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El Sistema Eléctrico Hospitalario: Seguridad y Funcionamiento, Apuntes de Ingeniería Biomédica

Apuntes generales de sistemas de electricidad desde la ingeniería hospitalaria

Tipo: Apuntes

2020/2021

Subido el 18/04/2021

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18/02/21
Sistema eléctrico en instalaciones médicas
RECORDAR:
El microchoque es más peligroso.
Hay pacientes que han muerto en cirugía por un microchoque, pero es las autopsias es difícil
comprobar que fue así y, por tanto, es tan importante asegurar la eliminación de estas situaciones lo
mejor posible.
La resistencia de la piel es alta, mientras que la interna (sangre, músculos, etc.) es más pequeña. El
valor de resistencia en la piel es de máximo 3 000 Ω, valor mínimo de 500 Ω y valor medio de 1 000 Ω
a 2000 Ω.
La pérdida total o parcial de energía eléctrica en un hospital puede causar importantes problemas:
El apagón de los sistemas de iluminación podría impedir la finalización de ciertas tareas médicas y/o
procedimientos quirúrgicos. Es importante tener equipos en back up para que en caso de que se
presente esta situación se pueda (por lo menos) estabilizar al paciente mientras se arregla el
problema (sea arreglando el daño o trasladando al paciente). Ej. Lámparas cieliticas de pie en back
up.
La falta de energía eléctrica podría provocar la inutilización de ciertas pruebas de diagnóstico, así
como la pérdida de recursos vitales como los del banco de sangre por falta de refrigeración. Son
problemas que se presentan de forma indirecta al paciente o el personal, por ejemplo, las muestras
de sangre deben estar refrigeradas, aunque el sistema de energía se corte (son parte del sistema
esencial).
La falta de alimentación eléctrica de sistemas electromecánicos de soporte vital como equipos de
respiración asistida, máquinas de diálisis, etc., podría ser fatal para el paciente.
OJO: El ingeniero clínico es el encargado de dar la señal de inicio de cirugías en la mañana, dado que entre
sus labores se encuentra la de revisar todo el estado de los equipos como las lámparas cieliticas, equipo de
electrocirugía, máquina de anestesia, etc. por medio de checklist u otras herramientas.
La seguridad, en cuanto a la utilización, es otro de los criterios particularmente importantes del diseño en las
instalaciones hospitalarias porque:
El contacto del personal médico con equipos eléctricos es una rutina diaria.
El estado físico de los pacientes puede hacerlos muy vulnerables al peligro asociado al choque
eléctrico. Choques eléctricos que no afectarían seriamente a una persona sana podrían ser fatales
en un paciente.
El personal del mantenimiento de estas instalaciones tiene un contacto diario con equipos eléctricos
tanto en tareas preventivas como correctivas.
OJO:
Los multitomas o regletas están prohibidos en los quirófanos por norma de RETIE.
No debe haber tomas y cables al descubierto, con el fin de disminuir el riesgo eléctrico.
Capacitar al personal para que cualquier incidente mínimo sea notificado.
Sistema eléctrico hospitalario
El sistema eléctrico hospitalario se divide en forma general:
SISTEMA ELÉCTRICO NO ESENCIAL: Van desde el suministro normal a las cargas que no se juzgan como
vitales o esenciales pues no involucran un problema para un tratamiento o procedimiento que se esté
prestando al paciente. A este sistema van:
1. Equipos fijos de radiología, exceptuando urgencias o demás que van al sistema de equipos.
2. Equipos fijos en la cocina, excepto ventilación y extracción de humos en las campanas de la cocina
3. Equipos de calefacción
4. Equipos de esterilización y autoclaves
5. Ascensores no establecidos como carga esencial.
6. Equipos fijos de lavandería
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¡Descarga El Sistema Eléctrico Hospitalario: Seguridad y Funcionamiento y más Apuntes en PDF de Ingeniería Biomédica solo en Docsity!

Sistema eléctrico en instalaciones médicas

RECORDAR:

  • El microchoque es más peligroso.
  • Hay pacientes que han muerto en cirugía por un microchoque, pero es las autopsias es difícil comprobar que fue así y, por tanto, es tan importante asegurar la eliminación de estas situaciones lo mejor posible.
  • La resistencia de la piel es alta, mientras que la interna (sangre, músculos, etc.) es más pequeña. El valor de resistencia en la piel es de máximo 3 000 Ω, valor mínimo de 500 Ω y valor medio de 1 000 Ω a 2000 Ω. La pérdida total o parcial de energía eléctrica en un hospital puede causar importantes problemas:
  • El apagón de los sistemas de iluminación podría impedir la finalización de ciertas tareas médicas y/o procedimientos quirúrgicos. Es importante tener equipos en back up para que en caso de que se presente esta situación se pueda (por lo menos) estabilizar al paciente mientras se arregla el problema (sea arreglando el daño o trasladando al paciente). Ej. Lámparas cieliticas de pie en back up.
  • La falta de energía eléctrica podría provocar la inutilización de ciertas pruebas de diagnóstico, así como la pérdida de recursos vitales como los del banco de sangre por falta de refrigeración. Son problemas que se presentan de forma indirecta al paciente o el personal, por ejemplo, las muestras de sangre deben estar refrigeradas, aunque el sistema de energía se corte (son parte del sistema esencial).
  • La falta de alimentación eléctrica de sistemas electromecánicos de soporte vital como equipos de respiración asistida, máquinas de diálisis, etc., podría ser fatal para el paciente. OJO: El ingeniero clínico es el encargado de dar la señal de inicio de cirugías en la mañana, dado que entre sus labores se encuentra la de revisar todo el estado de los equipos como las lámparas cieliticas, equipo de electrocirugía, máquina de anestesia, etc. por medio de checklist u otras herramientas. La seguridad , en cuanto a la utilización, es otro de los criterios particularmente importantes del diseño en las instalaciones hospitalarias porque:
  • El contacto del personal médico con equipos eléctricos es una rutina diaria.
  • El estado físico de los pacientes puede hacerlos muy vulnerables al peligro asociado al choque eléctrico. Choques eléctricos que no afectarían seriamente a una persona sana podrían ser fatales en un paciente.
  • El personal del mantenimiento de estas instalaciones tiene un contacto diario con equipos eléctricos tanto en tareas preventivas como correctivas. OJO:
  • Los multitomas o regletas están prohibidos en los quirófanos por norma de RETIE.
  • No debe haber tomas y cables al descubierto, con el fin de disminuir el riesgo eléctrico.
  • Capacitar al personal para que cualquier incidente mínimo sea notificado.

Sistema eléctrico hospitalario

El sistema eléctrico hospitalario se divide en forma general:

  • SISTEMA ELÉCTRICO NO ESENCIAL : Van desde el suministro normal a las cargas que no se juzgan como vitales o esenciales pues no involucran un problema para un tratamiento o procedimiento que se esté prestando al paciente. A este sistema van: 1. Equipos fijos de radiología, exceptuando urgencias o demás que van al sistema de equipos. 2. Equipos fijos en la cocina, excepto ventilación y extracción de humos en las campanas de la cocina 3. Equipos de calefacción 4. Equipos de esterilización y autoclaves 5. Ascensores no establecidos como carga esencial. 6. Equipos fijos de lavandería
  1. Resto del alumbrado del edificio no recogido explícitamente como carga esencial critica. Puede excluirse oficinas y zonas de administración (opcional)
  • SISTEMA ELÉCTRICO ESENCIAL → Subdividido en: o Sistema de equipos → Administra energía a los equipos que deben estar totalmente en funcionamiento tales como bombas eléctricas, aire acondicionado, etc. o Sistema de emergencia : Se derivan dos ramales ▪ Ramal vital : Van aquellas cosas importantes para prestar el servicio al usuario pero que no están totalmente involucradas con estos. Por ejemplo:
  1. Señales y alumbrado de los medios de salida (evacuación)
  2. Sistemas de alarma y alerta.
  3. Sistemas de Comunicaciones.
  4. Cuartos de Generadores.
  5. Ascensores esenciales → Transportan a pacientes, pues los de uso público son más pequeños y en los esenciales entran camillas + personal + equipos. OJO: Durante una situación que deje en operación solo los ascensores esenciales, se debe asegurar que efectivamente sean utilizados solo para transportar pacientes.Ramal crítico : Se encarga de todos la iluminación y tomacorrientes seleccionados en áreas críticas, tales como:
  6. Salas y Áreas de Urgencia y Unidades de cuidados intensivos
  7. Áreas de Neonatos
  8. Despacho de farmacia
  9. Puestos de enfermeras
  10. Laboratorios OJO: Cuando la red normal falla, el principal sistema que quedará sin suministro de energía es el de cargas NO esenciales, pues en las demás se conmuta a la planta de emergencia (Plan B). Sin embargo, en caso de que el sistema de emergencia falle, quedará funcionando la UPS, ala que va conectado el ramal crítico (Plan C) y esa es la principal diferencia entre ramal vital y ramal crítico.

SISTEMA ELÉCTRICO NO

ESENCIAL

SISTEMA ELÉCTRICO

ESENCIAL

SISTEMA DE EMERGENCIA

RAMAL VITAL RAMAL CRÍTICO

SISTEMA DE EQUIPOS

Ascensor de pacientes ESENCIAL (Sistema de emergencia – ramal vital) Calandra (Equipo de lavandería) NO ESENCIAL NOTA: La calandra es una especie de plancha muy grande utilizada para planchar sabanas, esta maneja altas temperaturas para ayudar al control de microorganismos. Sala de espera de un hospital (ILUMINACIÓN) NO ESENCIAL NOTA: Si se tratara del aire acondicionado, iría al sistema de equipos.

Red eléctrica hospitalaria

Hace referencia a lo que nos provee de esa energía para que todo funcione bien. Se conforma por:

  • Operador de red y sistemas auxiliares de suministro de energía.
  • Cables de conexión → Permiten la distribución externa (desde la industria) e interna (cableado del hospital.
  • Elementos o dispositivos de protección.

Operador de la red

Cada región tiene un operador de red distinto, en Cali es EMCALI. Generalmente es una empresa de servicios públicos encargada de la planeación, de la expansión y de las inversiones, operación y mantenimiento, generación y distribución de todo o parte de un Sistema de Transmisión Regional o un Sistema de Distribución Local. El operador de la Red se encarga de suministrar el fluido eléctrico a los usuarios. Para prestar el servicio el operador de red requiere:

  • Generación
  • Transmisión
  • Distribución
  • Comercialización El operador se encarga de llevar la electricidad por medio de los cables adecuados (características necesarias como grosor, aislamiento, etc.) hasta las instalaciones de los usuarios.
  • Esta electricidad se entrega en un punto específico, en los valores de tensión acordados y con la disponibilidad de potencia requerida.
  • A ese punto, el usuario se conecta con los cables adecuados y comienza el proceso de distribución interna.
  • La tierra es una responsabilidad del usuario que depende de características y/o necesidades propias de cada uno. El operador de red lleva la energía de la central al hospital, pero en el hospital se debe tener un lugar donde se reciba esa energía y se transforme para poder ser utilizada en el establecimiento, esto es a través de las SUBESTACIONES afuera del hospital. OJO: No los establecimientos que prestan el servicio de salud tienen una subestación, pero se busca que éstas si lo tengan. VIDEO : La energía se genera en termoeléctricas, hidroeléctricas y parques eólicos ubicados en sitios alejados. Para transportarla se utilizan torres y líneas de transmisión. Una subestación eléctrica son instalaciones formadas por equipos eléctricos que permiten la transformación, conversión de voltaje, protección, control, regulación y distribución de la energía eléctrica.

RED ELÉCTRICA

Elementos o dispositivos de protección Cables de conexión: Distribución (externa e interna) Operador de red y los sistemas auxiliares de suministro de energía

VIDEO : El seccionador es capaz de aislar un circuito electrico. Se usa como mecanismo de seguridad. Un seccionadr usa las propiedades dielectricas naturales del aire. En posición cerrada, el seccionador deja pasar la corriente y en posición abrierta crea una brecha de aire entre dos conductores, permitiendo un corte cisible y fiable del circuito. Un seccionador se compone de barras de aluminio y de puntos de contacto de cobre, capaces de soportar una sobretensión. Así mismo, tiene un motor eléctrico que activa el mecanismo. OJO: Dado que la conducción de la electricidad dependerá de la distancia de los conductores, dependiendo del voltaje trabajado en la subestación será estructurado el seccionador con distancia más o menos amplias. Los seccionadores deben ser muy resistentes a situaciones externas.

  • INTERRUPTOR : Entre ellos se encuentran los que conocemos como “los break de la casa”. Los interruptores trabajan de forma similar a los seccionadores, pero con tensiones más bajas. Arcos eléctricos → Se puede definir un arco como una descarga de corriente eléctrica que atraviesa el espacio entre dos contactos. Cuando un interruptor abre un circuito con carga o por despejar una falla es inevitable la presencia del arco eléctrico. Los arcos eléctricos pueden ser destructivos y varían de acuerdo al tamaño o intensidad de la carga manejada, además de la cantidad de corriente presente. Durante la presencia del arco se mantiene la circulación de corriente en el circuito de potencia. o Los arcos son formados cuando los contactos de un interruptor están abiertos bajo una carga. o Los arcos pueden ser destructivos y varían en cuanto a tamaño e intensidad. o El tamaño del arco depende de la cantidad de corriente presente cuando los contactos son separados. Las características del arco dependen, entre otras cosas de: o La naturaleza y presión del medio ambiente donde se induce. o La presencia de agentes ionizantes o desionizantes. o La tensión entre los contactos y su variación en el tiempo. o La forma, separación y estructura química de los contactos. o La forma y composición de la cámara apaga chispa. o Sistema de extinción del arco. Usualmente, dentro de los interruptores hay sistemas de extinción del arco eléctrico, para poder evitarlos.

Al trabajar en hospitales no veremos enfrentados a distintos tipos de interruptores, tales como los interruptores automáticos (“Tacos”) VS los equipos de protección (Fusibles) → El primero se define como “Dispositivo diseñado para que abra el circuito automáticamente cuando se produzca una sobrecorriente predeterminada o un cortocircuito” (algunos tipos se conocen como GFCI → utilizados en baños y zonas húmedas). Mientras que los fusibles son elementos que interrumpen el flujo de corriente, si esta pasa del límite o valor nominal. Físicamente se queman si se excede el valor nominal. Hay que reemplazarlos por nuevos y del mismo valor, si se llegan a quemar (se encuentran tanto en la subestación como en distintos equipos y dispositivos biomédicos, por lo que se recomienda tener fusibles de distintos valores en back up o stock). OJO: Se recomienda tener en el back up o stockAccesorios (brazaletes, termómetros, etc.), elementos eléctricos (resistencias, fusibles, etc.), entre otros. TRANSFORMADORES: El transformador eléctrico es un dispositivo que permite elevar o disminuir el voltaje en un circuito por medio de un campo magnético, manteniendo una misma potencia, también se puede usar para aislar eléctricamente un circuito. Usualmente, en el transformador se aplica un voltaje de corriente alterna que a través de todos sus componentes ferromagnéticos genera un campo electromagnético en el devanado primario que pasa al secundario generando una fuerza electromotriz. Los sistemas eléctricos de corriente alterna casi siempre son sistemas trifásicos, tanto para la producción como para el transporte y la distribución de la energía eléctrica. Transformador trifásico: Es una máquina eléctrica que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico trifásico, manteniendo una relación entre sus fases la cual depende del tipo de conexión de este circuito. Las partes de un transformador son:

  • DEVANADO PRIMARIO : El devanado primario está conectado directamente a la fuente de energía y recibe la fem de corriente alterna que se quiere aumentar o disminuir desde la línea de suministro. Puede ser un devanado de bajo o alto voltaje, dependiendo de la aplicación y tipo de transformador trifásico del que se dispone.
  • DEVANADO SECUNDARIO : El devanado secundario es el que suministra el potencial transformado trifásico a la carga y es donde se genera la fuerza electromotriz (voltaje) por el cambio de magnetismo en el núcleo al cual rodea. Puede ser un devanado de bajo o alto voltaje, dependiendo de la aplicación del transformador eléctrico.
  • Sistema equipotencial de conexión a tierra
  • Un transformador de aislamiento → con relación de 1 a 1 (es decir, no es reductor, ni elevador de tensión).
  • Un monitor de aislamiento que vigila: o La resistencia de aislamiento (o corriente de fuga) → recordar que la resistencia máxima en un quirófano debe ser de 0,2 Ω, esto debe ser monitoreado en este tablero. o La carga del transformador. o La temperatura del mismo. Las temperaturas que se suelen manejar en los tableros de aislamiento es entre 10 °C y 50 °C máximo. Si se sobrepasa la temperatura una alarma visual y auditiva se activará.
  • Un indicador remoto de alarma y prueba instalado dentro o fuera del quirófano: o Tienen como objetivo informar de inmediato al personal a través de una señal audiovisual cualquier problema.
  • Interruptores del tablero y barra de tierra. Entre los beneficios de los tableros de aislamiento se destacan:
  • El tablero de aislamiento permite la protección del paciente y del personal médico contra las corrientes de fuga.
  • Detecta las fallas a tierra de equipos conectados al mismo para evitar riesgos. Característica muy importante.
  • Tener un monitoreo constante de las corrientes de fuga de todo el sistema eléctrico que se alimenta desde el tablero hasta los equipos biomédicos.

PLANTA DE EMERGENCIA Y OTRAS FUENTES DE ENERGÍA

Toda institución hospitalaria debe cumplir con este plan B (dispuesto en la norma NTC 2050 y RETIE), que se activará cuando el operador de red no pueda suministrar esa energía. Debido a que las IPS deben seguir funcionando, aunque el fluido eléctrico desde el operador de la red se interrumpa, se requiere de una planta auxiliar que provea a la IPS de electricidad, mientras el servicio se reestablece. Dura unos ciclos en arrancar → por ello, hay ciertos equipos críticos que se deben alimentar de una UPS. RECORDAR: La planta de emergencias y otras fuentes de energía van al sistema eléctrico esencial. GRUPO ELECTRÓGENO (es lo mismo que la PLANTA DE EMERGENCIA): La falla del suministro de energía eléctrica, en el hospital, puede ocasionar pérdida de vidas humanas, por ello se considera el más vital de todos los sistemas ingenieros y se exige un suministro auxiliar, sustituto o de emergencia. 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 (la periodicidad depende de las indicaciones del fabricante y es importante notificar a las distintas áreas que ese mantenimiento se va realizar, así mismo, cuando se va a poner a prueba la planta de emergencia, asegurando o procurando que la UPS y las baterías de los equipos funcionen adecuadamente), pues se debe intentar mantenerla en la conmutación automática.

  • Antes del mantenimiento → verificar baterías y demás acciones necesarias para verificar que todo está funcionando adecuadamente (como la conexión de los equipos a las tomas naranjas).
  • Durante el proceso → Asegurar que ningún equipo falle.
  • Después del mantenimiento → Verificar que se realice la carga de las baterías. ¿QUÉ SE DEBE TENER EN CUENTA A LA HORA DE INSTALAR UNA PLANTA ELÉCTRICA DE EMERGENCIA? Ubicación : Lo ideal es instalarla en un lugar de fácil acceso e iluminado (preferiblemente natural pero también con artificial) para facilitar las operaciones de mantenimiento. Las plantas eléctricas se pueden instalar fuera o en el interior (asegurando el espacio suficiente para todos los procesos que se deban realizar allí sin causar molestias a zonas asistenciales → es recomendable, por lo tanto colocar cabinas

insonorizadas). Se ofrecen cabinas insonorizadas para atenuar el ruido cuando las plantas eléctricas se coloquen a la intemperie. OJO: Donde esta ubicada la planta de emergencia y la subestación, debe haber señalización adecuada por riesgo eléctrico y deben tener control de acceso (solo personal autorizado). Montaje : Las plantas eléctricas deberían montarse sobre superficies niveladas, utilizando soportes anti- vibratorios si fuera necesario. La mayoría de las superficies niveladas son idóneas, aunque debería consultar con un ingeniero civil para montajes sobre tierra o techo. Es recomendable hacerla en el primer piso. Ventilación y refrigeración : Es importante asegurarse de que la planta eléctrica disponga de suficiente ventilación para mantenerlo refrigerado y eliminar el exceso de emanaciones gaseosas y de calor producidas por la combustión del motor. No suele ser un cuarto de ladrillo encerrado, sino de alambre con buena ventilación. Los grupos electrógenos automáticos están compuestos principalmente por:

  • Motor de combustión interna
  • Generador de corriente alterna
  • Transferencia → ayuda a controlar el paso de sistema eléctrico normal a la planta de emergencia y viceversa.

o Circuito de control de transferencia

o Circuito de control de arranque y paro

o Instrumentos de medición

o Control electrónico basado en un microprocesador

  • Tanque de combustible
  • Silenciador → disminuye los niveles de ruido, sobre todo al encenderse. Nota: Manual de operación y mantenimiento de las plantas eléctricas IGSA **CICLO DE OPERACIÓN DE UNA PLANTA DE EMERGENCIA
  1. Arranque del motor.** Cuando se presenta alguna falla de energía (corte total o por debajo del 15 %), manda la señal al grupo generador para que arranque. 2. Transferencia (cambio de red normal a red de emergencia). Cuando el generador alcanza la tensión y frecuencia nominal, el control lo detecta y permite que se realice la transferencia y así proveer la energía eléctrica necesaria para soportar la carga suministrada por el generador. Da soporte a los equipo o sistemas conectados al sistema esencial. 3. Retransferencia (Cambio de red de emergencia a red normal). Cuando regresa la energía de la Red eléctrica comercial, el control lo detecta, se encarga que la retransferencia se realice y hace parar el generador. **4. Desfogue o enfriamiento del motor.
  2. Paro del motor.** Usualmente en pueblos o zonas alejadas donde falla el sistema de energía

Cableado de distribución

CONVENCIÓN DE COLORES : En las normas se han designado los colores de los aislantes de los cables, dependiendo del uso, tensión y sistema. Con esto se logra que haya una uniformidad en el cableado y se puedan lograr las condiciones de seguridad en la manipulación de dichos cables. Esto se encuentra en el RETIE. CLAVIJA : Dispositivo que por inserción en un tomacorriente establece una conexión eléctrica entre los conductores de un cordón flexible y los conductores conectados permanentemente al toma corriente. Deben tener el pin de tierra. RECORDAR: Verificar la continuidad del cable del equipo, para fase, tierra y neutro y demás características externas antes de enviar a mantenimiento correctivo a un equipo. Los cables suelen fallar por una fractura en éste al ser pisado con una mesa. RECEPTÁCULOS : Usos → la mayoría de los equipos que consumen electricidad vienen con su clavija para ser conectados a receptáculos. Otros equipos de mayor potencia necesitan un tablero de alimentación ▪ Requerimientos: compatibilidad, cantidad, acceso. ▪ Capacidad: todos deben especificar la capacidad de manejo de tensión y corriente. Algunos malos hallazgos son: Tomas dañados. Deben notificarse a mantenimiento locativo y mientras se revisa, se le coloca cinta para comunicar que está dañado al personal.

Daños en cables, puede que este funcionando pero representa un riesgo. Daños en cable, cable pelado.

Pruebas

Pruebas eléctricas

No solo se debe hacer mantenimiento a los equipos sino al entorno. Para estas pruebas eléctricas se debe tener un multímetro en buen estado, herramientas como destornillador, vestimenta de seguridad (guantes, gafas, etc.). RECORDAR:

  • Resistencia entre tierra – neutro: < 0 ,2 V

Pruebas mecánicas

Para asegurar que un equipo no se desconecte sin darnos cuenta. Se hace uso de clavijas y un dinamómetro. Se revisa cada uno de los agujeros. Se busca que se tenga una fuerza de al menos 115 g fuerza.