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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍAS ARQUITECTÓNICAS ANÁLISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS Y PROPUESTA DE UNA NUEVA TÉCNICA CORRECTORA TESIS DOCTORAL ESTEBAN DOMINGUEZ GONZÁLEZ-SECO MADRID, ESPAÑA DICIEMBRE DE 2014. ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA Tribunal nombrado por el Sr. Rector Magfco. de la Universidad Politécnica de Madrid, el día 24 de noviembre de 2014: Presidente: D. CESAR BEDOYA FRUTOS CATEDRATICO DE UNIVERSIDAD E.T.S. ARQUITECTURA – UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID (UPM) Vocal: D. JESUS FEIJO MUÑOZ CATEDRATICO DE UNIVERSIDAD E.T.S. ARQUITECTURA – UNIVERSIDAD DE VALLADOLID (UVA) Vocal: D. FERNANDO DA CASA MARTÍN CATEDRÁTICO DE ESCUELA UNIVERSITARIA. ESCUELA ARQUITECTURA – UNIVERSIDAD DE ALCALÁ (UAH) Vocal: Dña. REYES VIGIL MONTAÑO PROFESORA TITULAR. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA – UNIVERSIDAD EUROPEA DE MADRID (UEM) Secretario: Dña. CONSOLACIÓN ACHA ROMÁN PROFESORA TITULAR DE UNIVERSIDAD INTERINA. E.T.S. ARQUITECTURA - UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID (UPM) Suplente: D. JORGE MARTÍNEZ CRESPO PROFESOR TITULAR DE UNIVERSIDAD. ESCUELA POLITECNICA SUPERIOR – UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID (UC3M) Suplente: D. JOSE CARLOS TOLEDANO GASCA JUBILADO COMO TÉCNICO DE IBERDROLA. IBERDROLA Realizado el acto de defensa y lectura de la Tesis el día 19 de DICIEMBRE de 2014 en la E.T.S. Arquitectura de Madrid. Calificación ................................................... EL PRESIDENTE LOS VOCALES EL SECRETARIO AGRADECIMIENTOS Me gustaría que estas líneas iniciales del documento sirvieran para expresar mi más sincero agradecimiento a todas aquellas personas que con su ayuda han colaborado en la realización de este estudio. En primer lugar a Javier Álvarez con quien tras años de experiencia profesional en común, colaboraciones y numerosas conversaciones contribuyó de manera decisiva a la temática de la tesis. Especial reconocimiento les debo a los directores de esta investigación, Dra. Raquel Puente y Dr. José Manuel Gómez Pulido, por la orientación, el seguimiento y la supervisión de la misma, pero sobre todo por la motivación y el apoyo recibido a lo largo del tiempo de realización. Quisiera hacer extensiva mi gratitud a mis compañeros de Universidad y de PROMEC, especialmente a Chelo, David y Antonio por sus valiosas aportaciones. Un agradecimiento muy especial merece la comprensión, paciencia y el ánimo recibidos de mi familia Chelo, Jaime, Esteban y Fernando a los que les he privado de un tiempo de difícil recuperación. A todos ellos, muchas gracias. “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” ÍNDICE 1 ÍNDICE RESUMEN ..................................................................................................................................... 5 ABSTRACT .................................................................................................................................... 6 ÍNDICE DE FIGURAS ................................................................................................................. 7 ÍNDIE DE TABLAS ...................................................................................................................... 9 PARTE I: OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ........................... 11 1 CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN ....................................................................................... 13 1.1 JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 13 1.2 OBJETIVOS 17 1.3 HIPÓTESIS 19 1.4 METODOLOGÍA 21 1.4.1 CONSIDERACIONES GENERALES ................................................................ 21 1.4.2 METODOLOGÍA PARA EL DESARROLLO DE LOS OBJETIVOS .............. 24 PARTE II: ESTADO DEL ARTE .............................................................................................. 31 2 CAPÍTULO 2: CONCEPTO DE RÉGIMEN DE NEUTRO. TIPOLOGÍAS Y CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTALES. .......................................................................... 33 2.1 CONCEPTO DE REGIMEN DE NEUTRO. ASPECTOS CONSTRUCTIVOS. 33 2.2 TIPOS DE REGÍMENES DE NEUTRO EN LA ACTUALIDAD 43 2.2.1 SISTEMA TT ...................................................................................................... 45 2.2.2 SISTEMA TN. TN-S y TN-C. ............................................................................. 49 2.2.3 SISTEMA IT....................................................................................................... 53 2.3 COMPARATIVA DE LAS CARÁCTERÍSTICAS FUNDAMENTALES DESDE EL PUNTO DE VISTA ELÉCTRICO 58 3 CAPÍTULO 3: NORMATIVA DE APLICACIÓN RELATIVA AL RÉGIMEN DE NEUTRO. ..................................................................................................................................... 63 3.1 TRATAMIENTO NORMATIVO DE LOS REGÍMENES DE NEUTRO EN ESPAÑA 64 3.1.1 REGLAMENTO ELECTROTÉCNICO PARA BAJA TENSIÓN E INSTRUCCIONES TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS ............................................. 64 3.1.2 NORMA UNE-60.634 ......................................................................................... 69 3.1.3 GUÍAS DE DISEÑO DE CARÁCTER AUTONÓMICO Y NORMAS UNE COMPLEMENTARIAS .................................................................................................. 72 “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” ÍNDICE 2 3.2 TRATAMIENTO NORMATIVO DE LOS REGÍMENES DE NEUTRO EN EL EXTRANJERO 74 3.2.1 NEC (NATIONAL ELECTRICAL CODE) DE ESTADOS UNIDOS ............... 75 3.2.2 NF C 15 100 DE FRANCIA ................................................................................ 77 3.2.3 REGRAS TÉCNICAS DAS INSTALAÇÕES ELÉCTRICAS DE BAIXA TENSÃO DE PORTUGAL ............................................................................................. 81 3.2.4 IEE (INSTITUTE OF ELECTRICAL ENGINEERS) REGULATION 17TH EDITION, BS 7671 DEL REINO UNIDO ...................................................................... 86 3.2.5 IEC 60364: “ELECTRICAL INSTALLATIONS FOR BUILDINGS”............... 91 4 CAPÍTULO 4: INTRODUCCIÓN A LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTRICA EN ÁMBITOS HOSPITALARIOS. .......................................... 93 4.1 CONCEPTO DE COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA 93 4.1.1 CONCEPTOS PRELIMINARES ........................................................................ 93 4.1.2 NORMATIVA DE APLICACIÓN ...................................................................... 96 4.2 SELECCIÓN DE LOS PARÁMETROS DE SIMULACIÓN 104 PARTE III: ANÁLISIS TEÓRICO – EXPERIMENTAL. .................................................... 109 5 CAPÍTULO 5. ANÁLISIS DE LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN UN COMPLEJO HOSPITALARIO EN FUNCIÓN DEL TIPO DE RÉGIMEN DE NEUTRO SELECCIONADO. .................................................................................................. 111 5.1 SOFTWARE Y DATOS DE PARTIDA 111 5.1.1 SOFTWARE SELECCIONADO ...................................................................... 111 5.1.2 DATOS DE PARTIDA ..................................................................................... 113 5.2 SIMULACIONES REALIZADAS 114 5.2.1 MODELIZACIÓN ELÉCTRICA DEL HOSPITAL DE BURGOSY HOSPITAL DE CEUTA. ................................................................................................................... 114 i. Hospital de Ceuta. 116 ii. Hospital de Burgos 117 5.2.2 MODELIZACIÓN ELECTROMAGNÉTICA DE LOS HOSPITALES Y ZONAS EN ESTUDIO ................................................................................................................ 118 PARTE IV: CONCLUSIONES ................................................................................................ 151 6 CAPÍTULO 6: CONCLUSIONES. MEDIDAS PROPUESTAS PARA LA MEJORA DE LA CEM EN EL AMBITO HOSPITALARIO. ...................................................................... 153 6.1 CONCLUSIONES OBTENIDAS. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS. 153 6.2 PROPUESTAS DE MEJORA 160 6.2.1 PROPUESTA DE NORMA EN EL ÁMBITO ELÉCTRICO. .......................... 160 6.2.2 LÍNEAS FUTURAS DE INVESTIGACIÓN. ................................................... 163 “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” ÍNDICE 3 PARTE V: ANEXOS ................................................................................................................. 165 ANEXO I: SISTEMA DE PUESTA A TIERRA DEL HOSPITAL DE BURGOS. ............ 166 I.1 DESCRIPCIÓN DE LA RED DE TIERRAS E INFRAESTRUCTURA ELÉCTRICA A MODELIZAR .............................................................................................................................. 166 I.2. MEDICIÓN RESISTENCIA DE PASO A TIERRA PARA EL MODELO ........................ 168 I.3. CERTIFICADO DE REALIZACIÓN DEL PROYECTO Y DIRECCIÓN DE OBRA ....... 186 I.4 PLANOS BASE PARA LA MODELIZACIÓN .................................................................... 188 ANEXO II: SISTEMA DE PUESTA A TIERRA DEL HOSPITAL UNIVERSITARIO DE CEUTA. ...................................................................................................................................... 202 II.1. DESCRIPCIÓN DE LA RED DE TIERRAS E INFRAESTRUCTURA ELÉCTRICA A MODELIZAR .............................................................................................................................. 202 II.2. MEDICIÓN RESISTENCIA DE PASO A TIERRA PARA EL MODELO ....................... 204 II. 3. CERTIFICADO DE AUTORIZACIÓN DE EMPLEO DE DOCUMENTACIÓN PARA LA TESIS DOCTORAL .................................................................................................................... 207 II.4. PLANOS BASE PARA LA MODELIZACIÓN ................................................................. 208 ANEXO III ................................................................................................................................. 215 III. PROGRAMAS DE SIMULACIÓN ELECTRICA Y ELECTROMAGNÉTICA EMPLEADOS: ETAP y CST. ..................................................................................................... 216 III.1 ETAP ................................................................................................................................... 217 III.2. CST ..................................................................................................................................... 220 III.3. El método FTDT ................................................................................................................. 224 1. Introducción 224 2. Formulación de problemas electromagnéticos. Ecuaciones de Maxwell 224 3. Condiciones de contorno 226 2.4. Diferencias Finitas. Generalidades 228 ANEXO IV. BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................. 235 IV. I. REFERENCIAS ................................................................................................................. 236 IV.2 ARTÍCULOS ....................................................................................................................... 239 IV.3 SOFTWARE: ...................................................................................................................... 242 “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” ÍNDICE 4 “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” ÍNDICE 5 RESUMEN La presente tesis aborda el estudio de los distintos regímenes de neutro de las instalaciones de baja tensión, comúnmente llamados sistemas de puesta a tierra, desde un doble punto de vista, con el objetivo final de establecer un estándar justificado para un posterior desarrollo normativo, y de diseño que facilite la operación y funcionamiento de la instalación eléctrica y de comunicaciones en los sistemas hospitalarios. En una primera parte de la tesis se detallará que aunque hay muchos estudios teórico- prácticos sobre la elección del régimen de neutro en base a criterios operativos y puramente eléctricos, criterios como seguridad frente a accidentes eléctricos, o en términos de disponibilidad, mantenimiento o fiabilidad, esas recomendaciones no se han trasladado de manera directa a la legislación española salvo en el caso de Salas de Intervención donde se obliga a un sistema IT. Por eso se justificará como una primera técnica correctora de un inadecuado funcionamiento electromagnético en Hospitales el establecer una propuesta de marco normativo donde se fijen los tipos de puesta a tierra en función del uso y tipología del edificio desde un punto de vista eléctrico Por otra parte, la influencia de los distintos regímenes de neutro en la transmisión de señales (compatibilidad magnética) no ha sido estudiada en toda su profundidad, no existiendo ni marco normativo obligado ni estudios en profundidad sobre estas afecciones. Por tanto y en una segunda parte de la tesis se propondrá como medida correctora para mejorar el funcionamiento electromagnético de un hospital qué el régimen de neutro TN- S es más respetuoso con el funcionamiento de los equipos de electromedicina que alberga en su interior, estableciendo así mismo una propuesta de norma que regule este diseño. En definitiva se justifica que es posible generar por diseño inicial de la red eléctrica, mediante un régimen de neutro TN-S, un contexto electromagnético óptimo para el funcionamiento del sistema hospitalario que no se logra con otras opciones contempladas en la normativa española. “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” ÍNDICE 6 ABSTRACT This thesis deals with the study of various ground grid systems of low voltage installations, commonly called grounding systems, from two points of view, with the ultimate goal of establishing a standard justified from a policy perspective and design to facilitate the operation and functioning of the electrical system and hospital communications systems. In the first part of the thesis will be detailed that although there are many theoretical and practical studies on the choice of the neutral system based on operational criteria and purely electric, criteria such as safety against electrical accidents, or in terms of availability, maintenance and reliability, these recommendations have not been transferred directly to the Spanish legislation except in Intervention Rooms where a IT system is required. So be justified as a first corrective technique improper operation electromagnetic Hospitals proposal to establish a regulatory frameworkwhere ground types depending on the use and type of building are set from an electrical point of view . Moreover, the influence of the different regimes neutral signaling (magnetic compatibility) has not been studied in any depth, there being neither forced nor depth studies on these conditions regulatory framework. Thus in a second part of the thesis will be justified as a corrective measure to improve the electromagnetic performance of a hospital which the neutral TN-S is more respectful of the performance of medical electrical equipment housed in its interior, thus establishing same a proposed rule governing this design. Ultimately it is possible to generate justified by initial design of the grid, using a neutral system TN-S, electromagnetic optimal context for the operation of the hospital system is not achieved with other legal options in Spain. “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” ÍNDICE 7 ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA 1-1. PRUEBA POTENCIALES EVOCADOS. [FUENTE WWW.UNED.ES]............................................... 20 FIGURA 1-2. DESARROLLO NORMATIVO CEM. [FUENTE NORMA IEC 60601] .............................................. 22 FIGURA 1-3. FOTO NUEVO HOSPITAL UNIVERSITARIO DE BURGOS Y HOSPITAL UNIVERSITARIO DE CEUTA. [FUENTE: ESTUDIO INGLADA-ARÉVALO ARQUITECTOS] ...................................................................... 23 FIGURA 1-4. LOGO PROGRAMA DE CÁLCULO EMPLEADO Y OUTPUTS TIPO. [FUENTE: HTTP://ETAP.COM] ............................................................................................................................................................. 28 FIGURA 1-5. LOGO PROGRAMA DE CÁLCULO EMPLEADO Y OUTPUTS TIPO. FUENTE: HTTPS://WWW.CST.COM .................................................................................................................... 29 FIGURA 2-1. ESQUEMA TIPO DE PUESTA A TIERRA. FUENTE: PLIEGO DE CONDICIONES HOSPITAL DE BURGOS ............................................................................................................................................... 36 FIGURA 2-2. RED DE PUESTA A TIERRA DE PROTECCIÓN ALTA TENSIÓN. FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA (HOSPITAL DE BURGOS) ....................................................................................................................... 37 FIGURA 2-3. RED DE PUESTA A TIERRA DE LA ESTRUCTURA DEL EDIFICIO. EJECUCIÓN. FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA (HOSPITAL DE BURGOS) ................................................................................. 39 FIGURA 2-4. RED DE PUESTA A TIERRA DE LA ESTRUCTURA DEL EDIFICIO. REPLANTEO. FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA (HOSPITAL DE BURGOS) ................................................................................. 39 FIGURA 2-5. ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA PARA COMUNICACIONES. FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA (HOSPITAL DE BURGOS) ....................................................................................................................... 40 FIGURA 2-6. ESQUEMA SIMPLIFICADO DE DISTRIBUCIÓN TIPO TT. FUENTE: REBT EN SU ITC BT 08 ........... 45 FIGURA 2-7. ESQUEMA FUNCIONAL DE DISTRIBUCIÓN TIPO TT. FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA EN PROMEC S.A. ........................................................................................................................................ 48 FIGURA 2-8. ESQUEMA SIMPLIFICADO DE DISTRIBUCIÓN TIPO TN-S Y TN-C. FUENTE: REBT EN SU ITC BT 08 ............................................................................................................................................................. 49 FIGURA 2-9. ESQUEMA FUNCIONAL DE DISTRIBUCIÓN TIPO TN-S. FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA EN PROMEC S.A. ........................................................................................................................................ 52 FIGURA 2-10. ESQUEMA SIMPLIFICADO DE DISTRIBUCIÓN TIPO IT. FUENTE: REBT EN SU ITC BT 08 .......... 53 FIGURA 2-11. CUADRO CON VIGILANTES DE AISLAMIENTO Y TRANSFORMADORES DE AISLAMIENTO PARA UVI. FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA (HOSPITAL DE BURGOS) ........................................................... 55 FIGURA 2-12. REDES EQUIPOTENCIALES EN QUIRÓFANO PARA SISTEMA TIPO IT. FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA (HOSPITAL DE BURGOS) .......................................................................................................... 56 FIGURA 2-13. ESQUEMA FUNCIONAL DE DISTRIBUCIÓN TIPO IT. FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA EN PROMEC S.A. ........................................................................................................................................ 57 FIGURA 4-1. ESQUEMA ANÁLISIS INTERFERENCIAS ...................................................................................... 94 FIGURA 4-2. ESQUEMA FUNCIONAL DEL LABORATORIO DE COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA Y ANTENAS DEL INSTITUTO DE INGENIERÍA DEL F2I2. [FUENTE: F2I2.] .................................................. 97 FIGURA 4-3. EQUIPO DE ASISTENCIA VITAL – RESPIRADOR MECÁNICO. FUENTE: HTTP://THR.EN.ALIBABA.COM .......................................................................................................... 106 FIGURA 5-1. ESQUEMA DE SIMULACIÓN DEL CT1 CORRESPONDIENTE AL HOSPITAL DE CEUTA ............... 114 FIGURA 5-2. ESQUEMA DE SIMULACIÓN DEL CT1 CORRESPONDIENTE AL HOSPITAL DE BURGOS ............ 115 FIGURA 5-3. INTENSIDADES DEL CT1 CORRESPONDIENTE AL HOSPITAL DE CEUTA ................................... 116 FIGURA 5-4. INTENSIDADES DEL NEUTRO PARA EL CT1 CORRESPONDIENTE AL HOSPITAL DE CEUTA ...... 116 FIGURA 5-5. INTENSIDADES EN LAS CARGAS .............................................................................................. 117 FIGURA 5-6. INTENSIDADES EN LAS CARGAS TRANSFORMADOR ............................................................... 117 FIGURA 5-7. INTENSIDADES EN NEUTRO TRANSFORMADOR 1 .................................................................. 118 FIGURA 5-8. ENTORNO DE SIMULACIÓN ELECTROMAGNÉTICA CST........................................................... 120 FIGURA 5-9. ENTRADA DATOS PARA EL CABLEADO .................................................................................... 120 FIGURA 5-10. MODELO 3D SIMPLIFICADO DEL VOLUMEN BAJO ESTUDIO ................................................. 121 FIGURA 5-11. ESQUEMA DEL CABLEADO UTILIZADO .................................................................................. 121 FIGURA 5-12. GEOMETRÍA DE LA BANDEJA METÁLICA ............................................................................... 122 FIGURA 5-13. ESQUEMA DE REPARTO DE CABLES EN LA BANDEJA ............................................................ 122 FIGURA 5-14. MODELADO 3D SIMPLIFICADO ............................................................................................. 123 “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” ÍNDICE 8 FIGURA 5-15. EJEMPLOS DE SECCIÓN DE MALLADO DEL CABLEADO ......................................................... 123 FIGURA 5-16. MODELADO CON CABLE CON EL PROGRAMA CST ................................................................ 124 FIGURA 5-17. ESQUEMA DE MODELIZACIÓN SIMPLIFICADO POR TRAMO EN EL HOSPITAL DE CEUTA ..... 125 FIGURA 5-18. ESQUEMA DE MODELIZACIÓN SIMPLIFICADO POR TRAMO EN EL HOSPITAL DE BURGOS .. 125 FIGURA 5-19. CORRIENTE POR EL NEUTRO, MODO TT ............................................................................... 127 FIGURA 5-20. CORRIENTE POR EL NEUTRO, MODO TN-S ........................................................................... 127 FIGURA 5-21. CORRIENTE POR EL NEUTRO, MODO TT ...............................................................................128 FIGURA 5-22. CORRIENTE POR EL NEUTRO, MODO TN-S ........................................................................... 128 FIGURA 5-23. ESQUEMA DE LOS PLANOS DE SIMULACIÓN ELECTROMAGNÉTICA A VISUALIZAR .............. 130 FIGURA 5-24. VISTA 3D DEL PLANO DE MEDIDA 1 ...................................................................................... 130 FIGURA 5-25. PLANO XY, Z=-5, CAMPO ELÉCTRICO, MODO TT ................................................................... 132 FIGURA 5-26. PLANO XY, Z=-5, CAMPO ELÉCTRICO, MODO TN-S ............................................................... 132 FIGURA 5-27. PLANO XY, Z=-5, CAMPO MAGNÉTICO, MODO TT ................................................................ 133 FIGURA 5-28. PLANO XY, Z=-5, CAMPO MAGNÉTICO, MODO TN-S ............................................................ 133 FIGURA 5-29. CORTE EN PLANO A EVALUAR ............................................................................................. 134 FIGURA 5-30. CORTE PARA X=-6055, Z=-5 (A MITAD DE REJILLA), COMPARACIÓN DE CAMPO ELÉCTRICO ENTRE AMBOS MODOS...................................................................................................................... 134 FIGURA 5-31. CORTE PARA X=-6055, Z=-5 (A MITAD DE REJILLA), COMPARACIÓN DE CAMPO MAGNÉTICO ENTRE AMBOS MODOS...................................................................................................................... 134 FIGURA 5-32. VISTA 3D DEL PLANO DE MEDIDA 2 ...................................................................................... 135 FIGURA 5-33. PLANO ZY, X=-6055, CAMPO ELÉCTRICO, MODO TT ............................................................. 136 FIGURA 5-34. PLANO ZY, X=-6055, CAMPO ELÉCTRICO, MODO TN-S ......................................................... 136 FIGURA 5-35. PLANO ZY, X=-6055, CAMPO MAGNÉTICO, MODO TT .......................................................... 137 FIGURA 5-36. PLANO ZY, X=-6055, CAMPO MAGNÉTICO, MODO TN-S ...................................................... 137 FIGURA 5-37. VISTA 3D DEL PLANO DE MEDIDA 3 ...................................................................................... 138 FIGURA 5-38. PLANO ZY, X=7000, CAMPO ELÉCTRICO, MODO TT .............................................................. 138 FIGURA 5-39. PLANO ZY, X=7000, CAMPO ELÉCTRICO, MODO TN-S .......................................................... 138 FIGURA 5-40. PLANO ZY, X=7000, CAMPO MAGNÉTICO, MODO TT ........................................................... 139 FIGURA 5-41. PLANO ZY, X=7000, CAMPO MAGNÉTICO, MODO TN-S ....................................................... 139 FIGURA 5-42. SUPERFICIE DEL RECINTO, CAMPO ELÉCTRICO, MODO TT ................................................... 140 FIGURA 5-43. SUPERFICIE DEL RECINTO, CAMPO ELÉCTRICO, MODO TN-S ............................................... 140 FIGURA 5-44. SUPERFICIE DEL RECINTO, CAMPO MAGNÉTICO, MODO TT ................................................ 141 FIGURA 5-45. SUPERFICIE DEL RECINTO, CAMPO MAGNÉTICO, MODO TN-S ............................................. 141 FIGURA 5-46. ESQUEMA DEL CABLEADO UTILIZADO .................................................................................. 142 FIGURA 5-47. ENTRADA DATOS DE CABLEADO DE COMUNICACIONES EN EL PROGRAMA CST ................. 142 FIGURA 5-48. CARACTERIZACIÓN DEL CABLEADO ...................................................................................... 143 FIGURA 5-49. MODELADO DE CANALETA DE COMUNICACIONES EN EL PROGRAMA CST ......................... 143 FIGURA 5-50. ESPACIADO INCORPORADO PARA EL MODELADO ENTRE SERVICIOS ELÉCTRICOS Y DE COMUNICACIONES. FUENTE: UNE HD 60364-4-444:2013 ................................................................ 144 FIGURA 5-51. SECCIÓN TRANSVERSAL DE LA CANALETA SIMULADA .......................................................... 145 FIGURA 5-52. SEPARACIÓN ENTRE EL CABLE DE TELECOMUNICACIONES Y LA BANDEJA CON EL CABLEADO ELÉCTRICO .......................................................................................................................................... 145 FIGURA 5-53. MODELADO DEL SERVICIO DE COMUNICACIONES HASTA SU ENTRONQUE CON LA ENVOLVENTE DEL EQUIPO ................................................................................................................. 145 FIGURA 5-54. ESQUEMÁTICO DEL CONECTOR DE COMUNICACIONES ....................................................... 146 FIGURA 5-55. ESQUEMA DE MODELIZACIÓN SIMPLIFICADO EN EL TRAMO DE CUADRO SECUNDARIO A EQUIPO ELECTRO MÉDICO EN EL HOSPITAL DE CEUTA EN ESQUEMA TT ......................................... 146 FIGURA 5-56. CORRIENTES QUE CIRCULAN POR EL CABLE DE COMUNICACIONES, CIRCUITO DESEQUILIBRADO .............................................................................................................................. 147 FIGURA 5-57. CORRIENTES QUE CIRCULAN POR EL CABLE DE COMUNICACIONES, CIRCUITO EQUILIBRADO ........................................................................................................................................................... 147 FIGURA 5-58. CAMPO ELÉCTRICO (V/M) OBTENIDO EN AMBOS SISTEMAS EN EL CABLEADO DE COMUNICACIONES ............................................................................................................................ 148 FIGURA 5-59. CAMPO ELÉCTRICO (A/M) OBTENIDO EN AMBOS SISTEMAS EN EL CABLEADO DE COMUNICACIONES ............................................................................................................................ 149 “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” ÍNDICE 9 ÍNDICE DE TABLAS TABLA 3-1 – RESUMEN UNE-EN 50310. ........................................................................................................ 73 TABLA 3-2 RESUMEN SECCIÓN 707 REGRAS TÉCNICAS DAS INSTALAÇÕES ELÉCTRICAS DE BAIXA TENSÃO DE PORTUGAL ........................................................................................................................................... 83 TABLA 3-3 RESUMEN 801.2.4.2 REGRAS TÉCNICAS DAS INSTALAÇÕES ELÉCTRICAS DE BAIXA TENSÃO DE PORTUGAL ........................................................................................................................................... 85 TABLA 3-4. RESUMEN ITC-BT-24 TIEMPOS DESCONEXIÓN PARA ESQUEMAS TN ........................................ 86 TABLA 3-5. RESUMEN BS 7671 (411.3.2.2) TIEMPOS DESCONEXIÓN SISTEMAS EN FUNCIÓN RÉGIMEN DE NEUTRO ............................................................................................................................................... 87 TABLA 3-6. RESUMEN BS 7671 SOBRE PROTECCIÓN CON FUSIBLES BAJO SISTEMAS TN ............................. 88 TABLA 3-7. RESUMEN BS 7671 SOBRE PROTECCIÓN CON AUTOMÁTICOS BAJO SISTEMAS TN ................... 89 TABLA 3-8. RESUMEN BS 7671 SOBRE PROTECCIÓN CON FUSIBLES BAJO SISTEMAS TN ............................ 89 TABLA 4-1. RESPUESTA DE CADA PAÍS COMUNITARIO A LAS RECOMENDACIONES DE LA DIRECTIVA 1999/519/CE (CE, 1999A). FUENTE: TESIS DOCTORAL SOBRE SEGURIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN TELEMEDICINA DE DÑA. VICTORIA RAMOS GONZÁLEZ (REF. [17]). .................................................... 99 TABLA 4-2. RESPUESTA DE CADA PAÍS COMUNITARIO A LAS RECOMENDACIONES DE LA DIRECTIVA 1999/519/CE (CE, 1999A). FUENTE: TESIS DOCTORAL SOBRE SEGURIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN TELEMEDICINA DE DÑA. VICTORIA RAMOS GONZÁLEZ (REF. [17]). .................................................. 100 TABLA 4-3 TABLA ENSAYOS DEL FABRICANTE SOBRE INMUNIDAD ELECTROMAGNÉTICA. FUENTE: NORMA UNE-EN 60601-1-2:2008 .................................................................................................................... 104 TABLA 6-1.NIVELES MEDIOS DE EXPOSICIÓN A CAMPOS DE 50 HZ GENERADOS POR LAS LÍNEAS DE DISTRIBUCIÓN ELÉCTRICA. FUENTE: O.M.S. ...................................................................................... 156 TABLA 6-2. NIVELES MEDIOS DE EXPOSICIÓN A CAMPOS DE 50 HZ GENERADOS POR LAS LÍNEAS DE DISTRIBUCIÓN ELÉCTRICA. FUENTE: ICNIRP, CEM GUIDELINES, HEALTH PHYSICS 74, 494-522 (1998) ........................................................................................................................................................... 157 TABLA 6-3. RESUMEN DE LA TABLA DE ENSAYOS DEL FABRICANTE SOBRE INMUNIDAD ELECTROMAGNÉTICA. FUENTE: NORMA UNE-EN 60601-1-2:2008 ................................................... 158 TABLA 6-4. NIVELES MEDIOS DE EXPOSICIÓN A CAMPOS DE 50 HZ GENERADOS POR LAS LÍNEAS DE DISTRIBUCIÓN ELÉCTRICA. FUENTE: ICNIRP, CEM GUIDELINES, HEALTH PHYSICS 74, 494-522 (1998) ........................................................................................................................................................... 158 TABLA 6-5. ESQUEMAS DE DISTRIBUCIÓN DEL NEUTRO EN FUNCIÓN DEL TIPO DE INSTALACIÓN. .......... 162 “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” ÍNDICE 10 “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” PARTE I. OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 11 PARTE I: OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” PARTE I. OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 12 “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” PARTE I. OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 13 1 CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN 1.1 JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN Desde los inicios en el uso de la electricidad a finales del siglo XIX hasta nuestros días, el riesgo eléctrico en los distintos tipos de instalaciones ha quedado siempre patente. Señalamos a continuación algunos ejemplos de los hitos históricos en la evolución de la tecnología eléctrica, así como los riesgos eléctricos evidenciados en el uso de la electricidad: - Aunque Tales de Mileto ya en el siglo VI a.c. describía el fenómeno de la electricidad estática fue Otto von Guericke en el siglo XVII quien inventa la primera máquina electrostática, que si bien era un hito tecnológico empleado en parte para distracción de la comunidad científica, avanzaba que los campos electrostáticos no contralados podrían ser perjudiciales para el usuario o gente del entorno. - En esa línea Luigi Galvani en el siglo XVIII empleó corriente eléctrica para alimentar la médula espinal de una rana provocando contracciones musculares en animal e incluso movimientos equivalentes al salto de una rana viva. Las primeras consecuencias fisiológicas del empleo de la electricidad en seres vivos empezaban a ser conocidas. - A este primer descubrimiento le suceden en el tiempo la creación de la pila generadora de electricidad (Alessandro Volta en 1796) y el arco voltaico alimentado por un conjunto de pilas en serie (Sir Humphrey Davy en 1813). - En el siglo XIX Zenobe Theoplile Gramme inventa la famosa dinamo (la dinamo Gramme) o generador de corriente continua (1869) que es uno de los impulsos definitivos para el uso y desarrollo de la electricidad en el ámbito industrial y doméstico. - En la exposición Internacional de Frankfurt de 1891 se demuestra por primera vez como el transporte de energía eléctrica a grandes distancias era optimizable mediante el empleo de corriente alterna. Para ello se conecta un transformador que elevaba la tensión de 100 V hasta 33 kV para luego con otro equipo análogo “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” PARTE I. OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 14 rebajarlo a los 100 V de partida. De un primer desarrollo de 7 km se amplía la prueba a un recorrido cercano a los 180 km. Era el comienzo del desarrollo eléctrico y de la cercanía a las personas y usuarios con todas sus ventajas e inconvenientes. Así, al final del siglo XIX quedaba claro para la comunidad científica en general que la corriente eléctrica es peligrosa para las personas si su distribución y uso no es adecuado. Es en este contexto donde surgen los primeros estudios sobre la conexión a tierra (regímenes de neutro) de las instalaciones y la interacción usuario red tanto en funcionamiento normal como ante eventualidades de aislamiento del sistema. Los regímenes de neutro son el resultado de una larga evolución en busca de la mejor protección de las personas. Estas redes iniciales normalmente transportaban corriente alterna al usuario a 110 V. Desde finales del siglo XIX y en las primeras décadas del siglo XX ningún punto de la red se ponía a tierra. Tanto las líneas de distribución (normalmente en cobre o aluminio desnudo) como los elementos metálicos auxiliares eran soportadas por elementos aislantes (aisladores) pero ningún punto del sistema estaba voluntariamente puesto a tierra. Es decir se puede afirmar que el primer régimen de neutro empleado en el sistema eléctrico es el de NEUTRO AISLADO. En estas primeras etapas de desarrollo eléctrico hay accidentes eléctricos, especialmente por contacto directo, pero dados los bajos niveles de tensión son poco frecuentes y poco peligrosos para el usuario. No obstante ya en 1923, en Francia, aparece una primera norma relativa a las instalaciones eléctricas que impone la puesta a tierra de las masas metálicas. Aunque la norma trata básicamente sobre condiciones de la instalación interior y montaje eléctrico de los receptores más habituales no da ninguna indicación sobre cómo hacer la instalación de puesta a tierra, ni marca valores de referencia de la resistencia de paso a tierra y además tampoco impone la instalación de algún dispositivo de protección. Desde ese momento el desarrollo técnico y normativo es muy fuerte surgiendo numerosas referencias y pautas de instalación y de cómo proyectar las instalaciones para garantizar la seguridad del usuario. Dentro del marco normativo y las recomendaciones de diseño para la seguridad del usuario y bienes de la instalación aparece como punto de partida fundamental el tipo de sistema de puesta a tierra o régimen de neutro a implementar tanto por su vertiente de facilitador del funcionamiento de las protecciones como por limitar al usuario final una tensión de contacto que sea peligrosa. Por tanto el estudio y desarrollo de estos sistemas es el resultado de una larga evolución en busca de la mejor protección de las personas. “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” PARTE I. OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 15 En la presente tesis me centraré en los distintos regímenes de neutro desde distintos puntos de vista algunos de ellos no estudiados en profundidad hasta la fecha. Centrándome en la zona de alimentación al usuario, es decir desde el transformador reductor final a equipos (suministro en Baja Tensión). Como se irá viendo a lo largo del documento,hay muchos estudios teórico-prácticos sobre su elección en base a criterios operativos y puramente eléctricos. Criterios como seguridad frente a accidentes eléctricos, o en términos de disponibilidad, mantenimiento o fiabilidad han sido muy estudiados existiendo ciertas recomendaciones en el ámbito eléctrico para el empleo de cada uno de ellos (TT, IT ó TN) en función del tipo de edificio a electrificar. No obstante, esas recomendaciones no se han trasladado de manera directa a la legislación española salvo en el caso de Salas de Intervención donde se obliga a un sistema IT. En España es habitual encontrarse frente a Administraciones o Propiedades que evitan la instalación de un régimen de neutro determinado por “falta de habito” del personal que mantiene las mismas o por la complejidad en el cálculo de alguno de estos sistemas tanto en el proyecto inicial como ante cambios de la infraestructura eléctrica del inmueble una vez en operación. Aunque, como se justificará a lo largo del documento, las bondades y desventajas de cada uno de los sistemas están ampliamente documentados, al dejar el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT según Real Decreto 842/2002 de 2 de agosto de 2002) abierto el tipo de sistema de puesta a tierra a implementar, es fácil observar en el mercado el abuso del sistema TT frente a otros aunque no esté especialmente indicado en función del tipo de instalación. Por otra parte, la influencia de los distintos regímenes de neutro en la transmisión de señales de “mili potencia” (compatibilidad magnética) no ha sido estudiada en toda su profundidad. Sí que hay un gran número de normas y estudios relativos a la exposición a campos electromagnéticos y la salud 1 , sobre compatibilidad electromagnética de dispositivos médicos 2 y sobre compatibilidad electromagnética en equipos de radiocomunicaciones, pero la globalidad de ellos estudiando los efectos de ondas alta frecuencia y comúnmente 1 Norma ICNIRP-98 relativa a exposición a campos electromagnéticos en seres humanos. 2 Norma IEC 60601-1-2 (AENOR, 2002c) que regula los dispositivos electro médicos estableciendo condiciones de inmunidad para un correcto funcionamiento. “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” PARTE I. OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 16 de tipo radiado. La corriente alterna que alimenta nuestro sistema de baja tensión es una onda a 50 Hz y que discurre por un elemento conductor aislado en los interiores de los inmuebles a alimentar. Esta circunstancia hace que su afección sea a priori menor y por tanto no ha generado estudios al respecto. En el ámbito español sólo la norma UNE 50310:2007 marca ciertas recomendaciones para edificios con equipos de tecnología de información pero de carácter no vinculante y sin justificación técnica asociada. Y más concretamente para el ámbito sanitario (Hospitales) edificios con una alta densidad de equipos electrónicos no hay, ni indicaciones normativas, ni estudios de relevancia que vinculen los esquemas de puesta a tierra a su óptimo comportamiento. Es por tanto en este contexto de ausencia de regulación específica y de pautas de diseño de sistemas de puesta a tierra en el ámbito hospitalario como en la no existencia de estudios sobre qué régimen de neutro es más respetuoso desde el punto de vista de compatibilidad electromagnética en complejos hospitalarios donde se justifica la investigación desarrollada. “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” PARTE I. OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 17 1.2 OBJETIVOS Por tanto los objetivos fundamentales de la Tesis doctoral desarrollada se pueden sintetizar en dos bloques: a) Un primer objetivo consiste en establecer una propuesta de marco normativo donde se fijen los tipos de puesta a tierra en función del uso y tipología del edificio. Teniendo en cuenta que es la primera instalación en el proceso constructivo del inmueble y que cualquier modificación a futuro es muy compleja y costosa al tener que intervenir en elementos estructurales del mismo así como en infraestructuras eléctricas ya montadas es conveniente dirigir al proyectista a la solución más adecuada mediante una obligación normativa que prevalezca sobre otro tipo de criterios ya sea económicos o de formación del personal mantenedor de la instalación. En concreto, tras analizar las ventajas de cada tipo de régimen de neutro y su mejor adecuación a cada tipo de edificio, en función de sus condiciones de explotación y la tipología de equipos a alimentar, se propone una modificación de la Instrucción Técnica Complementaria del Reglamento de Baja Tensión - ITC-BT-08 sobre “Sistemas de conexión del neutro y de las masas en redes de distribución de energía eléctrica”. La nueva redacción además pretende buscar una armonización con las normativas internacionales del entorno. Si bien estas tienen peculiaridades debidas a la distinta concepción del sistema de alimentación al usuario sí que hay puntos comunes que lo permitirán siempre guiados bajo el objetivo de lograr una instalación segura, con máxima disponibilidad (cuando se necesite) y fácilmente operable. Con esta modificación normativa se cubriría el hueco existente actualmente en la normativa eléctrica española previniendo de origen distintos problemas habituales en explotación de inmuebles con alto grado de implantación de equipos vinculados a tecnologías de la información donde se incluyen los hospitales. b) Un segundo objetivo es el analizar, ya en concreto para un ámbito hospitalario, qué sistema de puesta a tierra es más respetuoso con el funcionamiento de los equipos de electro medicina que alberga en su interior, estableciendo así mismo una propuesta de norma que regule este diseño. Una vez analizadas las bondades desde un punto de vista estrictamente eléctrico se analizará mediante simulación e inter comparación de dos centros hospitalarios que “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” PARTE I. OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 18 afección electromagnética genera cada tipo de sistema de puesta a tierra y cual por tanto es más respetuoso para un correcto funcionamiento de los equipos electro médicos . Por otro lado al analizarse la interactuación y coordinación de los sistemas eléctricos con los de comunicaciones del complejo se podrán sacar conclusiones sobre qué condiciones de diseño y montaje son más adecuados. Es en este punto donde se focaliza el objetivo más relevante de la tesis ya que no existen estudios documentados ni normativa sectorial obligatoria, nacional o internacional, que vincule un determinado sistema de puesta a tierra en edificación con el funcionamiento de equipos de electro medicina o incluso equipos electrónicos en general. Como se avanzó anteriormente en el ámbito español sólo la norma UNE 50310:2007 marca ciertas recomendaciones para edificios con equipos de tecnología de información pero de carácter no vinculante y sin justificación técnica asociada. Incluso en normas ya más específicas vinculas a los equipos de electro medicina como la UNE-EN 60601 que aborda los requisitos generales de este tipo de equipamiento para su seguridad y adecuado funcionamiento no es un punto tratado. Ni en la parte 1-2:2008 donde establece criterios y requisitos para su funcionamiento y ensayo de prestaciones se mencionaque tipo de sistema de puesta tierra es el idóneo para una implantación adecuada en el futuro centro hospitalario. Por tanto el explorar en qué condiciones de puesta a tierra estos equipos tendría un nivel de funcionamiento óptimo y volcar los resultados como norma de referencia se convierte en el segundo objetivo a cubrir por la presente tesis. “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” PARTE I. OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 19 1.3 HIPÓTESIS La hipótesis general a demostrar en el estudio es que en un entorno hospitalario un régimen de neutro establecido según un sistema TN-S es más adecuado que el habitualmente implantado que es el TT y que este sistema constituye, por diseño, una herramienta que, no solo facilita la explotación del inmueble desde un punto de vista eléctrico, sino que es una técnica correctora adecuada para generar un contexto electromagnético óptimo para el funcionamiento de los equipos de electro medicina. No hay que olvidar que en un contexto clínico 3 y humano hay distintas pruebas diagnósticas (potenciales evocados 4 , electromiogramas 5 , ablación de arritmias, etc.) que, aparte de su complejidad física en la realización llevan asociadas una molestia e incluso dolor al paciente al que se le realizan. La obtención de datos no válidos o claros por posibles problemas de compatibilidad electromagnética en el entorno que obligasen a repetirlas no cabe duda que conlleva un problema asociado para el paciente. Por tanto constituir desde las fases primigenias del proyecto constructivo del inmueble un contexto donde se minimicen este tipo de interferencias que provocan artefactos sería lo adecuado. Para medir estas interferencias el campo electrostático residual y el campo electromagnético en el entorno del equipo son los valores a tomar. Por tanto un sistema más respetuoso será aquel que lleve asociado un menor campo eléctrico generado en V/m en la zona de ubicación de equipos y sondas así como un menor campo electromagnético medido en A/m. Todo ello lógicamente evaluado por la producción de la perturbación en rangos de frecuencias del orden de los 50 Hz que es la utilizada para el transporte de corriente alterna trifásica en España 6 . Así mismo desde el punto de vista eléctrico un sistema equilibrado, a igualdad teórica de distribución de cargas, producirá menor impacto electromagnético en el entorno, es decir sistemas que minimicen la corriente de retorno por el neutro y provoquen menor tensión entre neutros (desadaptación de impedancia en el edificio) son más adecuados para lograr valores de campo eléctrico y magnético bajos y por tanto un mejor escenario para el funcionamiento de los equipos a los que alimente. 3 En equipos de instrumentación clínica, equipos de instrumentación quirúrgica, equipos de control de instalaciones, equipos asociados a tecnología de información y comunicaciones 4 Exploración neurofisiológica que evalúa la función del sistema sensorial acústico, visual, somatosensorial y sus vías por medio de respuestas provocadas frente a un estímulo conocido y normalizado. 5 Recogida de la actividad eléctrica de los músculos mediante variación de impulsos eléctricos normalizados. 6 El problema no es únicamente el nivel de frecuencia de 50 Hz, sino que la red eléctrica del inmueble es el instrumento de trasporte de interferencia conducida más importante que hay en dicho inmueble. http://es.wikipedia.org/wiki/Neurofisiolog%C3%ADa_cl%C3%ADnica “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” PARTE I. OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 20 Por tanto y concretando la hipótesis a validar en la presente tesis es que un hospital diseñado y construido con instalación eléctrica diseñada con régimen de neutro con sistema TN-S, genera mejor comportamiento electromagnético en su interior, es decir genera campos electrostáticos (V/m en el interior de sus estancias), campos electromagnéticos (A/m en el interior de sus estancias) y desequilibrios eléctricos menores que el otro sistema legal permitido en España que es el TT, sistema este último que resulta ser el más empleado habitualmente y proyectado en ámbito hospitalario, probablemente por las razones ya mencionadas. Así mismo y desde un punto de vista eléctrico se acreditará documentalmente que el sistema TN-S genera hospitales con instalación más robusta, con máxima disponibilidad y más fácilmente operable. Esto explica por qué se ha trasladado a la normativa obligatoria de los países de nuestro entorno como elemento estructural de la instalación eléctrica sin dejar al proyectista otras posibilidades al considerarlas no adecuadas dependiendo de qué ámbitos. Figura 1-1. Prueba potenciales evocados. [Fuente www.uned.es] http://www.uned.es/ http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=n62I8nrQyU2lwM&tbnid=qRLu0B1Ppdz-UM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.uned.es/ca-bergara/ppropias/Ps_general_I/glosario.htm&ei=8qD0U_W3CoSU0QWEzYFY&bvm=bv.73231344,d.d2k&psig=AFQjCNF6fw1u6f3e-SFG6v3gj1XZ4uCafw&ust=1408627202683190 “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” PARTE I. OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 21 1.4 METODOLOGÍA 1.4.1 CONSIDERACIONES GENERALES El documento de tesis empieza haciendo una breve revisión al “estado del arte” de los sistemas de puesta a tierra. Comenzando con un pequeño desarrollo histórico que permite entender la situación eléctrica actual en de las instalaciones más comunes y explicando las distintas diferencias técnicas y funcionales de cada tipo de régimen de neutro legal en España. Para ello se evaluarán distintas fuentes de relevancia en el sector eléctrico, desde libros de texto de la propia especialidad eléctrica, que permitirán en algunos casos observar el poco peso dado a esta instalación base de la instalación eléctrica general e incluso las estandarizaciones tendentes a la sencillez por simplicidad poco recomendables, hasta artículos y cuadernos especializados base en algunos casos para el diseño de instalaciones en el sector. El primer objetivo marcado, establecer una propuesta de marco normativo donde se fijen los tipos de puesta a tierra en función del uso y tipología del edificio, requiere básicamente una labor documental intensa entre las mencionadas fuentes bibliográficas y sobre todo entre las normas sectoriales de aplicación de los países de nuestro entorno ya sea mediante normativa propia o armonizada pero siempre teniendo en cuanta las peculiaridades de distribución eléctrica en cada uno de los países donde regule dicha norma ya que como se argumentará no hay dos sistemas eléctricos iguales aunque si equivalentes. Esta búsqueda bibliográfica y su resumen explicativo concluirán en una comparativa sobre el comportamiento de los distintos regímenes de neutro que oriente al proyectista a su elección en función del tipo de inmueble destinatario del diseño. Una vez evaluadas las ventajas e inconvenientes de los sistemas de puesta tierra en distintos ámbitos nos centraremos en la influencia de la elección en la Compatibilidad Electromagnética (CEM). En un capítulo inicial se abordará el concepto de Compatibilidad Electromagnética desde un punto de vista teórico y más concretamente que influencia puede tener su estudio en un ámbito hospitalario en función del tipo de alimentación eléctricaprevista. Se ha seleccionado el ámbito hospitalario porque es una de las construcciones con mayor nivel de equipamiento (equipos de electro medicina con unas condiciones de uso muy restrictivas) y donde he desarrollado gran parte de mi actividad profesional pudiendo acceder a casos reales para su estudio y análisis. “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” PARTE I. OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 22 Como los casos que permiten el análisis son hospitales reales con acceso al proyecto inicial así como a la verificación de lo ejecutado al tratarse de hospitales en funcionamiento se resumirá la infraestructura eléctrica empleada vía Anexos a este documento (Anexo I y II) donde de forma escrita y gráfica se abordarán los datos principales para el estudio. Los principales parámetros de evaluación de la técnica correctora prevista se escogen en base a la normativa sectorial de aplicación (UNE 50310:2007 y UNE 60601), explicando la metodología seguida en ellas. Figura 1-2. Desarrollo normativo CEM. [Fuente norma IEC 60601] En ese capítulo introductorio sobre la CEM también se abordará como en un Complejo Hospitalario se está obligado a tomar contramedidas en arquitectura relacionadas con CEM, en aras a garantizar la estabilidad del cero de las técnicas de señalización con las que se transmite, tanto en la Intranet de Control Industrial como en la Intranet Asistencial, consistente en centralizar todas las comunicaciones sobre los mismos cuartos (Repartidores Satélites) y garantizar por diseño que el cero de la técnica de señalización para transmisión asociado a cada cuarto proceda de la misma referencia de neutro del mismo centro de transformación. Es decir se justificará como nuevamente desde el diseño constructivo inicial se puede permitir lograr un contexto electromagnético más amable para el funcionamiento del complejo hospitalario. Una vez comprendida qué es la compatibilidad electromagnética y su importancia en inmuebles destinados a uso hospitalario, se pasará a evaluar la misma con los parámetros ya mencionados y que se desarrollarán en profundidad en capítulos posteriores. “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” PARTE I. OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 23 Para ello sobre dos edificios reales (Nuevo Hospital de Burgos y Hospital Universitario de Ceuta) con redes ejecutadas (una TN-S y otra TT) se procederá a: - Justificar y explicar la red de tierras proyectada y ejecutada en cada uno de los casos. Para ello se partirá de los proyectos de ejecución realizados y de las medidas de puesta en marcha y recepción obtenidas en cada centro. - Simular mediante software específico el impacto electromagnético en zonas concretas del Hospital. Figura 1-3. Foto Nuevo Hospital Universitario de Burgos y Hospital Universitario de Ceuta. [Fuente: Estudio Inglada-Arévalo Arquitectos] Para cerrar la tesis y dando cumplimiento al segundo objetivo propuesto se analizarán las simulaciones realizadas evaluando si existe alguna ventaja técnica que minimice las interferencias electromagnéticas en el ámbito hospitalario debido a la alimentación eléctrica de los equipos y su puesta a tierra asociada. Así mismo se analizarán que técnicas de diseño y construcción pueden ser más beneficiosas en esta materia que sean fácilmente implementadas en fase de diseño y obra del complejo hospitalario. http://3.bp.blogspot.com/-Ax3g6lXjedM/TnONQNpjY4I/AAAAAAAABWA/WnDemebAIww/s1600/hospital-universitario-de-ceuta-2.jpg “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” PARTE I. OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 24 1.4.2 METODOLOGÍA PARA EL DESARROLLO DE LOS OBJETIVOS Como se ha comentado en el epígrafe anterior gran parte de la tesis y en concreto el primero de los objetivos expuestos se basa en una fuerte revisión documental de las normas y reglamentos de nuestro entorno. De la normativa sectorial de aplicación se esbozará lo contenido en el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT), aprobado en Real Decreto 842/2002 el 2 de agosto de 2002 y sus Instrucciones Técnicas Complementarias de Aplicación que son: - En la ITC-BT-08 que es donde se regulan los sistemas de conexión del Neutro y de las masas en las redes de distribución. - En la ITC-BT-24 que es donde se define la protección contra contactos indirectos, en función de los diferentes esquemas. Íntimamente relacionadas con las normas anteriores y por orden de aparición y aplicación temporal se resumirá lo establecido en las normas UNE y UNE HD (Harmonized Document) de empleo en el sector, en concreto: - Norma UNE-20460-3-31: “Instalaciones eléctricas en edificios. Determinación de las características generales”. - Norma UNE-20460-4-41: “Instalaciones eléctricas en edificios. Protección para garantizar la seguridad. Protección contra los choques eléctricos”. - Norma UNE-HD-60364-1: “Instalaciones eléctricas de baja tensión. Principios fundamentales, determinación de las características generales, definiciones”. - Norma UNE-HD-60364-4-41: “Instalaciones eléctricas en edificios. Protección para garantizar la seguridad. Protección contra los choques eléctricos”. También tiene gran relevancia para el análisis, lo establecido en las guías de diseño de carácter autonómico. Hay Comunidades Autónomas con un alto grado de desarrollo normativo propio, y normas UNE complementarias a las anteriores que son relevantes para el estudio. En concreto se analizarán como base del desarrollo previsto: - Guía de esquemas de suministro y sistemas de distribución en Centros Hospitalarios. SACYL (Servicio de Salud de Castilla y León). - Norma UNE-20460-7-71: “Instalaciones eléctricas en edificios. Reglas para instalaciones y emplazamientos especiales. Locales de uso médico”. “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” PARTE I. OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 25 - Norma UNE-EN 50310: “Aplicación de la unión equipotencial y de la puesta a tierra en edificios con equipos de tecnología de la información. En el ámbito de las normativas internacionales se han tomado como referencia las siguientes: - Código Eléctrico Nacional Americano (NEC), “National Electrical Code), NFPA-70” - Norma Francesa, “Installations électriques á base tensión, NFC 15 100” - Reglamento Eléctrico Portugués, “Regras Técnicas das Instalações Eléctricas de Baixa Tensão, RTIEBT”. - Regulación Eléctrica Británica, “IEE Wiring Regulations, BS7671”. - Normas IEC de la Comisión Electrotécnica Internacional, “IEC 60364, Electrical Installations for Buildings” Para esta elección se ha tomado en consideración, por un lado la cercanía de los países (países con los que hay una interconexión eléctrica con España) y por otro el grado de desarrollo normativo del país de referencia, así como la experiencia adquirida profesionalmente en el diseño eléctrico en algunos de esos países que me ha permitido no solo la lectura aséptica de la norma sino la validación de su contenido con los responsables administrativos de cada lugar. Todo ese análisis normativo junto con la bibliografía especializada referida permitirá generar una propuesta de norma modificando la ITC-BT-08 del REBT sobre “Sistemas de conexióndel neutro y de las masas en redes de distribución de energía eléctrica” en función de la utilización del inmueble ya que en la actualidad el REBT sólo exige que la elección de uno de los tres esquemas debe hacerse en función de las características técnicas y económicas de cada instalación, dejando al proyectista libertad para seleccionar el esquema de conexión a tierra más conveniente. Para el análisis de la CEM en los recintos de los hospitales comentados se ha optado por la simulación mediante software específico del comportamiento de la red en los recintos de complejo. Se modela el sistema de tierras obtenido previamente de los planos con los esquemas en formato AUTOCAD (base del cálculo) y se parametriza en base a los valores reales obtenidos en la puesta en marcha y posterior mantenimiento. Como se adelantó anteriormente se ha seleccionado el Nuevo Hospital Universitario de Burgos, diseñado por PROMEC S.A. empresa de ingeniería donde el doctorando desarrolla su actividad laboral como Director Técnico, siendo responsable de su diseño y Dirección de ejecución, y que tiene implantado un sistema TN-S. El sistema a simular por “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” PARTE I. OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 26 tanto está disponible y los valores de paso a tierra son reales y verificados con medidas de campo previo a la entrega de la obra realizada en diciembre de 2012. Por otro lado se ha seleccionado el Hospital Universitario de Ceuta al ser un centro hospitalario diseñado con un régimen de neutro TT y disponer de toda la documentación de diseño al haber colaborado puntualmente con el INGESA (Instituto Nacional de Gestión Sanitaria) en la puesta en marcha y haber tenido el permiso de la Dirección Facultativa de la Obra, Arévalo – Inglada Arquitectos para su empleo en esta Tesis. En este caso la red a modelar si estaba definida pero no así los valores reales de funcionamiento de paso a tierra. Por eso en este caso se ha tenido que hacer una medición de campo de estos parámetros con objeto de fijar de forma precisa y sin ambigüedad los valores de simulación. Se ha optado por la simulación mediante un software para la obtención de los parámetros requeridos por distintos motivos: - Las mediciones de campo no son significativos cara a una posible inter comparación de valores ya que los recintos en estudio son distintos y los receptores existentes difieren sustancialmente. Es decir no se podría evaluar de forma directa el comportamiento de un hospital concreto bajo otro régimen de neutro y por tanto la bondad (pertinencia) o no del mismo para la distribución eléctrica de los receptores. - Los equipos de electro medicina instalados disponen en general de transformador de aislamiento propio, es decir, hay una separación galvánica entre los elementos alimentados por el equipo y la red eléctrica del hospital. Esta práctica, no muy conveniente desde el punto de vista de la comunicaciones ya que traslada el punto origen de las señales transmitidas una vez atraviesan el receptor pudiendo generar problemas en las medidas tomadas, es práctica habitual de los fabricantes precisamente al no confiar en la estabilidad eléctrica de la instalación general del hospital. Por tanto medir en punto terminal en cualquier caso sería irreal puesto que en ningún caso la red tiene continuidad hasta punto de uso. Uno de los puntos que se verá en conclusiones precisamente es que si se dotase a los hospitales de una red segura y fiable cara al fabricante del equipo de electro medicina se podría eliminar el transformador de aislamiento interno generando un mejor funcionamiento del equipo por diseño constructivo de forma directa. - No hay espacio físico en los espacios hospitalarios más significativos para una medición directa según recomendaciones normativas. En concreto los espacios y distancias marcados en la norma UNE.EN 61000-4-8:2011 “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” PARTE I. OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 27 “Compatibilidad Electromagnética (CEM). Ensayos de inmunidad a los campos magnéticos a frecuencia industrial” en su punto 8 están pensados para ensayos en laboratorios no compatibles con espacios o habitáculos con alta densidad de ocupación y de tamaño limitado. - Hay experiencias contrastadas en la bibliografía, que se expondrá en distintos epígrafes del presente documento, que justifica que el software empleado tiene una precisión y aproximación a la realidad muy buena lo que lo posibilita, en escenarios como el elegido, su empleo con alto grado de fiabilidad. Tras un análisis del software de simulación disponible en el mercado se ha optado por emplear las aplicaciones ETAP y CST Estudio. Se empleará el ETAP para las simulaciones eléctricas y el CST para la simulación electromagnética. En primer lugar, con el simulador ETAP, se realizan las simulaciones de los dos escenarios conocidos: el del Nuevo Hospital Universitario de Ceuta con distribución TT, y el del Hospital Universitario de Burgos con distribución TN-S. Este simulador permite obtener las corrientes de funcionamiento del esquema de baja tensión basado en los planos de ambos hospitales. Aquí se tratará de ver los distintos valores obtenidos en una situación estacionario de funcionamiento del complejo hospitalario, pudiendo evaluar corrientes de defecto previstas, de retorno por el neutro y desequilibrio entre neutros entre centro de transformación de servicio y cargas. En segundo lugar, con el simulador CST, se va a reproducir un escenario simplificado de cada hospital. Con este tipo de simuladores, aparte de obtener una simulación eléctrica parecida a la mencionada con el ETAP, se puede obtener el campo eléctrico y magnético debido a éstas. Para ver la influencia que tiene la distribución de las puestas a tierra, se va a simular el mismo esquema con los dos tipos de distribuciones. Aunque se dedica un Anexo específico a la descripción detallada de los mismos se describe de forma resumida el funcionamiento de cada uno de ellos: ETAP: es una herramienta especializada en la simulación de sistemas de potencia. Mediante los diversos tipos de simulación que se pueden realizar, esta herramienta permite una completa caracterización del sistema real. De forma similar a otro tipo de simuladores de esta clase, permite obtener los voltajes, corrientes y potencia que discurren por los distintos elementos del sistema simulado. Para ello, se pueden utilizar los tipos de simulación ‘Load Flow’ y ‘Unbalanced Load Flow’. La diferencia entre ellos, es que el segundo tiene un comportamiento más real si se “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” PARTE I. OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 28 combinan cargas monofásicas y trifásicas como las existentes en los inmuebles destinados a uso hospitalario. Los resultados se obtiene mediante los siguientes métodos matemáticos de cálculo: Newton-Raphson, Newton-Raphson adaptativo, método desacoplado rápido y método Gauss-Seidel. De especial interés para el estudio realizado es su módulo ’Ground System’, basado en elementos finitos que permite el diseño y análisis de puesta a tierra. En el esquema de conexión a tierra de los elementos es posible elegir entre los distintos modelos: TT, TN- S, TN-C ó TN-C-S. Con la herramienta de detección automática de tierras, a través de un código de colores, permiteal usuario una clara distinción de cómo están conectados los distintos elementos del sistema a tierra y modelar cualquier instalación de las proyectadas. Este simulador presenta el inconveniente de no calcular los campos eléctricos ni magnéticos que se generarían debido a las corrientes que circulan a través de los distintos elementos del sistema. Figura 1-4. Logo programa de cálculo empleado y outputs tipo. [Fuente: http://etap.com] CST Studio: es un conjunto de módulos de simulación electromagnética en 2d y 3d que permiten simular un amplio abanico de escenarios. Entre todos los módulos disponibles, para nuestro objetivo cabe destacar el CST EM Studio, orientado a simulaciones de baja frecuencias, y el CST Cable Studio dedicado al análisis de integridad de señal, emisiones conducidas, emisiones radiadas y susceptibilidad electromagnética de estructuras de cables. http://etap.com/ “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” PARTE I. OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 29 En este segundo módulo, aparte de tener una herramienta para definir las características de los cables de forma sencilla, se puede crear un modelado 2d de ellos. Este modelo puede ser utilizado en el módulo ‘Circuit Simulator’ para realizar simulaciones junto con el resto de elementos del sistema para obtener los voltajes y corrientes de cada uno de ellos. Una vez conocidas estas corrientes pueden ser utilizadas como fuente de alimentación de los cables modelados en 3d, permitiendo calcular los campos eléctricos y magnéticos que se generan debido a ellas. Debido a que no es un programa específico de simulación de sistemas de potencia, es de compleja dificultad realizar un modelado de los componentes que lo forman. Figura 1-5. Logo programa de cálculo empleado y outputs tipo. Fuente: https://www.cst.com Por tanto la metodología a seguir en la parte de simulaciones se resume en los siguientes puntos: a. Modelado de la red de tierras de los hospitales considerados en el programa ETAP. b. Obtención de las corrientes de funcionamiento de ambos hospitales en régimen permanente es decir a condiciones de carga prevista, logrando evaluar las corrientes de retorno por el neutro. c. Generación con el simulador CST de un escenario simplificado de cada hospital. https://www.cst.com/workshops “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” PARTE I. OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 30 d. Obtención del campo eléctrico y magnético en los ambientes de cada hospital en su funcionamiento habitual y comparación de los resultados obtenidos. e. Simulación del comportamiento del Hospital Universitario de Ceuta, construido y simulado con un régimen de neutro TT bajo un sistema teórico TN-S y comparación de los resultados obtenidos con la simulación inicial. Logrados los datos necesarios en todas las situaciones previstas se generará un capítulo de conclusiones donde se expondrá el cumplimiento de las hipótesis descritas y las propuestas de las técnicas correctoras vía cambios en la normativa sectorial vigente de aplicación. “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” PARTE II. ESTADO DEL ARTE 31 PARTE II: ESTADO DEL ARTE “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” PARTE II. ESTADO DEL ARTE 32 “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” PARTE II. ESTADO DEL ARTE 33 2 CAPÍTULO 2: CONCEPTO DE RÉGIMEN DE NEUTRO. TIPOLOGÍAS Y CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTALES. 2.1 CONCEPTO DE REGIMEN DE NEUTRO. ASPECTOS CONSTRUCTIVOS. Como se define y explica perfectamente en la ITC 18 del REBT la puesta a tierra, también llamado régimen de neutro, “es la unión eléctrica directa, sin fusibles ni protección alguna, de una parte del circuito eléctrico o de una parte conductora no perteneciente al mismo mediante una toma de tierra con un electrodo o grupos de electrodos enterrados en el suelo”. ¿Qué se busca con esta unión? Básicamente “conseguir que en el conjunto de instalaciones, edificios y superficie próxima del terreno no aparezcan diferencias de potencial peligrosas y que, al mismo tiempo, permita el paso a tierra de las corrientes de defecto o las de descarga de origen atmosférico”. En definitiva las puestas a tierra se establecen principalmente con un triple objetivo: - Limitar la tensión que, con respecto a tierra, puedan presentar en un momento dado las masas metálicas de la instalación protegiendo consecuentemente al usuario de una tensión de contacto que sea peligrosa para él o el entrono. - Asegurar la actuación de las protecciones proyectadas, especialmente Dispositivos Diferenciales Residuales (DDR) o equivalentes. - Eliminar o mitigar el riesgo que supone una avería en los componentes eléctricos de la instalación eléctrica. Es decir el gran propósito de la puesta a tierra de partes metálicas (no activas) accesibles y conductoras, es la de limitar su accidental puesta en tensión con respecto a tierra por fallo de los aislamientos. Con esta puesta a tierra, la tensión de defecto (Vd) generará una corriente de defecto (Id) que deberá hacer disparar los sistemas de protección cuando la Vd pueda llegar a ser peligrosa. Esta medida de protección va encaminada a limitar la tensión máxima de contacto (UL) a la que, a través de contactos indirectos, pudieran someterse las personas así como la “ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL RÉGIMEN DE NEUTRO EN LA COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA EN EDIFICIOS HOSPITALARIOS. PROPUESTA DE UNA NUEVA TECNICA CORRECTORA” PARTE II. ESTADO DEL ARTE 34 máxima intensidad de contacto (Imc). Los límites deberán ser inferiores a los básicos que citan las normas de aplicación. Así el R.E.B.T. toma como límite para la tensión de contacto (Uc) 50V (en vez de 65V por ejemplo de las normas alemanas) por tanto la intensidad de paso máxima por el cuerpo humano la deja limitada a Imc =50/1.300=38,5 mA al ser la resistencia media de un ser humano del orden de los 1300 Ohmios. La red de puesta a tierra debe garantizar que la resistencia total del circuito eléctrico cerrado por las redes y las puestas a tierra y neutro, bajo la tensión de defecto (Vd), de lugar a una corriente Id suficiente para hacer disparar a los dispositivos de protección diseñados en la instalación, en un tiempo igual o inferior a 0,4 segundos, para una tensión no superior a 230 voltios (según ITC-BT-24 del REBT). Es decir la protección de puesta a tierra deberá impedir la permanencia de una tensión de contacto Uc superior a 50 V en una pieza conductiva no activa (masa), expuesta al contacto directo de las personas. Cuando el local sea conductor, la tensión de contacto deberá ser inferior a 24 V. Para que la intensidad de defecto Id sea la mayor posible y pueda dar lugar al disparo de los sistemas de protección, la red de puesta a tierra no incluirá en serie las masas ni elementos metálicos resistivos distintos de los conductores en cobre destinados y proyectados para este fin. Siempre la conexión de las masas y los elementos metálicos a la red de puesta a tierra
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