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