen el retardo del deterioro de la calidad y cantidad del agua producida por la pérdida de eficacia de los diferentes componentes del tratamiento, debido principalmente a la acumulación en la membrana de osmosis de los elementos por ella retenidos.
Tan importante como el tratamiento de agua es la distribución de la misma hasta los monitores de hemodiálisis: el agua tratada almacenada es susceptible de sufrir contaminaciones; no deben existir fondos de saco, piezas con hendiduras o formas que puedan servir de reservorio o impedir el flujo laminar, incluyendo como parte de la red de distribución el propio tubo de toma de agua del monitor. Por todo ello el agua debe de ser distribuida de manera este en permanente circulación, incluido hasta el monitor, a velocidad en torno a >1m/seg. regresando la no utilizada al tratamiento de agua y ser de nuevo tratada; 1, 2, 4, 5, 9, 10, 11.
Diseño y desarrollo de una nueva planta de tratamiento de agua:
El Servicio de Nefrología, junto con la Dirección del hospital universitario de La Princesa, estableció la necesidad de un nuevo tratamiento de agua y red de distribución para la Unidad de Hemodiálisis debido a la antigüedad del anterior, que era capaz de mantener los niveles químicos y bacteriológicos de acuerdo a las normas establecidas, pero con la inseguridad constante de que esto se mantuviera a lo largo del tiempo o entre controles, lo que impedía abordar el empleo de nuevas técnicas de hemodiálisis ("on line") que requerían una seguridad total en la calidad del agua. Esta inseguridad se basaba en los siguientes puntos:
- Configuración de la ósmosis inversa ya obsoleto, con mala estanqueidad entre membranas que podía implicar durante las fases de parada el paso de agua a través de ellas; una sola etapa de la misma y sin elementos de desinfección y/o desincrustración de la misma, por lo que debía realizarse con elementos externos a la misma que obligaba a paradas prolongadas.
- Almacenamiento de agua tratada en depósitos no estancos.
- Red de distribución con numerosos fondos de saco, incluidos los tubos de alimentación de agua de los monitores, tuberías excesivamente grandes que implicaban una velocidad < 0’3 m/seg. y la posibilidad de que no circulase a sección de tubo completa, realizadas en PVC que es capaz de degradarse con el tiempo y aportar elementos indeseables al agua incluidos los pegamentos utilizados en su montaje.
- No existía ningún elemento en la red de distribución para evitar contaminaciones.
- En caso de fallo de la ósmosis había que paralizar las sesiones de hemodiálisis o dializar con agua pretratada.
- Cuando era necesario efectuar una desinfección de la red de distribución y almacenamiento sólo podía realizarse en domingo debido al elevado tiempo necesario.
Al abordar el nuevo diseño del tratamiento del agua y empezar a dar soluciones a los problemas mencionados surgieron otros nuevos derivados de los nuevos diseños: Si almacenábamos agua tratada para garantizar la recomendación generalizada de 24 h. de capacidad de suministro suponía introducir depósitos de una capacidad de ≈10.000 litros, lo que implicaba una gran cantidad de espacio y una reforma de la estructura arquitectónica donde fueran a ser ubicados debido al peso, añadiendo la dificultad de introducir depósitos de esta capacidad cerca de la unidad.
Si realizábamos instalaciones de la red de distribución denominadas en U, llegando hasta el monitor para eliminar la manguera de toma de agua, con el fin de evitar los fondos de saco, corríamos el riesgo de que un movimiento brusco de un monitor pudiera derivar en cortes de agua al resto de la unidad, o una rotura en la red dejara sin agua a la misma.
La novedad de los tratamientos denominados "ON LINE", es decir alimentación de agua directa a los monitores desde el tratamiento sin almacenaje de agua tratada, nos parecía que podía solucionar muchos problemas además de parecernos la mejor garantía de calidad de agua de manera constante, unido con otros aspectos de la instalación, pero también surgieron otros nuevos problemas que nos obligaron a dar otras soluciones.
Finalmente se optó por un tratamiento de este tipo, de la empresa Lauer, comercializado en España por el grupo PALEX.
A continuación se detallan los detalles de la instalación:
- Alimentación de agua bruta (Fig. 1). Seguramente esta fue una de las opciones más complicadas. Al no almacenar agua tratada se hacía necesario garantizar el suministro de agua bruta constante, pues en el caso de corte de la misma automáticamente se paraba la producción de agua tratada. Lógicamente si teníamos que almacenar agua bruta nos encontrábamos con los mismos problemas mencionados para el caso de almacenaje de agua tratada. La solución fue realizar una doble acometida de agua bruta, una totalmente individual para la unidad, con un grupo doble de bombas (trabajo y reserva) que toman agua directamente del primer aljibe donde entra el agua de la empresa suministradora al hospital, actuando esta acometida como prioritaria; la segunda acometida proviene de la red de distribución del propio hospital, que toma agua de un segundo aljibe y actuando ésta como reserva. Ambas cuentan con sus correspondientes alarmas individualizadas de disminución de presión. Este diseño ha evitado la necesidad de almacenar agua para hemodiálisis. La cantidad de agua almacenada por los aljibes del hospital es de aproximadamente 500 m3.
Fig. 1
- Prefiltración: En la anterior instalación existía un solo filtro de 25
m, que, dadas las características del agua en Madrid, era suficiente para retener los elementos en suspensión, pero en ocasiones se producía exceso de materia en suspensión que lo saturaban y llegaban a sobrepasarlo procedente de vaciado de los aljibes del hospital o trabajos en ellos y el consiguiente arrastre hacia la tubería de los depósitos acumulados en el fondo de los mismos. Los elementos en suspensión podían llegar a la membrana de osmosis y originar atascamientos prematuros e incluso contaminaciones severas que la OI es incapaz de retener. Se ha instalado un prefiltro autolimpiable de 105 m y dos filtros de arena en paralelo, con posibilidad de anulación de cualquiera de ellos para trabajos de mantenimiento o reparación y lavado por inversión de flujo durante la noche: aportan retención de materia en suspensión hasta 10 m; pueden parecer excesivos, pero dado su bajo coste y su baja necesidad de mantenimiento son considerables los beneficios que pueden aportar en caso de presencia de materia en suspensión mayor a la habitual.
- Descalcificación: Dadas la escasa dureza del agua de Madrid era éste el elemento que menos dudas y problemas ocasionaban para su diseño. Se trata de un doble descalcificador mandado por un solo cabezal electromecánico, de trabajo alternativo. El único cambio que se ha llevado a cabo es el tipo de sal utilizada para su regeneración, empezando a utilizar sal específica para descalcificadores, siguiendo la normativa europea al respecto, con un contenido en cloruro sódico mayor del 99%, altamente refinada; se ha dejado por tanto de utilizar sal marina refinada que podía aportar al agua elementos indeseables, como yodo, suciedad, etc. Se ha instalado también un medidor de dureza por método indirecto (conductividad) que aunque en un primer momento parezca innecesario por la característica antes mencionada de escasa dureza del agua en Madrid y el estricto control que se sigue sobre todo el tratamiento nos pareció necesario por el hecho de que coincidiendo con épocas de sequía, fundamentalmente en algún periodo estival, se produce aumento de la dureza, detectando hasta en alguna ocasión el doble de la normal. Este mismo elemento sirve como indicador de la conductividad del agua antes de entrar a la OI.
- Filtro de carbón para decloración:
Al establecer como prioritario la doble etapa de osmosis sin almacenamiento de agua consideramos necesario la disposición de un doble filtro de carbón para asegurar la correcta eliminación de cloro y cloraminas. Dentro de las tres configuraciones posibles (paralelo, serie y trabajo-reserva) se rechazó de antemano la de paralelo pues implica velocidad muy lenta del agua que conlleva riesgos de contaminación y en caso de fallo de uno de los filtros automáticamente habría presencia de cloro y cloraminas en la OI; aunque a primera vista una circulación lenta lleve asociado un mayor tiempo de contacto del agua con el carbón y por tanto una garantía mayor de eliminación de cloro y cloraminas hay que tener presente que nuestra pretensión es que un solo filtro sea capaz de eliminar todo el cloro y el otro permanezca como seguridad.
De las dos configuraciones restantes permaneció en duda la elección hasta el mismo momento de hacer la puesta en marcha; en un primer momento se decidió realizar la instalación en serie para aumentar la seguridad de la decloración en caso de fallo de uno de los dos elementos, esto podía conllevar que el segundo filtro siguiendo el flujo de agua nunca tuviera contacto con el cloro y por tanto favorecer la proliferación bacteriana, pero en el mismo momento de la puesta en marcha y ante el elevado PH que provoca la carga de carbón nueva se decidió dejar un filtro como reserva, por supuesto en seco, de manera que se pueda poner en marcha, tras un lavado previo de la carga de carbón, de manera prácticamente inmediata en caso de fallo del filtro de carbón en funcionamiento, pero quedando la instalación de tal manera que se podría poner en funcionamiento también los dos elementos a trabajar en cualquier momento, en configuración serie.
Es posible que esto se lleve a cabo en el futuro, dependiendo ello de la experiencia de trabajo que adquiramos. Como medida complementaria se ha tomado la decisión de realizar el control por colorimetría del cloro y cloraminas dos veces al día, en momentos de máximo consumo, siendo uno de ellos asumido por enfermería con un protocolo de actuación en caso de detectarse la presencia de cloraminas a la salida del filtro de carbón. El tiempo mínimo de contacto entre agua y carbón (establecido a máximo consumo) es de ≈3 ½ minutos, demostrándose hasta ahora suficiente para la eliminación de las cloraminas del hospital que tienen un nivel entre 1 y 1,5 mg/l.
- Etapa de osmosis inversa (Fig. 2)
. Como se mencionó la elección como elemento principal del tratamiento fue la doble etapa de osmosis, donde el permeado de la primera etapa alimenta a la segunda y el permeado de esta directamente a la red de distribución, sin depósitos intermedios. La elección del modelo instalado en nuestra unidad vino determinado por los siguientes factores: posibilidad de trabajo independiente de una etapa de otra en caso de fallo de una de ellas, con fácil conmutación en caso de ser necesario su utilización; limpieza de la membrana por impulsos de inversión de flujo que garantiza el mantenimiento de caudal de producción en el tiempo al arrastrar la suciedad acumulada en los poros de la membrana derivando a su vez en la calidad de agua constante, evitar contaminaciones y reducir la necesidad de desincrustraciones y desinfecciones de las membranas que las deterioran.
Fig. 2
Este sistema implica a la vez un ahorro considerable de agua, pudiendo llegar a un rendimiento del 80%; actualmente esta configurada para trabajar a un rendimiento del 75%, cuando con la antigua planta no podíamos superar el 40% para poder mantener el nivel de aluminio a los niveles requeridos; esto supone un ahorro de agua diaria de 6000 litros aproximadamente (calculo realizado para 17 monitores en dos turnos.) Disposición de 3 bombas para las membranas de osmosis que van entrando en funcionamiento en función de la demanda de agua, con lo que también se consigue ahorro energético y evitar la excesiva recirculación del agua cuando la unidad no esta a pleno rendimiento. Todo el sistema esta controlado por un autómata programable o PLC (controlador lógico programable) donde se registran y controlan todos los datos del mismo y se regulan los diferentes parámetros.
Red de distribución (Fig. 3) Ya sabíamos la necesidad de evitar los fondos de saco que pueden ser origen de contaminaciones, incluidos en ellos las propias tomas (mangueras) de los monitores, lo cual nos indicaba que la red de distribución debería ir hasta los propios monitores; por otro lado debía ser realizado con materiales que no pudiesen aportar elementos indeseables al agua (cobre, hierro, aluminio, PVC, etc.), que omitiese empalmes, codos, conexiones, etc. que no garantizan flujo laminar o que pueden presentar huecos donde proliferar el crecimiento bacteriano. Existían diversas soluciones pero se presentaban otros problemas, principalmente llevar todo el caudal de la red de distribución hasta cada uno de los monitores, con un tubo doble (ida y vuelta) de la misma sección que el resto de la red con lo cual se corría el riesgo, de que movimientos extemporáneos de algún monitor pudiese estrangular el tubo e incluso romperlo dejando por tanto sin agua al resto de la unidad.
El sistema elegido contempla un anillo general de distribución y luego anillos secundarios, uno por puesto, de manera que garantiza el flujo constante por todo el circuito de distribución hasta el propio monitor. El material utilizado es acero inoxidable de calidad farmacéutica lo que permite desinfecciones por calor, soldado en ausencia de oxígeno para evitar oxidaciones, sin elementos internos que puedan romper el flujo laminar y sin huecos que puedan servir como reservorio.
El diseño de la red en cuanto a tamaño esta realizado para alcanzar un flujo de agua de velocidad de hasta 1,3 m/seg. Añade al principio y final del anillo puntos para toma de muestras que evitan la manipulación de conexiones para realizarlas. Omite la necesidad de llaves de corte en cada monitor, pues cada toma lleva incorporada una conexión rápida con válvula que se complementa con la del monitor, de las mismas características.
- Desinfección por calor. Como complemento al sistema de tratamiento y distribución del agua se ha instalado un sistema de desinfección térmica de toda la red de distribución que permite realizar ésta de manera automática durante el periodo nocturno, lo que evita la presencia de personal para realizar ésta. Actualmente estamos realizando una desinfección semanal. Esta controlada por un PLC al igual que la O.I.
Esquema de la instalación
Resultados
Los análisis del agua que muestran las siguientes gráficas, obtenida a lo largo de estos meses de funcionamiento, nos indica una calidad de agua altamente purificada, con los controles microbiológicos negativos (UFC/ml) y endotoxinas por debajo de 0,03 UE/ml; en los cultivos microbiológicos se produce alguna excepción que más parece derivada de las propias manipulaciones durante las tomas de muestras.
El aluminio, indicativo de calidad química, era el elemento que más complicaciones nos causaba con la antigua planta y nos obligaba, como ya he mencionado, a trabajar con un porcentaje de rechazo muy alto. Actualmente se mantiene por debajo de los 5 ;g/l, límite detectable por el laboratorio; el valor máximo generalizado (normas UNE, AAMI, etc.) es de 10 g/l. El resto de elementos químicos contaminantes se mantienen por debajo de los límites máximos admisibles internacionalmente por las diversas normas, incluso por debajo de los niveles detectables.
El rechazo iónico de la ósmosis (relación entre conductividad del agua de entrada a la osmosis y del permeado o agua tratada), es > 99 % para valores de la conductividad de entrada >100 μS, y > 98% para valores de conductividad de entrada <100 μS.
Agradecimientos:
Quiero aprovechar la ocasión para agradecer su confianza a todos los componentes de la Unidad de Diálisis del Hospital Universitario de la Princesa, muy especialmente al Jefe del Servicio de Nefrología Dr. Rafael Selgas y a la Dra.Guillermina Barril. Agradecer también al Dr. Cigarran su invitación para presentar este trabajo.
Referencias bibliográficas
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12) Philip Everard. Retrofiltración. XXIV Congreso SEDEN. 1999
