NT-013: Modos de falla de los sistemas de control de presión

Los sistemas de control de presión regulan las relaciones relativas de presión entre espacios conectados dentro de un entorno de contención. Su función es mantener las relaciones de presión requeridas para sostener el flujo de aire direccional a través de límites definidos bajo condiciones operativas cambiantes. El control de presión no establece los límites físicos de contención ni define por sí solo las trayectorias disponibles para el flujo de aire; opera dentro de las restricciones impuestas por la configuración del límite, la jerarquía del sistema y la autoridad de control.

Cuando el diseño utiliza diferenciales de presión para generar flujo direccional, los sistemas de control de presión contribuyen a mantener dicho flujo entre espacios adyacentes. La falla ocurre cuando estas relaciones no pueden establecerse, mantenerse o recuperarse de manera predecible.

Las fallas del control de presión rara vez son binarias. Los sistemas pueden parecer funcionales en condiciones estables mientras pierden control durante las transiciones. La operación de puertas, el ciclado de equipos, las actividades de mantenimiento y los cambios de modo operativo pueden introducir perturbaciones que exponen las limitaciones del sistema.

Los modos de falla comunes incluyen velocidad de respuesta insuficiente, inestabilidad de control y pérdida de autoridad. Una respuesta retardada permite inversiones de presión durante las transiciones. Un control inestable produce oscilación o deriva. La pérdida de autoridad ocurre cuando la capacidad del sistema es insuficiente para superar fugas, discontinuidades del límite o trayectorias de flujo de aire en competencia.

Las condiciones del límite afectan directamente el comportamiento del control de presión. El control de presión depende de una configuración espacial definida y de características conocidas de fuga y resistencia entre los espacios conectados. Cuando los límites o sus interfaces se degradan, las condiciones de flujo y las cargas que debe compensar el sistema pueden apartarse de aquellas previstas en el diseño. En estos casos, una señal de control puede seguir indicando el cumplimiento de su punto de consigna sin representar adecuadamente el comportamiento de la contención en otros puntos del sistema.

Las fallas del control de presión también pueden surgir por conflictos de jerarquía del sistema. Cuando los sistemas de suministro y extracción no se secuencian de manera coherente, los objetivos de control pueden competir. La estrategia de control debe mantener la relación prevista entre suministro y extracción y evitar que una falla o transición produzca presurización positiva o inversión sostenida del flujo en el límite de contención. Cuando la jerarquía no es clara, las relaciones de presión fluctúan según el estado operativo.

La ubicación de los sensores y la lógica de retroalimentación influyen en el comportamiento de las fallas. Sensores que no reflejan las condiciones relevantes del límite proporcionan entradas engañosas. Los sistemas de control pueden mantener puntos de consigna nominales mientras el flujo de aire direccional se pierde en otras partes del sistema.

Las fallas del control de presión pueden propagarse a través de los espacios conectados. La inestabilidad en una zona altera las trayectorias de flujo de aire en las zonas adyacentes. Este comportamiento refleja la interacción entre elementos del sistema y no una falla localizada.

Los sistemas de control de presión no definen por sí mismos el desempeño de la contención. Indican si la lógica de contención se está aplicando con éxito bajo perturbación. La evaluación basada únicamente en el cumplimiento de consignas es insuficiente. El desempeño funcional se determina por la estabilidad, la direccionalidad y la recuperación durante las transiciones operativas.

NT-013 | Versión 1.1 | septiembre 2026

Referencias técnicas

• Public Health Agency of Canada. Canadian Biosafety Standard, 3rd ed. Government of Canada; 2022. ISBN 978-0-660-45739-0. https://www.canada.ca/en/public-health/services/canadian-biosafety-standards-guidelines/third-edition.html
  Relevancia: la sección 3.4 establece los requisitos aplicables a los sistemas HVAC utilizados para mantener condiciones de contención. El requisito 3.4.1 establece, en las configuraciones a las que aplica, que los diferenciales de presión creados por el diseño HVAC generan y mantienen flujo de aire hacia el interior durante la operación normal. El requisito 3.4.3 exige dispositivos de monitoreo que permitan verificar visualmente que dicho flujo se mantiene. El requisito 3.4.5 exige alarmas visuales o audibles para señalar fallas de los sistemas HVAC en las configuraciones aplicables. El requisito 3.4.8 exige interbloqueos automáticos entre los sistemas de suministro y extracción destinados a evitar la presurización positiva de la zona y la inversión sostenida del flujo en la barrera de contención. El requisito 5.3.6 exige, durante el commissioning y cada diez años, verificar los sistemas HVAC y sus controles mediante escenarios que simulan fallas de componentes, incluidos ventiladores de extracción, ventiladores de suministro y alimentación eléctrica; los criterios de aceptación incluyen la ausencia de inversión sostenida del flujo hacia el interior en las puertas críticas y el funcionamiento previsto de alarmas e interbloqueos. Estas disposiciones respaldan directamente la evaluación del comportamiento del sistema durante condiciones normales y escenarios de falla o pérdida de funciones, y no únicamente mediante el cumplimiento de puntos de consigna en estado estable.
• Centers for Disease Control and Prevention (CDC) & National Institutes of Health (NIH). Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories (BMBL), 6th ed. U.S. Department of Health and Human Services; 2020. https://www.cdc.gov/labs/pdf/SF__19_308133-A_BMBL6_00-BOOK-WEB-final-3.pdf
  Relevancia: en la Sección IV, criterios BSL-3, apartado D.9, el BMBL exige un sistema de ventilación mecánica por ductos que proporcione flujo de aire direccional sostenido desde áreas “limpias” hacia áreas “potencialmente contaminadas” y establece que, bajo condiciones de falla, el flujo no debe invertirse en la barrera de contención. El mismo apartado exige un dispositivo visual de monitoreo que confirme el flujo direccional en la entrada del laboratorio y contempla alarmas audibles para notificar perturbaciones del flujo. El apartado D.15 exige que el diseño de la instalación, los parámetros operativos y los procedimientos se verifiquen y documenten antes de la operación, y que la instalación se vuelva a probar anualmente o después de modificaciones significativas para confirmar los parámetros operativos. Estas disposiciones respaldan que el desempeño del sistema de ventilación debe evaluarse por su capacidad para mantener la dirección de flujo prevista y los parámetros operativos bajo las condiciones contempladas por el diseño, incluidas las condiciones de falla.