Energía Critica para Hospitales.pdf

Energía Critica para
Hospitales
Energía de Respaldo, de Reserva y de Emergencia para Hospitales
Preparado por: Ingeniero Saul Orozco Sequeira 1

NFPA CODE AND STANDARS
• NFPA 99 (Chapter 6) Electrical
System 2018
• 6.7.5 EES Type 1
• 6.7.6 EES Type 2
• NFPA 70 EES ( Essential electrical
System) (2017)
• Article 517
• Article 700
• Article 701
• Article 702
• Article 708
• APS ( Alternate Power Source)

NFPA CODE AND STANDAR
• NFPA 101 (Chapter 7 & 9 )
• Life Safety
• NFPA 110
• EPS ( Emergency Power Supply)
• EPSS (Emergency Power Supply
Systems)

NFPA 99
• NFPA Capitulo 6
• Aborda los peligros asociados a los sistemas de
distribución de energía eléctrica en los centros
sanitarios de cuidado de la salud, como Hospitales,
centros de atención medica, etc..
• Las instalaciones sanitarias tienen requisitos de
sistemas eléctricos únicos en comparación con
otros tipos de ocupación debido a los servicios
prestados y a la condición de los ocupantes
presentes en estos tipos de instalaciones.
• Los peligros incluyen los causados por fallos en el
suministro de energía a equipos y sistemas críticos,
así como de incendios, explosiones, descargas
eléctricas y electrocución causados por fallos en el
sistema eléctrico.
• Este capítulo se refiere a los requisitos de
funcionamiento, mantenimiento y pruebas de los
sistemas eléctricos en los centros sanitarios del
cuidado de la salud.

NFPA 99
• NFPA Capitulo 6
• Existen requisitos adicionales para otros elementos específicos del sistema eléctrico de
los centros sanitarios, entre los que se incluyen los siguientes:
• Requisitos de iluminación e identificación de los medios de salida cubiertos por la NFPA
101®, Life Safety Code Código de Seguridad de la Vida®.
• Requisitos para la instalación, prueba y mantenimiento de los sistemas de señalización
de protección contra incendios cubiertos por la NFPA 72®, National Fire Alarm and
Signaling Code®.
• Requisitos para la instalación de bombas contra incendios cubiertos por la NFPA 20,
Standard for the Installation of Bombas estacionarias para la protección contra incendios
• Requisitos para la instalación de motores estacionarios y turbinas de gas cubiertos por la
NFPA 37, Standard para la instalación y uso de motores de combustión estacionarios y
turbinas de gas
• Requisitos para los generadores de reserva y los interruptores de transferencia cubiertos
por la NFPA 110, Standard para Sistemas de energía de emergencia y de reserva.

NFPA 99 Categorías de Sistemas eléctricos
Esenciales
• Sistemas eléctricos - Categorías de sistemas eléctricos esenciales
• Salas de cuidados críticos (Categoría 1) en las que un fallo del sistema eléctrico
puede causar lesiones graves o la muerte de los pacientes, incluyendo todas las
salas en las que se requiere un equipo eléctrico de soporte vida de soporte vital
eléctrico, son atendidas por un EES de tipo 1.
• Las salas de cuidados generales (Categoría 2) en las que un fallo del sistema
eléctrico eléctrica pueda causar lesiones leves a los pacientes (Categoría2) son
atendidas por un EES de tipo 1 o 2
• Salas de cuidados básicos (Categoría 3) en las que un fallo del sistema eléctrico no
es probable que cause lesiones a los pacientes y las habitaciones que no sean
salas de atención al paciente no se requiere que sean atendidas por un EES.
• La rama de seguridad vida del EES de tipo 3 tiene una fuente de energía
alterna va fuente de energía que será efec va durante 1 1⁄2 horas.
3.3.138,6.3.2.2.10, 6.6.2.2.2, 6.6.3.1.1 (NFPA 99), TIA 12-3

NFPA 99 Sistemas eléctricos Esenciales
• Consideraciones de diseño
• Las dobles fuentes de energía no pueden eliminar por completo las interrupciones de energía
dentro de una instalación. Una instalación puede verse afectada por incidentes o fallos
externos que escapan a su control.
• Los sistemas eléctricos esenciales (EES) deben diseñarse como sistemas completos. No son
simplemente generadores y conmutadores de transferencia añadidos al cableado de
distribución normal. Los siguientes son algunos factores de diseño que deben tenerse en
cuenta al diseñar el EES:
• Potencia del motor
• Respuesta de tensión transitoria (como el arranque del motor)
• Número, potencia y tipo de interruptor(es) de transferencia
• Ubicación del generador
• Colocación y selectividad de los dispositivos de protección contra sobrecorriente
• El objetivo general al diseñar el sistema debe ser proporcionar energía fiable para la
protección contra incendios, la seguridad vital, las actividades clínicas y las funciones de
apoyo.

Diferencias entre EES tipo 1 y EES Tipo 2

Categoría 1 ( Critical Care space)

Categoria 2 (General Care Space)

Categoria 3 (Basic Care Space)

NFPA 70 Articulo 517
• El artículo 517 del Código Eléctrico Nacional (NEC) de 2017 cubre los
requisitos para la construcción de instalación eléctricas en instalaciones
sanitarias del cuidado de la salud y atención médica.
• Las instalaciones sanitarias se definen en el artículo 517.2 como "edificios,
partes de edificios o recintos móviles en los que se prestan cuidados
humanos, médicos, dentales, psiquiátricos, de enfermería, obstétricos o
quirúrgicos [99:3.3.71].
• La Parte I abarca los requisitos generales, como el ámbito de aplicación y
las definiciones, que se aplican a estas instalaciones.
• Los requisitos de las Partes II y III se aplican a las instalaciones
multifuncionales con respecto a las áreas de atención al paciente y a las
habitaciones con esos tipos de ocupación.
• Además, los capítulos 5, 6 y 7 pueden complementar o modificar los
requisitos de los capítulos 1 a 7.

NFPA 70 Articulo 517 ( Types of Health Care
Facilities)
• Cuando la mayoría de la gente piensa en instalaciones sanitarias, piensa en
hospitales o unidades de atención de emergencia. Sin embargo, la nota
informativa de la definición de instalaciones de asistencia sanitaria de la
norma NEC 517.2 también incluye, entre otras cosas
• Hospitales
• Residencias de ancianos
• Instalaciones de atención limitada,
• Clínicas,
• Consultorios médicos y dentales, y centros de atención ambulatoria.
• El artículo 517 se aplica a los criterios de construcción e instalación
eléctrica en los centros de atención sanitaria que prestan servicios a seres
humanos.
• No está previsto que se aplique a las instalaciones de atención veterinaria o
a las clínicas utilizadas para el tratamiento médico de animales.

Definición de área de Vecindad del Paciente

517.2 Alternate Power Source (APS)
• Fuente de energía alternativa.
• Uno o más grupos electrógenos, o sistemas de baterías, cuando estén
permitidos, destinados a suministrar energía durante la interrupción
del servicio eléctrico normal; o el servicio eléctrico de utilidad pública
destinado a proporcionar energía durante la interrupción del servicio
normalmente proporcionado sistemas de generación en las
instalaciones. [99:3.3.4]

Parte II Cableado y Protección
• La parte II del artículo 517 se aplica a todos los espacios de atención al paciente
dentro de los centros de atención sanitaria.
• La parte II debe aplicarse a las áreas en las que se pretende colocar a los
pacientes en sistemas de soporte vital o someterlos a procedimientos invasivos y
conectarlos a dispositivos electromédicos operados por línea dentro de estas
instalaciones de atención limitada.
• No se aplica a los despachos, pasillos, salas de espera y similares de las clínicas,
consultorios médicos y dentales, centros ambulatorios o áreas utilizadas
exclusivamente para inmunizaciones, psiquiatría y psicoterapia, medicina
alternativa u optometría.
• Los métodos de cableado de los centros sanitarios deben cumplir las
disposiciones aplicables de los capítulos 1 a 4, salvo las modificadas,
complementadas o enmendadas por el artículo 517. Véase también 90.3,
Disposición del código.

Parte II Cableado y Protección
Ejemplo de aplicación
• En el Artículo 517, los requisitos del conductor de puesta a tierra del equipo para los
circuitos derivados que sirven a las ubicaciones de atención al paciente se modifican para
ser más restrictivos. El objetivo y la norma es tener 2 conductores o vías de puesta a
tierra del equipo (Protecting Bonding).
• La sección 517.13(A) modifica los requisitos generales del artículo 250 exigiendo un
conductor de cobre aislado para la puesta a tierra del equipo y la instalación de este
conductor en un conducto metálico que se califica como una vía de retorno de la puesta
a tierra del equipo de acuerdo con la sección 250.118.
• Las enmiendas/modificaciones son las siguientes:
• Conductores de cobre aislados para la puesta a tierra de equipos
• Instalados en canalizaciones metálicas identificadas como vías de retorno de
conductores de puesta a tierra de equipos.
• Se trata de dos requisitos más restrictivos que los que se aceptan normalmente en la
sección 250.118.

Parte III Sistemas eléctricos esenciales
• La Parte III cubre los sistemas
eléctricos esenciales, tal y como se
indica en la Sección 517.25. La sección
ordena que los servicios eléctricos
esenciales (ESS) de Tipo 1 y Tipo 2
para las instalaciones de atención
médica deben comprender ramas
separadas capaces de suministrar una
cantidad limitada de servicio de
iluminación y energía, considerada
esencial para la seguridad de la vida y
el cese ordenado de los
procedimientos durante el tiempo de
interrupción del servicio eléctrico
normal. Se puede encontrar
información adicional en la NFPA 99-
2018, Health Care Facilities.

517.29 Essential Electrical Systems for
Hospitals and Other Health Care Facilities
• Con el fin de correlacionar con el Código de Instalaciones Sanitarias NFPA 99, se han reorganizado las normas
relativas al sistema eléctrico esencial. La anterior sección 517.30 se ha convertido en la nueva sección 517.29
y ahora incluye normas sobre el sistema eléctrico esencial tanto para hospitales como para otras
instalaciones sanitarias.
• La frase "sistema eléctrico esencial" (EES) se define en la sección 517.2, pero habla por sí misma en el
sentido de que se refiere a los circuitos eléctricos importantes de un centro sanitario que deben recibir
energía en todo momento. Estos circuitos deben tratarse de forma diferente e incluso separarse de otros
circuitos que no son absolutamente necesarios durante un fallo de alimentación.
• Otro cambio en el artículo 517 es el uso de los términos EES de "Tipo 1" y "Tipo 2". Los dos tipos diferentes
de EES se basan en el nivel de riesgo asociado a un posible fallo de alimentación. Un EES de tipo 1 es el más
restrictivo y se requiere para los espacios de atención al paciente de categoría 1. Las normas específicas
relativas a un EES de Tipo 1 o de Tipo 2 se recogen en la NFPA 99.
• El artículo 517.29(B) es nuevo y requiere que los espacios de cuidados críticos (Categoría 1) sean atendidos
únicamente por un EES de Tipo 1. Dado que el artículo 517 no entra en grandes detalles sobre los tipos de
EES, está claro que la única forma de instalar o inspeccionar correctamente los sistemas eléctricos en
grandes instalaciones sanitarias es estar familiarizado tanto con el NEC como con la NFPA 99.

517.30 APS Tipos de fuentes y
almacenamiento de Energía
• Generadores Diesel
• (1) Unidades generadoras. Cuando la fuente normal consista en unidades
generadoras en las instalaciones, la fuente alternativa será otro grupo
electrógeno o un servicio de utilidad externa.[99:6.4.1.1.5
• Sistemas de celdas de combustible ejemplo tipo PEM ( Proton
Exchange Membrana)
• (2) Sistemas de Celdas de Combustible. Se permitirá que los sistemas de
celdas de combustible como fuente alternativa para todo o parte de un
sistema eléctrico esencial, siempre que se apliquen condiciones:
• Baterías ( NFPA 111-2019)
• Generadores de gas Natural

Fuel Cell System
Preparado por: Ingeniero Saul Orozco Sequeira
• How do fuel cell work
23

Fuel Cell Module
• Todas estas reacciones se producen
en un stack de celdas. Los stack de
celdas están contenidas en un
sistema más amplio que incluye la
gestión del combustible, el agua y
el aire, el control del refrigerante,
el hardware y el software. Los
sistemas varían en tamaño y uso
según sus diferentes aplicaciones,
desde el transporte de maquinaria
industrial o la energía de reserva
que puede complementar la red
eléctrica.

Generador Diesel

Parte IV Clasificación de los lugares de anestesia
por inhalación
• La Parte IV se aplica a los lugares
donde se emplean anestésicos
inflamables. Si cualquiera de los
lugares de anestesia en
517.60(A) o (B) se considera un
lugar de procedimiento húmedo,
consulte 517.20. La información
de salvaguarda se puede
encontrar en la NFPA 99.

Parte V Aplicaciones de rayos X
• La Parte V se aplica al uso de
instalaciones de rayos X. Nada en
esta parte del Código debe
interpretarse como una
especificación de las salvaguardias
contra el haz útil o la radiación de
rayos X dispersa. Los requisitos de
seguridad y rendimiento de la
radiación son aplicados por el
Departamento de Salud y Servicios
Humanos y están regulados por la
Ley Pública 90-602.

Parte VI Comunicación
• Parte VI Comunicaciones, sistemas de
señalización, sistemas de datos, sistemas de
alarma contra incendios y sistemas de menos
de 120 voltios nominales
• En los espacios de atención al paciente, la
sección 517.80 exige que se proporcione un
aislamiento y una separación equivalentes a los
exigidos para los sistemas de distribución
eléctrica para las comunicaciones, los sistemas
de señalización, los circuitos de sistemas de
datos, los sistemas de alarma contra incendios
y los sistemas de menos de 120 voltios
nominales. Los sistemas de Clase 2 y Clase 3 no
están obligados a cumplir con los requisitos de
conexión a tierra de 517.13, ni a cumplir con
los requisitos de protección mecánica de
517.31(C)(3)(5), ni a estar encerrados en
canalizaciones, a menos que se especifique lo
contrario en los capítulos 7 u 8.

Parte VII Sistemas de alimentación aislados
• La parte VII del artículo 517 cubre los requisitos de instalación de los sistemas de
energía aislados en los centros de salud. Estos sistemas son una técnica de
protección opcional que se puede utilizar para ciertas áreas de atención al
paciente de los centros de atención médica, según lo dispuesto en 517.19(E). Los
sistemas de alimentación aislados deben utilizarse cuando no se pueda tolerar la
interrupción por parte de un GFCI en condiciones de fallo, tal como se requiere
en 517.20(A).
• Cada circuito deberá ser controlado por un interruptor que tenga un polo de
desconexión en cada conductor que desconecte toda la energía
simultáneamente. El aislamiento se realizará mediante el uso de transformadores
de aislamiento que no tengan conexión eléctrica directa entre los devanados
primario y secundario. Se permiten los motogeneradores y las baterías. No se
permite que el secundario del sistema de alimentación aislado esté conectado a
tierra. 250.22(2), 517.160(A)(2).

NFPA 110
• NFPA 110
• Requisitos que cubren el funcionamiento de los sistemas de energía
de emergencia y de reserva que proporcionan una fuente alternativa
de energía eléctrica a las cargas en edificios e instalaciones en caso de
que la fuente de energía primaria falle.
• Cubre los requisitos de instalación, mantenimiento, funcionamiento y
pruebas en relación con el funcionamiento del sistema de
alimentación de emergencia (EPSS).
• El objetivo de la norma es lograr la máxima fiabilidad del sistema

NFPA 110 Clasificación de Energía de
emergencia ( Emergency Power)
Clase: Tiempo mínimo, en horas, para el que el EPSS está diseñado para
funcionar con su carga nominal sin ser repostado o recargado
Tipo : Tiempo máximo que el EPSS permitirá que los terminales de
carga de el interruptor de transferencia estén sin energía eléctrica
aceptable.
Nivel: Dos niveles de instalación, rendimiento y mantenimiento.
Nivel 1: El nivel 1 se instalará cuando un fallo del equipo pueda provocar la
pérdida de vidas humanas o lesiones graves.
Nivel 2: Los sistemas de nivel 2 se instalarán cuando el fallo del EPSS
es menos crítico para la vida y la seguridad de las personas.

Clasificación EPSS

Tipo de EPSS

NFPA 110 Article 4.4.4
• 4.4.4* Los sistemas de nivel 1 y de nivel 2 deberán garantizar que
todas las cargas atendidas por el EPSS reciban energía alternativa que
cumpla todos los criterios siguientes:
• (1) De una calidad dentro de los límites de funcionamiento de la
carga.
• (2) Durante la duración especificada para la clase definida en el
cuadro 4.1(a).
• (3) En el tiempo especificado para el tipo, tal como se define en el
cuadro 4.1(b)

Ejemplos de clasificación de EPSS
• NFPA 101 Código de Seguridad de la Vida - Medios de Salida
• Ejemplo de un sistema de nivel 1
• Iluminación de emergencia
• 7.9.2.2 Los nuevos sistemas de energía de emergencia para el alumbrado de
emergencia deben ser como mínimo Tipo 10, Clase 1.5, Nivel 1, de acuerdo
con la NFPA110, Norma para Sistemas de energía de emergencia y de reserva.
• Ejemplo de un sistema de nivel 2
• Componentes de medios de salida
• 7.2.3.12 Recintos a prueba de humo - Se debe proporcionar un EPSS Tipo 60,
Clase 2, Nivel 2 para los nuevos equipos de ventilación mecánica nuevos, de
acuerdo con la norma NFPA110, Norma para sistemas de energía de
emergencia y de reserva.

Estrategia para asegurar la confiabilidad
arranque en 10 segundos
• EPSS
• EPS
• Requerimientos de tipo y clase de EPSS
• Selección adecuada de los componentes del sistema EPSS
• El nivel del tiempo tiene que ser analizado en cada uno de los componentes.

Subsistemas de grupos electrógenos

Mantenimiento de Temperatura
5.3.1 Los EPS deben de calentarse para mantener la
camisa de agua y la batería a la temperatura
determinada por el fabricante del EPS, para el arranque
en frio y la toma del carga según el EPSS
40

Equipo de arranque del motor principal
• Cantidad de la batería Articulo
5.6.4.3
• Tamaño de la baterías Articulo
5.6.4.4
• Tipo de baterías Articulo 5.6.4.5
• Plomo Acido
• Níquel-Cadmio

Sistemas de combustibles
• 7.9.1 Deben de ser adaptados de
acuerdo al tipo de EPS.
• 7.9.1.2 El diseño del sistema de
combustible debe de
proporcionar un combustible
limpio al motor principal.
• 7.9.1.3 Los tanque de
combustible deben de ser
dimensionados que se consuma
dentro de la vida de
almacenamiento.

Secuencia de eventos cuando tenemos una falla
de energía con múltiples generadores en paralelo.
1) El control ATS detecta el fallo de la fuente normal
2) El ATS programa el tiempo antes del siguiente paso
3) El control ATS envía la señal de arranque al control del grupo electrógeno
4) El control del grupo electrógeno inicia la secuencia de arranque del motor
5) El motor del grupo electrógeno arranca
6) El grupo electrógeno alcanza el estado "listo para cargar".
7) Los controles del grupo electrógeno en paralelo inician el "primer arbitraje de arranque“
• 1) El grupo electrógeno que "gana" el arbitraje de primer arranque pasa al siguiente paso
• 2) Todos los demás grupos electrógenos deben sincronizarse antes de pasar al siguiente paso
8) El disyuntor del grupo electrógeno en paralelo se cierra
9) El ATS pasa de la posición normal a la posición neutra
10) Retardo de la transferencia del ATS
11) El ATS pasa de la posición neutra a la posición de emergencia.
1 segundo basado en
la aplicación
8 segundo basado en
la configuración del
generador
1 seg para el primer
genset
1 seg para el
siguiente genset
0.5 seg basado en la
configuración del
ATS 44

Transfer Switch Critical Power
• NFPA 70 Articles:
• 517, 700, 701, 702, and
708
• 700: Emergency
systems
• NFPA 110, chapter 6
• Transfer switch equipment
• NFPA 99, chapter 6
• Electrical systems.

Artículos relacionados a la selección del
transfer Switch

Transfer Switch EPSS
• By pass Isolation
• Closed Transition versus open
transition
• 3 poles vs 4 poles
• N+1 Generator Strategics
• Load Sheding Strategics

What is the Short-Circuit WCR (UL 1008)
• Uno de los elementos clave que hay que tener en cuenta a la hora de seleccionar
un interruptor de transferencia es la capacidad de corriente de fallo
• Los dispositivos de protección contra sobreintensidades (OCPD) eliminan las fallas.
• - Fusibles
• - Interruptores automáticos
• Los OCPD tienen una capacidad de interrupción de amperios (AIC)
• La capacidad de interrupción de amperios (AIC) es la máxima corriente de fallo
disponible que un OCPD puede eliminar de forma segura cuando se aplica un fallo
en el lado de la carga de la red.
• cuando se aplica un fallo en el lado de la carga del OPCD
• Los interruptores de transferencia no están preparados para eliminar fallos y, por lo
tanto, no tienen capacidad AIC.

• Según la norma UL 1008, los
interruptores de transferencia
deben
• Soportar la corriente de falla.
• Cerrarse con la corriente de
falla.
• Los interruptores de
transferencia tienen una
capacidad de resistencia y cierre
en cortocircuito (WCR)
What is the Short-Circuit WCR (UL 1008)
49

Requerimientos de Transfer Switch?
• Señal de Arranque
• Comunicación
• Test
• Swicth position
• Source availibity
• Load shed
• Transfer inhibit
• Elevator pre-signal
• BMS señal
• Time delay
• Source acceptance
• EPS Start
• Retransfer to Normal

Mantenimiento y pruebas periódicas
• El artículo 700.3 exige que se prueben los
sistemas instalados para verificar su
correcto funcionamiento cuando la
puesta en marcha de una instalación y,
posteriormente, de forma periódica.
También especifica que debe preverse un
medios para probar el sistema bajo la
carga máxima prevista, y estipula los
requisitos de registro para todas las
actividades de mantenimiento y prueba.
• El artículo 700.3(C) exige que los equipos
del sistema de emergencia, que de
emergencia, incluidos los interruptores de
transferencia, se mantengan de acuerdo
con las instrucciones del fabricante y las
normas del sector.

517.31(G) Coordinación
• Coordinación. Los dispositivos
de protección contra
sobreintensidades que sirven al
sistema eléctrico esencial
deberán estar coordinados
durante el período de tiempo en
que la duración de una falta se
extienda más allá de 0,1
segundos.

Coordinacion Selectiva
• Coordinación selectiva:
• Para todos los demás equipos o sistemas de la NEC
en los que se requiere "coordinación selectiva", el
umbral no es de 0,1 segundos, y no es de 0,01
segundos:
• La coordinación selectiva se define, en parte, en el
artículo 100 de la NEC como "...la selección e
instalación de dispositivos de protección contra
sobreintensidades y sus valores nominales o
ajustes para toda la gama de sobreintensidades
disponibles, desde la sobrecarga hasta la máxima
corriente de falla disponible, y para toda la gama
de tiempos de apertura de los dispositivos de
protección de sobreintensidad asociados a esas
sobre corrientes".
• No existe un umbral de 0,01 segundos. El término
"rango completo" no es sinónimo de "0,01
segundos".
• Article 517-Health Care Facilities
• Article 620 – Multiple Elevators supplied
from a single feeder
• Article 645 – Information Technology
Equipment (Critical Operations Data
Centers)
• Article 695 – Fire Pumps
• Article 700 – Emergency Systems
• Article 701 – Legally Required Standby
Systems
• Article 708 – Critical Operation Power
Systems

Modo común-Vulnerabilidad para fallas
• La misma fuente de energía
• La misma fuentes de combustible
• El mismo sistema de sub- distribución
• El mismo siwtchgear conectado en paralelo
• El mismo control para la bomba de alimentación de combustible

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