Confort térmico en hospitales

En México es una práctica común que familiares o amigos acompañen a un paciente cuando este acude a una unidad médica, especialmente en hospitales públicos que se caracterizan por tener una excesiva demanda y una deficiente calidad de los servicios (^{Ortega & Aguilar, 2003}). Existen reportes de casos en donde un solo enfermo puede llegar acompañado por ocho o más familiares a los servicios de urgencias; y en ocasiones, se pueden reunir cerca de 40 familiares fuera del hospital, entre hermanos, cónyuges e hijos (^{Lutz, 2020}). No obstante, cabe destacar que debido a la pandemia de COVID-19, estas prácticas se han visto alteradas.

El tiempo promedio que un acompañante o visitante permanece en la sala de espera de un hospital (SEH) es de 79 minutos (^{Maldonado et al., 2002}), sin embargo, el tiempo reportado por los usuarios va desde los 20 minutos hasta las 4 horas y media (^{Ortega & Estrada, 2005}). En el ambiente interior de una SEH, la falta de ventilación es una molestia expuesta recurrentemente por los visitantes (^{Ortega & Estrada, 2008}) a diferencia de los trabajadores del hospital quienes cuentan con la posibilidad de regular la temperatura de su ambiente al entrar y salir de zonas acondicionadas térmicamente para uso exclusivo del personal sanitario (^{Bokel et al., 2019}).

Aunque el principal motivo que los visitantes tienen para permanecer en una SEH no sea mejorar su propio nivel de confort ambiental es importante determinar cuáles son los parámetros de confort térmico en las SEH, no solo para proveer de información útil a los diseñadores de dichos espacios, sino porque esa variable impacta tanto la productividad del personal médico como el bienestar y la salud de sus usuarios (^{Linares & Díaz, 2008}; ^{Cedeño, et al, 2018}; ^{Sattayakorn, et al, 2017}).

En México se han realizado diferentes estudios relacionados con el confort térmico, principalmente en viviendas, oficinas y escuelas (^{Jauregui & Tejada, 2001}; ^{Gómez et al., 2005}; ^{Gómez & Ruiz, 2007}; ^{García, 2009}; ^{Bojórquez, 2010}; ^{Martínez, 2011}; ^{Ruiz, 2011}; ^{Gómez & Martínez, 2012}, ^{González & Gómez, 2018}); sin embargo, no se tiene evidencia de estudios de confort térmico realizados en hospitales. En otros países el estudio de confort térmico en hospitales ha sido frecuente (^{Cheong & Chong, 2001}, ^{Khodakarami & Nasrollahi, 2012}), a pesar de ello la revisión realizada por ^{Conceição et al. (2020)}, determinó que se requieren más estudios de confort térmico en hospitales, ya que es importante dotar de un buen ambiente térmico a los usuarios.

Los estudios de confort térmico en hospitales evaluaron prioritariamente el confort térmico de los trabajadores de la salud y los pacientes (^{Smith et al., 1977}; ^{Beradu & Leoni, 1993}; ^{Khodakarami & Knight, 2007}; ^{Mui et al., 2008}; ^{Yau & Chew, 2009}; ^{Del Ferraro et al., 2015}; ^{Tartarino et al., 2018}; ^{Mora & Meteyer, 2018}; ^{Fabbri & Gaspari, 2019}) y en menor medida el confort térmico de los acompañantes o visitantes (^{Azizpour et al., 2012a}; ^{Conceição et al., 2020}).

Estudios de confort térmico realizados en hospitales en clima cálido húmedo

En el clima cálido húmedo, los estudios de confort térmico en hospitales (^{Azizpour et al, 2012b}; ^{Azizpour et al., 2013}; ^{Yau & Chew, 2013}; ^{Sattayakorn et al., 2017}; ^{Khalid et al., 2018}), muestran que los rangos de confort encontrados sobrepasan lo establecido en los estándares, por lo que resulta viable la eficiencia energética por medio de la reducción de energía consumida mediante medidas de efectividad y conservación (^{WHO and Health Care Without Harm, 2008}).

En el estudio realizado por ^{Yau & Chew en 2009} participaron un total de 114 respondientes de 4 hospitales en Malasia, se calculó un valor para una temperatura neutral de 26.4 °C y un rango de confort entre 25.3 °C y 28.2 °C. En ^{2012b, Azizpour et al.} condujo un estudio en cinco zonas de un centro médico de Malasia y se contó con la participación de 110 miembros del personal médico, el modelo de confort térmico generado encontró una temperatura neutral de 26.8 °C, que fue superior a los 25 °C alcanzados a través de un modelo calculado por el método propuesto por ^{Fanger (1970)}. En ^{2013, Azizpour et al.}, reclutaron para un nuevo estudio a 188 participantes del personal médico y visitantes, excluyendo a los pacientes debido al impacto de sus enfermedades en su estado de salud y por ende en su percepción de su propio confort térmico. En esa ocasión el estudio incluyó diez zonas del centro médico, y se calculó una temperatura neutral de 23.4 °C y un rango de confort entre 21.2 °C y 25.5 °C.

En el estudio de ^{Sattayakorn et al., realizado durante 2017} en dos hospitales de Bangkok, en Tailandia, el estudio incluyó una muestra de 451 pacientes, 331 visitantes y 146 participantes del personal médico, al estratificar la muestra determinaron que el rango de temperatura aceptable en visitantes se encuentra entre 22 °C y 27.1 °C y la temperatura de confort es de 25.1 °C, debido a los hallazgos, propusieron mantener entre 50 % y 70 % de la humedad relativa y la temperatura entre 22 °C y 27 °C para beneficiar a los visitantes y propiciar el ahorro de energía.

El estudio de ^{Khalid et al., en 2018} conducido en tres hospitales privados de Kuala Lumpur, Malasia, participaron 305 pacientes y 84 participantes obteniendo un conjunto de 389 respuestas. La temperatura operativa promedio, estimada mediante el método de ^{Griffiths (1990)} fue de 25.3 °C en pacientes y 25.5 °C en visitantes, similar a lo obtenido por ^{Sattayakorn en 2017}; al emplear el método de regresión lineal encontraron que la temperatura de confort fue de 28.8 °C para los pacientes y de 28.9 °C para los visitantes. Cabe aclarar que las temperaturas promedio exteriores durante el tiempo de la medición fueron de 28.3 °C ± 1 °C y la humedad relativa de 75 % ± 6 %.

A pesar de los datos obtenidos por estas revisiones en países con climas similares, es probable que pudieran diferir a los obtenidos en el clima cálido húmedo de México debido a las características arquitectónicas e infraestructura de los edificios, ya que la mayoría de los hospitales en los estudios realizados en el continente asiático contaban con sistemas de aire acondicionado central; así como a las diferencias culturales y a las expectativas que tendrían los usuarios de los edificios públicos dedicados a la salud en cada país, por lo tanto, es recomendable obtener los datos que describan cada situación particular (^{Sattayakorn et al., 2017}). Cabe destacar, que para promover el ahorro energético, algunas SEH, especialmente de hospitales públicos localizados en regiones de México con un clima cálido húmedo se encuentran abiertas hacia el exterior (o hacia patios y jardines a modo de terrazas con ventilación natural), mientras que las áreas de atención médica se encuentran por lo general equipadas con un sistema de aire acondicionado.

Objetivo

El objetivo del estudio fue calcular el valor de la temperatura neutral (T_n), los rangos de confort térmico con probabilidades de satisfacción de 80 % y 90 %, el valor de la temperatura preferida (T_p) y el nivel de aceptabilidad térmica (AT). A partir de los datos obtenidos sobre los parámetros ambientales y de los votos en las escalas de Confort Térmico reportados por los acompañantes o visitantes de los pacientes en la sala de espera de un hospital ventilada naturalmente (SEH-VN).

Lugar del estudio

El estudio se condujo en la ciudad de Mérida, en el estado de Yucatán, México. Ubicada en las coordenadas 20°59'00" N, 89°38'00" O y con una altitud media de 9 m sobre el nivel del mar. Su clima se clasifica como cálido subhúmedo (INEGI, 2016) o como tropical de sabana, con el código Aw en la clasificación climática de Köppen-Geiger (^{Peel et al., 2007}). Cuenta con tres períodos climáticos representativos: cálido seco (abril-mayo), cálido húmedo (agosto-octubre) y fresco (diciembre-febrero) con períodos de transición entre ellos (^{Canto, 2010}). La temperatura promedio anual es de 26 °C, con una temperatura media máxima de 36 °C y una media mínima de 16 °C. La precipitación media estatal es de 1100 mm anuales con una marcada temporada de lluvias (junio-octubre), (^{INEGI, 2016}).

La recolección de datos se realizó en una Sala de Espera de Hospital Ventilada Naturalmente (SEH-VN) de un hospital público catalogado como unidad médica familiar, concretamente en la sala de espera general con visitantes o acompañantes de usuarios del servicio médico (Figura 1a). Esta SEH-VN aunque cuenta con ventiladores de techo, se caracteriza por depender principalmente de la ventilación natural para proporcionar confort térmico a los usuarios, ya que posee una fachada abierta hacia el sur que da hacia un patio y está rodeada de árboles de gran tamaño (Figura 1b). Adicionalmente, cabe señalar que los ventiladores estaban prendidos durante la recolección de los datos. En Yucatán el uso del ventilador es considerado indispensable para mejorar la sensación térmica de los usuarios.

Figura 1 a) Hospital público en donde se realizó el estudio, Mérida, Yucatán. Google Maps, 2019; b) Área de espera en donde se llevaron a cabo las mediciones. Raúl Canto, 2017 

El estudio de campo

El estudio se realizó durante los meses más representativos de cada periodo climático; en abril de 2017 (cálido seco), agosto de 2017 (cálido húmedo) y enero de 2018 (período fresco). Durante esos meses, se realizaron 12 sesiones de recolección de datos en un horario entre las 9:00 y las 14:00 horas. En cada sesión se recolectaron los datos sobre el ambiente térmico de los participantes mediante un cuestionario y las variables meteorológicas en la SEH-VN mediante estaciones climáticas.

El cuestionario se llenó con la información proporcionada por cada participante, registrada por un equipo de recolección de datos integrado por 10 personas coordinadas por un responsable del estudio que monitoreó en todo el momento la estandarización de la recolección de datos previamente ensayada en un estudio piloto.

Antes de la recolección cada estación climática fue estabilizada durante 15 minutos y se verificó que los participantes seleccionados estuvieran sentados por más de 50 minutos para mantener una tasa metabólica constante. Cabe destacar que los participantes esperan más de una hora en promedio en la SEH-VN y no abandonan su asiento debido al número reducido de sillas disponibles.

Cuestionarios y escalas

El cuestionario se basó en el instrumento de ^{Bojórquez (2010}), así como en las normas ^{ISO 10551 (2011)} y ^{ASHRAE 55 (2017)}. La información registrada en los cuestionarios incluyó:

La información relacionada con el ambiente térmico se registró utilizando las siguientes Escalas de Confort Térmico:

Mediciones físicas

Se utilizaron dos estaciones climáticas HD32.1 Deltha Ohm, calibradas y certificadas para la medir el ambiente interior de acuerdo con la norma ^{ISO 7730 (2005)} e ^{ISO 7726 (1998)}. Las variables meteorológicas recolectadas fueron: Temperatura de globo (T_g), temperatura de bulbo seco (T_a), humedad relativa (HR) y velocidad del aire (V_a); (Tabla 2). Esta información se registró concretamente cuando los participantes contestaban la sección referente a la percepción térmica en cada cuestionario. Para minimizar la interferencia a los sensores cada estación climática se ubicó a 50 cm de distancia a un costado del participante y del recolector de datos.

Características de los participantes

Formaron parte del estudio, un total de 1046 participantes durante los tres períodos climáticos, de los cuales 627 (59.97 %) fueron mujeres y 419 (40.06 %) fueron hombres. Las mujeres contaron con una edad promedio de 39 años (DS=14.63), una estatura promedio de 1.54 m (DS=0.72) y un peso promedio de 66.10 kg (DS=13.03). Los hombres contaron con una edad promedio de 36.64 años (DS=14.35), estatura promedio de 1.66 m (DS=0.07) y un peso promedio de 78.17 kg (DS=14).

El arropamiento de los participantes se clasificó por observación directa en los siguientes tipos de ropa:

El índice de indumento (clo) fue calculado teniendo en cuenta la clasificación del arropamiento y se estimó en valores desde 0.57 hasta 0.61 clo durante los periodos cálidos y de 0.74 clo durante el periodo fresco.

Mediciones del ambiente térmico

Durante los meses más representativos de los períodos climáticos en la región (abril, agosto y enero), se realizaron 12 sesiones de recolección de datos. A continuación se presentan las mediciones de los principales parámetros ambientales durante los tres períodos (Tabla 3).

Votos de Sensación Térmica (VST)

Para conocer la sensación térmica de cada participante en la SEH-VN se solicitó contestar a la pregunta: ¿Cómo te sientes en este momento? Eligiendo después entre las opciones dadas en una escala de 7 puntos (Tabla 1) cada participante pudo señalar cuál fue su sensación térmica en el momento de la medición. Los VST reflejaron una mayor concentración de votos entre los valores -1 y 1, aunque la mayor parte de los votos se concentra en valor 0 y la tendencia general es hacia las sensaciones con las etiquetas: calor y de mucho calor (Figura 2a). La media de los VST fue de 0.523 (DE=1.37).

Figura 2 a) Distribución de los Votos de Sensación Térmica (VST), b) Distribución de los Votos de Preferencia Térmica (VPT), c) Distribución de los Votos de Aceptabilidad Térmica (VAT) 

Votos de Preferencia Térmica (VPT)

La preferencia térmica se obtuvo mediante la pregunta: ¿Cómo preferiría usted estar o sentirse en este momento? Al seleccionar una respuesta de la escala de 7 puntos (Tabla 1) los participantes concentraron sus votos en la etiqueta: sin cambio. Sin embargo existe una tendencia de los VPT hacia las sensaciones con las etiquetas: fresco, más fresco y mucho más fresco; concentradas en los valores entre -1 y -3 de la escala (Figura 2b). El promedio de VPT fue de -0.96 (DE=1.15).

Votos de Aceptabilidad Térmica (VAT)

La medición de la aceptabilidad térmica se obtuvo a través de la siguiente pregunta de puntuación dicotómica: ¿Cómo considera la sensación térmica en este momento? Los participantes manifestaron sus VAT eligiendo entre las etiquetas: aceptable o inaceptable (Tabla 1). La mayoría de los participantes declararon aceptar el ambiente térmico (Figura 2c). Se observó que de un total de 1046 personas en la SEH-VN, 860 (82.22 %) consideraron la sensación térmica aceptable, mientras que 186 (17.78 %) consideraron inaceptable.

Temperatura neutral obtenida por el método de Griffiths

Se calculó la temperatura neutral por medio del método de Griffiths (^{Griffiths, 1990}; ^{Nicol, et al., 2012}) mediante la ecuación:

Donde:

T_n = temperatura neutral

T_g = temperatura de globo

VST = promedio de los votos de sensación térmica

α = valor asignado a la pendiente de Griffiths, cuyo coeficiente fue de 0.50 de acuerdo con lo empleado en estudios similares (^{Khalid et al., 2018}).

El valor de T_n para la SEH-VN fue de 26.89 °C. Se empleó la temperatura de globo, ya que no se presentó un continuo incremento de la radiación de onda corta durante la recolección de datos (^{Rijal, 2013}; ^{Lui et al., 2022}).

Temperatura neutral y rangos de confort térmico obtenidos por el método de regresión logística multinomial

El modelo probabilístico utilizado para obtener el valor de T_n y los rangos de confort térmico fue la regresión logística multinomial, el modelo relacionó los VST utilizando como variable predictiva el valor de T_g. Como se muestra en la Tabla 4 se encontraron los siguientes coeficientes:

Para calcular las probabilidades a partir de los coeficientes del modelo se utilizó la siguiente fórmula:

Donde:

Posteriormente se calculó la probabilidad para cada categoría de los VST:

La gráfica del modelo (Figura 3) se presenta continuación:

Figura 3 Gráfica de probabilidades por cada categoría en la escala de 7 puntos de VST (codificado: -3= mucho frío, -2= frío,-1= algo de frío, 0= ni frío ni calor, 1= poco calor, 2= calor, 3= mucho calor) 

Para obtener el valor de T_n, que indicaría que los participantes tienen una sensación térmica neutral en la SEH-VN se despejó la fórmula, cuando los VST fueron iguales a cero; el valor de T_n obtenido a partir de este método fue de 26.52 °C. Del mismo modo, para obtener el rango de confort térmico se procedió a despejar la fórmula cuando los VST fueron iguales a -1 y a 1; el rango de confort térmico dentro del cual los participantes sienten una sensación térmica agradable en la SEH-VN fue de 21.74 °C a 29.87 °C. Para un 80 % de probabilidad de confort térmico el rango fue de 23.16 °C a 28.71 °C y para un 90 % de probabilidad fue de 25.22 °C a 27.06 °C. Gráficamente, podemos representar tanto los límites del rango de confort como el valor de T_n señalando el sitio en la curva donde se alcanza el punto más alto en cada categoría (Figura 4).

Figura 4 Límites del rango de confort térmico y valor de T_n calculados a partir de los VST (codificado: -1= algo de frío, 0= ni frío ni calor, 1= poco calor) 

Temperatura preferida obtenida por el método de regresión logística multinomial

Para obtener la temperatura preferida (T_p) el modelo probabilístico utilizado fue la regresión logística multinomial, el modelo relacionó los VPT utilizando como variable predictiva el valor de T_g. Como se muestra en la Tabla 5 se encontraron los siguientes coeficientes (Tabla 5).

Para calcular las probabilidades a partir de los coeficientes del modelo se utilizó la siguiente fórmula:

Donde:

Para obtener el valor de T_p se procedió al despeje de la fórmula cuando los VPT fueron iguales a cero. Este valor indicaría la temperatura preferida de los participantes en la SEH-VN.

El valor de T_p obtenido a partir de este método fue de 21.79 °C. Gráficamente, podemos representar el valor de T_p señalando el sitio en la curva donde se alcanza el punto más alto en la categoría con la etiqueta 0= sin cambio (Figura 5).

Figura 5 Valor de T_p calculado a partir de los VPT obtenidos con la escala de 7 puntos (codificado: -3= mucho más fresco, -2= más fresco,-1= un poco más fresco, 0= sin cambio, 1= con un poco más de calor, 2= más calor, 3= mucho más calor) 

Aceptabilidad térmica

A través de un modelo de regresión logística que relaciona los VAT con T_g (Tabla 6) se calculó la probabilidad de que un participante en la SEH-VN considere el clima aceptable a una temperatura dada, es decir, su nivel de aceptabilidad térmica (AT).

A partir del valor de T_g se buscó una AT con una probabilidad de 80 %:

Tomando en cuenta lo anterior, el valor de T_g para tener una aceptación personal con una probabilidad de 80 % fue de 29.38 °C. Como se observa en la gráfica del modelo (Figura 6), cuando T_g asciende, hay menor probabilidad de que la persona considere el clima aceptable, por lo tanto las temperaturas inferiores a 29.38 °C tendrán probabilidades mayores.

Figura 6 Modelo de regresión logística para la aceptabilidad térmica (AT) con intervalos de confianza de 95 % 

Comparación con estudios previos

Al comparar los resultados obtenidos con investigaciones similares referentes hospitales y entornos climáticos cálidos húmedos en México y en otros países, sobresalen los siguientes aspectos:

Limitaciones del estudio

El estudio se realizó durante el turno matutino. Sería recomendable extender el estudio al turno vespertino en donde las condiciones climáticas coincidirían con las horas más calurosas del día.