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Universidad Distrital Francisco José de Caldas. METODOLOGÍA PARA EL DESARROLLO DE CÁLCULOS EN DISEÑOS DE REDES ELÉCTRICAS HOSPITALARIAS. JHONATAN JOSÉ RADA PALACIOS. ALEXANDER MARTINEZ BETANCOURT. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERIA PROYECTO CURRICULAR DE INGENERÍA ELÉCTRICA BOGOTÁ 2016 Página 1 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. METODOLOGÍA PARA EL DESARROLLO DE CÁLCULOS EN DISEÑOS DE REDES ELÉCTRICAS HOSPITALARIAS. JHONATAN JOSÉ RADA PALACIOS. ALEXANDER MARTINEZ BETANCOURT. INFORME DE PASANTIA Director interno: CESAR LEONARDO TRUJILLO RODRIGUEZ. PROFESOR FACULTAD DE INGENIERIA. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CLADAS. Director externo: CARLOS EDUARDO SANCHEZ DIAZ. PROFESOR FACULTAD DE INGENIERIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTÁ. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERIA PROYECTO CURRICULAR DE INGENERÍA ELÉCTRICA BOGOTÁ 2016 Página 2 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. CONTENIDO. 1 INTRODUCCIÓN. ..................................................................................................................... 6 2 ANTECEDENTES. ................................................................................................................... 7 3 JUSTIFICACIÓN....................................................................................................................... 7 4 DEFINICIONES. ....................................................................................................................... 8 5 CONCEPTO DE HOSPITAL. ................................................................................................ 11 5.1 HOSPITAL DE PRIMER NIVEL. .................................................................................. 12 5.2 HOSPITAL DE SEGUNDO NIVEL. ............................................................................. 12 5.3 HOSPITAL DE TERCER NIVEL. ................................................................................. 12 6 RAMALES ELÉCTRICOS DE UN HOSPITAL. .................................................................. 13 6.1 SISTEMA ESENCIAL .................................................................................................... 14 6.2 SISTEMA DE EQUIPOS ............................................................................................... 15 6.3 SISTEMA DE EMERGENCIA. ...................................................................................... 15 6.3.1 RAMAL VITAL. .................................................................................................................. 15 6.3.2 RAMAL CRÍTICO. ............................................................................................................ 16 6.4 REQUISITOS DEL ALAMBRADO. .............................................................................. 18 6.5 PROTECCIÓN MECÁNICA DEL SISTEMA DE EMERGENCIA. ........................... 18 6.6 CAPACIDAD DE LOS SISTEMAS .............................................................................. 18 6.7 UPS DE SOPORTE. ...................................................................................................... 19 6.7.1 TIPOS DE UPS. ...................................................................................................... 20 6.7.2 ALIMENTACIÓN REGULADA. ............................................................................. 22 6.7.3 ALIMENTACIÓN DE UCIS (UNIDAD DE CUIDADOS INTENSIVOS) Y QUIRÓFANOS. ....................................................................................................................... 22 6.8 SISTEMA DE TRANSFERENCIA. ............................................................................... 23 7 CONSIDERACIONES PARA LA ALIMENTACIÓN ELÉCTRICA EN ÁREAS DE ATENCIÓN AL PACIENTE. .......................................................................................................... 24 7.1 CONSULTA EXTERNA. ................................................................................................ 24 7.2 HOSPITALIZACIÓN. ...................................................................................................... 26 7.3 UNIDAD DE CUIDADOS INTENSIVOS. .................................................................... 29 7.4 QUIRÓFANOS. ............................................................................................................... 31 8 RIESGOS ELÉCTRICOS EN ÁREAS DE ATENCIÓN AL PACIENTE. ........................ 34 8.1 MACROCHOQUE. ......................................................................................................... 34 Página 3 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. 8.2 MICROCHOQUE ............................................................................................................ 35 9 SISTEMAS DE PROTECCIÓN EN ÁREAS DE ATENCIÓN AL PACIENTE. .............. 35 9.1 PUESTA A TIERRA DE TOMAS CORRIENTES Y EQUIPOS FIJOS. .................. 36 9.2 PISOS CONDUCTIVO. .................................................................................................. 37 10 FORMATOS PARA CALCULOS.......................................................................................... 39 10.1 CUADROS DE CARGAS. ............................................................................................. 39 10.2 Cálculos mecánicos y de ocupación de bandeja. ..................................................... 41 11 METODOLOGIA. .................................................................................................................... 46 12 CONCLUSIONES. .................................................................................................................. 49 REFERENCIAS. ............................................................................................................................. 51 RESUMEN DE TABLAS. Tabla 1. Área de llenado permisible para cables multiconducotres en bandejas portacables tipo escalera, batea ventilada para cables de 2000V nominales o menores .. 42 Tabla 2. Formato para calcular el área total de conductores en una bandeja portacables 43 Tabla 3. Formato para calcular el área de ocupación y dimensiones de bandeja portacables ...................................................................................................................................... 44 Tabla 4. Formato para calcular el área de ocupación y dimensiones de bandeja portacables para el ejemplo propuesto ....................................................................................... 44 Tabla 5. Calculo mecánico de la bandeja portacables seleccionada para el ejemplo ........ 45 RESUMEN DE ILUSTRACIONES. Ilustración 1: Toma GFCI. ............................................................................................................. 10 Ilustración 2: Toma regulada. ....................................................................................................... 11 Ilustración 3: diagrama de bloques del sistema eléctrico de un hospital. ............................. 13 Ilustración 4: sistema eléctrico esencial, básico de un hospital (NTC 2050). ....................... 14 Ilustración 5: Esquema de conexión de UPS con Bypass externo. ....................................... 20 Ilustración 6: Esquema de funcionamiento UPS On Line. ................................................ 21 Página 4 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Ilustración 7: Esquema de funcionamiento UPS Off Line. ................................................. 21 Ilustración 8: diagrama de funcionamiento de una transferencia [4] ...................................... 24 Ilustración 9. Distribución típica de consultoriomédico hospital universitario de Neiva. .... 25 Ilustración 10. Distribución típica de habitación de hospitalización hospital universitario de Neiva. ............................................................................................................................................... 26 Ilustración 11. Distribución típica de servicios en cama de paciente. .................................... 28 Ilustración 12. Distribución típica de UCI hospital universitario de Neiva. ............................ 29 Ilustración 13. Distribución típica de servicios en cama de paciente en UCIs. .................... 30 Ilustración 14. Distribución típica de quirófano hospital universitario de Neiva. ................... 31 Ilustración 15. Riesgo de macrochoque por contacto directo [5] ............................................ 34 Ilustración 16. Riesgo de microchoque [5] ................................................................................. 35 Ilustración 17. Conexión equipotencial del conductor de puesta a tierra de tomas y equipos [6] ....................................................................................................................................... 36 Ilustración 18. Malla de tierra para piso conductivo .................................................................. 38 Ilustración 19. Piso conductivo terminado .................................................................................. 38 Ilustración 18. Cuadro de cargas ................................................................................................. 40 Página 5 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. 1 INTRODUCCIÓN. El desarrollo de los diseños eléctricos hospitalarios contempla consideraciones especiales que buscan proteger la vida del paciente, personal médico, empleados generales y visitantes , para esto se deben tener en cuenta la norma NTC 2050 y el reglamento técnico de instalaciones eléctricas RETIE, que orientan a los diseñadores a realizar los proyectos con un alto grado de confiabilidad y a reducir al mínimo, los riesgos eléctricos que puedan provocar accidentes de choque eléctrico como electrocución, quemaduras, incendios y explosiones en las áreas críticas. La importancia de contar con redes eléctricas hospitalarias diseñadas y certificadas por los reglamentos y normas mencionadas anteriormente, garantiza un alto grado de seguridad y confiabilidad que permite realizar labores dentro de los hospitales con un mínimo de riesgo. Los tiempos de ejecución de un proyecto eléctrico hospitalario, en ocasiones, pueden ser muy extensos debido a muchos factores que limitan las actividades a desarrollar, generando una mayor probabilidad de error en los diseños, lo cual puede ocasionar inconformidades en el momento de la ejecución del proyecto para la instalación de los equipos eléctricos y demás elementos conectados a las redes. En consecuencia, la finalidad de este documento es generar una metodología que permita instruir y disminuir los tiempos de ejecución de los proyectos con un alto grado de calidad, teniendo en cuenta aspectos normativos establecidos para este tipo de diseños. En el presente documento se encontrarán las descripciones principales de las instalaciones eléctricas hospitalarias, esto con el fin de contextualizar al lector, seguido se encontrará una guía que ilustre las consideraciones que se deben tener en cuenta a la hora de implementar un proyecto eléctrico hospitalario bajo la normatividad vigente. Para este proyecto es necesario aclarar que sólo se tuvieron en cuenta las secciones de los reglamentos, mencionados con anterioridad, que abarcan los fundamentos de las instalaciones eléctricas hospitalarias. Por tal razón, no se encontrarán elementos concernientes a las instalaciones eléctricas generales. Página 6 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Finalmente, se generarán formatos guía para los cálculos asociados al desarrollo del diseño con el fin de facilitar proyectos futuros de redes eléctricas hospitalarias. 2 ANTECEDENTES. Como referencia nacional tenemos la Norma Técnica Colombiana NTC 2050 la cual es una guía para el diseño e implementación de redes eléctricas y contiene una sección específica, la 517 de instalaciones de asistencia médica, la cual da los parámetros de diseño necesarios que brindarán un servicio ideal con el fin de cuidar la vida e integridad del paciente. Otro antecedente importante es el RETIE cuyo objeto es establecer las medidas que garanticen la seguridad e integridad de las personas, de la vida tanto de animales como de plantas y árboles, y la preservación del medio ambiente; previniendo, minimizando o eliminando los riesgos de origen eléctrico. De igual manera el RETILAP establece los niveles de iluminancia en las diferentes áreas tanto hospitalarias como generales. 3 JUSTIFICACIÓN. El desarrollo de los diseños eléctricos hospitalarios contempla consideraciones especiales que buscan proteger la vida del paciente, personal médico, empleados generales y visitantes , para esto se deben tener en cuenta la norma NTC 2050 y el reglamento técnico de instalaciones eléctricas RETIE, que orientan a los diseñadores a realizar los diseños con un alto grado de confiabilidad y a reducir al mínimo, los riesgos eléctricos que puedan provocar accidentes de choque eléctrico como electrocución, quemaduras, incendios y explosiones en las áreas críticas [1]. La importancia de contar con redes eléctricas hospitalarias diseñadas y certificadas por los reglamentos y normas mencionadas anteriormente, garantiza un alto grado de seguridad y confiabilidad que permite realizar labores dentro de los hospitales con un mínimo de riesgo. Página 7 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Los tiempos de ejecución de un proyecto eléctrico hospitalario, en ocasiones, pueden ser muy extensos debido a muchos factores que limitan las actividades a desarrollar, generando una mayor probabilidad de error en los diseños eléctricos, lo cual puede generar inconformidades en el momento de la ejecución del proyecto para la instalación de los equipos eléctricos y demás elementos sujetos a las redes. En consecuencia, la finalidad de esta pasantía es generar una metodología que permita disminuir los tiempos de ejecución de los proyectos con un alto grado de calidad, teniendo en cuenta aspectos normativos establecidos para este tipo de diseños. 4 DEFINICIONES. • Áreas de atención general. Son áreas generales de atención al paciente, en estas estas las habitaciones, salas para tratamientos, salas para terapias físicas y áreas similares en la que se espera que el paciente entre en contacto con artefactos eléctricos normales, como llamados de enfermeras, camas eléctricas, teléfonos, radios, televisores y camillas. • Áreas de cama del paciente. Áreas donde están las camas de los pacientes dentro del hospital. • Área de cuidado del paciente. Son las áreas dedicadas al cuidado y atención al paciente, dentro de estas se encuentra consultorios, hospitalización, áreas de terapia ucis y quirófanos. • Hospital. Institución que presta servicios médicos a la sociedad, estos pueden ser públicos o privados, con ánimo o sin ánimo de lucro. • Instalación eléctrica. Página 8 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Conjunto de elementos físicos que se encarga de la distribución de la energía eléctrica. Estos incluyen los elementos de transporte, protección y conexión. • Negatoscopio. Dispositivo utilizado para ver las radiografías por medio de una pantalla brillante. • NTC 2050. Norma técnica Colombia que define parámetros eléctricos de las diferentes instalaciones eléctricas domiciliarias, públicas o industriales. • Otoscopio. Equipo médico utilizado parala exploración de las vías auditivas. • Parámetros eléctricos. Cualidades propias de la señal eléctrica. (Frecuencia y magnitud) • Reactivos. Sustancia química que junto con otra generan una reacción y crean una nueva sustancia con características nuevas. • RETILAP. Reglamento Técnico de Iluminación y Alumbrado, establecer los requisitos y medidas que deben cumplir los sistemas de iluminación y alumbrado público, tendientes a garantizar los niveles y calidades de la energía lumínica requerida en la actividad visual, la seguridad en el abastecimiento energético, la protección del consumidor y la preservación del medio ambiente; previniendo, minimizando o eliminando los riesgos originados por la instalación y uso de sistemas de iluminación [2] • Salida dedicada. Salida eléctrica que tiene como finalidad alimentar un solo equipo eléctrico, las especificaciones de esta salida dependerán del equipo a alimentar. Página 9 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. • Tierra aislada. Es un conductor de tierra con aislamiento (no desnudo) que recorre desde el tablero de distribución hasta el aparato eléctrico (tomas, interruptores entre otros), sin tocar tubos, tableros o cualquier parte física de la estructura. • Toma critica. Toma eléctrica que generalmente funciona a un nivel de tensión de 120V, de color rojo u otro que la identifique y destinado a servicios esenciales para el paciente, esta se encuentra alimentada desde el ramal esencial y cuenta con soporte de planta y ups. • Toma GFCI. (grount fault circuit interrupter) Toma eléctrica que generalmente funciona a un nivel de tensión de 120V, de color blanco como lo muestra la Ilustración 1, destinada a servicios en áreas húmedas. Es un interruptor de circuito por falla a tierra se acciona cuando hay diferencia entre la corriente de la fase y la corriente que retorna por neutro, lo que supondría que hay una corriente que circula por tierra. Ilustración 1: Toma GFCI. • Toma normal. Toma eléctrica que generalmente funciona a un nivel de tensión de 120V, de color blanco y destinado a servicios generales no esenciales. Página 10 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. • Toma regulada. Toma eléctrica que generalmente funciona a un nivel de tensión de 120V, de color naranja como se muestra en la Ilustración 2, destinada a servicios generales no esenciales principalmente equipos de cómputo. Estas están soportadas por UPS. Ilustración 2: Toma regulada. • UPS. (uninterruptible power supply) El sistema de alimentación ininterrumpida (UPS) se encarga de proveer de energía eléctrica a todos los equipos que tenga conectados durante la falla del suministro de la red eléctrica, esta alimentación es de tiempo limitado y depende de la capacidad del grupo de baterías. 5 CONCEPTO DE HOSPITAL. Los centros de asistencia médica hospitalaria constituyen uno de los más importantes establecimientos que prestan servicios fundamentales a la sociedad, siendo este el que tiene como finalidad brindar asistencia médica destinada a generar bienestar y garantizar la salud de todos los miembros de la comunidad a la que sirve, estos servicios se prestan en diferentes niveles según sea la complejidad del procedimiento a elaborar y las necesidades de la zona donde se encuentre, es decir que no se va a encontrar las mismas prestaciones médicas y asistenciales en zonas rurales alejadas que en grandes urbes donde se densifica considerablemente la población . Los centros de asistencia médica se dividen en 3 niveles basados en la complejidad de procesos que atiende, los cuales están determinados por la infraestructura hospitalaria y dotación. Página 11 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. 5.1 HOSPITAL DE PRIMER NIVEL. Los hospitales de primer nivel son aquellos que prestan servicios de salud básicos, es decir, cuentan con servicios de consulta general, vacunación, programas de prevención de enfermedades y algunos cuentan con servicio de odontología general, a estos se les conoce generalmente como centros de salud y son el principal recurso en pequeños pueblos y zonas alejadas, aunque también se encuentran en ciudades integrados a los demás servicios de una comunidad local. 5.2 HOSPITAL DE SEGUNDO NIVEL. Los hospitales de segundo nivel ya cuentan con servicios de especialistas que por lo general son anestesiólogos, cirujanos, los cuales efectúan intervenciones ambulatorias y de baja complejidad, ginecólogos, urólogos e internistas. Cuentan con una mejor dotación y además de brindar los servicios de una institución de nivel uno, también cuentan con laboratorios médico, servicio de odontología general y áreas destinadas para terapia, a estos hospitales se les conoce generalmente como hospitales regionales y prestan sus servicios mayoritariamente en pueblos y municipios donde la densidad de la población es tal para este tipo de servicios pero no la suficiente para contar con gran número de camas ni de equipos para procedimientos especializados, los cuales tendrían repercusiones presupuestales y detrimentales en la medida que la inversión sería muy alta en comparación a los beneficios tantos económicos como sociales obtenidos. 5.3 HOSPITAL DE TERCER NIVEL. Los hospitales de tercer nivel, estos son instituciones de asistencia médica altamente especializadas que cuentan con un alto número de especialistas entre ellos cardiólogos, neurólogos, hematólogos psiquiatras entre otros. Además de incluir los servicios que prestan los hospitales de nivel uno y dos, también cuentan con servicios de imagenología compleja con equipos tales como angiógrafos, tomógrafos y rayos x, cuentan con un número importante de camas, y están en la capacidad de prestar servicios a poblaciones con alta densidad de personas. Los hospitales de este nivel reciben los casos médicos que por complejidad los niveles uno y dos no están en la capacidad de atender, por tal razón el nivel tres es totalmente indispensable en la Página 12 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. medida que es el que reúne todas las características y cualidades necesarias para preservar la salud de las personas que acuden a sus servicios. 6 RAMALES ELÉCTRICOS DE UN HOSPITAL. Las instalaciones hospitalarias son de vital importancia, por lo tanto siempre se debe garantizar la calidad de potencia y continuidad del fluido eléctrico de estas, además de conservar los parámetros eléctricos que las conforman, por tal razón para este tipo de diseños eléctricos se debe implementar con equipos de suplencia y sistemas de generación de respaldo. Los hospitales deben estar dispuestos y a total capacidad sin verse seriamente afectados cuando se presenten desastres naturales o accidentes de gran magnitud, esto implica, además de la integridad física de la estructura de centros hospitalarios e instituciones médicas, poder contar con la capacidad de prestar los servicios médicos y sanitario que a este tipo de instituciones corresponde, para el presente caso, la continuidad del fluido eléctrico con el fin de garantizar la atención a las personas y funcionamiento de los equipo vitales para su funcionamiento. Ilustración 3: Diagrama de bloques del sistema eléctrico de un hospital. Autoría propia. Página 13 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Los ramales eléctricos buscan generar redundancia en los equipos y servicios eléctricos importantes, categorizando el servicio eléctrico que se le brinda a cada una de las salidas. En la Ilustración 3 se puede observar los ramales que componen el sistema eléctrico de un hospital, en este trabajo se hace énfasis en el sistema esencial ya que este es de vital importancia para el buen funcionamiento del sistema eléctrico en caso de presentarse irregularidades en losparámetros eléctricos. 6.1 SISTEMA ESENCIAL Los sistemas eléctricos esenciales en los hospitales se dividen en dos, los sistemas de emergencia y los sistemas de equipos, estos sistemas deben ser independientes y su finalidad es suministrar corriente eléctrica a las diferentes áreas de carácter esencial para funcionamiento del hospital en caso de falla del sistema normal del suministro de energía. Ilustración 4: Sistema eléctrico esencial, básico de un hospital [3] Página 14 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. En la Ilustración 4 se muestra un sistema eléctrico esencial básico, este tipo de configuración puede variar dependiendo de la complejidad de la instalación, la carga y el nivel de confiabilidad que se le adicione al diseño, un ejemplo de esto es independizar los ramales, cada uno con su propio sistema de conmutación automática o transferencia, o aumentar el número de fuentes alternativas. 6.2 SISTEMA DE EQUIPOS Este sistema es el encargado de suministrar la energía a los equipos necesarios para el funcionamiento del hospital, acá encontramos bombas hidráulicas, ascensores para servicio al público general, equipos de ventilación mecánica forzada (aire acondicionado), grúas y plataformas eléctricas. Los equipos de imágenes diagnosticas también son alimentados desde el ramal de equipos, en caso de que así se requiera por consejo del fabricante o por disposición del equipo técnico encargado de la disposición y alimentación de los equipos, estos pueden ser alimentados desde un transformador independiente y contar con equipo de suplencia, aunque los costos subirían considerablemente. 6.3 SISTEMA DE EMERGENCIA. Es el sistema de potencia destinado a suministrar energía de respaldo a un número limitado de funciones de atención a los pacientes que dependen de alumbrado o de equipos médicos conectados al sistema de emergencia, dirigidas a la protección de vidas humanas y la seguridad. El sistema de emergencia se debe dividir obligatoriamente en dos ramales, el ramal vital y el ramal crítico, artículos de la NTC 517-32 y 517-33 respectivamente. 6.3.1 RAMAL VITAL. Subsistema de un sistema de emergencia que consta de alimentadores y circuitos ramales que cumplen los requisitos de la Sección 700 de la NTC sistema de emergencia, destinado para suministrar la corriente necesaria que garantice la Página 15 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. seguridad de los pacientes y del personal que se conecta automáticamente a la fuente de alimentación alternativa cuando se produce una interrupción del servicio normal [3]. En el ramal vital deben ir conectadas las siguientes cargas: • Alumbrado de los medios de salida. Hace referencia a la iluminación de lugares como pasillos, escaleras y demás áreas que hagan parte de la ruta de evacuación, estas luminarias pueden hacer parte de las luminarias que alumbran normalmente las áreas o ser lámparas independientes destinadas exclusivamente a la iluminación de emergencia. • Señales de salida. Avisos luminosos de la ruta de evacuación. • Sistemas de alarma y alerta. • Sistemas de comunicaciones. En caso de ser utilizados para dar instrucciones en caso de emergencia. • Cuartos de generadores los cargadores de las baterías del alumbrado de trabajo, de los equipos de alumbrado alimentados por batería y tomacorrientes seleccionados en los cuartos de generadores. • Ascensores. Los sistemas de alumbrado, control, comunicación y señales de las cabinas de los ascensores destinados al traslado de pacientes y personal médico. 6.3.2 RAMAL CRÍTICO. Subsistema de un sistema de emergencia, consistente en alimentadores y circuitos ramales que suministran corriente al alumbrado de trabajo, circuitos especiales de fuerza y determinados tomacorrientes seleccionados y funciones de atención al paciente y que están conectados a fuentes de alimentación alternativas por uno o más conmutadores de transferencia durante la interrupción del servicio normal. [3] Página 16 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Las cargas conectadas al ramal crítico son: • Áreas de cuidado crítico en las que se utilicen gases anestésicos - alumbrado de trabajo, tomacorrientes seleccionados y equipos fijos. • Los sistemas de potencia aislados en ambientes especiales. • Áreas de cuidado del paciente - alumbrado de trabajo y tomacorrientes seleccionados en: a) Nidos de recién nacidos. b) Áreas de preparación de los medicamentos. c) Área de despacho de farmacia. d) Áreas de cuidado de agudos seleccionadas. e) Áreas de dormitorios psiquiátricos (sin tomacorrientes). f) Salas de tratamiento de guardia. g) Estaciones de enfermeras (si no están bien alumbradas por las luminarias de los pasillos). • Alumbrado de trabajo para cuidado especializado del paciente y tomacorrientes adicionales, cuando sean necesarias. • Sistemas de llamada a las enfermeras. • Bancos de sangre, de huesos y de órganos. • Cuartos y armarios donde haya equipos telefónicos. • Alumbrado de trabajo, tomacorrientes seleccionados y circuitos de potencia seleccionados, en: a) Dormitorios generales (por lo menos un tomacorriente doble en cada habitación de pacientes). b) Laboratorios de angiografía. c) Laboratorios de cateterismo cardiaco. d) Unidades de cuidado coronario. e) Salas o áreas de hemodiálisis. f) Salas y áreas de urgencias (seleccionadas). Página 17 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. g) Laboratorios de fisiopatología. h) Unidades de cuidados intensivos. i) Salas de recuperación postoperatoria (seleccionadas). • Alumbrado de trabajo, tomacorrientes y circuitos de potencia adicionales y necesarios para el buen funcionamiento del hospital. 6.4 REQUISITOS DEL ALAMBRADO. El ramal vital y el ramal crítico del sistema de emergencia deben ser independientes del resto de circuitos esto quiere decir que no deben compartir canalizaciones, cajas o armarios. 6.5 PROTECCIÓN MECÁNICA DEL SISTEMA DE EMERGENCIA. El alambrado del sistema de emergencia de un hospital tiene que estar protegido mecánicamente por la instalación de canalización metálica, estas no deben ser flexibles, ya que dichos movimientos pueden afectar el sistema de aislamiento de los circuitos o desprendimiento de las canalizaciones y poner en riesgo el funcionamiento de todo el sistema de emergencia, se recomienda utilizar tubería EMT y bandejas portacables que cumplan con las especificaciones técnicas para este tipo de sistema de emergencia. 6.6 CAPACIDAD DE LOS SISTEMAS El sistema eléctrico esencial debe tener la capacidad de garantizar la demanda de funcionamiento de los equipos y artefactos conectados a cada sistema y ramal. El grupo electrógeno debe tener una potencia y capacidad adecuada para satisfacer la demanda que supongan las cargas de los sistemas eléctricos esenciales en cualquier momento. El cálculo de la demanda para establecer la capacidad del grupo o grupos electrógeno se debe basar en lo siguiente: • Un prudente factor de demanda y los datos históricos. • Las cargas conectadas Página 18 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. • Los procedimientos de cálculo descritos en la NTC 2050 Sección 220, cálculos de los circuitos alimentadores, ramales y acometidas. • Una combinación de cualquiera de los métodos anteriores. 6.7 UPS DE SOPORTE. Las UPS (Uninterruptible Power Supply) o sistemas de alimentación ininterrumpida en español, son dispositivos que se encargan de proporcionar energía durante la ausencia de la misma en la red de suministro, las UPS deben entrar en operación de manera automática y ser soporte de los equipos conectados a ella durante el tiempo necesario para que el grupo electrógeno entre en funcionamientoo para que el suministro proveniente de la red sea reestablecido. La energía que proporciona la UPS proviene de su banco de baterías las cuales dependerán en cantidad y tamaño de las necesidades propias de los equipos a soportar, para esto utiliza diferentes elementos eléctricos para la conversión y manejo de la energía eléctrica, algunos de estos elementos típicos son: • Batería: Se encarga de almacenar la energía que se va a suministrar a los equipos durante la operación de la UPS, el tamaño y la cantidad de las mismas dependerán del tiempo que se requiera el soporte. • Rectificador: Este se encarga de convertir la corriente de corriente alterna a corriente continua con el fin de poder ser almacenada en las baterías. • Inversor: Toma la corriente continua almacenada en las baterías y la convierte en corriente alterna la cual alimentara los circuitos conectados a la UPS. • Conmutador: También conocido como Bypass Este censa la energía proveniente de la red, en caso tal de ausencia de la misma, este dará paso a la energía dada por la UPS. La utilización de las UPS garantiza el soporte eléctrico de los equipos utilizados en las diferentes áreas de atención al paciente y de los equipos de cómputo durante las fallas eléctricas, por lo tanto es de vital importancia la óptima operación de las mismas, para esto se recomienda la ejecución de los respectivos mantenimientos Página 19 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. y la implementación de un Bypass externo, como lo muestra la Ilustración 5, que permite dar un camino paralelo a la corriente con el fin de poder sacar la UPS sin necesidad de hacer corte de energía, esto permite la conexión directa a la red, mientras se hace el mantenimiento o cambio de la UPS ya sea por daño de la misma o ampliación de la carga, esta última implicaría la evaluación completa de las instalaciones conectadas para garantizar que las protecciones y los conductores funcionen correctamente. Ilustración 5: Esquema de conexión de UPS con Bypass externo. Autoría propia. 6.7.1 TIPOS DE UPS. 6.7.1.1 UPS ON LINE. Las UPS de configuración On Line como la de la figura 6 brindan una doble conversión continua, es decir, la corriente pasa por el rectificador, después por el banco de baterías y finalmente por el inversor, permitiendo un servicio constante además de servir como un filtro que mantenga los parámetros eléctricos y suprimir Página 20 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. pequeños picos de tensión. Esta configuración permite soporte en durante fallas, pequeñas cortes de energía o perturbaciones de la señal de onda. Ilustración 6: Esquema de funcionamiento UPS On Line. Fuente [4] 6.7.1.2 UPS OFF LINE. La UPS Off Line se llama debido a que el inversor esta fuera del camino de la corriente en espera a que sea requerido como se muestra en la Ilustración 7 esto en caso de ausencia total del servicio, por lo tanto la corriente solo pasa a través de un filtro supresor de picos de tensión y de transitorios. Ilustración 7: Esquema de funcionamiento UPS Off Line. Fuente [4] A continuación enumeraremos las aplicaciones más importantes para las UPS dentro de una instalación hospitalaria. Página 21 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. 6.7.2 ALIMENTACIÓN REGULADA. Aunque pueda que durante una falla en el suministro eléctrico los pacientes no estén en peligro inminente por inactividad de los equipos a los que están conectados, si se puede tener la dificultad de acceder a los historiales médicos del paciente, además de perder el funcionamiento de los equipos de comunicación, control y seguridad que en una entidad de este tipo es muy importante. El tamaño de las UPS que servirán a las tomas de servicio regulado generales, deberán ser dimensionadas según el valor de carga diversificada resultante del diseño, con el objetivo de no sobredimensionar el sistema e incurrir en pérdidas económicas o tener problemas con los espacios necesarios para la instalación de los equipos, por otro lado para el tamaño de las UPS de los equipos de comunicación, control y seguridad se recomienda tomar el valor nominal en KVA de la potencia de los equipos a instalar, debido a que los sistemas de comunicación, así no estén en uso, permanecen en constante funcionamiento, por tal razón no es fácil ni recomendado llevar a cabo la diversificación de estas cargas. La red regulada no requiere soporte de planta eléctrica, pero se recomienda que se tenga contemplada, debido que las UPS cuentan con tiempo limitado de batería y paulatinamente se perderían los servicios soportados. 6.7.3 ALIMENTACIÓN DE UCIS (UNIDAD DE CUIDADOS INTENSIVOS) Y QUIRÓFANOS. Las UPS en estas áreas son de suma importancia, debido a que es aquí donde los equipos médicos son trascendentales, en las UCIs estos equipos sirven como soporte vital y de monitoreo a los parámetros vitales del paciente, los cuales deben ser monitoreados constantemente por el personal médico. En los quirófanos los equipos de soporte vital y la iluminación también hacen parte fundamental del proceso quirúrgico, por lo tanto, la necesidad de la UPS es indispensable. Página 22 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. En el caso de UCIs y quirófanos, las UPS prestan un servicio de alimentación temporal en caso de ausencia del servicio eléctrico mientras el grupo electrógeno entra en funcionamiento. No se puede implementar la UPS como soporte de energía único en caso de falla en el suministro de energía, porque incumpliría lo estipulado en la NTC 2050 sección 517, sí se diera el caso sería un equipo altamente costoso y se requeriría un área de mayor dimensión para abarcar todos los elementos de la misma. 6.8 SISTEMA DE TRANSFERENCIA. Las cargas del ramal vital y del ramal crítico de un hospital deben estar conectadas en todo momento al suministro de energía, ya que estas cargas están dedicadas para las áreas de cirugías, salas de parto, salas de recuperación, unidades coronarias, salas de tratamientos de emergencia, áreas de cuidados intensivos, entre otras de asistencia médica especializada. En estas áreas es de vital importancia mantener continuo suministro de energía ya que de no hacerlo se pone en riesgo la vida e integridad de los pacientes que se tratan en estas áreas. Cuando el sistema normal falla, el sistema de respaldo entra a alimentar las cargas críticas y vitales en un tiempo no mayor a 10 segundos (o según se requiera), esta acción la realiza un sistema de conmutación o transferencia que debe tener propiedades de conmutación automática y manual, esta última propiedad con el fin de realizar algún tipo de mantenimiento. Estos sistemas de transferencia cuentan con ciertos sensores y controladores que detectan los niveles de tensión, corriente, frecuencia. Todo esto se integra en un sistema con relés de monitoreo y controladores programables cuya función es dar la orden de conmutación, arranque y paro de la planta eléctrica, este procedimiento está reglamentado en la norma IEC 60947-6-1, como se muestra en la Ilustración 8. Página 23 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Ilustración 8: diagrama de funcionamiento de una transferencia. Fuente [5] 7 CONSIDERACIONES PARA LA ALIMENTACIÓN ELÉCTRICA EN ÁREAS DE ATENCIÓN AL PACIENTE. La norma técnica Colombia NTC 2050 en la sección 517-3 define área de atención al paciente como “Parte de una institución asistencia médica en la que se examina o trata a los pacientes. Las áreas de una institución de asistencia médica en las que se administran cuidados a los pacientes se clasifican en áreas de atención general o de atención crítica. Cualquiera de ellas puede clasificarse como un lugar mojado.” [3] Con base en lo anterior prácticamente cualquier áreadel hospital exceptuando las áreas administrativas se pueden clasificar como áreas de atención al paciente y por lo tanto tienen consideraciones eléctricas específicas, necesarias para el funcionamiento y cuidado de la vida e integridad del paciente y del personal que haga uso de las mismas. A continuación se detallan estas consideraciones en las diferentes áreas de atención al paciente. 7.1 CONSULTA EXTERNA. La consulta externa presta servicios ambulatorios no prioritarios al paciente, elaborado por médicos y especialistas que tienen a su alcance diferentes equipos destinados al análisis y diagnóstico del mismo. Los equipos biomédicos pertenecientes a los Página 24 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. diferentes consultorios dependen de las necesidades propias de la especialidad que ahí se atiendan, más sin embargo, se pueden encontrar equipos presentes comúnmente en estas áreas que permiten desarrollar una distribución previa de puntos de alimentación eléctrica tanto para tomas como para luminarias. En la Ilustración 9 se encuentran los siguientes puntos de alimentación que se pueden considerar como básicos para el funcionamiento del consultorio. Ilustración 9. Distribución típica de consultorio médico hospital universitario de Neiva. 1. Toma normal a 120V. 2. Toma regulada a 120V. Se dispone con la finalidad de que el equipo de cómputo sea alimentado desde esta. 3. Tomar normal a 120V. Se destina la utilización de esta toma para equipos biomédicos auxiliares, generalmente un negatoscopio, por lo cual la toma debería estar a determinada altura (se recomienda 1.80mts) o una lámpara pielitica. 4. Toma normal de grado hospitalario a 120V. Se destina la utilización de esta toma para la utilización del otoscopio. Página 25 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. La distribución final de los equipos y el número final de puntos de alimentación dependerán del propósito dispuesto al área según el personal biomédico encargado de la dotación de cada una de los espacios del hospital, por lo cual se recomienda solicitar de antemano la lista de equipos con las diferentes especificaciones eléctricas. Los niveles de iluminación de los consultorios deberán estar sujetos a lo definido en RETILAP sección 410.1 Tabla 410.1 “Índice UGR máximo y Niveles de iluminancia exigibles para diferentes áreas y actividades.” El cual indica en área general un valor mínimo de 300Lx, un valor medio de 500Lx y un valor máximo de 750Lx, y en iluminación local un valor mínimo de 500Lx, un valor medio de 750Lx y un valor máximo de 1000Lx.1 7.2 HOSPITALIZACIÓN. La hospitalización es el área donde se prestan servicios de cuidado y observación durante periodos cortos de tiempo, bajo la observación de personal especializado y equipo de enfermeras. La dotación de los cuartos de hospitalización está sujeta a los requerimientos médicos del paciente, por lo tanto las instalaciones eléctricas dispuestas deben estar en la capacidad de alimentar cualquier equipo que sea requerido. Ilustración 10. Distribución típica de habitación de hospitalización hospital universitario de Neiva. 1 Lx: Siglas utilizadas para referirse a los niveles de iluminancia. Página 26 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Las habitaciones se definen como parte de las áreas generales de atención al paciente, de tal forma se deben seguir los lineamientos de la NTC 2050 sección 517- 18 “áreas de atención general del paciente”. En la Ilustración 10 se encuentran los siguientes puntos de alimentación que se pueden considerar como básicos para el funcionamiento de una habitación de hospitalización. 1. Toma de servicio en zona húmeda tipo GFCI. Este punto de alimentación no es vital dentro de las instalaciones de la habitación de hospitalización, su disposición final dentro de la zona húmeda es opcional y está sujeta a los requerimientos finales del equipo encargado de definir los servicios de cada área. Otro de los factores importantes a la hora de definir la utilización de los puntos de alimentación es el presupuesto en la medida que eliminar un punto implica el ahorro de los dineros destinados a este, multiplicado por el número total de puntos a eliminar, que de manera unitaria son inelásticos en comparación al presupuesto total eléctrico, juntos si pueden llegar a ser una cifra significativa. 2. Toma normal a 120V. Para servicios generales, principalmente se espera que sea usada por los acompañantes del paciente. 3. Toma ramal normal a 120V de grado hospitalario. Estas tomas se contemplan en la NTC 2050 sección 517-18 subíndice b) “Tomacorrientes en las áreas de cama de los pacientes”, estas tomas están alimentadas desde el ramal normal y hacen parte de un juego de mínimo 4. Se sugiere que dos de la tomas sean alimentadas del ramal normal y las otras dos del ramal crítico. 4. Toma ramal crítico a 120V de grado hospitalario. Estas tomas se contemplan en la NTC 2050 sección 517-18 subíndice b) “Tomacorrientes en las áreas de cama de los pacientes”, estas tomas están alimentadas desde el ramal crítico y hacen parte de un juego de mínimo 4. Se sugiere que dos de la tomas sean alimentadas del ramal normal y las otras dos del ramal crítico. Estas tomas deben ser usadas para alimentar los equipos esenciales para la integridad del Página 27 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. paciente ya que contarían con un respaldo por parte de planta eléctrica en caso de falta del servicio eléctrico. 5. Toma normal a 120V alta. Esta toma generalmente de dedica para la utilización de medios audiovisuales y al igual que la toma de servicio en la zona húmeda su disposición final es opcional y está sujeta a los requerimientos finales del equipo encargado de definir los servicios de cada área. La distribución final de los equipos y el número final de puntos de alimentación dependerá del propósito dispuesto al área según el personal biomédico encargado de la dotación de cada una de las áreas del hospital, por lo cual se recomienda solicitar de antemano la lista de equipos con las diferentes especificaciones eléctricas Ilustración 11. Ilustración 11. Distribución típica de servicios en cama de paciente. Autoría propia. Los niveles de iluminación de las habitaciones de hospitalización deberán estar sujetos a lo definido en RETILAP sección 410.1 Tabla 410.1 “Índice UGR máximo y Niveles de iluminancia exigibles para diferentes áreas y actividades.” El cual indica en cabecera de cama un valor mínimo de 30Lx, un valor medio de 50Lx y un valor Página 28 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. máximo de 100Lx y en observación, un valor mínimo de 200Lx, un valor medio de 300Lx y un valor máximo de 500Lx.2 7.3 UNIDAD DE CUIDADOS INTENSIVOS. La unidad de cuidados intensivos (UCI) es el área del hospital donde se ingresa a los enfermos de mayor gravedad con necesidad de una vigilancia y atención continua y especializada, esta contempla necesidades específicas especiales encaminadas a garantizar la prestación constante del servicio bajo cualquier circunstancia. Las UCIs pueden estar clasificadas según el servicio que prestan, por ejemplo se pueden encontrar UCIS pediátricas, neonatales o ginecobstetricias entre otras, esta clasificación dependerá de los servicios que prestará el hospital. Ilustración 12. Distribución típica de UCI hospital universitario de Neiva. En la Ilustración 12 se muestran los siguientes puntos de alimentación que se pueden considerar como básicos para el funcionamiento de una UCI. 1. Tomas de torre cielitica de servicios médicos para UCI. Estas tomas se contemplan en la NTC 2050 sección 517-19 “Áreas de cuidados críticos” subíndice a) circuitos ramalesen las áreas de cama de los pacientes”, estas 2 Lx: Siglas utilizadas para referirse a los niveles de iluminancia. Página 29 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. tomas están alimentadas desde el ramal crítico y hacen parte de un juego de mínimo de 6. Se sugiere que todas las la tomas que están en la torre cielitica sean alimentadas del ramal crítico, ya que la norma indica que por lo menos una de las tomas debe estar conectada al ramal normal, se aconseja que esta sea la de servicio indicada con el número dos en la ilustración número 3 haciendo uso de la excepción número 2 de la sección 517-19 “No es necesario que las áreas de atención crítica servidas desde dos conmutadores de transferencia independientes y pertenecientes al sistema de emergencia, tengan circuitos conectados a la red normal.” [3]. 2. Toma normal a 120V. Esta toma se utiliza como servicio general y es necesaria para cumplir lo exigido en la NTC 2050 sección 517-19 y poder garantizar la prestación del servicio alimentado desde, mínimo dos ramales diferentes. La distribución de tomas se puede evidenciar en la Ilustración 13. Ilustración 13. Distribución típica de servicios en cama de paciente en UCIs. Autoría propia. En los casos en que la UCI así lo requiera se deberá instalar una toma dedicada para alimentar incubadoras, esto en el caso de las UCIs neonatales, con el fin que el circuito soporte la demanda total de potencia que exige este equipo. Página 30 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Los niveles de iluminación de las habitaciones de las UCIs deberán estar sujetos a lo definido en RETILAP sección 410.1 Tabla 410.1 “Índice UGR máximo y Niveles de iluminancia exigibles para diferentes áreas y actividades.” El cual indica en cabecera de cama un valor mínimo de 30Lx, un valor medio de 50Lx y un valor máximo de 100Lx y en observación, un valor mínimo de 200Lx, un valor medio de 300Lx y un valor máximo de 500Lx.3 7.4 QUIRÓFANOS. Los quirófanos son el área donde se dispone al paciente con el fin de elaborar intervenciones quirúrgicas. Debido a que en el quirófano se puede llevar gran cantidad de operaciones con diferentes equipos, la disposición y parámetros de los puntos de alimentación están sujetas a las necesidades de la dotación biomédica a instalar. Los quirófanos están contempladas dentro de las áreas de cuidado de pacientes como está indicado en las definiciones de la sección 517-3 de la NTC 2050. En la Ilustración 14 se encuentran los siguientes puntos de alimentación que se pueden considerar como básicos para el funcionamiento un quirófano. Ilustración 14. Distribución típica de quirófano hospital universitario de Neiva. 3 Lx: Siglas utilizadas para referirse a los niveles de iluminancia. Página 31 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. 1. Tablero de aislamiento. Este es un tablero de corta circuitos dispuesto junto con un transformador de aislamiento cuyo objetivo es generar un sistema de energía aislado con bajas corrientes de fuga. El tablero debe contar al menos con los siguiente elementos: • Monitor de aislamiento. El cual indicará en todo momento los parámetros de funcionamiento del tablero eléctrico, principalmente si el sistema se ha convertido en un sistema parcial o totalmente aterrizado a tierra, además de indicar cambios en algún circuito los cuales son visibles por el equipo médico en cualquier momento del procedimiento quirúrgico con el objetivo de ser corregidos y poder evitar falla en el funcionamiento de los equipos o daño al paciente. • Transformador de aislamiento. Este es un transformador con relación de transformación 1 a1 por lo tanto se espera que la tensión de salida sea la misma de entrada sin necesidad de una conexión eléctrica. • Totalizador del tablero. El cual el tamaño dependerá de la potencia total del tablero, los valores nominales comunes para estas aplicaciones son 3, 5, 7.5, 10, 15, 25 KVA • Interruptores cortacircuitos. • Módulos de potencia, los cuales son los que prestan la alimentación a los equipos a usar. • Módulos de conexión a tierra. En este dispositivo se conectan las tierras de los equipos a usar, además del de la camilla donde se encuentra el paciente. Además de estos dispositivos también se pueden implementar de manera opcional dispositivos detectores de falla, los cuales indicaran en que circuito se presenta la falla y monitores remotos, que permitirán observar los parámetros del tablero de aislamiento desde una ubicación alejada del mismo, por lo general se utiliza cuando el tablero está colocado fuera de la sala de cirugía. 2. Torres cielitica de servicios médicos, iluminación y anestesia. La alimentación de esta torres dependen de las especificaciones técnicas eléctricos dadas por Página 32 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. equipo biomédico. Los circuitos de alimentación están alimentados desde el tablero de aislamiento del quirófano, por tubería independiente tipo EMT, y utilizando cables libres de halógenos (HFFR-LS), estos circuitos están soportados por una UPS de potencia nominal del total de la carga instalada en el quirófano. 3. Punto de alimentación de rayos x portátil. Este punto se encuentra en cada uno de los quirófanos que pueda tener el hospital, alimenta la carga total de un equipo de rayos x portátil el cual se usa para poder sacar de manera local las placas necesarias para a cirugía. Estas salidas están alimentadas desde un tablero de aislamiento dedicado para este fin, las salidas tienen un control de apertura, el cual se encarga de que cuando una salida se esté utilizando las otras queden fuera de servicio con el fin de evitar que se utilicen al mismo tiempo, ya que la carga total superaría a la del tablero de aislamiento. La distribución final de los equipos y el número final de puntos de alimentación dependerán del propósito dispuesto al área según el personal biomédico encargado de la dotación de cada una de los espacios del hospital, siempre que se respete lo ya establecido como mínimo. Las tomas criticas estarán empotradas en las torres cielitica. Los niveles de iluminación de los quirófanos deberán estar sujetos a lo definido en RETILAP sección 410.1 Tabla [6]410.1 “Índice UGR máximo y Niveles de iluminancia exigibles para diferentes áreas y actividades.” El cual nos indica en iluminación general un valor mínimo de 500Lx, un valor medio de 750Lx y un valor máximo de 1000Lx y en iluminación local4, un valor mínimo de 10000Lx, un valor medio de 30000Lx y un valor máximo de 100000Lx.5 4 Esta iluminación local es brindada por las lámparas cieliticas del quirófano sobre el cuerpo del paciente. 5 Lx: Siglas utilizadas para referirse a los niveles de iluminancia. Página 33 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. 8 RIESGOS ELÉCTRICOS EN ÁREAS DE ATENCIÓN AL PACIENTE. En las instalaciones eléctricas hospitalarias, principalmente en las áreas de atención a pacientes, los usuarios pueden estar expuestos a corrientes que pueden fluir a través de los equipos médicos y circular por el cuerpo del paciente a tierra, corrientes que pueden generar daños o la muerte al paciente. A continuación se enumeran los riesgos a los que se exponen los pacientes y personal médico. 8.1 MACROCHOQUE. Ilustración 15. Riesgo de macrochoque por contacto directo. Fuente [6] El macrochoque es el fenómeno que ocurre cuando fluye corriente del orden de los microamperios a través de la piel y tejidos del cuerpo humano, estas corrientes pueden producir quemaduras severas, contracciones musculares leves o agudas,fibrilación y hasta la muerte, los macrochoques se pueden dar por contacto directo como lo indica la Ilustración 15, contacto indirecto, tensión de paso y/o de contacto. Página 34 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. 8.2 MICROCHOQUE Ilustración 16. Riesgo de microchoque. Fuente [6] Son las corrientes del orden de los microamperios que pueden fluir por la piel y tejidos, cuando se realizan procedimientos invasivos como lo muestra la Ilustración 16, donde se utilizan conductores invasivos como catéteres, marcapasos o cualquier elemento conectado a la persona de manera invasiva, y pueden ocasionar una falla cardiaca. En este caso se involucran las corrientes de fuga, que son las principales causantes de los microchoques. 9 SISTEMAS DE PROTECCIÓN EN ÁREAS DE ATENCIÓN AL PACIENTE. Para las áreas de atención al paciente el sistema de protección debe ser redundante, además de contar con los sistemas de protección a nivel general, estas áreas deben contar con medidas de protección que garanticen la seguridad de los pacientes que se traten en dichas áreas. Página 35 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. 9.1 PUESTA A TIERRA DE TOMAS CORRIENTES Y EQUIPOS FIJOS. En las áreas de cuidados de pacientes, todas las tomas y las superficies conductivas de los equipos eléctricos y médicos por las que pueda circular corriente y funciones a más de 100V, deben contar con tierra aislada. Este conductor debe ser de cobre aislado, tener una sección trasversal según la Tabla 250-95 de la NTC 2050 y estar instalado en canalizaciones metálicas con los conductores de los circuitos ramales que suministran corriente a los tomacorrientes o equipos fijos. Nota: No se requiere tierra aislada en el sistema de iluminación siempre y cuando este esté a una altura de 2,3 m sobre el nivel fino del piso. Ilustración 17. Conexión equipotencial del conductor de puesta a tierra de tomas y equipos. Fuente [7]. Página 36 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. En la Ilustración 17 se observan los elementos a ser conectados a la barra de conexión equipotencial. - Partes conductoras y externas como ventanas y puertas. - Conductores de protección. - Lámpara cialíticas. - Los contactos de tierra de todas las tomas - La estructura de hierro del hormigón armado del recinto. - Pantalla de metal. - Malla de tierra del piso conductivo. Consideraciones a tener en cuenta: - La barra de conexión equipotencial debe ser fácil de acceder y de inspeccionar, solamente para el personal calificado. - Debe ser posible desconectar cada conductor individualmente. - Deben estar claramente identificados en términos de la función y el origen, con el fin de facilitar las verificaciones. - El uso de etiquetas de identificación en ambos extremos. 9.2 PISOS CONDUCTIVO. Como ya se mencionó, todas las tomas en esta área deben ir con tierra aislada, otro punto a tener en cuenta en esta área es la superficie, esta debe ser de tipo anti electroestática con el fin de prevenir la acumulación de carga electroestática ya que estas son potencialmente peligrosas debido a la complejidad y sensibilidad de los equipos médicos que se utilizan al momento de realizar las operaciones o cirugías a los pacientes. Ante cualquier fallo en estos equipos no solo la vida del paciente estaría en riesgo. En la Ilustración 18 se muestra la disposición de las cintas de cobre sobre el suelo. Estas servirán para disipar las corrientes de falla que se lleguen a presentar en esta área, sobre estas cintas se ubica el piso conductivo con las características técnicas que permitan la no acumulación de carga electroestática. Página 37 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Ilustración 18. Malla de tierra para piso conductivo. Fuente [8] También se recomienda la utilización de este tipo de superficie en las áreas de almacenamiento de gases inflables, o reactivos peligrosos. Una sala de cirugía como la que se observa en la Ilustración 19 debe estar diseñada y construida para garantizar: Ilustración 19. Piso conductivo terminado. Fuente [9] Página 38 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. - Que el paciente este completamente aislado con respecto a todos los objetos conectados a tierra y los equipos médicos conectados a los tomas. - Que todas las superficies conductoras cercanas al paciente estén a un mismo nivel de potencial. - Que todo equipo médico que se incorpore al sistema de salud sea eléctricamente seguro cuando se están utilizando. 10 FORMATOS PARA CALCULOS. Con el fin de facilitar y ahorrar tiempos en la ejecución de los diseños eléctricos hospitalarios, se presentan a continuación una serie de formatos que permitirán al diseñador reducir los tiempos en la elaboración de cuadros de cargas, cálculos mecánicos y de ocupación de bandeja. 10.1 CUADROS DE CARGAS. En la ilustración 17 se presenta un cuadro de cargas para un sistema trifásico, el cual permite realizar cálculos de potencia, corriente, protecciones, regulación y pérdidas de potencia, a continuación se hace referencia a como se utiliza dicho cuadro de cargas. Datos que se deben ingresar al cuadro de cargas: - Voltaje de línea y voltaje de fase. - Potencias de la iluminación, toma corrientes y potencias de equipos. - Nombre de cada circuito. - Cantidades. - Calibre del conductor de cada circuito o ramal. - Longitud promedio de punto. - Longitud de la acometida. Datos que se deben seleccionar del cuadro de cargas. - Acometida que cumpla con la capacidad de corriente y regulación. - Tipo de canalización. - Protección de cada circuito. Página 39 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Nota: el formato presentado puede ser utilizado para realizar los cuadros de cargas del sistema eléctrico normal, del sistema de equipos, del sistema regulado, sistema crítico y el sistema vital, esto identificando el tipo de carga que va en cada sistema. El número de circuitos puede ser modificado dependiendo de la cantidad que requiera cada ramal, el formato original trae un total de 42 circuitos, el que se presenta en la Ilustración 20 es de 6 circuitos. Ilustración 20. Cuadro de cargas Página 40 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. 10.2 Cálculos mecánicos y de ocupación de bandeja. La norma NTC 2050 en la sección 318 especifica realizar el llenando de bandejas de la siguiente manera: “318-9. Número de cables multiconductores para 2 000 V nominales o menos en bandejas portacables. El número de cables multiconductores de 2 000 V nominales o menos permitidos en una sola bandeja portacables, no debe superar lo establecido en este Artículo. Las secciones transversales (calibres) de los conductores que se indican, se refieren tanto a conductores de cobre como de aluminio. a) Cualquier combinación de cables. Cuando una bandeja portacables de escalera o batea ventilada contenga cables multiconductores de fuerza o de alumbrado o cualquier combinación de cables multiconductores de fuerza, alumbrado, mando y señales, el número máximo de cables debe ser el siguiente: 1) Si todos los cables son de sección transversal 107,21 mm2 (4/0 AWG) o mayores, la suma de los diámetros de todos ellos no debe superar la anchura de la bandeja y los cables deben ir instalados en una sola capa ver Ilustración 21. Ilustración 21. Llenado de bandeja en una sola capa con multiconductores 4/0 AWG o mayores. [10] 2) Si todos los cables son de sección transversal más pequeña que 107,21 mm2 (4/0 AWG), la suma de las secciones transversales de todos los cables no debe superar la superficie máxima permisible de la columna 1 de la Tabla 318-9 NTC 2050, para la correspondiente anchura de la bandeja ver Ilustración 22.Ilustración 22. Llenado de bandeja en varias capas con multiconductores menores a 4/0AWG. [10] Página 41 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. 3) Si en la misma bandeja se instalan cables de sección transversal 107,21 mm2 (4/0 AWG) o superiores con cables de sección transversal más pequeña que 107,21 mm2 (4/0 AWG), la suma de las secciones transversales de todos los cables inferiores a 107,21 mm2 (4/0 AWG) no debe superar la superficie máxima permisible resultante del cálculo de la columna 2 de la Tabla 318-9 NTC 2050 para la correspondiente anchura de la bandeja ver Ilustración 23. Los cables de 107,21 mm2 (4/0 AWG) y superior se deben instalar en una sola capa y no se deben colocar otros cables sobre ellos. Ilustración 23. Llenado de bandeja con multiconductores 4/0 AWG o mayores y con multiconductores menores a 4/0 AWG. [10] Ancho interior de la bandeja en cm Columna 1 Área de llenado permisible en cm2 Columna 2* Área de llenado permisible en cm2 10 30 30-(1.2 Sd)** 20 60 60-(1.2 Sd) 30 90 90-(1.2 Sd) 40 120 120-(1.2 Sd) 50 150 150-(1.2 Sd) 60 180 180-(1.2 Sd) Tabla 1. Área de llenado permisible para cables multiconducotres en bandejas portacables tipo escalera, batea ventilada para cables de 2000V nominales o menores. [10] * Se debe calcular la superficie máxima admisible de las columnas 2. Por ejemplo, la superficie máxima admisible, en cmᶺ2, de una bandeja de 10 cm de ancho de la columna 2, debe ser 30-(1,2xSd). Página 42 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. ** La expresión Sd de las columnas 2 es la suma de diámetros (en cm) de todos los cables multiconductores con sección transversal 21,14 mmᶺ2 (4 AWG) y superior instalados en la misma bandeja con cables más pequeños. [3]” En la Tabla 2 se presentan los calibres de los conductores y su respectiva área transversal del conductor, esta se pueden llenar dependiendo el conductor que se utilice para alimentar los diferentes circuitos así como la cantidad de los mismos, esta permitirá calcular el área trasversal del conjunto de todos los conductores, para calcular las dimensiones de la bandeja portacables que cumpla con el porcentaje de ocupación. Bandeja Calibre del cable Cantidad de conductores AREA CONDUCTOR ø mm2 Área Total mm² Cable THHW 75°C 14 AWG 600V 0 2.08 0.000 Cable THHW 75°C 12 AWG 600V 0 3.31 0.000 Cable THHW 75°C 10 AWG 600V 0 5.261 0.000 Cable THHW 75°C 8 AWG 600V 0 8.37 0.000 Cable THHW 75°C 6 AWG 600V 0 13.3 0.000 Cable THHW 75°C 4 AWG 600V 0 21.15 0.000 Cable THHW 75°C 2 AWG 600V 0 33.63 0.000 Cable THHW 75°C 1 AWG 600V 0 42.41 0.000 Cable THHW 75°C 1/0 AWG 600V 0 53.48 0.000 Cable THHW 75°C 2/0 AWG 600V 0 67.44 0.000 Cable THHW 75°C 3/0 AWG 600V 0 85.03 0.000 Cable THHW 75°C 4/0 AWG 600V 0 107.2 0.000 Cable THHW 75°C 250 kcmil 600V 0 126.7 0.000 Cable THHW 75°C 300 kcmil 600V 0 152 0.000 Cable THHW 75°C 350 kcmil 600V 0 177.3 0.000 Cable THHW 75°C 400 kcmil 600V 0 203 0.000 Cable THHW 75°C 500 kcmil 600V 0 253.4 0.000 Cable THHW 75°C 600 kcmil 600V 0 304 0.000 Cable THHW 75°C 750 kcmil 600V 0 380 0.000 Cable THHW 75°C 1000 kcmil 600V 0 506.7 0.000 Tabla 2. Formato para calcular el área total de conductores en una bandeja portacables. Fuente propia. Página 43 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. SEGÚN RETIE 20.3 i AREA TOTAL CONDUCTORES 0 40% de ocupación 0 100% DIMENSIONES DE SECCION TRANSVERSAL Alto de bandeja (mm) #N/A Ancho de bandeja (mm) #N/A AREA (mm²) Calculada 0 ÁREA (mm²) de bandeja Seleccionar Bandeja #N/A Tabla 3. Formato para calcular el área de ocupación y dimensiones de bandeja portacables. Autoría propia. Ejemplo: de la Tabla 2. Formato para calcular el área total de conductores en una bandeja portacables, se tiene 115 conductores THHW 75°C # 12 AWG 600V, 131 conductores THHW 75°C # 8 AWG 600V y 49 conductores THHW 75°C # 6 AWG 600V. SEGÚN RETIE 20.3 i AREA TOTAL CONDUCTORES 2129 40% de ocupación 5322 100% DIMENSIONES DE SECCION TRANSVERSAL Alto de bandeja (mm) 30 Ancho de bandeja (mm) 200 AREA (mm²) Calculada 5322 ÁREA (mm²) de bandeja 6000 Seleccionar Bandeja CF30/200 Tabla 4. Formato para calcular el área de ocupación y dimensiones de bandeja portacables para el ejemplo propuesto. Autoría propia. Para el ejemplo se tiene un área total de 2129 mmᶺ2, cuya área seria el 40% a ocupar y un área total de 5322 mmᶺ2 que sería el área de la bandeja, Página 44 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. El formato permite seleccionar el área estándar de la bandeja que cumpla con el área calculada para los conductores, en este caso se tiene un área de 6000mmᶺ2 cuyas medidas se observan en la Tabla 4. También permite seleccionar el tipo de material de la bandeja portacables y además muestra el esfuerzo mecánico de los soportes a diferentes distancias de separación entre ellos. EZ= Electrozincado Gc=Galvanizado en caliente 304L=Acero inoxidable 304L 316L=Acero inoxidable 316L Bandeja L (mm) Kg/m CF 30/200 200 0,92 Tabla 5. Calculo mecánico de la bandeja portacables seleccionada para el ejemplo. Autoría propia 0 10 20 30 40 50 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 k g /m Distancia entre soportes (m) CF 30/200 EZ-GC Página 45 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. 11 METODOLOGIA. Tener claro las actividades y pautas durante el desarrollo del diseño eléctrico, permite ahorrar tiempo y recursos, que se verán reflejados en los tiempos de entrega y en la calidad del trabajo. A continuación se propone una metodología que permitirá a los diseñadores tener una guía práctica que facilita el desarrollo de dichos diseños, sin embargo se recomienda tener presente las diferentes normas, publicaciones y recomendaciones de los fabricantes, hacer uso constantes de ellas y verificar lo implementado junto con el grupo de trabajo e interventorías. En la Ilustración 24 se observa la metodología propuesta la cual se ha divido en 3 etapas. Etapa 1. Reconocimiento del proyecto. En esta etapa se debe recopilar la información necesaria para iniciar el dimensionamiento, el tamaño de la red eléctrica y los servicios a prestar por parte del hospital, adicional se debe tener como prioridad el plan médico arquitectónico el cual indica el tamaño del hospital y los servicios que va a prestar, tales como, áreas de atención al paciente, quirófanos, laboratorios, imagenología entre otros. Desde el inicio del proyecto se debe tener en cuenta las diferentes normas eléctricas que regirán el diseño, estas darán los lineamientos a seguir. En el plan médico arquitectónico se deben identificar: o Equipo de imágenes diagnosticas: se deben tener en cuenta las potencias de los equipos para poder dimensionar adecuadamente el transformador que alimentara los equipos, los alimentadores y las protecciones. Dependiendo de las necesidades del hospital estos equipos podrán o no tener soporte de planta y de UPS. o Servicios de UCI: Permitirá dimensionar los ramales que servirán a estas áreas, además de los tableros de aislamiento necesarios para los mismos. o Esterilización: En esta se deberán considerar especialmente las autoclaves las cuales tienen un importante consumo de energía. o Quirófanos: El dimensionamiento de esta área dependerá de los requerimientos del personal médico, desde un comienzo es importante tener claras las cargas y ubicación de los equipos biomédicos. o Hospitalización: Eldimensionamiento de las tomas que alimentaran esta área permitirá tener claridad sobre los ramales a implementar. Etapa 2. Planteamiento. En esta etapa se debe proponer un sistema eléctrico que cubra las necesidades que tenga el hospital o que pueda llegar a tener, además de clasificar todas las áreas y los diferentes ramales que le alimentaran. Es importante que el personal de trabajo biomédico haya dado a conocer todas las cargas de los equipo especiales que el Página 46 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. personal de diseño eléctrico no tenga conocimiento. En esta etapa se puede generar un anteproyecto, el cual brindara una idea general de cómo se van a plantear las instalaciones y las necesidades eléctricas, es aquí donde la distribución de los equipos médicos debe ser corroborada y validada para poder garantizar que todos tengan una adecuada alimentación. Etapa 3. Desarrollo. En esta etapa se deben elaboran los diseños eléctricos utilizando como base la información recopilada y utilizando constantemente las diferentes normas eléctricas que rigen este tipo de diseño eléctrico. Se hace una diferenciación entre los ramales, las áreas de atención al paciente y las demás áreas que comprendan el hospital (áreas administrativas, áreas espera y áreas circulaciones generales) , primero se desarrolla la distribución de cargas con el fin de dimensionar los ramales y clarificar los servicios que recibirá cada área, es importante durante este proceso verificar las especificaciones eléctricas de cada punto de alimentación, como la alimentación desde tableros de aislamiento, la utilización de canalizaciones cerradas anti fuego, tomas de grado hospitalario entre otras que den a lugar. Con las cargas consolidadas y el conocimiento del ramal del cual serán alimentadas, se procede a establecer el tamaño de los ramales y especificar los elementos que darán funcionamiento a este (conductores, protecciones, transferencias, grupo electrógeno etc). En la Ilustración 24 se presenta un diagrama de flujo con la metodología para el diseño de una red eléctrica hospitalaria. Página 47 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Ilustración 24. Metodología para el diseño de una red eléctrica hospitalaria. Página 48 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. 12 CONCLUSIONES. 1. La redundancia en los sistemas de suplencia eléctrica son sumamente importantes para garantizar el pleno funcionamiento de los equipos médicos, nunca una interrupción en el servicio debe entorpecer las actividades médicas, ocasionar lesiones al paciente o provocar el fallecimiento. Un sistema puede ser tan redundante como se quiera y se esté dispuesto a pagar, ya que un sistema robusto es costoso por los elementos necesarios para su implementación. 2. Se torna de suma importancia conocer con certeza las especificaciones técnicas de todos los equipos a usar en el hospital, con el fin de tener un adecuado dimensionamiento de las redes y poder garantizar que los equipos encargados de la distribución están en la capacidad de hacerlo, siempre teniendo como prioridad el cuidado de la salud e integridad del paciente, logrado con la utilización de los dispositivos correspondientes de seguridad eléctrica. 3. La elaboración de los diseños siempre deben estar acordados junto al equipo biomédico, debido a que son ellos los usuarios finales del hospital. Más sin embargo, toca llevar a un equilibrio las exigencias con lo que de verdad es conveniente implementar, debido a que casi siempre las solicitudes de servicios de alimentación eléctrica superan el presupuesto o la capacidad de los sistemas proyectados. 4. No solo el suministro constante de energía es importante, también se deben tener consideraciones importantes con la infraestructura eléctrica, debido a que la durabilidad de los materiales y resistencia ante las posibles adversidades garantizan el funcionamiento y prestación adecuada del servicio. 5. La redundancia de los sistemas eléctricos que alimentan el ramal crítico y vital deben ser dimensionados de tal manera que garanticen el constante funcionamiento hasta que el servicio eléctrico proveniente de la red sea reestablecido o hasta que los daños que hayan generado los cortes sean Página 49 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. solucionados. Por otro lado, el soporte del ramal de equipos tendrá que ser diseñado bajo las necesidades propias del hospital, es decir, si una de las prioridades es la prestación de servicios de imagenología este ramal tendrá que ser lo suficientemente robusto para que los equipos funcionen en caso de falla del suministro eléctrico, lo cual implica una gran inversión económica en plantas y en UPS de alta potencia debido a las cargas que van a alimentar. En caso contrario que estos equipos no representen un aspecto importante del hospital la implementación de sistemas de soporte puede ser omitida. 6. Los sistemas de canalización y bandejas portacables deben estar totalmente instalados antes de realizar el respectivo cableado, esto con el fin que en dicho proceso no se presenten desprendimientos de la canalización. 7. Una buena y continua comunicación es indispensable entre todo el personal involucrado en el proyecto de construcción y/o adecuación de un hospital o centros médicos, ya que un error civil, arquitectónico o hidráulico, puede afectar la instalación eléctrica y viceversa. 8. Como diseñadores siempre tener presente ante todo la seguridad de las personas y para esto se debe seguir los lineamientos de las normas y reglamentos en todo el proceso de diseño. Página 50 de 51 Universidad Distrital Francisco José de Caldas. REFERENCIAS. [1] Ministerio de Minas y Energía., «Reglamento tecnico de instalaciones electrica (RETIE),» Bogotá, 2014. [2] Ministerio de Minas y Energía., «Reglamento Técnico de Iluminación y Alumbrado Público - RETILAP,» Bogotá, 2016. [3] Instituto Colombiano de de Normas Ténicas y Certificaciones., Norma tecnica colombiana NTC 2050 Codigo electrico Colombiano., Bogotá., 1998. [4] S. Sinha, «Electrónica Unicrom,» 2016. [En línea]. Available: http://unicrom.com/ups-off-line- ups-on-line-configuraciones-ups/. [Último acceso: 13 11 2016]. [5] J. A. Acosta, ESTUDIO DE DISEÑO DE LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS DEL HOSPITAL SAN RAFAEL DE LETICIA MEDIANTE LA APLICACIÓN DEL RETIE, Bogota: Universidad de la salle, Facultad d eingenieria eléctrica, 2007. [6] Universidad de Alcalá, Seguridad eléctrica e instrumentación biomedica, España, 2006. [7] L. Arismendi, Equipos para hospitales y clínicas, ABB Group, 2015. [8] M. S.A.C., «Locanto,» 2016. [En línea]. Available: http://lima.locanto.com.pe/ID_466797149/PISOS-CONDUCTIVOS-ANTIESTATICOS.html. [9] T. GMA, «TECNOPISOS GMA soluciones en recubrimientos,» 2016. [En línea]. Available: http://www.tecnopisosgma.com/pisos-conductivos/. [10] s. s. Mecano by Gonvarri, «Sistemas Portacables Aspectos técnicos,» 2015. [En línea]. Available: http://www.mecano.co. Página 51 de 51 1 INTRODUCCIÓN. 2 ANTECEDENTES. 3 JUSTIFICACIÓN. 4 DEFINICIONES. 5 CONCEPTO DE HOSPITAL. 5.1 HOSPITAL DE PRIMER NIVEL. 5.2 HOSPITAL DE SEGUNDO NIVEL. 5.3 HOSPITAL DE TERCER NIVEL. 6 RAMALES ELÉCTRICOS DE UN HOSPITAL. 6.1 SISTEMA ESENCIAL 6.2 SISTEMA DE EQUIPOS 6.3 SISTEMA DE EMERGENCIA. 6.3.1 RAMAL VITAL. 6.3.2 RAMAL CRÍTICO. 6.4 REQUISITOS DEL ALAMBRADO. 6.5 PROTECCIÓN MECÁNICA DEL SISTEMA DE EMERGENCIA. 6.6 CAPACIDAD DE LOS SISTEMAS 6.7 UPS DE SOPORTE. 6.7.1 TIPOS DE UPS. 6.7.1.1 UPS ON LINE. 6.7.1.2 UPS OFF LINE. 6.7.2 ALIMENTACIÓN REGULADA. 6.7.3 ALIMENTACIÓN DE UCIS (UNIDAD DE CUIDADOS INTENSIVOS) Y QUIRÓFANOS. 6.8 SISTEMA DE TRANSFERENCIA. 7 CONSIDERACIONES PARA LA ALIMENTACIÓN
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