Descargado 98 veces
![Revisión 2012
Guía Nº 2: Diseño y cálculo de líneas de baja tensión
Introducción teórica
Instalaciones eléctricas de baja tensión (BT)
Las instalaciones de baja tensión son las alimentadas con tensiones no superiores a 1100 [V] en CA o
1500 [V] en CC.
Los componentes de una instalación son:
-
Líneas o circuitos (conductores eléctricos)
-
Equipamientos * (ej. Transformadores, fusibles, motores, lámparas, etc.)
-
Elementos de maniobra y protección * (fallas, corrientes de fuga, etc.)
* no son tratados en este tema.
Líneas o circuitos eléctricos
Están destinadas a transmitir energía o señales, y están constituidas por:
-
Los conductores eléctricos
-
Sus elementos de fijación (abrazaderas, bandejas, etc.)
-
Su protección mecánica (tableros, cajas, etc.)
Se clasifican en:
Para usos generales:
Son circuitos monofásicos que alimentan bocas de salida para alumbrado y bocas de salida
para tomacorrientes. Deberán tener una protección para una intensidad no menor a 10 [A] y
el número máximo de bocas por circuito es de 15.
La AEA en su reglamentación para locales de uso médico establece que:
En las salas para pacientes críticos (cirugía, terapia y neonatología), y en cada cama se
dividirán los tomacorrientes por lo menos en dos circuitos. En cada panel, un circuito no debe
tener más de seis (6) tomacorrientes.
Se recomienda no usar menos de 6 tomacorrientes en los paneles de cabecera de UTI, y no
menos de 9 por puesto de neonatología.
En caso de ser el paciente tratado con aparatos electromédicos dependientes de la red, que
sirven para intervenciones quirúrgicas o medidas de vital importancia (quirófano, UTI, etc.) y
de ser necesario más de dos circuitos por puesto, se recomienda instalar el suministro en
forma alternada (cruzada) desde dos redes.
Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R.
Página 3 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-3-320.jpg)
![Revisión 2012
Para usos especiales:
Son circuitos de tomacorrientes monofásicos o trifásicos que alimentan consumos unitarios
superiores a 10 [A] o para alimentar circuitos a la intemperie (parques, jardines, etc.).
Deberán tener una protección para una corriente no mayor a 25 [A].
De conexión fija:
Son circuitos que alimentan directamente a los consumos sin la utilización de tomacorrientes.
No deben tener derivación alguna.
Tipos de Redes de distribución:
Existen tres sistemas de puesta del centro estrella del transformador de la compañía distribuidora
de energía eléctrica en baja tensión.
Sistema IT
El esquema de distribución consta de las tres fases activas (RST). En ellas el neutro no está
rígidamente conectado a tierra (está aislado o conectado a tierra por medio de impedancias de
elevado valor).
Sistema TN
Por motivos técnicos y económicos este sistema es poco utilizado y no se darán muchos detalles del
mismo.
Sistema TT
Consiste de una puesta a tierra de servicio conectada rígidamente a tierra de la cual se toma el
conductor neutro, es decir que la distribución emplea 4 conductores, tres para las fases y uno para
Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R.
Página 4 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-4-320.jpg)
![Revisión 2012
el neutro, mientras que el conductor de protección es provisto por el usuario, derivándolo de su
puesta a tierra de seguridad. Este sistema es de gran importancia dado que es el actualmente
empleado en nuestro país para la distribución eléctrica en baja tensión, constituyendo el denominado
sistema trifásico de tensiones de 3 x 380 / 220 [V].
En los sistemas TT, el centro de estrella de los transformadores de alimentación está conectado al
neutro y a la vez puesto rígidamente a tierra en ese punto. En las condiciones reales de una red se
producen desequilibrios en los consumos y circulación de corrientes por terceras armónicas que
ocasionan que este conductor suela tener potenciales respecto de tierra superiores a la máxima
tensión de contacto admitida (24 [V]). Por esta razón nunca se debe emplear el neutro de la
compañía distribuidora de electricidad como conductor de protección, es decir que no se deben
conectar al mismo las puestas a tierra de nuestra instalación.
Transformadores de aislación de uso médico
Los transformadores de aislación de uso médico para redes IT, son máquinas estáticas destinadas a
proveer alimentación de energía en instalaciones eléctricas de red aislada para salas del grupo 2 en
locales de uso médico, cumpliendo normas técnicas internacionales aplicables, como la IEC61558-215 y reglamentaciones vigentes en la República Argentina, como AEA90364 - Sección 710.
Los requisitos de la Sección 710 tienen en cuenta las probabilidades de riesgos para las personas y
en especial para los pacientes, que puedan ocasionar las corrientes eléctricas de fuga al pasar por el
organismo. Define tres tipos de salas de medicina humana y dental de acuerdo a su utilización y las
clasifica en: salas del grupo 0, 1, 2a y 2b.
Los transformadores de aislación deben estar diseñados para satisfacer los requisitos relacionados
a las salas del grupo 2 (a y b), ya que en éstas es condición indispensable la instalación de una red
aislada IT, a fin de lograr un suministro eléctrico seguro a los equipos electromédicos soportes de
vida y utilizados en intervenciones quirúrgicas.
Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R.
Página 5 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-5-320.jpg)
![Revisión 2012
Reemplazando en la ley de Ohm se puede escribir:
δ
2
= I ⋅ρ⋅
l
s
Si consideramos el conductor completo A-a y B-b, la caída de tensión absoluta total será:
δ = 2⋅ I ⋅
l
.ρ
s
Vemos claramente que, para un circuito en el cual ρ, l y s son constantes, la caída absoluta
de tensión δ, variará en forma proporcional a la corriente i.
Si reordenamos la expresión Uii = Ui - δ, deducimos que si se mantiene constante Ui, al
producirse una variación de la corriente i, tendremos una variación de la caída absoluta de tensión δ,
y en consecuencia también variará la tensión del receptor uii.
Por lo tanto si aumentamos la corriente I, la tensión del receptor Uii disminuye.
La caída de tensión porcentual por definición está referida a la tensión del receptor Uii y su
expresión es:
Pu =
δ ⋅ 100
Uii
=
(U i − U ii ) ⋅ 100
2 I R 100
=
U ii
U ii
De esta manera se puede concluir:
δ ⋅ 100
Uii
=
2 I R 100
U ii
l
δ = 2IR =2I ρ
s
s = 2I ρ
l
δ
Habitualmente, los datos disponibles son la caída porcentual de tensión Pu o la pérdida
porcentual de potencia Pp.
Pu = 2 I R 100
I
Uii I
=
2 R I2 100
δ I 100
ψ 100
=
=
= Pp
Pii
Pii
Pii
Reemplazando se obtiene:
s=
2 I ρ l 100
Pu U ii
ó
s=
2 I 2 ρ l 100
Pii U ii
Donde:
Pii = potencia en los bornes de la carga en [W].
Ui: tensión en bornes del generador [V]
Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R.
Página 10 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-10-320.jpg)
![Revisión 2012
Uii: tensión en bornes del receptor [V]
S= sección del conductor en mm2
Cálculo de la capacidad de conducción de corriente o cálculo térmico
La corriente transportada por un conductor produce, por el llamado efecto joule, energía térmica.
Esa energía se gasta, en parte, para elevar la temperatura del conductor, y el resto se disipa como
calor. Luego de cierto tiempo de circular corriente la temperatura del conductor se estabiliza,
produciéndose el “equilibrio térmico”.
La corriente que, circulando continuamente por el conductor produce el equilibrio térmico a la
temperatura máxima de servicio continuo es denominada “capacidad de conducción de corriente”.
Una vez conocida ésta, se determina la sección por el criterio de “intensidad máxima admisible por
calentamiento” o bien, dada la complejidad de estos cálculos, se recurre a las tablas incluidas en las
hojas técnicas de los fabricantes de cables.
Las mismas están referidas a la tensión nominal y a los casos de instalación más corrientes: la
instalación en cañerías embutidas para los cables unipolares y al aire o en instalación enterrada para
los subterráneos.
Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R.
Página 11 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-11-320.jpg)
![Revisión 2012
Verificación de las secciones mínimas exigidas
De acuerdo a la ubicación de los circuitos, el reglamento de la AEA (Asociación Electrotécnica
Argentina) prevé las siguientes secciones mínimas (para conductores de cobre):
Tipo de línea
Líneas principales
Tramo
Medidor - tablero principal.
Sección mínima (mm2)
4
Tablero principal - tablero seccional otros tableros seccionales.
Tableros seccionales - tomas corrientes
Líneas seccionales
Líneas de circuito
Líneas de circuito
Derivaciones y retornos a los
interruptores de efecto
Conductor de protección
2,5
Bocas de luz
1,5
Bocas de luz - llave interruptora.
1
Todos los circuitos.
2,5
2,5
Instalaciones de fuerza motriz
Son los que realizan la transmisión de energía para el accionamiento de motores de capacidades
relativamente altas, generalmente trifásicos. En hospitales es el caso de los de ascensores, bombas
de agua, aire acondicionado, bombas de vacío, compresores de aire, etc.
El reglamento exige que los conductores de fuerza motriz sean independientes de los de alumbrado,
separando cajas de paso y de distribución. Cada uno de los circuitos que la componen debe tener su
sistema de protección.
Distribución
La distribución de fuerza motriz se efectúa mediante redes trifásicas, generalmente de corriente
alterna 3x380 [V]. La distribución monofásica en potencias elevadas no es aconsejable porque
requiere conductores de sección más elevada.
El cálculo del ramal alimentador de fuerza motriz es similar al correspondiente a cualquier línea
seccional, por lo tanto será necesario conocer la corriente nominal (que se obtiene de la potencia y
de la tensión de servicio) y la longitud del recorrido de los conductores. Se calcula la sección de los
conductores a corriente nominal y se verifica a la caída de tensión.
Factor de potencia
Se define como factor de potencia ó “cos ø” al cociente entre la potencia activa y la potencia
aparente, o sea:
Cos ø = potencia activa / potencia aparente
Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R.
Página 13 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-13-320.jpg)
![Revisión 2012
-
Potencia activa (P) es la real que toman los motores (en [W]).
-
Potencia aparente (S) es la máxima para la que están diseñados los motores (en [VA]).
Potencia en circuitos trifásicos:
La potencia en un circuito trifásico se define como:
St= √3 VL IL [VA]
Pt= √3 VL IL cos φ [W]
Esta expresión es válida, independiente de la configuración del sistema (triángulo o estrella).
Algunos símbolos eléctricos:
Símbolo
Circuito con tres
Significado
conductores
(esquema unifilar)
Circuito con cuatro
Circuito con tres
conductores (esquema conductores (esquema conductores (esquema
unifilar)
multifilar)
Símbolo
Significado
Circuito con cuatro
multifilar)
Ω
Llave interruptora Boca de techo para un Boca de pared para un
unipolar
efecto
Tablero de
distribución,
principal
Tomacorriente
Tablero de
distribución,
efecto
secundario
Símbolo
Significado
Transformador
Símbolo
Significado
Caja de medidor
Ω
Masa puesta a tierra
Tierra
Relé magnetotérmico
Relé magnético
Interruptor
Tomacorriente con
diferencial
contacto a tierra
Relé térmico
Fusible
Símbolo
Significado
Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R.
Página 14 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-14-320.jpg)
![Revisión 2012
Problemas
1) Considerar un consultorio de guardia tipo. Diseñar los circuitos eléctricos. Considerar que hay
una camilla, una lámpara de pie, un cardiodesfibrilador, un nebulizador ultrasónico, un aspirador,
un equipo electrocardiógrafo, un oxímetro, un negatoscopio de dos cuerpos, un aire
acondicionado frío-calor y luminarias para iluminación general.
2) Un consultorio odontológico se compone de los siguientes equipos:
a) Sillón odontológico
b) Equipo de RX
(500 W)
(220V, 70 KV, 8 mA)
c) Negatoscopio (100 W)
d) Compresor (1 HP)
e) Esterilizadora por calor seco (350 W)
f) Lámpara de fotocurado (10 W)
g) Micromotor (10 W)
Realice el diseño y cálculo de la instalación eléctrica considerando, además, los equipos de
iluminación y climatización.
3) Calcular la línea necesaria para realizar el alumbrado y la provisión de potencia de un pasillo de
un hospital de 50 mts. Cada 4 mts se debe colocar una luminaria de 40 W (en el techo) y sobre
las paredes se colocará, a cada lado y cada 5 mts, una caja conteniendo dos tomacorrientes de
10 [A] c/u.
4) Un servicio de radiología que se encuentra a 180 mts. lineales del tablero de entrada del
hospital.
a) Calcular la acometida del servicio considerando que la empresa que instalará el equipo de RX,
(fijo de 2 puestos, de 30 KW), solicita que la R entre los 2 puntos (Tablero principal-tablero
seccional) no supere los 0.4Ω.
b) Calcular los circuitos del servicio completo (equipo de RX, procesadora (4 [A]), iluminación
general y secretaría).
5) En una habitación se encuentra un equipo de esterilización por óxido etileno ( ETO):
Calcular la sección de la/s línea/s eléctricas teniendo en cuenta los siguientes consumos
esterilizadora: 4 [A] extractor de aire: 1 [A], lámpara: 40 [W], tomacorriente: 2 [A].
Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R.
Página 15 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-15-320.jpg)
![Revisión 2012
6) Un servicio de RX se divide en sala de revelado y sala de estudios. La sala de revelado posee: dos
luces rojas (60 [W] de c/u), un extractor de aire con trampa de luz (100 [W]), 1 calentador de
inmersión (2 [A]), una secadora de placas (600 [W]), una lámpara (100 [W]). En la sala del equipo
hay una lámpara (100 [W]) para iluminación general, un equipo de aire acondicionado de 3000
Frigorías (5.3 [A]), y el equipo de RX trifásico de 500 mA. El tendido de línea en la sala de
revelado se ha realizado con conductores de 2 mm2. Es correcto el diseño? Justificar.
7) El servicio de lavadero de un hospital cuenta con 2 máquinas lavadoras idénticas de 90 Kg. De
capacidad de ropa seca, y un consumo de 2 HP c/u; 4 centrífugas de 30 Kg. y 2 HP c/u; 2
secadoras de 60 Kg. Y 2 HP c/u y 1 planchadora de 80 Kg. Con un motor de ¾ HP. Todas las
máquinas tienen alimentación trifásica (3 x 380 V). El sistema de iluminación consta de 12 tubos
fluorescentes de 40 W c/u.
a) Diseñar la instalación eléctrica.
b) Realizar el cálculo de línea.
8) Se tiene una sala de neumonología de 6 camas, cada una de ellas tiene 3 tomacorrientes, 1 luz de
examen y 1 luz de lectura. El servicio cuenta con 2 aires acondicionados, uno en cada lateral, 12
luminarias suspendidas del techo, y 1 toma especial para un equipo de RX. Las dimensiones de la
sala son 10 * 6 mts.
a) Realizar el diseño del tendido de líneas para un servicio de neumonología.
b) Realizar el cálculo de línea usando el método de caída de tensión
c) Repetir el cálculo utilizando el método de calentamiento
9) Dimensionar las líneas necesarias para abastecer un servicio de terapia intensiva de 10 camas.
Cada cabecera tiene un panel que posee 6 tomacorrientes. El servicio cuenta con dos tomas para
conectar un equipo de RX rodante que tiene un consumo aproximado de 15 [A]. La iluminación
general está constituida por 3 hileras de 5 tubos fluorescentes de 22 [W] c/u, ubicados de
manera tal que queda un tubo encima de cada cama y una hilera sobre el pasillo.
Realizar el croquis de la instalación
10) Consultar el costo en el mercado local de los conductores de:
a) 1.5 mm2 , 2.5 mm2, 4 mm2, 6 mm2, 10 mm2
b) Aproximadamente el costo de mano de obra por la instalación de 1 boca es de $70
c) Calcular el costo de la instalación del ejercicio 9
Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R.
Página 16 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-16-320.jpg)
![Revisión 2012
Trabajo de campo:
En una Institución de Salud de la zona, en grupos de no más de 5 alumnos, se deberá:
1.
Realizar el relevamiento del consumo eléctrico de:
a) Un panel de cabecera de UTI
b) Un puesto de quirófano
c) Una cama de internación.
El resultado deberá expresarse en [A] por cama. (Sugerencia: relevar la chapa identificatoria de
cada equipo, esté o no conectado en ese momento. En internación verificar el consumo de cualquier
artefacto que se encuentre en la habitación conectado a la red eléctrica.)
2. Grupo electrógeno.
a.
Relevar el modelo de grupo (monofásico o trifásico)
b. Potencia que entrega
c.
Sectores que abastece
d. Tipo de arranque (manual o automático)
e.
Combustible empleado
Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R.
Página 17 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-17-320.jpg)
![Revisión 2012
Problemas:
1) En un quirófano de cirugía general un circuito de tomacorrientes está protegido por un
interruptor termomagnético de I nominal 10[A].
Indicar V ó F, y justificar.
a.
Es correcta una I de carga del circuito de 14 [A].
b. Es correcta una I admisible del conductor de 7[A].
2) En una habitación se encuentra un equipo de esterilización por óxido etileno (ETO):
a. Calcular la sección de la/s línea/s eléctricas teniendo en cuenta los siguientes
consumos: esterilizadora 4 [A], extractor de aire 1 [A], lámpara: 40 [W],
tomacorriente 2[A].
b. Utilizando un interruptor termomagnético proteger los circuitos
calculados en el
punto a. Indicar cómo se obtiene el valor del mismo.
3) Un esterilizador por vapor monofásico, posee dos resistencias que en conjunto consumen
2300[W]. Emplea los siguientes tiempos para un ciclo de 121 ºC:
Calefacción 10 min.
Esterilización 10 min.
Secado 20 min.
La instalación eléctrica donde se montará la estufa posee un conductor de 1 mm2 y un interruptor
termomagnético de 10 A.
a.
Indicar si con esta instalación la máquina funcionará correctamente (justificar
conductor y protección).
b. Realizar la curva tiempo–corriente del interruptor termomagnético, sabiendo que
para una corriente de 10.12 a se accionará a los 18 mín.
4) Se desea instalar un equipo de esterilización por vapor. En el manual de instalación del fabricante
se indica que el consumo eléctrico por fase (trifásico) es de 6 [KW], y el cos σ de 0.95.
a.
Calcular la sección aproximada del conductor que alimentará al equipo
b. Calcular la protección térmica del interruptor termomagnético correspondiente.
5) Realizar el diseño de las protecciones del ejercicio 9 de la guía 2.
Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R.
Página 29 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-29-320.jpg)
![Revisión 2012
Guía 4:
Puesta a Tierra
Introducción teórica
Una instalación de puesta a tierra se compone de:
•
Dispersor
•
Conductor
•
Colector
Los electrodos (dispersores) se definen como un cuerpo metálico puesto en íntimo contacto con el terreno
y destinados a dispersar en éste las corrientes eléctricas. Se clasifican en:
•
Pica o jabalina
•
Placa
•
Anillo
•
Malla
Métodos para calcular electrodos
1. Picas
d
ρ
L
Método convencional
Rt = ρ
L
Siendo ρ la resistividad del terreno en [Ω.m]
Método de Dwight
Rt = 0.366 ρ
l
U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería
log 3L.
d
Página 33 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-33-320.jpg)
![Revisión 2012
Problemas
1) Calcular una malla mediante el método de Schwarz. La malla es 20 [m] de largo y 10 [m] de ancho,
consta de 3 travesaños verticales de cable de acero de 1 [cm] de diámetro colocados a una
profundidad de 70 [cm] con un valor de resistividad del terreno de 9 [Ωm]
2) Una instalación de tierra está formada por un cable desnudo de Cu de 35 [mm2] enterrado a 0.5 [m] y
dispuesto de modo que forme un cuadrado de 10 [m] de lado. Dicho cuadrado se complementa con 4
picas situadas en los vértices y enterrados a 5 [m]. Cables y picas forman por lo tanto un conjunto
unido a tierra. Qué valor de resistencia total se obtiene?. La resistividad del terreno es 100 [Ωm].
3) Realice el cálculo y disposición de la puesta a tierra de un servicio de neonatología, con 6 puestos de
trabajo completos (dimensiones 6 x 5 x 3 mts), considerando que se dispone sólo de jabalinas de 3 mts
de longitud. ρ = 80 [Ωm].
4) En un quirófano se midió una resistencia de puesta a tierra de 8 Ω. El sistema está formado por una
pica de 3 metros de longitud y la resistencia del terreno es de 24 [Ωm]. Explicar y calcular una forma
práctica de mejorar la resistencia de puesta a tierra para obtener un valor inferior a 3 Ω.
5) Se dispone de 3 jabalinas de 2 mts. que pueden usarse para la instalación de puesta a tierra de un
servicio de terapia intensiva. La resistividad del terreno es de 50 [Ωm]. La superficie del servicio es
de 5 x 8 mts. Podrán usarse estos electrodos? Si es necesario se puede utilizar un conductor desnudo.
6) En una Institución de Salud, se está remodelando la instalación eléctrica del servicio de Terapia
Intensiva. Se desea realizar el cálculo de los electrodos necesarios para configurar la puesta a tierra
del servicio (utilizando electrodos tipo jabalina). La UTI se encuentra emplazada en la planta baja.
Considerar que los estudios de suelo han arrojado los siguientes resultados:
Resistividad [Ωm].
Profundidad (m)
26.69
1.07
7.22
1.65
36.9
Trabajo de laboratorio
Utilizando un telurímetro medir la puesta a tierra del laboratorio de Electrotecnia.
U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería
Página 38 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-38-320.jpg)
![Revisión 2012
Problemas
1.
Realizar el circuito de comando y potencia de un contactor que se utiliza para iluminación del
estacionamiento subterráneo de un hospital.
Considerar:
Un mínimo de 40 lámparas de 60 [W] c/u.
Accionamiento manual (30 lámparas, siempre encendidas)
Accionamiento mediante célula fotoeléctrica (10 lámparas)
Luces indicadoras en el tablero
2. Diseñar el circuito con contactores para la apertura y cierre de un portón de acceso de ambulancia.
Contemplar:
Apertura manual (algún tipo de interruptor sea pulsador o llave o bien control remoto)
Temporización entre abierto y cerrado
Cierre automático (invirtiendo la marcha al motor)
Luces indicadoras en el tablero
3. La mesa basculante de un equipo de RX funciona con movimientos (90º a -15º). Se utiliza un motor
trifásico de 0.75 KW. Realizar el esquema de mando teniendo en cuenta que se acciona con una palanca
pequeña hacia un lado y otro dependiendo sea el movimiento hacia arriba o abajo. Tiene dispositivos de
fin de carrera y el stop (arranque - parada) funciona con un botón de reset.
4. Diseñar el circuito de mando de una incubadora neonatal, tener en cuenta que el sistema posee dos
sensores, uno de testigo para el circuito de calefacción y otro para el circuito de alarma. La consigna
se fija en 36,5ºC y la temperatura máxima en 38ºC. El sistema se desconecta si se llega a la
temperatura máxima. En el frente existen indicadores lumínicos de: encendido, calefacción, baja
temperatura, temperatura óptima.
5. Diseñar el arranque estrella – triángulo de un motor que contemple la inversión de la marcha del mismo.
U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería
Página 42 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-42-320.jpg)
![Revisión 2012
1- características de funcionamiento de la reactancia. (adoptar 0,95)
2- tensión de alimentación de las luminarias. (adoptar 1)
3- variaciones de la reflectancia y transmitancia de la luminaria. (adoptar 1)
4- fallo de lámparas. (adoptar 1)
5- temperatura ambiente de la luminaria. (adoptar 1)
6- luminarias con intercambio de calor. (adoptar 1)
7- degradación luminosa de la lámpara.
La gradual reducción de la emisión luminosa de la lámpara a medida que transcurre su vida es más rápida en
unas lámparas que en otras. Para el factor consultar la tabla 8 del apunte.
8- disminución de emisión luminosa por suciedad.
Este factor varía con el tipo de luminaria y el ambiente en que trabaja consultar la tabla 18 del apunte
Punto 4. Cálculo del número de lámparas y luminarias requeridas.
2
Nivel luminoso [lux] x Sup.[m ]
Núm. lámparas =
Lúmenes por lámpara x coef. utilización x factor conservación
Núm. luminarias =
Núm. lámparas
Lámparas por luminaria
Punto 5. Fijación del emplazamiento de las luminarias
La colocación de las luminarias depende de la arquitectura general y dimensiones del edificio tipo de
luminaria, emplazamiento de las salidas de conductores existentes con antelación, etc.
Para conseguir una distribución uniforme de iluminación sobre una zona, no conviene excederse de ciertos
límites en la relación "espacio entre luminarias-altura de montaje”. La columna "separación entre luminarias
no superior a" de las tablas del coeficiente de utilización (tabla 7) da las máximas relaciones admisibles
entre la distancia entre luminarias y altura de montaje sobre el plano de trabajo, para los tipos
considerados. En la mayoría de los casos es necesario colocar las luminarias más próximas de lo que indican
dichas máximas, a fin de obtener los niveles de iluminación requeridos. Los equipos fluorescentes deben
montarse con frecuencia en filas continuas.
U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería
Página 46 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-46-320.jpg)
![Revisión 2012
Ejemplo
Una sala de esterilización de 7,20 [m] de ancho, 9,60 [m] de largo y 3,75 [m] de altura, se va a iluminar con
alumbrado general, con luminarias compuestas de lámparas fluorescentes suspendidas a 60 [cm.] del techo.
Calcular el número de ellas y su distribución
Datos:
Reflectancia del techo = 80 %
Reflectancia de las paredes = 50 %
Luminaria con dos lámparas t-12 430 [ma] envoltura prismática. (tabla 7)
Desarrollo:
Punto 1: de la tabla 3, para la unidad de esterilización, se tiene un alumbrado general de 300 lux (mínimo
valor recomendado)
Punto 2: se determina la RCL mediante la fórmula o bien mediante la tabla 6.
Con los datos de
Largo = 9,60 [m]
Ancho = 7,20 [m]
Altura de la cavidad = h = hcl 2,40 [m] ( ver fig. 1)
Por fórmula RCL = 2,9
Por tabla 6 = 2,5
Se adopta un valor de RCL = 3
Como las luminarias están suspendidas 0,6 [m] del techo, es necesario determinar la reflectancia efectiva,
haciendo en la ecuación de RCL o bien en la tabla 6 h = hct = 0,6 [m].
Esto da como resultado:
RCL = 0,73 (de fórmula)
RCL = 0,6 (de tabla)
Se adopta un valor de RCL = 0,67
Con este valor de RCL en la tabla 5 (reflectancias efectivas de cavidad), se toma para:
Reflectancia del techo = 80 %
Reflectancia de las paredes = 50 %
Un valor de reflectancia efectiva de cavidad para el techo de 70%
U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería
Página 47 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-47-320.jpg)
![Revisión 2012
Luego en la tabla 7 para la luminaria antes mencionada, RCL = 3, la nueva reflectancia de techo (70%) y la
reflectancia de las paredes (50%) se obtiene un coeficiente de utilización (Cu) = 0,52
Si las luminarias estarían empotradas en el techo, la reflectancia de la cavidad del techo es la misma que la
del techo real. Reflectancia de techo = 80%, RCL = 3, luminaria y reflectancia de las paredes. Cu = 0,54
(de tabla 7)
Punto 3: determinación del factor de conservación:
1.
Caract. de funcionamiento de la reactancia = 0,95
2.
Tensión de alimentación de las luminarias = 1,00
3.
Variaciones de la reflectancia y transmitancia de la luminaria = 0,98
4.
Fallo de lámparas = 1,00
5.
Temperatura ambiente de la luminaria = 1,00
6.
Luminarias con intercambio de calor = 1,00
7.
Degradación luminosa de la lámpara, según la tabla 15 es una f40 CW y de la tabla 8 para
12 Hs. De encendido se tiene una degradación de la emisión luminosa de 0,84.
8.
Disminución de emisión luminosa por suciedad, de tabla 7 se ve que la luminaria es categoría
V, se toma en la tabla 18 la gráfica para dicha categoría y dentro de esta la curva de muy limpio, un
valor aprox. Es 0,96.
Por lo que el factor de conservación o de pérdidas es:
Fp = 0,95*1,00*0,98*1,00*1,00*1,00*0,84*0,96 = 0,75
Punto 4: cálculo del número de lámparas y luminarias requeridas:
Aclaración: los lúmenes por lámpara se obtienen de la tabla 8
Núm. Lámparas = 300 lux * 7,2[m] * 9,6[m] = 16.61 => 17
3200 lum * 0,52 * 0,75
Cada luminaria posee 2 lámparas, se toma el número de lámparas igual a 18.
Núm. Luminarias = 18 = 9
2
Punto 5: fijación del emplazamiento de las luminarias. A modo de hacer más uniforme la distribución de las
luminarias se toman 10 en vez de 9, las luminarias no deben exceder la separación de 1,2 [m] * altura de
montaje sobre el plano de trabajo, según la tabla 7. Por lo tanto no deben separarse más de 2,88 [m] unas
de otras.
U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería
Página 48 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-48-320.jpg)
![Revisión 2012
La disposición de las luminarias que se muestra es una de muchas posibles, (no está a escala).
N: núm. Luminarias = 5
R: núm. De filas = 2
A: ancho del local = 7,2 [m]
l: largo del local = 9,6 [m]
L / 2N
L/N
A / 2R
A/R
Cálculo de lámparas germicidas
El número de lámparas germicidas requerido para la irradiación de una habitación depende del área
y la altura de techos de la misma, y del tipo y eficacia de la linterna utilizada. Los cálculos se pueden hacer
aplicando la siguiente fórmula:
Núm Lámparas =
Intensidad Recomendada
Intensidad UV x vatio de lámpara x Potencia UV de la lámpara en Vatios x FM
Intensidad recomendada: es la intensidad media efectiva recomendada de emisión ultravioleta en
miliwatios por metro cúbico, sobre el volumen de aire que existe por encima de la altura de montaje de la
linterna. Estos valores, que están en las listas de la tabla 11, dependen sólo de la distancia entre la linterna
y el techo. Debido a que los microorganismos están sólo expuestos a la acción germicida mientras están en
el aire superior, cuanto menor sea el volumen del aire irradiado en relación con el volumen total de la
habitación, menor será el tiempo expuesto. Y como el efecto letal es proporcional al producto del tiempo
expuesto y de la intensidad, se requerirán elevadas intensidades de ultravioleta cuando la linterna esté
muy próxima al techo. Al establecer las intensidades recomendadas en la tabla, se supone una altura de
montaje de 2,15 metros. Así, la distancia entre la linterna y el techo es la altura de éste, menos 2,15
metros.
U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería
Página 49 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-49-320.jpg)
![Revisión 2012
Problemas:
1.
Realizar el diseño para una sala de traumatología de un hospital, que posee las siguientes dimensiones:
Ancho = 7,30 [m], largo = 12,20 [m], alto
= 2,75 [m]
La reflexión del techo es del 80 %, y la de las paredes 50%, buena conservación de luz.
2.
Realizar el diseño para un consultorio de guardia de un hospital, con las siguientes dimensiones:
Ancho = 4,25 [m], largo = 4,26 [m], alto
= 2,75 [m]
La reflexión del techo es del 80 %, y la de las paredes 50%, buena conservación de luz.
3.
Realizar el diseño para un pasillo de un hospital, con las siguientes dimensiones:
Ancho = 3,05 [m], largo = 21,25[m], alto
= 3,20 [m]
La reflexión del techo es del 80 %, y la de las paredes 50%, buena conservación de luz.
4.
Diseñar el alumbrado general de una UTI de 10 camas, y calcular el tipo y potencia de la lámpara de
examen que se encuentra en c/u de las cabeceras de cama. Considerar las dimensiones de la sala y
demás factores como parte del diseño.
5.
Calcular el número de lámparas germicidas requerido para una sala de 7.30 x 9.15 y altura 3.05 [m]
6.
Se dispone de una sala de internación con las siguientes dimensiones:
Ancho = 7,30 [m], largo = 12,20 [m], alto
= 2,75 [m]
La reflexión del techo es del 80 %, y la de las paredes 50%, buena conservación de luz.
Realizar el diseño de iluminación general, inclusive con el croquis de disposición de las luminarias.
U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería
Página 51 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-51-320.jpg)
![Revisión 2012
Tablas de luminotecnia
Magnitud
Símbolo
Flujo luminoso
Φ
Rendimiento
Η
Cantidad de luz
Q
Intensidad
luminosa
I
Iluminancia
E
Luminancia
L
Unidad
Definición de la unidad
Flujo emitido en un ángulo sólido
unidad por una fuente con una
Lumen [lm]
intensidad luminosa de una
candela.
Flujo luminoso emitido por unidad
Lumen por vatio [lm/w]
de potencia.
Lumen por segundo
Flujo luminoso emitido por unidad
[lm s]
de tiempo.
1/60 de la intensidad luminosa por
cm2 del “cuerpo negro” a la
Candela [cd]
temperatura de fusión del platino
(2.046 °k) .
Flujo luminoso de un lumen que
Lux [lx]
recibe una superficie de 1 m2
Intensidad luminosa de una
Candela por m2 [cd/m2 ]
candela por unidad de superficie.
Tabla 1: resumen de las magnitudes y unidades luminosas fundamentales.
U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería
Página 52 de 101
Relaciones
Φ=i/ω
Η= Φ / w
Q=ΦT
I=Φ/ω
E=Φ /s
L=I/S](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-52-320.jpg)
![Ingeniería Hospitalaria
Revisión 2012
Guía Nº 8: Redes Medicinales
Introducción Teórica
La regulación de las presiones de los fluidos medicinales consta de 2 etapas:
1. Regulación primaria
2. Regulación secundaria
La presión primaria se define como el valor de presión que entrega la central de almacenamiento (7- 10
bar), que es el existente en la red troncal, y que se establece a partir de la prueba de funcionamiento.
La prueba de funcionamiento se ejecuta cuando está montada toda la cañería y se tienen todos los equipos
de utilización, y los respiradores.
Antes de efectuar la prueba de funcionamiento se debe realizar la prueba de estanqueidad, cuyo
objetivo es el de verificar que no haya pérdidas en el montaje de las cañerías. Se realiza por un período
mínimo de 12 horas continuas.
La presión secundaria
es la presión obtenida a partir de una regulación de la presión primaria,
normalmente 3,5 +/- 0,7 bar, es el existente en las redes secundarias. Implica contar con válvulas
reguladoras en cada red secundaria (segunda reducción).
Red principal o troncal: tramo de cañería que se extiende desde la central de almacenamiento hasta las
centrales de segunda reducción o válvulas de seccionamiento en cada red secundaria.
Red secundaria: se extiende desde la válvula de seccionamiento o desde la central de regulación
secundaria. En su extensión se encuentran los puestos de consumo.
Puestos de consumo: están formados por poliductos, cajas de pared, torretas de techo. A éstos se acoplan
los equipos de utilización. Estos puestos se unen a la red secundaria.
Consumo de los puestos: existen valores de consumo instantáneos orientativos que sirven para determinar
el consumo soporte de cada red, para así determinar la sección de las cañerías.
Cálculo de una red de gases medicinales
El diámetro interior de la cañería se calcula de acuerdo a la fórmula:
D = 18.8 [( Q/( v x P )] 1/2
D: diámetro interior de la cañería en mm
Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R.
Pág. 77 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-77-320.jpg)
![Ingeniería Hospitalaria
Revisión 2012
V: velocidad del fluido en [m/seg]
Q: caudal total [m3/h]
P: presión de trabajo a la que se somete la cañería [bar]
Se recomienda, para las cañerías medicinales, que la velocidad del fluido no exceda los 15 m/seg.,
trabajando normalmente con 8 m/seg., de esta manera el coeficiente de seguridad es mayor. En el caso de
la aspiración se trabajará con una velocidad de 100 m/seg., y con una depresión media de 0,65 bar.
Componentes de una red
Las cañerías son totalmente construidas en caño de Cu electrolítico, debido a su alto coeficiente de
seguridad, debido a su proceso de fabricación y su mayor resistencia al poder oxidante del oxígeno.
La presión de utilización del caño de 1 mm de espesor de pared, que es el que normalmente se usa, es de 30
bar de máximo con 15 bar de presión de trabajo, lo que se ajusta al tipo de cañería requerido.
Las válvulas serán de tipo esférica y cumplen con la función de válvulas de seccionamiento; se montan al
principio de cada red secundaria, en un punto de fácil acceso.
Caudales teóricos por boca (promedio aproximado) (lts/min)
Servicio
Oxígeno
Oxígeno
Vacío
Aire
Aire
Presión por boca
lts/min.
3.5
7lts/min. 2
Kg./cm
lts/min.
3.5 Kg./cm2
lts/min.
7
Internación
Kg./cm2
7
10
7
Kg./cm2
UTI adultos
7
25
30 x 2
25
UTI pediátrica
7
25
10 2 2
x
25
Quirófano
7
25
60 x 2
25
Partos
7
25
15
3x2
10 x 2
RRN
3
15
10
15
Imágenes
7
25
25
25
Resonancia
7
25
25
25
Neonatología
50
Laboratorio
RRN: recepción del recién nacido, se debe prever el nacimiento de mellizos o gemelos.
Vacío: en UTI para el cálculo se toma el caudal de una sola boca
Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R.
Pág. 78 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-78-320.jpg)
![Ingeniería Hospitalaria
Revisión 2012
Tabla de gases medicinales
Tabla de peso de caños de cobre redondos
Peso por metro en gramos
Diámetros externos
Pulgadas
Milímetros
1/8
3.175
5/32
3.969
3/16
4.762
¼
6.35
5/16
7.94
3/8
9.52
7/16
11.11
½
12.7
9/16
14.29
5/8
15.88
¾
19.05
7/8
22.22
1
25.4
1 1/8
28.57
1¼
31.75
1 3/8
34.92
1½
38.1
Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R.
0.5
38
49
60
82
104
126
149
171
193
215
261
304
349
394
437
482
527
Espesor de pared
0.75 0.8
1
51
52
56
88
84
104
115
117
123
150
151
158
198
184 193
243
217 228 283
251 265 331
284 300 379
317 336 418
384 407 512
451 483 597
530 556 690
584 618
776
651 689 870
717 760 975
784 850 1047
[mm]
1.5
141
204
270
337
404
470
537
604
737
870
1004
1137
1272
1404
1540
Pág. 82 de 101
2
246
337
426
515
602
694
783
963
1143
1320
1500
1680
1860
2037](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-82-320.jpg)
![Ingeniería Hospitalaria
Revisión 2012
Ejemplo de características técnicas de los compresores exentos de aceite:
Modelos
Potencia [CV]
Cilindros
Presión máxima
[Kg./cm2]
Presión máxima
[lb/pulg2]
Desplazamiento
[nl/min.]
Desplazamiento
[CFM]
Tanque modelo
Volumen tanque [lts.]
Velocidad de
rotación [RPM]
Motor eléctrico
Dimensiones (largo x
ancho x alto)
Peso con motor [Kg.]
Ea08
3
2bb
8.4
Ea10
5.5
2bb
8.4
Paea01
2x3
2bb c/u
8.4
Paea05
2x5.5
2bb c/u
8.4
120
120
120
120
380
715
760
1430
13.4
25
26.8
50
T07
180
620
T09
340
580
T11
340
620
T12
500
580
3 CV – 1400 RPM
1500x450x900
5.5 CV – 1400 RPM
1800x550x1100
2x3 CV – 1400 RPM
1500x900x2000
2x5.5 CV – 1400 RPM
1900x1200x2100
126
210
235
370
Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R.
Pág. 86 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-86-320.jpg)
![Ingeniería Hospitalaria
Revisión 2012
Guía Nº 10: Balance Térmico para invierno
Introducción teórica
El balance térmico de invierno tiende a determinar la cantidad de calor que se debe suministrar a los
locales para compensar las pérdidas, manteniendo la temperatura interior establecida.
Consiste en determinar las pérdidas de calor que se producen por las paredes, vidrios, techos, pisos que
componen el contorno del local, así como también las pérdidas de calor por el aire frío que se infiltra a
través de las aberturas.
En el análisis térmico de invierno no se tiene en cuenta la incidencia favorable de la cantidad de calor
aportada por personas, iluminación, etc., porque se considera el local en la condición más comprometida.
Temperatura interior: se considera en locales habitados:
•
18 a 19 ºC: para calefacción por paneles radiantes
•
21ºC: para calefacción por aire caliente
•
20 ºC: para calefacción por radiadores
Temperatura exterior: es la temperatura de la localidad.
Ej. Paraná 2,4 ºC, Buenos Aires 0 ºC, Córdoba – 0,4 ºC
Método del balance térmico
El cálculo de la cantidad de calor de pérdida de los locales se realiza de la siguiente manera:
QT = Qt + Ql
QT: pérdida total [kcal/h]
Qt: cantidad de calor de pérdida por transmisión, a través de los elementos del contorno del local [kcal/h].
Ql: cantidad de calor para compensar la infiltración del aire exterior
Cantidad de calor por transmisión (Qt)
Esta cantidad de calor vale:
Qt= qo(1+Zd+Zh+Zc)
Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R.
Pág. 88 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-88-320.jpg)
![Ingeniería Hospitalaria
Revisión 2012
Donde:
Qo: pérdida de calor por transmisión de las superficies que limitan el ambiente (Kcal/h);
Zd: mejoramiento por interrupción del servicio (%);
Zc: mejoramiento por pérdidas en cañerías de calefacción o conductos de aire caliente (%);
Zh: mejoramiento por orientación (%).
Pérdidas por transmisión (qo)
Las pérdidas de calor por transmisión (qo) de cada una de las superficies del contorno de un local se
calculan, según las leyes de la transmisión, mediante la fórmula:
qo = k A (Ti - Te)
Siendo:
qo: cantidad de calor de pérdida de cada elemento de la superficie del contorno del local (kcal/h);
K: coeficiente total de transmisión del calor [kcal / ( h m2 ºC)]
A: área [m2]
Ti: temperatura interior ºC
Te: temperatura exterior ºC
La suma de todas las pérdidas individuales de cada uno de los elementos del contorno del local representa
la pérdida de calor de todo el local qo, de modo que:
Q 0=
qo
Donde:
Q0: cantidad de calor de pérdida del local (Kcal/h).
A esa cantidad de calor q0, es necesario aplicarle una serie de suplementos de mejoramiento.
te
q0
q0
ti
q0
q0
Algunos valores de k:
Pared exterior de ladrillos macizos (30 cm.)
Pared interior de ladrillos huecos (10cm)
Ventana corrediza
Piso sobre tierra
Techo de losa, contrapiso y baldosas.
Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R.
1.62
2.40
5
1
1.5
Pág. 89 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-89-320.jpg)
![Ingeniería Hospitalaria
Revisión 2012
Ql es la cantidad de calor de pérdida por infiltración de aire. Depende de la hermeticidad y la diferencia
de presión entre el interior y el exterior.
Ql= 17 C ( Ti - Te )
Ql: [ kcal/h]
17: constante que tiene en cuenta el calor específico y peso específico del aire que penetra.
C: caudal de aire que penetra [m3 / min.]
Ti y Te: [º c]
En la práctica se estima el caudal de infiltración en función del número de renovaciones horarias del
volumen de aire del local, donde
nº renov / h x vol local [m3]
C=
.
60 [min. /h]
Clase de local
Nº renovaciones por hora
Sin paredes exterior
0,5
Con paredes al exterior por un lado
1
Con paredes al exterior por dos lados
1,5
Con paredes al exterior por tres lados
2
Con paredes al exterior por cuatro lados
2
Sustituyendo:
Ql= 0.3 (nº renov / h) x vol x ( ti - te )
Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R.
Pág. 91 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-91-320.jpg)
![Ingeniería Hospitalaria
Revisión 2012
Método de los cubajes de aire
Para el cálculo de las necesidades caloríficas de los distintos locales se suelen relacionar los m3 del local
con la cantidad de calor necesaria, es decir se establecen coeficientes de pérdidas de calor por m3 del
local
Q = c V [ Kcal/h]
Q: cantidad de calor por pérdida de calor [ Kcal/h]
C: coeficiente por pérdida de calor [ Kcal/h m3 ]
V: volumen del local [m3]
Para un salto térmico de 20 oC entre el interior y el exterior y construcciones de albañilería común los
coeficientes c son:
Hasta 20 m3
55 kcal/ h m3
De 20 a 40 m3
40 kcal/ h m3
De 40 a 70 m3
30 kcal/ h m3
De 70 a 120 m3
25 kcal/ h m3
De 120 a 200 m3
20 kcal/ h m3
Este método es incorrecto por los siguientes motivos:
1
Para un mismo volumen, la superficie de pérdida puede ser más o menos importante.
2
Los locales pueden ser mas o menos vecinos de otros locales calentados, tener diferentes
paredes exteriores o ventanas, distintas características constructivas, diversas condiciones
interiores y exteriores, etc.
Este sistema, con las limitaciones expuestas, puede llegar a emplearse para cálculos rápidos en
instalaciones de calefacción por estufas a gas, en la que no se requiere un control riguroso.
Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R.
Pág. 92 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-92-320.jpg)
![Ingeniería Hospitalaria
Revisión 2012
Problemas
1. Calcular la cantidad de calor necesaria para mantener en 20 ºC una sala de terapia intensiva (UTI). La
sala es de 7[m] de ancho x 9 [m] de largo y 3 [m] de altura, tiene 2 ventanas superiores de 1 [m] x 0,30
[m] (pared NE), y una puerta de acceso (pared so). Limita por el NE y SE a la intemperie, por el SO a la
sala de espera y por el NO al sector de internación. Utilizar el método de balance térmico.
Datos adicionales:
•
Piso sobre tierra (Te = 10 ºC) y techo de losa al exterior
•
Paredes de ladrillos macizos: al NE y SE y de ladrillos huecos: al SO y NO
•
Te: 2,4 ºC (ciudad de Paraná)
•
Locales no calefaccionados a 10 ºC
•
Puerta interior no se considera para el cálculo (se toma como parte de la pared)
N
2. Repetir el cálculo del ejercicio anterior usando el método de los cubajes de aire.
3. Comparar los resultados de 1 y 2. Justificar la diferencia.
4. Repita el ejercicio 1 invirtiendo el sentido de la sala.
5. Compare los resultados obtenidos en el punto 2 y el punto 4. Justifique
Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R.
Pág. 93 de 101](https://image.slidesharecdn.com/guias-140101131414-phpapp01/85/Guias-93-320.jpg)
Subido porLucila Pinzon
Guias
Este documento presenta una guía de trabajo práctico sobre servicios hospitalarios. Define los conceptos de hospital, servicio hospitalario y servicio crítico. Luego describe los servicios de terapia intensiva, terapia intermedia, pediatría, neonatología, quirófano, internación, neumonología, cardiología, hemodinamia, guardia, shock room, maternidad y esterilización. Finalmente, clasifica los servicios en críticos y no críticos.
![Hospitalaria 2-AEA [Modo de compatibilidad].pptx](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/hospitalaria2-aeamododecompatibilidad-230725235000-05ec47e5-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
Guias
- 1. U.N.E.R. Facultad deIngeniería / Bioingeniería Ingeniería Hospitalaria Guías de Trabajos Prácticos 2012 Docentes: Prof. Titular: JTP: Auxiliar: Ing. José María Flores Bioing. Mónica Baroli Bioing. Diego Kadur
- 2. Revisión 2012 Guía Nº1: Servicios Hospitalarios 1. Definir hospital 2. Definir servicio hospitalario 3. Definir servicio hospitalario crítico. 4. Qué es el PNGCAM? 5. Considerando las prestaciones definir los servicios de: a. Unidad de terapia intensiva b. Unidad de terapia intermedia c. Pediatría d. Neonatología e. Sector quirúrgico f. Internación g. Neumonología h. Cardiología i. Hemodinamia j. Guardia k. Shock Room l. Maternidad m. Esterilización n. Diagnóstico por imágenes 6. Clasifique los servicios mencionados en servicios hospitalarios críticos y no críticos 7. Cómo definiría el servicio de ingeniería de un hospital? Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 2 de 101
- 3. Revisión 2012 Guía Nº2: Diseño y cálculo de líneas de baja tensión Introducción teórica Instalaciones eléctricas de baja tensión (BT) Las instalaciones de baja tensión son las alimentadas con tensiones no superiores a 1100 [V] en CA o 1500 [V] en CC. Los componentes de una instalación son: - Líneas o circuitos (conductores eléctricos) - Equipamientos * (ej. Transformadores, fusibles, motores, lámparas, etc.) - Elementos de maniobra y protección * (fallas, corrientes de fuga, etc.) * no son tratados en este tema. Líneas o circuitos eléctricos Están destinadas a transmitir energía o señales, y están constituidas por: - Los conductores eléctricos - Sus elementos de fijación (abrazaderas, bandejas, etc.) - Su protección mecánica (tableros, cajas, etc.) Se clasifican en: Para usos generales: Son circuitos monofásicos que alimentan bocas de salida para alumbrado y bocas de salida para tomacorrientes. Deberán tener una protección para una intensidad no menor a 10 [A] y el número máximo de bocas por circuito es de 15. La AEA en su reglamentación para locales de uso médico establece que: En las salas para pacientes críticos (cirugía, terapia y neonatología), y en cada cama se dividirán los tomacorrientes por lo menos en dos circuitos. En cada panel, un circuito no debe tener más de seis (6) tomacorrientes. Se recomienda no usar menos de 6 tomacorrientes en los paneles de cabecera de UTI, y no menos de 9 por puesto de neonatología. En caso de ser el paciente tratado con aparatos electromédicos dependientes de la red, que sirven para intervenciones quirúrgicas o medidas de vital importancia (quirófano, UTI, etc.) y de ser necesario más de dos circuitos por puesto, se recomienda instalar el suministro en forma alternada (cruzada) desde dos redes. Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 3 de 101
- 4. Revisión 2012 Para usosespeciales: Son circuitos de tomacorrientes monofásicos o trifásicos que alimentan consumos unitarios superiores a 10 [A] o para alimentar circuitos a la intemperie (parques, jardines, etc.). Deberán tener una protección para una corriente no mayor a 25 [A]. De conexión fija: Son circuitos que alimentan directamente a los consumos sin la utilización de tomacorrientes. No deben tener derivación alguna. Tipos de Redes de distribución: Existen tres sistemas de puesta del centro estrella del transformador de la compañía distribuidora de energía eléctrica en baja tensión. Sistema IT El esquema de distribución consta de las tres fases activas (RST). En ellas el neutro no está rígidamente conectado a tierra (está aislado o conectado a tierra por medio de impedancias de elevado valor). Sistema TN Por motivos técnicos y económicos este sistema es poco utilizado y no se darán muchos detalles del mismo. Sistema TT Consiste de una puesta a tierra de servicio conectada rígidamente a tierra de la cual se toma el conductor neutro, es decir que la distribución emplea 4 conductores, tres para las fases y uno para Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 4 de 101
- 5. Revisión 2012 el neutro,mientras que el conductor de protección es provisto por el usuario, derivándolo de su puesta a tierra de seguridad. Este sistema es de gran importancia dado que es el actualmente empleado en nuestro país para la distribución eléctrica en baja tensión, constituyendo el denominado sistema trifásico de tensiones de 3 x 380 / 220 [V]. En los sistemas TT, el centro de estrella de los transformadores de alimentación está conectado al neutro y a la vez puesto rígidamente a tierra en ese punto. En las condiciones reales de una red se producen desequilibrios en los consumos y circulación de corrientes por terceras armónicas que ocasionan que este conductor suela tener potenciales respecto de tierra superiores a la máxima tensión de contacto admitida (24 [V]). Por esta razón nunca se debe emplear el neutro de la compañía distribuidora de electricidad como conductor de protección, es decir que no se deben conectar al mismo las puestas a tierra de nuestra instalación. Transformadores de aislación de uso médico Los transformadores de aislación de uso médico para redes IT, son máquinas estáticas destinadas a proveer alimentación de energía en instalaciones eléctricas de red aislada para salas del grupo 2 en locales de uso médico, cumpliendo normas técnicas internacionales aplicables, como la IEC61558-215 y reglamentaciones vigentes en la República Argentina, como AEA90364 - Sección 710. Los requisitos de la Sección 710 tienen en cuenta las probabilidades de riesgos para las personas y en especial para los pacientes, que puedan ocasionar las corrientes eléctricas de fuga al pasar por el organismo. Define tres tipos de salas de medicina humana y dental de acuerdo a su utilización y las clasifica en: salas del grupo 0, 1, 2a y 2b. Los transformadores de aislación deben estar diseñados para satisfacer los requisitos relacionados a las salas del grupo 2 (a y b), ya que en éstas es condición indispensable la instalación de una red aislada IT, a fin de lograr un suministro eléctrico seguro a los equipos electromédicos soportes de vida y utilizados en intervenciones quirúrgicas. Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 5 de 101
- 6. Revisión 2012 Una redaislada previene la ocurrencia del macroshock al personal médico y asegura la continuidad del servicio eléctrico frente a la denominada primera falla. Además permite prevenir junto a otras medidas complementarias; como la supervisión permanente por medio de un monitor de aislación y la instalación de una estructura equipotencial, la ocurrencia del microshock en los pacientes. La reglamentación 710 de la AEA, determina el uso de transformadores monofásicos y de aislación seca debido a su menor riesgo de incendio, contaminación y mayor confiabilidad para la prestación del servicio y define un rango de potencias entre 3.15kVA y 8kVA, siendo 5kVA la potencia preferida para las Unidades de Terapia Intensiva y Quirófanos. Los transformadores de aislación para uso médico deben cumplir con las especificaciones técnicas definidas en la reglamentación 710. Las principales características técnicas que deben cumplir estos transformadores son: 1. Tipo: monofásicos de aislación seca. 2. Rango de potencias: de 3.15kVA a 8kVA. 3. Relación: 1:1 con tensión nominal máxima de 230Vca. 4. Corriente de vacío: menor al 3% de la corriente nominal (Inom). 5. Corriente de conexión: menor a 12 veces la corriente nominal. 6. Tensión de cortocircuito: menor al 3% de la tensión nominal. 7. Clase térmica: aislación clase H. 8. Nivel de aislación: 3kVca. 9. Rigidez dieléctrica, mayor a 500 MOhms. 10. Corriente de fuga a tierra: menor a 0.1mA. 11. Nivel de ruido: menor a 40dB a 30cm de distancia y a potencia nominal. 12. Pantalla electrostática entre primario y secundario. 13. Conexión para monitoreo de fuga, a mitad del bobinado secundario y a borne aislado. 14. Sensor de temperatura: de tipo PTC ó PT100. 15. Elevada capacidad de sobrecarga. Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 6 de 101
- 7. Revisión 2012 Asignación dedistintos tipos de sala según la reglamentación AEA 710. GRUPO DE APLICACIÓN 0 1 2a 2b TIPO DE SALA DE ACUERDO A LA UTILIZACIÓN Salas de internación Salas de esterilización para cirugías Salas de lavado para cirugías Consultorios de medicina humana y dental Salas para ecografía Salas de internación Salas para terapia física Salas de masajes Consultorios de medicina humana y dental Salas para diagnóstico radiológico y tratamiento Salas de parto Salas de preparación para cirugías Salas para hidroterapia Salas para endoscopías Salas para diálisis Salas para yesos quirúrgicos Salas de endoscopía Salas para ambulatorios quirúrgicos Salas de examen intensivo con mediciones invasivas Salas de recuperación post-quirúrgica Salas de cirugías Salas de guardia para tratamiento de emergencia: “Shock Room” Salas de examen intensivo Salas de cuidados intensivos (UTI) Salas para diagnóstico y tratamientos invasivos, guiados por imágenes (hemodinamia) Salas para cateterismo cardíaco para diagnóstico y tratamiento Quirófanos de obstetricia Salas para diálisis de emergencia ó aguda Salas de neonatología Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. TIPO DE UTILIZACIÓN MÉDICA Ninguna utilización de equipos electromédicos Utilización de equipos electromédicos a través de aberturas naturales en el cuerpo, ó con intervenciones quirúrgicas menores (cirugía menor) Operaciones de cirugía menor, sin introducción de catéteres en el corazón (sin riesgo de microchoque) Operaciones de órganos de todo tipo (cirugía mayor). Introducción de catéteres en el corazón (cateterísmo cardíaco), introducción quirúrgica de partes de aparatos, operaciones de todo tipo, mantenimiento de las funciones vitales con equipos electromédicos, intervenciones a corazón abierto (riesgo de microchoque) Página 7 de 101
- 8. Revisión 2012 Esquema generalde las instalaciones eléctricas El reglamento de la AEA (Asociación Electrotécnica Argentina) dispone el siguiente esquema general al que deben ajustarse las instalaciones eléctricas en inmuebles Donde: Tablero principal Es el centro de distribución de toda la instalación eléctrica, ya que: - Recibe los cables que vienen del medidor. - Aloja los dispositivos de protección. - De él parten los circuitos terminales que alimentan directamente las lámparas, tomas y aparatos eléctricos. Tablero seccional Es aquel al que acomete la línea seccional y del cual se derivan otras líneas seccionales o de circuito. Criterios de dimensionamiento de conductores Dimensionar un circuito, es determinar la sección de los conductores y, a corriente nominal, el dispositivo de protección contra sobrecorrientes. Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 8 de 101
- 9. Revisión 2012 Cálculo porcaída de tensión: La máxima caída de tensión admisible según la AEA es, para el caso de los motores, del 5% durante la operación y del 15 % para el arranque. Método de cálculo por caída de tensión Líneas abiertas de sección uniforme: aquella línea alimentada por uno de sus extremos. En todo conductor, bajo la influencia de una corriente eléctrica se produce una caída de tensión que según la ley de Ohm será: ∆u = i r = δ δ/2 < i > A ^ > Ull a Gen carga Ul i < B b > < Fig. 1 Siendo: A-a y b-B: conductores de alimentación Ui: tensión en bornes del generador Uii: tensión en bornes del receptor δ : caída de tensión absoluta en la línea considerada Si desplegamos la figura 1 podremos apreciar más claramente la caída absoluta de tensión: δ /2 UI Ull δ /2 carga A a b B Fig. 2 Surge así que teniéndose una tensión de origen Ui se producen las caídas: δ/2; Uii; δ/2. Por lo tanto: δ δ U = + U + = U + δ I II II 2 2 Si expresamos la resistencia R del conductor considerado entre los bornes A-a en función de la resistividad, se tiene que: R= Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. ρ⋅l s Página 9 de 101
- 10. Revisión 2012 Reemplazando enla ley de Ohm se puede escribir: δ 2 = I ⋅ρ⋅ l s Si consideramos el conductor completo A-a y B-b, la caída de tensión absoluta total será: δ = 2⋅ I ⋅ l .ρ s Vemos claramente que, para un circuito en el cual ρ, l y s son constantes, la caída absoluta de tensión δ, variará en forma proporcional a la corriente i. Si reordenamos la expresión Uii = Ui - δ, deducimos que si se mantiene constante Ui, al producirse una variación de la corriente i, tendremos una variación de la caída absoluta de tensión δ, y en consecuencia también variará la tensión del receptor uii. Por lo tanto si aumentamos la corriente I, la tensión del receptor Uii disminuye. La caída de tensión porcentual por definición está referida a la tensión del receptor Uii y su expresión es: Pu = δ ⋅ 100 Uii = (U i − U ii ) ⋅ 100 2 I R 100 = U ii U ii De esta manera se puede concluir: δ ⋅ 100 Uii = 2 I R 100 U ii l δ = 2IR =2I ρ s s = 2I ρ l δ Habitualmente, los datos disponibles son la caída porcentual de tensión Pu o la pérdida porcentual de potencia Pp. Pu = 2 I R 100 I Uii I = 2 R I2 100 δ I 100 ψ 100 = = = Pp Pii Pii Pii Reemplazando se obtiene: s= 2 I ρ l 100 Pu U ii ó s= 2 I 2 ρ l 100 Pii U ii Donde: Pii = potencia en los bornes de la carga en [W]. Ui: tensión en bornes del generador [V] Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 10 de 101
- 11. Revisión 2012 Uii: tensiónen bornes del receptor [V] S= sección del conductor en mm2 Cálculo de la capacidad de conducción de corriente o cálculo térmico La corriente transportada por un conductor produce, por el llamado efecto joule, energía térmica. Esa energía se gasta, en parte, para elevar la temperatura del conductor, y el resto se disipa como calor. Luego de cierto tiempo de circular corriente la temperatura del conductor se estabiliza, produciéndose el “equilibrio térmico”. La corriente que, circulando continuamente por el conductor produce el equilibrio térmico a la temperatura máxima de servicio continuo es denominada “capacidad de conducción de corriente”. Una vez conocida ésta, se determina la sección por el criterio de “intensidad máxima admisible por calentamiento” o bien, dada la complejidad de estos cálculos, se recurre a las tablas incluidas en las hojas técnicas de los fabricantes de cables. Las mismas están referidas a la tensión nominal y a los casos de instalación más corrientes: la instalación en cañerías embutidas para los cables unipolares y al aire o en instalación enterrada para los subterráneos. Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 11 de 101
- 12. Revisión 2012 Para cablesunipolares aislados en PVC según norma IRAM 2183, en cañerías embutidas o a la vista, se tiene: Diámetro máximo de Sección alambres nominal del conductor Espesor de aislación nominal Intensidad Intensidad Resist. de Diámetro de Caída de Eléctrica Peso corriente exterior corriente tensión máxima a aprox. admisible al aprox. (3) admisible en 20ºC y aire libre CC cañerías (2) (2) mm Kg/Km. A A V/a Km. Ohm/Km. mm² mm mm 0,75 0,21 0,6 2,4 12 8 10 50 26 1,0 0,21 0,7 2,8 16 10,5 12 37 19,5 1,5 0,26 0,7 3,0 21 13 15,5 26 13,3 2 (1) 0,26 0,7 3,3 25 15,5 18 18 9,51 2,5 0,26 0,8 3,7 32 18 21 15 7,98 3 (1) 0,26 0,8 3,9 37 20 24 12 6,07 4 0,31 0,8 4,2 46 24 28 10 4,95 6 0,31 0,8 4,8 65 31 36 6,5 3,3 10 0,41 1,0 6,1 110 42 50 3,8 1,91 16 0,41 1,0 7,9 185 56 68 2,4 1,21 25 0,41 1,2 9,8 290 73 89 1,54 0,78 35 0,41 1,2 11,1 390 89 111 1,2 0,554 50 0,41 1,4 13,6 550 108 134 0,83 0,386 70 0,51 1,4 16,1 785 136 171 0,61 0,272 95 0,51 1,6 18,3 1000 164 207 0,48 0,206 120 0,51 1,6 19,7 1250 188 239 0,39 0,161 1) secciones no contempladas por la norma IRAM 2183. 2) 3 cables en cañerías embutidas en mampostería o en aire libre dispuestos en plano, temperatura ambiente 30ºC (no se considera el de protección). 3) cables en contacto en corriente alterna monofásica 50 Hz., cos fi=0,8 (no se considera el de protección) Coeficientes de corrección de la corriente admisible:- para dos cables en cañería los valores de intensidad admisible se deberán multiplicar por 1,10; si los cables instalados son de 4 a 6 multiplicar por 0,8 y si son de 7 a 9 cables el coeficiente de multiplicación será 0,7. En aire libre multiplicar por 1,12 Para temperatura ambiente de 40ºC multiplicar por 0,89 Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 12 de 101
- 13. Revisión 2012 Verificación delas secciones mínimas exigidas De acuerdo a la ubicación de los circuitos, el reglamento de la AEA (Asociación Electrotécnica Argentina) prevé las siguientes secciones mínimas (para conductores de cobre): Tipo de línea Líneas principales Tramo Medidor - tablero principal. Sección mínima (mm2) 4 Tablero principal - tablero seccional otros tableros seccionales. Tableros seccionales - tomas corrientes Líneas seccionales Líneas de circuito Líneas de circuito Derivaciones y retornos a los interruptores de efecto Conductor de protección 2,5 Bocas de luz 1,5 Bocas de luz - llave interruptora. 1 Todos los circuitos. 2,5 2,5 Instalaciones de fuerza motriz Son los que realizan la transmisión de energía para el accionamiento de motores de capacidades relativamente altas, generalmente trifásicos. En hospitales es el caso de los de ascensores, bombas de agua, aire acondicionado, bombas de vacío, compresores de aire, etc. El reglamento exige que los conductores de fuerza motriz sean independientes de los de alumbrado, separando cajas de paso y de distribución. Cada uno de los circuitos que la componen debe tener su sistema de protección. Distribución La distribución de fuerza motriz se efectúa mediante redes trifásicas, generalmente de corriente alterna 3x380 [V]. La distribución monofásica en potencias elevadas no es aconsejable porque requiere conductores de sección más elevada. El cálculo del ramal alimentador de fuerza motriz es similar al correspondiente a cualquier línea seccional, por lo tanto será necesario conocer la corriente nominal (que se obtiene de la potencia y de la tensión de servicio) y la longitud del recorrido de los conductores. Se calcula la sección de los conductores a corriente nominal y se verifica a la caída de tensión. Factor de potencia Se define como factor de potencia ó “cos ø” al cociente entre la potencia activa y la potencia aparente, o sea: Cos ø = potencia activa / potencia aparente Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 13 de 101
- 14. Revisión 2012 - Potencia activa(P) es la real que toman los motores (en [W]). - Potencia aparente (S) es la máxima para la que están diseñados los motores (en [VA]). Potencia en circuitos trifásicos: La potencia en un circuito trifásico se define como: St= √3 VL IL [VA] Pt= √3 VL IL cos φ [W] Esta expresión es válida, independiente de la configuración del sistema (triángulo o estrella). Algunos símbolos eléctricos: Símbolo Circuito con tres Significado conductores (esquema unifilar) Circuito con cuatro Circuito con tres conductores (esquema conductores (esquema conductores (esquema unifilar) multifilar) Símbolo Significado Circuito con cuatro multifilar) Ω Llave interruptora Boca de techo para un Boca de pared para un unipolar efecto Tablero de distribución, principal Tomacorriente Tablero de distribución, efecto secundario Símbolo Significado Transformador Símbolo Significado Caja de medidor Ω Masa puesta a tierra Tierra Relé magnetotérmico Relé magnético Interruptor Tomacorriente con diferencial contacto a tierra Relé térmico Fusible Símbolo Significado Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 14 de 101
- 15. Revisión 2012 Problemas 1) Considerarun consultorio de guardia tipo. Diseñar los circuitos eléctricos. Considerar que hay una camilla, una lámpara de pie, un cardiodesfibrilador, un nebulizador ultrasónico, un aspirador, un equipo electrocardiógrafo, un oxímetro, un negatoscopio de dos cuerpos, un aire acondicionado frío-calor y luminarias para iluminación general. 2) Un consultorio odontológico se compone de los siguientes equipos: a) Sillón odontológico b) Equipo de RX (500 W) (220V, 70 KV, 8 mA) c) Negatoscopio (100 W) d) Compresor (1 HP) e) Esterilizadora por calor seco (350 W) f) Lámpara de fotocurado (10 W) g) Micromotor (10 W) Realice el diseño y cálculo de la instalación eléctrica considerando, además, los equipos de iluminación y climatización. 3) Calcular la línea necesaria para realizar el alumbrado y la provisión de potencia de un pasillo de un hospital de 50 mts. Cada 4 mts se debe colocar una luminaria de 40 W (en el techo) y sobre las paredes se colocará, a cada lado y cada 5 mts, una caja conteniendo dos tomacorrientes de 10 [A] c/u. 4) Un servicio de radiología que se encuentra a 180 mts. lineales del tablero de entrada del hospital. a) Calcular la acometida del servicio considerando que la empresa que instalará el equipo de RX, (fijo de 2 puestos, de 30 KW), solicita que la R entre los 2 puntos (Tablero principal-tablero seccional) no supere los 0.4Ω. b) Calcular los circuitos del servicio completo (equipo de RX, procesadora (4 [A]), iluminación general y secretaría). 5) En una habitación se encuentra un equipo de esterilización por óxido etileno ( ETO): Calcular la sección de la/s línea/s eléctricas teniendo en cuenta los siguientes consumos esterilizadora: 4 [A] extractor de aire: 1 [A], lámpara: 40 [W], tomacorriente: 2 [A]. Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 15 de 101
- 16. Revisión 2012 6) Unservicio de RX se divide en sala de revelado y sala de estudios. La sala de revelado posee: dos luces rojas (60 [W] de c/u), un extractor de aire con trampa de luz (100 [W]), 1 calentador de inmersión (2 [A]), una secadora de placas (600 [W]), una lámpara (100 [W]). En la sala del equipo hay una lámpara (100 [W]) para iluminación general, un equipo de aire acondicionado de 3000 Frigorías (5.3 [A]), y el equipo de RX trifásico de 500 mA. El tendido de línea en la sala de revelado se ha realizado con conductores de 2 mm2. Es correcto el diseño? Justificar. 7) El servicio de lavadero de un hospital cuenta con 2 máquinas lavadoras idénticas de 90 Kg. De capacidad de ropa seca, y un consumo de 2 HP c/u; 4 centrífugas de 30 Kg. y 2 HP c/u; 2 secadoras de 60 Kg. Y 2 HP c/u y 1 planchadora de 80 Kg. Con un motor de ¾ HP. Todas las máquinas tienen alimentación trifásica (3 x 380 V). El sistema de iluminación consta de 12 tubos fluorescentes de 40 W c/u. a) Diseñar la instalación eléctrica. b) Realizar el cálculo de línea. 8) Se tiene una sala de neumonología de 6 camas, cada una de ellas tiene 3 tomacorrientes, 1 luz de examen y 1 luz de lectura. El servicio cuenta con 2 aires acondicionados, uno en cada lateral, 12 luminarias suspendidas del techo, y 1 toma especial para un equipo de RX. Las dimensiones de la sala son 10 * 6 mts. a) Realizar el diseño del tendido de líneas para un servicio de neumonología. b) Realizar el cálculo de línea usando el método de caída de tensión c) Repetir el cálculo utilizando el método de calentamiento 9) Dimensionar las líneas necesarias para abastecer un servicio de terapia intensiva de 10 camas. Cada cabecera tiene un panel que posee 6 tomacorrientes. El servicio cuenta con dos tomas para conectar un equipo de RX rodante que tiene un consumo aproximado de 15 [A]. La iluminación general está constituida por 3 hileras de 5 tubos fluorescentes de 22 [W] c/u, ubicados de manera tal que queda un tubo encima de cada cama y una hilera sobre el pasillo. Realizar el croquis de la instalación 10) Consultar el costo en el mercado local de los conductores de: a) 1.5 mm2 , 2.5 mm2, 4 mm2, 6 mm2, 10 mm2 b) Aproximadamente el costo de mano de obra por la instalación de 1 boca es de $70 c) Calcular el costo de la instalación del ejercicio 9 Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 16 de 101
- 17. Revisión 2012 Trabajo decampo: En una Institución de Salud de la zona, en grupos de no más de 5 alumnos, se deberá: 1. Realizar el relevamiento del consumo eléctrico de: a) Un panel de cabecera de UTI b) Un puesto de quirófano c) Una cama de internación. El resultado deberá expresarse en [A] por cama. (Sugerencia: relevar la chapa identificatoria de cada equipo, esté o no conectado en ese momento. En internación verificar el consumo de cualquier artefacto que se encuentre en la habitación conectado a la red eléctrica.) 2. Grupo electrógeno. a. Relevar el modelo de grupo (monofásico o trifásico) b. Potencia que entrega c. Sectores que abastece d. Tipo de arranque (manual o automático) e. Combustible empleado Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 17 de 101
- 18. Revisión 2012 Guía Nº3: Elementos de protección Introducción teórica Fusibles Los fusibles son elementos de protección constituidos por un alambre o una lámina metálica dimensionados para fundirse a partir de una determinada intensidad de corriente. Su capacidad de ruptura debe ser igual o mayor a la calculada para su punto de utilización, a la tensión de servicio. Existen fusibles rápidos, para que la fusión ocurra en forma instantánea cuando se llega a una determinada intensidad y fusibles retardados para que la fusión ocurra en un plazo más prolongado; éstos se emplean generalmente para protección de motores con corrientes de arranque muy superiores a la nominal. Elementos de protección y maniobra Los elementos que combinan las características de protección y maniobra pueden ser de tipo térmico, magnético o termomagnético. Los protectores magnéticos se utilizan para cortes rápidos y están constituidos por una bobina con un núcleo de hierro que acciona un interruptor de la instalación cuando recibe la sobreintensidad. Los protectores térmicos se emplean para cortes lentos y están constituidos por dos metales con distinto coeficiente de dilatación (par bimetálico), soldados entre ellos en toda su superficie, que por efecto joule sufren una curvatura que produce la desconexión de la instalación. Interruptores automáticos termomagnéticos Combinan características de maniobra y protección en un solo aparato, brindando protección tanto contra cortocircuitos como contra sobrecargas. En los mismos, la desconexión por corrientes de cortocircuito se realiza a través de un disparador electromagnético prácticamente instantáneo cuando las corrientes son de muy elevada intensidad frente a los valores nominales. Tales corrientes se presentan al aparecer una impedancia muy reducida entre puntos destinados a estar a potenciales diferentes durante el servicio normal. Para esta acción se utiliza un electroimán que libera el mecanismo de desconexión ante la circulación de la corriente de falla, debiéndose disponer cámaras de extinción de arco de diseño muy estudiado para el manejo y control del arco derivado de tales intensidades. Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 18 de 101
- 19. Revisión 2012 La desconexiónpor corrientes de sobrecarga se efectúa mediante un relé térmico formado por un bimetal, que se deforma al calentarse durante cierto lapso por la circulación de una corriente superior a la nominal y hace accionar el mecanismo de desconexión. Por lo tanto su operación depende a la generación de calor por efecto Joule, respondiendo a la integral en el tiempo de la intensidad elevada al cuadrado. Así se obtiene una respuesta intensidad tiempo del tipo inversamente proporcional, de manera que ante una elevada corriente opera en un tiempo muy reducido, y ante una corriente ligeramente superior a la nominal opera en un tiempo mas prolongado. Como consecuencia de la influencia de la temperatura ambiente y las operaciones previas, la actuación de la protección térmica presenta una banda de dispersión de funcionamiento, limitada por una curva de trabajo "en frío" y otra de trabajo "en caliente". La ventaja que presenta frente a la protección basada en fusibles, es la facilidad de reposición del servicio y la eliminación del riesgo de utilización de elementos fusibles improvisados no calibrados. La norma IRAM 2169, basada en la IEC 898, determina las características que deben tener los interruptores automáticos de sobreintensidad para usos domésticos y aplicaciones similares, que son operados por personas no instruidas para tal fin y sin requisitos de mantenimiento. La misma se aplica a interruptores de ruptura en aire para CA de 50 ó 60 Hz, tensiones nominales menores a 440 V entre fases, corrientes nominales menores a 125 A y capacidad de cortocircuito nominal menor a 25 kA. Normalizan los tipo “B” (magnético no regulables entre 3 y 5 veces la corriente nominal), los tipo “C” (magnéticos no regulables entre 5 y 10 veces la corriente nominal) y los tipo “D” (magnéticos no regulables entre 10 y 20 veces la corriente nominal). La corriente nominal de un interruptor termomagnético es aquella que puede conducir durante el servicio continuo a la temperatura de referencia. Este valor no deberá exceder en más de un 25% a la corriente de carga nominal del circuito a proteger. Su valor está especificado por el fabricante, y una serie de valores preferenciales puede ser 5 - 10 - 15 - 20 - 25 - 32 - 40 - 50 - 63 - 80 y 100 A. La capacidad de cortocircuito nominal de un interruptor termomagnético es la capacidad de ruptura límite de cortocircuito asignada por el fabricante del mismo, y sus valores normales son 1,5- 3- 4,56 - 10 y 20 kA. Marcación de los valores característicos En el frente de los interruptores automáticos, como mínimo, deberán figurar los siguientes datos: - Marca y tipo - Tensión de servicio Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 19 de 101
- 20. Revisión 2012 - Capacidad deruptura, expresada en ampere dentro de un rectángulo. - Tipo de curva y corriente nominal, por ej. B10 significa curva “B” y 10 A de corriente nominal. Cálculos Los circuitos de la instalación deben estar adecuadamente protegidos contra sobrecargas por interruptores con protección térmica, donde el criterio de selección es: Una vez elegida la sección del conductor que conforma el circuito, en base a la corriente a plena carga, la selección de la corriente nominal del interruptor con protección térmica debe ser tal que cumpla las siguientes dos condiciones: 1) Ic ≤ InI ≡ Iadc 2) Ift ≤ 1,45 Iadc Donde: Ic: corriente de carga del circuito InI: corriente nominal del interruptor de protección Iadc: corriente admisible en el conductor del circuito Ift: corriente de funcionamiento de la protección térmica (en un tiempo menor a una hora) La corriente de funcionamiento del protector térmico en un tiempo menor a una hora debe ser como máximo Ift =1,45 InI; por lo que al cumplirse la condición 1 se cumple la condición 2. La protección térmica obedece a una banda que está acotada por una curva de funcionamiento mínimo y una de máxima; que depende de la temperatura ambiente y del estado previo de carga. Interruptores diferenciales por corriente de fuga El interruptor diferencial es un aparato destinado a producir el corte de la corriente eléctrica cuando por causas accidentales, desperfectos o maniobras defectuosas una persona queda bajo los efectos de aquélla; se emplea para complementar las medidas clásicas de protección contra contactos directos. Los interruptores diferenciales están diseñados para funcionar automáticamente cuando la corriente de fuga exceda un valor de 30 mA y en 0,03 segundos. Deben cumplir con las normas IRAM 2301 e IEC 1008. La corriente diferencial de defecto a tierra se presenta al aparecer una impedancia reducida entre la tierra y un punto destinado a estar a un potencial diferente durante el servicio normal. Ésto puede suceder por el contacto accidental de un elemento bajo tensión por parte de una persona en Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 20 de 101
- 21. Revisión 2012 contacto conla tierra, que puede originar su muerte; o bien por una falla en la aislación a tierra de un conductor de la carga, que genera una pérdida de energía y en los casos más graves puede dar lugar a un incendio. Resulta conveniente recalcar que el interruptor diferencial no provee protección al aparecer una impedancia reducida sólo entre puntos de la instalación destinados a estar a potenciales diferentes durante el servicio normal. Ésto puede ocurrir por el contacto accidental de dos o más conductores energizados por parte de una persona, o bien por una falla en la aislación entre los conductores de la instalación. Por lo tanto, el interruptor diferencial debe estar acompañado por otros elementos que provean protección ante sobrecargas y cortocircuitos (como fusibles ó interruptores termomagnéticos). Estos pueden hallarse antes o después de los diferenciales, de acuerdo con la conveniencia o las reglamentaciones locales vigentes, y asimismo deben estar adecuadamente coordinados. Los interruptores diferenciales generalmente se fabrican con una intensidad residual de operación nominal de 300 mA ó 30 mA. La protección de la vida humana se consigue con la utilización de interruptores diferenciales con una sensibilidad igual o menor a 30 mA. Los interruptores de 300 mA sólo se emplean para la protección contra incendios y en industrias. Funcionamiento del interruptor diferencial Los interruptores diferenciales del tipo de desenganche directo, esto quiere decir que la apertura del interruptor está comandada directamente por la corriente de fuga. Este principio de funcionamiento está basado en la suma vectorial de las intensidades de corriente de línea de un circuito eléctrico. Para el caso de interruptores diferenciales monofásicos y en condiciones normales (aislación perfecta) esta suma es igual a cero (Fig. 1). Cuando se presenta un fallo, (aislación defectuosa de las instalaciones o aparatos) se establece una corriente de fuga a tierra que hace que ésa suma vectorial sea distinta de cero (Fig. 2). En este caso la intensidad de corriente "entrante" I1, en un aparato o instalación, es distinta de la saliente l2. Porque ésta se divide en dos partes, una que retorna como I2 y la otra If, que se deriva a tierra. Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 21 de 101
- 22. Revisión 2012 Fig. 1 Fig.2 Si el módulo de la corriente lf entra en la zona de operación diferencial, generará en el transformador diferencial toroidal “td” un flujo magnético que inducirá una F.E.M. En el secundaria s. Esta última es la que provoca el desenganche del relé sensible "RP”, polarizado en forma permanente, el que determina la apertura instantánea del interruptor (tiempo máximo de apertura = 0.03 seg.). En el caso de interruptores diferenciales tetrapolares, el funcionamiento es análogo. Conectado en el circuito trifásico, el interruptor diferencial interviene en caso de fuga a tierra. Independientemente de la distribución de cargas en cada uno de las fases. Esto es así, porque en los sistemas trifásicos sin neutro. La suma vectorial de las tres corrientes de las tres fases es siempre igual a cero, incluso en el caso en que las tres fases estén desequilibradas El interruptor diferencial analiza la suma vectorial de las tres corrientes, e interviene cuando por una fuga esta suma es distinta de cero, y su valor entra en la zona de operación diferencial. Si el sistema es trifásico con neutro, la suma vectorial de las intensidades de corriente de las tres fases, es igual y opuesta a la intensidad de corriente que circula por el neutro, por lo que la suma vectorial total, es igual a cero. También en este caso, el interruptor diferencial analiza la suma vectorial de las cuatro corrientes, e interviene cuando por una fuga esta suma difiere de cero y su valor entra dentro de la zona de operación del interruptor diferencial. Los interruptores diferenciales puros "sin protección adicional incorporada" deben estar acompañados de la protección contra sobre cargas y cortocircuito. Los interruptores diferenciales "con protección contra sobrecargas y cortocircuito" constituyen una unidad completa para la protección de las instalaciones contra sobrecargos, cortocircuitos y tensiones de contacto. Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 22 de 101
- 23. Revisión 2012 Los interruptoresdiferenciales cuentan con un dispositivo o botón de prueba (T en los diagramas) mediante el cual es posible verificar el correcto funcionamiento de la protección diferencial. Coordinación de las protecciones La continuidad del servicio es una exigencia de una instalación moderna. La falta de una adecuada selectividad puede provocar la apertura simultánea de más de un elemento de protección situado aguas arriba de la falla. Las protecciones de sobrecarga y cortocircuito instaladas en las cajas de acometida, tableros principales y seccionales deben tener una actuación selectiva frente a los ocasionales cortocircuitos o sobrecargas, es decir que debe accionarse la protección correspondiente al circuito o la más próxima ubicada aguas arriba del lugar donde se localiza la falla, y sólo por ella. En la figura podemos observar un ejemplo: • • • Se produce un cortocircuito en el interruptor E. El interruptor A permanece cerrado. Desconecta exclusivamente el interruptor E, asegurándose la alimentación de B, C y D. Las técnicas de selectividad empleadas se basan en la utilización de los parámetros de disparo, siendo las más comunes las siguientes: Selectividad amperométrica Se obtiene separando los umbrales de los relés instantáneos (o de corto retardo) de los interruptores automáticos sucesivos. Es decir que se actúa sobre el valor de las corrientes de disparo im. Se puede obtener una selectividad total mediante la utilización de interruptores limitadores. Se usa, sobre todo, en distribución terminal. Selectividad cronométrica Se obtiene por el escalonamiento de los tiempos de disparo (td) de los interruptores; por lo que éstos deben estar equipados con relé de disparo de corto retardo. Las temporizaciones pueden ser de varios tipos, por ejemplo: Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 23 de 101
- 24. Revisión 2012 - A tiempoinverso - A tiempo constante - A una o varias etapas selectivas entre ellas, etc. Las reglas prácticas para la coordinación de protecciones son: 1. Para la coordinación de fusible con fusible se debe cumplir con: Infa > 1,6 Infp Aunque se recomienda: Infa > 2 Infp Siendo: Infa la corriente nominal del fusible más alejado a la carga Infp la corriente nominal del fusible más cercano a la carga Por ejemplo sería fusible cercano 16 A. Y alejado 25 A. 2. Para la coordinación de fusible con interruptor termomagnético se debe cumplir con: Inf > 1,2 I nfI Siendo: Inf la corriente nominal del fusible. InfI la corriente nominal del interruptor termo-magnético. 3.- Para la coordinación de interruptores termomagnéticos se debe cumplir con: Ina > 2 Inp Siendo: Ina la corriente nominal del interruptor alejado a la carga Inp la corriente nominal del interruptor cercano a la carga Si los térmicos fueran ajustables valdrá la corriente térmica ajustada en cada uno de los interruptores. La protección magnética sólo puede coordinarse en corrientes bajas frente a las de cortocircuito, ya que al ser de actuación instantánea (no dispone de temporizaciones) una vez que se establece una corriente superior a la de actuación de ambos interruptores el funcionamiento puede ser simultáneo e incluso no selectivo. Por esta circunstancia debe tratarse de separar lo más posible la corriente de intervención magnética, a efectos de dar lugar a una corriente de actuación de la protección pospuesta para los cortocircuitos más frecuentes, que normalmente son de bajo valor. Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 24 de 101
- 25. Revisión 2012 Dimensionamiento delas protecciones Consiste en determinar el valor de la corriente nominal de los elementos de protección adoptados (ej. Disyuntor diferencial + interruptores termomagnéticos) de forma de evitar el recalentamiento de los conductores por sobrecargas y cortocircuitos. En el tablero principal la protección puede consistir en un interruptor automático termomagnético bipolar de 63 A. En el tablero seccional la protección se conforma con un disyuntor diferencial bipolar de 63 A y corriente de fuga de 30 mA., respaldados por interruptores termomagnéticos bipolares cuyo dimensionamiento se puede realizar con las fórmulas o con las tablas anteriores. Por ejemplo para el diagrama siguiente, a los circuitos 1, 2, 3 y 5, con conductor de 2,5 mm2, con capacidad nominal de conducción de 18 a le corresponde un interruptor con rango de 15-20 A., y para el circuito 4 con conductor de 1,5 mm2 uno de rango 10-15 A. En base a ellos el esquema general de la instalación sería: 1- fusible de la concesionaria de electricidad 100 A. 2- medidor de energía eléctrica. 3- interruptor trifásico termomagnético de 63 A. 4- interruptor diferencial de 63 A. Y i = 30 mA. 5- interruptor bipolar termomagnético de 15 A para el circuito 4 y de 20 A para los demás. Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 25 de 101
- 26. Revisión 2012 ANEXO: Ejemplode valores comerciales de llaves termomagnéticas Marca Siemens DESCRIPCION, DETALLES E IMAGENES: Los interruptores termomagnéticos protegen los cables y conductores de sus instalaciones eléctricas contra sobrecargas y cortocircuitos: Amplia gama de productos • Capacidad de ruptura 3ka: para aplicación residencial o standard • Capacidad de ruptura 6ka: para aplicación comercial o media • Capacidad de ruptura 10ka: para aplicación industrial o para altas corrientes Amplio rango de corrientes nominales • Los interruptores termomagnéticos tienen el más extenso rango de corrientes nominales, cubriendo con sus diferentes familias desde los 0,5 a 125 A • Con diferentes curvas características de disparo B, C y D de acuerdo a la Norma IEC 60 898 • Los termomagnéticos están disponibles en ejecuciones Unipolar, Bipolar, Tripolar y Tetrapolar. POLOS 3KA - Curva C 6KA - Curva C 10KA - Curva C 0,5 Amp. (5SX1105-7) - 1 Amp. (5SX1101-7) 1 Amp. (5SX2101-7) 2 Amp. (5SX1102-7) 2 Amp. (5SX2102-7) 4 Amp. (5SX1104-7) 4 Amp. (5SX2104-7) 6 Amp. (5SX1106-7) 6 Amp. (5SX2106-7) 10 Amp. (5SX1110-7) 10 Amp. (5SX2110-7) 16 Amp. (5SX1116-7) 16 Amp. (5SX2116-7) 20 Amp. (5SX1120-7) 20 Amp. (5SX2120-7) 25 Amp. (5SX1125-7) 25 Amp. (5SX2125-7) 32 Amp. (5SX1132-7) 32 Amp. (5SX2132-7) 40 Amp. (5SX1140-7) 40 Amp. (5SX2140-7) 50 Amp. (5SX1150-7) 50 Amp. (5SX2150-7) 63 Amp. (5SX1163-7) - - 1 Amp. (5SX2201-7) - 2 Amp. (5SX1202-7) 2 Amp. (5SX2202-7) - 4 Amp. (5SX1204-7) 4 Amp. (5SX2204-7) - 6 Amp. (5SX1206-7) 6 Amp. (5SX2206-7) - 10 Amp. (5SX1210-7) 10 Amp. (5SX2210-7) - 16 Amp. (5SX1216-7) 16 Amp. (5SX2216-7) - 20 Amp. (5SX1220-7) 20 Amp. (5SX2220-7) - 25 Amp. (5SX1225-7) 25 Amp. (5SX2225-7) - 32 Amp. (5SX1232-7) 32 Amp. (5SX2232-7) - 40 Amp. (5SX1240-7) 40 Amp. (5SX2240-7) 40 Amp. (5SX4240-7) 50 Amp. (5SX1250-7) 50 Amp. (5SX2250-7) 50 Amp. (5SX4250-7) 63 Amp. (5SX1263-7) - 63 Amp. (5SX4263-7) - - 80 Amp. (5SX4280-7) - - 100 Amp. (5SX4291-7) - - 125 Amp. (5SX4292-7) Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. - Página 26 de 101
- 27. Revisión 2012 - 1 Amp.(5SX2301-7) - 2 Amp. (5SX1302-7) 2 Amp. (5SX2302-7) - 4 Amp. (5SX1304-7) 4 Amp. (5SX2304-7) - 6 Amp. (5SX1306-7) 6 Amp. (5SX2306-7) - 10 Amp. (5SX1310-7) 10 Amp. (5SX2310-7) - 16 Amp. (5SX1316-7) 16 Amp. (5SX2316-7) - 20 Amp. (5SX1320-7) 20 Amp. (5SX2320-7) - 25 Amp. (5SX1325-7) 25 Amp. (5SX2325-7) - 32 Amp. (5SX1332-7) 32 Amp. (5SX2332-7) - 40 Amp. (5SX1340-7) 40 Amp. (5SX2340-7) 40 Amp. (5SX4340-7) 50 Amp. (5SX1350-7) 50 Amp. (5SX2350-7) 50 Amp. (5SX4350-7) 63 Amp. (5SX1363-7) - 63 Amp. (5SX4363-7) - - 80 Amp. (5SX4380-7) - - 100 Amp. (5SX4391-7) - - 125 Amp. (5SX4392-7) 2 Amp. (5SX1602-7) - - 4 Amp. (5SX1604-7) - - 6 Amp. (5SX1606-7) - - 10 Amp. (5SX1610-7) 10 Amp. (5SX2610-7) - 16 Amp. (5SX1616-7) 16 Amp. (5SX2616-7) - 20 Amp. (5SX1620-7) 20 Amp. (5SX2620-7) - 25 Amp. (5SX1625-7) 25 Amp. (5SX2625-7) - 32 Amp. (5SX1632-7) 32 Amp. (5SX2632-7) - 40 Amp. (5SX1640-7) 40 Amp. (5SX2640-7) 40 Amp. (5SX4440-7) 50 Amp. (5SX1650-7) 50 Amp. (5SX2650-7) 50 Amp. (5SX4450-7) 63 Amp. (5SX1663-7) - 63 Amp. (5SX4463-7) - - 80 Amp. (5SX4480-7) - - 100 Amp. (5SX4491-7) - - 125 Amp. (5SX4492-7) Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 27 de 101
- 28. Revisión 2012 ANEXO: Ejemplode valores comerciales de interruptores diferenciales Marca Siemens Los interruptores diferenciales son los productos que protegen su vida contra los riesgos de descargas eléctricas o electrocución y eliminan las posibilidades de incendios en las instalaciones eléctricas: Características principales: • Aplicables para corrientes de defecto alternas, continuas pulsantes filtradas y sin filtrar. • Ejecuciones bipolares y tetrapolares • Para corrientes nominales de 16, 25, 40, 63, 80 y 125 A • Corrientes por defecto asignadas: 10, 30, 100, 300, 500 y 1000 mA • Características de disparo: instantánea, selectiva y de retardo breve • Amplia gama de accesorios: dispositivos de bloqueo, contactos auxiliares para señalización de estado, bloques de protección diferencial adosables a los interruptores termomagnéticos, etc. BIPOLARES 10MA DE SENSIBILIDAD Interruptor Diferencial Bipolar In: 16A, 10mA (5SM1111-0) BIPOLARES 30MA DE SENSIBILIDAD Interruptor Diferencial Bipolar In: 25A, 30mA (5SM1312-0) Interruptor Diferencial Bipolar In: 40A, 30mA (5SM1314-0) Interruptor Diferencial Bipolar In: 63A, 30mA (5SM1316-0) BIPOLARES 300MA DE SENSIBILIDAD Interruptor Diferencial Bipolar In: 25A, 300mA (5SM1612-0) Interruptor Diferencial Bipolar In: 40A, 300mA (5SM1614-0) Interruptor Diferencial Bipolar In: 63A, 300mA (5SM1616-0) TETRAPOLARES 30MA DE SENSIBILIDAD Interruptor Diferencial Tetrapolar In: 40A, 30mA (5SM1344-0) Interruptor Diferencial Tetrapolar In: 63A, 30mA (5SM1346-0) Interruptor Diferencial Tetrapolar In: 80A, 30mA (5SM1347-0) Interruptor Diferencial Tetrapolar In: 125A, 30mA (5SM3345-0) TETRAPOLARES 300MA DE SENSIBILIDAD Interruptor Diferencial Tetrapolar In: 40A, 300mA (5SM1644-0) Interruptor Diferencial Tetrapolar In: 63A, 300mA (5SM1646-0) Interruptor Diferencial Tetrapolar In: 80A, 300mA (5SM1647-0) Interruptor Diferencial Tetrapolar In: 125A, 300mA (5SM3645-0) Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 28 de 101
- 29. Revisión 2012 Problemas: 1) Enun quirófano de cirugía general un circuito de tomacorrientes está protegido por un interruptor termomagnético de I nominal 10[A]. Indicar V ó F, y justificar. a. Es correcta una I de carga del circuito de 14 [A]. b. Es correcta una I admisible del conductor de 7[A]. 2) En una habitación se encuentra un equipo de esterilización por óxido etileno (ETO): a. Calcular la sección de la/s línea/s eléctricas teniendo en cuenta los siguientes consumos: esterilizadora 4 [A], extractor de aire 1 [A], lámpara: 40 [W], tomacorriente 2[A]. b. Utilizando un interruptor termomagnético proteger los circuitos calculados en el punto a. Indicar cómo se obtiene el valor del mismo. 3) Un esterilizador por vapor monofásico, posee dos resistencias que en conjunto consumen 2300[W]. Emplea los siguientes tiempos para un ciclo de 121 ºC: Calefacción 10 min. Esterilización 10 min. Secado 20 min. La instalación eléctrica donde se montará la estufa posee un conductor de 1 mm2 y un interruptor termomagnético de 10 A. a. Indicar si con esta instalación la máquina funcionará correctamente (justificar conductor y protección). b. Realizar la curva tiempo–corriente del interruptor termomagnético, sabiendo que para una corriente de 10.12 a se accionará a los 18 mín. 4) Se desea instalar un equipo de esterilización por vapor. En el manual de instalación del fabricante se indica que el consumo eléctrico por fase (trifásico) es de 6 [KW], y el cos σ de 0.95. a. Calcular la sección aproximada del conductor que alimentará al equipo b. Calcular la protección térmica del interruptor termomagnético correspondiente. 5) Realizar el diseño de las protecciones del ejercicio 9 de la guía 2. Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 29 de 101
- 30. Revisión 2012 Trabajo delaboratorio 1) Armar el siguiente circuito: A a Carga 220 V Llave Térmica Variar la carga, medir la corriente, el tiempo de accionamiento y levantar la curva de funcionamiento del protector térmico. (realizar al menos tres mediciones) 2) Conectar a la red un motor monofásico de corriente alterna y determinar la corriente de arranque, en vacío y bajo carga. 3) Proteger al motor, utilizando un interruptor térmico. Dar una conclusión. Trabajo Práctico 1. Considerando los planos adjuntos diseñar la instalación eléctrica completa. 2. Realizar los planos de instalaciones según norma. 3. Presentar la memoria de cálculo El trabajo se debe realizar en grupo. U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 30 de 101
- 31. Revisión 2012 Sector deinternación Sector de áreas críticas U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 31 de 101
- 32. Revisión 2012 Sector quirúrgico U.N.E.R.- Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 32 de 101
- 33. Revisión 2012 Guía 4: Puestaa Tierra Introducción teórica Una instalación de puesta a tierra se compone de: • Dispersor • Conductor • Colector Los electrodos (dispersores) se definen como un cuerpo metálico puesto en íntimo contacto con el terreno y destinados a dispersar en éste las corrientes eléctricas. Se clasifican en: • Pica o jabalina • Placa • Anillo • Malla Métodos para calcular electrodos 1. Picas d ρ L Método convencional Rt = ρ L Siendo ρ la resistividad del terreno en [Ω.m] Método de Dwight Rt = 0.366 ρ l U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería log 3L. d Página 33 de 101
- 34. Revisión 2012 Terrenos Heterogéneos d ρ1 H L ρ2 Sip2 < p1 : L' = ( L - H ) + p2 H p1 siendo: L' : Longitud equivalente H >> d Por Dwight R = 0.366 p2 log 3 L' L' d Por el método aproximado R = p2 L' Si p1 < p2, se desprecia la parte enterrada en p2 L' = H Por Dwight R = 0.366 p1 log 3 L' L' d Por el método aproximado R = p1 L' Si H/L es muy pequeño se puede usar la fórmula: R = 0.366 p2 log 3 L L d Si H/L es muy grande conviene usar electrodos horizontales, ya que se desprecia L-H de la jabalina. Influencia recíproca: Cuando se aumenta el número de picas se debe tener en cuenta el área de influencias recíprocas, ya que si se las coloca muy cerca pueden llegar a actuar como una sola. A título orientativo la distancia entre picas debe ser mayor a 5 veces su longitud. U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 34 de 101
- 35. Revisión 2012 Estas influenciasrecíprocas dependen de la cantidad de jabalinas y de la distancia de separación. Rtotal se puede calcular entonces como: Rtotal = Rind + δR . nº de picas δR es un valor que se debe de la gráfica, para determinar el porcentaje de variación de la resistencia de tierra resultante con relación al número de electrodos colocados en paralelo y su separación. 2. Anillo A ρ Método simplificado Rt = ρt . P P = perímetro U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 35 de 101
- 36. Revisión 2012 3. Malla p= perímetro A L = suma de todos los lados Método simplificado Rt = ρ . L L = sumatoria de todos los lados que componen la malla. (Longitud de los conductores activos) Método de Schwarz R = 0.318 ρ ( 2.303 log L2 + k1 L - k2 ) L dh A D = diámetro del conductor. K1 y k2 de los diagramas y dependen de A, h y las dimensiones de la malla. U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 36 de 101
- 37. Revisión 2012 Los coeficientesk1 y k2 deben extraerse de las curvas a, para valores despreciables de la profundidad. De las curvas b para profundidad 1/10 de la raíz cuadrada del área y de la curva c para profundidad 1/6 de la raíz cuadrada del área. Profundidades normales de implantación: malla apartada h = 0,60 m, malla separada h = 0,80 m ANEXO: Norma IRAM 2309 Jabalinas para hincar de acero revestido por cobre (254 micrones) Denominación IRAM Diámetro Largo JL 1415 12,6 mm 1500 mm JL 1420 12,6 mm 2000 mm JL 1430 12,6 mm 3000 mm JL 1615 14,6 mm 1500 mm JL 1620 14,6 mm 2000 mm JL 1630 14,6 mm 3000 mm JL 1815 16,2 mm 1500 mm JL 1820 16,2 mm 2000 mm JL 1830 16,2 mm 3000 mm JL 1015 9,0 mm 1500 mm JL 1020 9,0 mm 2000 mm U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 37 de 101
- 38. Revisión 2012 Problemas 1) Calcularuna malla mediante el método de Schwarz. La malla es 20 [m] de largo y 10 [m] de ancho, consta de 3 travesaños verticales de cable de acero de 1 [cm] de diámetro colocados a una profundidad de 70 [cm] con un valor de resistividad del terreno de 9 [Ωm] 2) Una instalación de tierra está formada por un cable desnudo de Cu de 35 [mm2] enterrado a 0.5 [m] y dispuesto de modo que forme un cuadrado de 10 [m] de lado. Dicho cuadrado se complementa con 4 picas situadas en los vértices y enterrados a 5 [m]. Cables y picas forman por lo tanto un conjunto unido a tierra. Qué valor de resistencia total se obtiene?. La resistividad del terreno es 100 [Ωm]. 3) Realice el cálculo y disposición de la puesta a tierra de un servicio de neonatología, con 6 puestos de trabajo completos (dimensiones 6 x 5 x 3 mts), considerando que se dispone sólo de jabalinas de 3 mts de longitud. ρ = 80 [Ωm]. 4) En un quirófano se midió una resistencia de puesta a tierra de 8 Ω. El sistema está formado por una pica de 3 metros de longitud y la resistencia del terreno es de 24 [Ωm]. Explicar y calcular una forma práctica de mejorar la resistencia de puesta a tierra para obtener un valor inferior a 3 Ω. 5) Se dispone de 3 jabalinas de 2 mts. que pueden usarse para la instalación de puesta a tierra de un servicio de terapia intensiva. La resistividad del terreno es de 50 [Ωm]. La superficie del servicio es de 5 x 8 mts. Podrán usarse estos electrodos? Si es necesario se puede utilizar un conductor desnudo. 6) En una Institución de Salud, se está remodelando la instalación eléctrica del servicio de Terapia Intensiva. Se desea realizar el cálculo de los electrodos necesarios para configurar la puesta a tierra del servicio (utilizando electrodos tipo jabalina). La UTI se encuentra emplazada en la planta baja. Considerar que los estudios de suelo han arrojado los siguientes resultados: Resistividad [Ωm]. Profundidad (m) 26.69 1.07 7.22 1.65 36.9 Trabajo de laboratorio Utilizando un telurímetro medir la puesta a tierra del laboratorio de Electrotecnia. U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 38 de 101
- 39. Revisión 2012 Guía Nº5: Mando y Maniobra Introducción teórica En toda instalación eléctrica es necesario disponer de elementos que sean capaces de poder conectar o interrumpir en una o en varias partes la línea que transporta energía, pudiendo estar esta bajo carga o en vacío; a estos elementos se los llama aparatos de mando. Dentro de los aparatos de mando se encuentra el contactor, éste es un dispositivo de maniobra destinado a comandar equipamiento eléctrico en estado no perturbado o bajo las sobrecargas normales de servicio, con la posibilidad de ser accionado a distancia y preparado para grandes frecuencias de operación. El contactor sólo puede adoptar dos estados: uno estable o de reposo, cuando no recibe acción alguna por parte del circuito de mando, y otro inestable, cuando es accionado y mantenido por su sistema de operación. Los contactores generalmente pueden operar corrientes del orden de 6 a 12 veces la intensidad nominal. Se caracterizan por su poca inercia mecánica y rapidez de respuesta; resultando elementos indispensables en las tareas de automatización. Si se combinan con relés adecuados, pueden emplearse para la protección de las cargas (generalmente motores) contra faltas de fase, sobretensiones, sobrecargas, corrientes inversas, etcétera. En estos casos el relé actúa sobre el circuito de operación del contactor. Cabe agregar que para la protección contra cortocircuitos deben utilizarse otros elementos colocados aguas arriba, como por ejemplo cartuchos fusibles. Construcción de un contactor electromagnético Estos contactores contienen los siguientes elementos constructivos principales: Contactos principales: son los instalados en las vías principales para la conducción de la corriente de servicio, destinados a abrir y cerrar el circuito de potencia. Generalmente tienen dos puntos de interrupción y están abiertos en reposo. Según el número de vías de paso de corriente, el contactor será bipolar, tripolar, tetrapolar, etc. Realizándose las maniobras simultáneamente en todas las vías. Contactos auxiliares: son los acoplados mecánicamente a los contactos principales, encargados de abrir y cerrar los circuitos auxiliares y de mando del contactor; asegurando los enclavamientos de contactos y conectando las señalizaciones. Pueden ser del tipo normalmente abierto (NA o NO) o normalmente cerrado (NC), y generalmente tienen dos puntos de interrupción y son de dimensiones reducidas, pues operan corrientes relativamente pequeñas. Bobina: elemento que genera una fuerza de atracción al ser atravesado por una corriente eléctrica. Su tensión de alimentación puede ser de 12, 24, 110 y 220V de corriente alterna o continua. U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 39 de 101
- 40. Revisión 2012 Armadura: partemóvil del contactor que forma parte del circuito magnético. Desplaza los contactos principales y auxiliares por la fuerza de atracción de la bobina. Núcleo: parte fija por la que se cierra el flujo magnético producido por la bobina. Resortes antagónicos: son los encargados de devolver los contactos a su posición de reposo una vez que cesa la fuerza de atracción. Cámaras de extinción o apagachispas: son los recintos en los que se alojan los contactos y que producen que el arco de ruptura se alargue, divida y finalmente se extinga. Soporte: conjunto que permite fijar entre sí a las piezas que constituyen el contactor y éste a su tablero de montaje, mediante tornillos o riel Din. Funcionamiento del contactor electromagnético Cuando la bobina del contactor se excita por la circulación de corriente, el núcleo atrae a la armadura y arrastra los contactos principales y auxiliares, estableciendo el circuito entre la red y el receptor. Este desplazamiento puede ser: Por rotación, pivote sobre su eje. Por traslación, deslizándose paralelamente a las partes fijas. Combinación de movimientos, rotación y traslación. Cuando la bobina deja de ser alimentada, se abren los contactos por efecto del resorte de presión de los polos y del resorte de retorno de la armadura móvil. El circuito magnético está preparado para resistir los choques mecánicos provocados por el cierre y la apertura de los contactos y los choques electromagnéticos debidos al paso de la corriente por las espiras de la bobina. Con el fin de reducir los choques mecánicos, a veces se instalan amortiguadores. Si el contactor se debe gobernar desde diferentes puntos, los pulsadores de marcha se conectan en paralelo y los de parada en serie con la bobina. Símbolos Contacto normal abierto (k impar) Contacto normal cerrado (k par) U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 40 de 101
- 41. Revisión 2012 Pulsador normalcerrado (parada)(p) Pulsador normal abierto (arranque)(a) Protector térmico( normal cerrado) (t°) Interruptor (s) Conmutador(c) U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 41 de 101
- 42. Revisión 2012 Problemas 1. Realizar elcircuito de comando y potencia de un contactor que se utiliza para iluminación del estacionamiento subterráneo de un hospital. Considerar: Un mínimo de 40 lámparas de 60 [W] c/u. Accionamiento manual (30 lámparas, siempre encendidas) Accionamiento mediante célula fotoeléctrica (10 lámparas) Luces indicadoras en el tablero 2. Diseñar el circuito con contactores para la apertura y cierre de un portón de acceso de ambulancia. Contemplar: Apertura manual (algún tipo de interruptor sea pulsador o llave o bien control remoto) Temporización entre abierto y cerrado Cierre automático (invirtiendo la marcha al motor) Luces indicadoras en el tablero 3. La mesa basculante de un equipo de RX funciona con movimientos (90º a -15º). Se utiliza un motor trifásico de 0.75 KW. Realizar el esquema de mando teniendo en cuenta que se acciona con una palanca pequeña hacia un lado y otro dependiendo sea el movimiento hacia arriba o abajo. Tiene dispositivos de fin de carrera y el stop (arranque - parada) funciona con un botón de reset. 4. Diseñar el circuito de mando de una incubadora neonatal, tener en cuenta que el sistema posee dos sensores, uno de testigo para el circuito de calefacción y otro para el circuito de alarma. La consigna se fija en 36,5ºC y la temperatura máxima en 38ºC. El sistema se desconecta si se llega a la temperatura máxima. En el frente existen indicadores lumínicos de: encendido, calefacción, baja temperatura, temperatura óptima. 5. Diseñar el arranque estrella – triángulo de un motor que contemple la inversión de la marcha del mismo. U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 42 de 101
- 43. Revisión 2012 Trabajo deLaboratorio Un equipo de esterilización por vapor, posee resistencias eléctricas (aprox. 700 W) comandadas por un contactor. Éstas se encienden con el equipo y se mantienen hasta el final del ciclo. Además el equipo consta de una bomba para hacer vacío, con motor trifásico en estrella, que funciona durante 30 segundos después de encendida la máquina. Posee un pulsador de parada de emergencia que aborta el ciclo y apaga el equipo. Realizar los esquemas de mando y potencia e implementarlo. Circuito de comando: FASE NC KR1 NA NCTIMER BRTIM B FASE Circuito de potencia: BORNERA BOMBA R S T N X Y Z U V W B BR Resistencia U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 43 de 101
- 44. Revisión 2012 Guía Nº6: Diseño De Alumbrado De Interiores Introducción teórica Una vez conocidos los datos del local a iluminar mediante alumbrado general y las luminarias que se van a utilizar, es posible calcular el número de luminarias necesarias para producir tal iluminación. En el caso de los alumbrados local y general localizados, es preciso evaluar la iluminación en el punto de localización de la tarea visual propiamente dicha, puesto que la iluminación media de todo el local es menos significativa. Método de cálculo de los lúmenes Al emplear el método de los lúmenes han de tenerse en cuenta cinco puntos fundamentales: Punto 1. Determinación del nivel de iluminación requerido Valores tabulados, mencionan muchas de las tareas visuales más comunes en un hospital, junto con la cantidad de iluminación que ha de proporcionarse para cada una de ellas. Estas recomendaciones representan valores mínimos en el lugar mismo de la tarea visual de acuerdo con la práctica actual; la total comodidad visual puede exigir niveles muy superiores. Punto 2. Determinación del coeficiente de utilización El coeficiente de utilización es la relación entre los lúmenes que alcanzan el plano de trabajo (ordinariamente se toma como tal un plano horizontal a 75 centímetros sobre el suelo) y los lúmenes totales generados por la lámpara. Es un factor que tiene en cuenta la eficacia y la distribución de la luminaria, su altura de montaje, las dimensiones del local y las reflectancias (o factor de reflexión: relación entre la luz reflejada por una superficie y la luz incidente sobre ella) de las paredes, techo y suelo. A causa de las múltiples reflexiones que tienen lugar dentro de un local, una parte de luz pasa hacia abajo a través del plano imaginario de trabajo más de una vez, por lo que en algunas circunstancias el coeficiente de utilización puede sobrepasar la unidad. Los locales se clasifican de acuerdo con su forma en diez grupos, identificados por el valor de su relación de la cavidad del local. La relación de la cavidad del local (RCL) puede calcularse como sigue: Relación de la cavidad del local= 5H ( longitud + ancho) Longitud x ancho U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 44 de 101
- 45. Revisión 2012 Donde hes la altura de la cavidad (ver Fig. 1). Figura 1: esquema de un recinto interior La relación de la cavidad puede determinarse también mediante tabla. Los datos técnicos para distintas luminarias vienen recogidos en la tabla 7. El coeficiente de utilización buscado puede determinarse entonces para la propia relación de la cavidad del local y las reflectancias apropiadas de la pared y de la cavidad del techo. Para luminarias montadas o empotradas en el techo, la reflectancia de la cavidad del techo es la misma que la del techo real. Para lámparas suspendidas, en cambio, es necesario determinar la reflectancia efectiva de la cavidad del techo como sigue: 1- Determinar la relación de la cavidad del techo utilizando la misma fórmula o tabla que se uso para determinar la del local. El valor usado para h es la distancia desde las luminarias al techo. 2- Determinar la reflectancia efectiva de la cavidad del techo a partir de tabla. La reflectancia base es la del techo; la de la pared es la correspondiente a la parte de la pared que está por encima de las luminarias. Punto 3. Determinación del factor de conservación o de pérdidas de luz A partir del día en que una instalación de alumbrado nueva se pone en funcionamiento, la iluminación va sufriendo cambios constantes a medida que las lámparas envejecen, las luminarias acumulan suciedad y se hace sentir el efecto de otros factores que contribuyen a las pérdidas de luz. El factor final de pérdidas es el producto de todos los factores parciales. Hay ocho factores parciales de pérdida que deben tenerse en cuenta. De algunos de ellos puede hacerse una estimación y otros se pueden evaluar basándose en gran número de datos de ensayo o de informaciones suministradas al respecto. Estos ocho factores son: U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 45 de 101
- 46. Revisión 2012 1- característicasde funcionamiento de la reactancia. (adoptar 0,95) 2- tensión de alimentación de las luminarias. (adoptar 1) 3- variaciones de la reflectancia y transmitancia de la luminaria. (adoptar 1) 4- fallo de lámparas. (adoptar 1) 5- temperatura ambiente de la luminaria. (adoptar 1) 6- luminarias con intercambio de calor. (adoptar 1) 7- degradación luminosa de la lámpara. La gradual reducción de la emisión luminosa de la lámpara a medida que transcurre su vida es más rápida en unas lámparas que en otras. Para el factor consultar la tabla 8 del apunte. 8- disminución de emisión luminosa por suciedad. Este factor varía con el tipo de luminaria y el ambiente en que trabaja consultar la tabla 18 del apunte Punto 4. Cálculo del número de lámparas y luminarias requeridas. 2 Nivel luminoso [lux] x Sup.[m ] Núm. lámparas = Lúmenes por lámpara x coef. utilización x factor conservación Núm. luminarias = Núm. lámparas Lámparas por luminaria Punto 5. Fijación del emplazamiento de las luminarias La colocación de las luminarias depende de la arquitectura general y dimensiones del edificio tipo de luminaria, emplazamiento de las salidas de conductores existentes con antelación, etc. Para conseguir una distribución uniforme de iluminación sobre una zona, no conviene excederse de ciertos límites en la relación "espacio entre luminarias-altura de montaje”. La columna "separación entre luminarias no superior a" de las tablas del coeficiente de utilización (tabla 7) da las máximas relaciones admisibles entre la distancia entre luminarias y altura de montaje sobre el plano de trabajo, para los tipos considerados. En la mayoría de los casos es necesario colocar las luminarias más próximas de lo que indican dichas máximas, a fin de obtener los niveles de iluminación requeridos. Los equipos fluorescentes deben montarse con frecuencia en filas continuas. U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 46 de 101
- 47. Revisión 2012 Ejemplo Una salade esterilización de 7,20 [m] de ancho, 9,60 [m] de largo y 3,75 [m] de altura, se va a iluminar con alumbrado general, con luminarias compuestas de lámparas fluorescentes suspendidas a 60 [cm.] del techo. Calcular el número de ellas y su distribución Datos: Reflectancia del techo = 80 % Reflectancia de las paredes = 50 % Luminaria con dos lámparas t-12 430 [ma] envoltura prismática. (tabla 7) Desarrollo: Punto 1: de la tabla 3, para la unidad de esterilización, se tiene un alumbrado general de 300 lux (mínimo valor recomendado) Punto 2: se determina la RCL mediante la fórmula o bien mediante la tabla 6. Con los datos de Largo = 9,60 [m] Ancho = 7,20 [m] Altura de la cavidad = h = hcl 2,40 [m] ( ver fig. 1) Por fórmula RCL = 2,9 Por tabla 6 = 2,5 Se adopta un valor de RCL = 3 Como las luminarias están suspendidas 0,6 [m] del techo, es necesario determinar la reflectancia efectiva, haciendo en la ecuación de RCL o bien en la tabla 6 h = hct = 0,6 [m]. Esto da como resultado: RCL = 0,73 (de fórmula) RCL = 0,6 (de tabla) Se adopta un valor de RCL = 0,67 Con este valor de RCL en la tabla 5 (reflectancias efectivas de cavidad), se toma para: Reflectancia del techo = 80 % Reflectancia de las paredes = 50 % Un valor de reflectancia efectiva de cavidad para el techo de 70% U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 47 de 101
- 48. Revisión 2012 Luego enla tabla 7 para la luminaria antes mencionada, RCL = 3, la nueva reflectancia de techo (70%) y la reflectancia de las paredes (50%) se obtiene un coeficiente de utilización (Cu) = 0,52 Si las luminarias estarían empotradas en el techo, la reflectancia de la cavidad del techo es la misma que la del techo real. Reflectancia de techo = 80%, RCL = 3, luminaria y reflectancia de las paredes. Cu = 0,54 (de tabla 7) Punto 3: determinación del factor de conservación: 1. Caract. de funcionamiento de la reactancia = 0,95 2. Tensión de alimentación de las luminarias = 1,00 3. Variaciones de la reflectancia y transmitancia de la luminaria = 0,98 4. Fallo de lámparas = 1,00 5. Temperatura ambiente de la luminaria = 1,00 6. Luminarias con intercambio de calor = 1,00 7. Degradación luminosa de la lámpara, según la tabla 15 es una f40 CW y de la tabla 8 para 12 Hs. De encendido se tiene una degradación de la emisión luminosa de 0,84. 8. Disminución de emisión luminosa por suciedad, de tabla 7 se ve que la luminaria es categoría V, se toma en la tabla 18 la gráfica para dicha categoría y dentro de esta la curva de muy limpio, un valor aprox. Es 0,96. Por lo que el factor de conservación o de pérdidas es: Fp = 0,95*1,00*0,98*1,00*1,00*1,00*0,84*0,96 = 0,75 Punto 4: cálculo del número de lámparas y luminarias requeridas: Aclaración: los lúmenes por lámpara se obtienen de la tabla 8 Núm. Lámparas = 300 lux * 7,2[m] * 9,6[m] = 16.61 => 17 3200 lum * 0,52 * 0,75 Cada luminaria posee 2 lámparas, se toma el número de lámparas igual a 18. Núm. Luminarias = 18 = 9 2 Punto 5: fijación del emplazamiento de las luminarias. A modo de hacer más uniforme la distribución de las luminarias se toman 10 en vez de 9, las luminarias no deben exceder la separación de 1,2 [m] * altura de montaje sobre el plano de trabajo, según la tabla 7. Por lo tanto no deben separarse más de 2,88 [m] unas de otras. U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 48 de 101
- 49. Revisión 2012 La disposiciónde las luminarias que se muestra es una de muchas posibles, (no está a escala). N: núm. Luminarias = 5 R: núm. De filas = 2 A: ancho del local = 7,2 [m] l: largo del local = 9,6 [m] L / 2N L/N A / 2R A/R Cálculo de lámparas germicidas El número de lámparas germicidas requerido para la irradiación de una habitación depende del área y la altura de techos de la misma, y del tipo y eficacia de la linterna utilizada. Los cálculos se pueden hacer aplicando la siguiente fórmula: Núm Lámparas = Intensidad Recomendada Intensidad UV x vatio de lámpara x Potencia UV de la lámpara en Vatios x FM Intensidad recomendada: es la intensidad media efectiva recomendada de emisión ultravioleta en miliwatios por metro cúbico, sobre el volumen de aire que existe por encima de la altura de montaje de la linterna. Estos valores, que están en las listas de la tabla 11, dependen sólo de la distancia entre la linterna y el techo. Debido a que los microorganismos están sólo expuestos a la acción germicida mientras están en el aire superior, cuanto menor sea el volumen del aire irradiado en relación con el volumen total de la habitación, menor será el tiempo expuesto. Y como el efecto letal es proporcional al producto del tiempo expuesto y de la intensidad, se requerirán elevadas intensidades de ultravioleta cuando la linterna esté muy próxima al techo. Al establecer las intensidades recomendadas en la tabla, se supone una altura de montaje de 2,15 metros. Así, la distancia entre la linterna y el techo es la altura de éste, menos 2,15 metros. U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 49 de 101
- 50. Revisión 2012 Intensidad ultravioletapor vatio de lámpara: es la intensidad normal de energía ultravioleta, en milivatios por metro cúbico de aire irradiado, producida por un vatio de energía ultravioleta emitida por la lámpara desnuda. La tabla 11 da la información para linternas directas e indirectas en habitaciones de diversas dimensiones y alturas de techos. Potencia ultravioleta de la lámpara: es la emisión ultravioleta, total de la lámpara a utilizar, expresada en vatios. Las emisiones ultravioletas de las distintas lámparas germicidas utilizadas en la irradiación de habitaciones pueden encontrarse en la tabla 10. Mf (factor de mantenimiento o conservación): es el número que representa la pérdida de intensidad ultravioleta que necesariamente hay que tener en cuenta, causada por la depreciación de la emisión de la lámpara y por la acumulación de suciedad sobre ésta y la linterna. Los factores de conservación más apropiados en la mayoría de los casos son los de 0,70 y 0,80 para instalaciones que emplean lámparas "Slimline" o de cátodo frío, y de 0,65 y 0,75 para las de cátodo caliente. La cifra exacta elegida depende tanto de las condiciones atmosféricas y del plan de limpieza como del tipo de lámpara, y es el producto del factor de conservación de la linterna por el de la lámpara. La emisión ultravioleta normal a lo largo de la vida de las lámparas germicidas de cátodo caliente es alrededor de 0,78 del valor nominal. Para las lámparas germicidas con bulbos de vidrio Vycor, el factor es más alto, siendo alrededor de 0,88 de la emisión nominal. El factor de conservación de las linternas, dejando un margen para la suciedad conjunta de la propia linterna y la lámpara, es mejor que para la mayor parte de equipos de alumbrado, ya que en las lámparas germicidas, una gran parte de la superficie reflectora es vertical o cóncava hacia abajo y recoge poca suciedad en proporción. Con buenas condiciones atmosféricas y frecuentes limpiezas, un valor del factor de conservación de la linterna, de 0,90 es razonable. Bajo condiciones relativamente desfavorables, se pueden conseguir valores de 0,75 a 0,80. Para determinar el factor de conservación que ha de utilizarse en la ecuación, el valor del factor de conservación de la linterna seleccionada sobre la base de las condiciones supuestas, debe ser multiplicado por la cifra de conservación de la lámpara apropiada. U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 50 de 101
- 51. Revisión 2012 Problemas: 1. Realizar eldiseño para una sala de traumatología de un hospital, que posee las siguientes dimensiones: Ancho = 7,30 [m], largo = 12,20 [m], alto = 2,75 [m] La reflexión del techo es del 80 %, y la de las paredes 50%, buena conservación de luz. 2. Realizar el diseño para un consultorio de guardia de un hospital, con las siguientes dimensiones: Ancho = 4,25 [m], largo = 4,26 [m], alto = 2,75 [m] La reflexión del techo es del 80 %, y la de las paredes 50%, buena conservación de luz. 3. Realizar el diseño para un pasillo de un hospital, con las siguientes dimensiones: Ancho = 3,05 [m], largo = 21,25[m], alto = 3,20 [m] La reflexión del techo es del 80 %, y la de las paredes 50%, buena conservación de luz. 4. Diseñar el alumbrado general de una UTI de 10 camas, y calcular el tipo y potencia de la lámpara de examen que se encuentra en c/u de las cabeceras de cama. Considerar las dimensiones de la sala y demás factores como parte del diseño. 5. Calcular el número de lámparas germicidas requerido para una sala de 7.30 x 9.15 y altura 3.05 [m] 6. Se dispone de una sala de internación con las siguientes dimensiones: Ancho = 7,30 [m], largo = 12,20 [m], alto = 2,75 [m] La reflexión del techo es del 80 %, y la de las paredes 50%, buena conservación de luz. Realizar el diseño de iluminación general, inclusive con el croquis de disposición de las luminarias. U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 51 de 101
- 52. Revisión 2012 Tablas deluminotecnia Magnitud Símbolo Flujo luminoso Φ Rendimiento Η Cantidad de luz Q Intensidad luminosa I Iluminancia E Luminancia L Unidad Definición de la unidad Flujo emitido en un ángulo sólido unidad por una fuente con una Lumen [lm] intensidad luminosa de una candela. Flujo luminoso emitido por unidad Lumen por vatio [lm/w] de potencia. Lumen por segundo Flujo luminoso emitido por unidad [lm s] de tiempo. 1/60 de la intensidad luminosa por cm2 del “cuerpo negro” a la Candela [cd] temperatura de fusión del platino (2.046 °k) . Flujo luminoso de un lumen que Lux [lx] recibe una superficie de 1 m2 Intensidad luminosa de una Candela por m2 [cd/m2 ] candela por unidad de superficie. Tabla 1: resumen de las magnitudes y unidades luminosas fundamentales. U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 52 de 101 Relaciones Φ=i/ω Η= Φ / w Q=ΦT I=Φ/ω E=Φ /s L=I/S
- 53. Ingeniería Hospitalaria Características Tipos delámparas Incandescencia Incandescencia con Fluorescentes tubulares Fluorescentes compactas Vapor de mercurio Halogenuros metálicos Sodio alta presión Sodio baja presión Luminotecnia - Tablas Rendimiento ( lm / W ) 20 30 100 80 60 95 120 180 Vida útil ( horas ) 1000 3000 8000 5000 12000 6000 12000 10000 Color de la luz Blanco Cálido Blanco Varios blancos Blanco Blanco Blanco Amarillento Amarillo Rendimiento en color 100 100 97 80 50 95 25 Nulo Conexión a la red Directa Directa Balasto Directa Balasto Balasto Balasto y arrancador Balasto y arrancador Transformador Encendido tiempo de calentamiento Inmediato Inmediato 2 seg. 2 seg. 5 min. 2 min. 7 min. 12 min. Tabla 2: Características de las lámparas U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería pág 53 de 101 Página 53 de 70 Reencendido en caliente Inmediato Inmediato 2 seg. 2 seg. 7 min. 7 min. 15 seg. 20 min.
- 54. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 Area ILUMINACION: NIVELES MINIMOS RECOMENDADOS PARA HOSPITALES ( EN LUX ) Localización Niveles según U.S. Departament of Health Niveles según IES* Niveles de Emergencia U.S. Departament of Health General Localizado General Localizado General Localizado Habitaciones de enfermos 100 alumbrado general 200 alumbrado de cuidados 200 alumbrado lectura normal 300 200 300 alumbrado lectura reducida 150 alumbrado examen médico 1,000 5 a 15 alumbrado de posición noche (suelo) 150 5 Cuidados Intensivos 300 alumbrado general 300 1,000 alumbrado localizado ( examen médico ) 1,000 1,000 Sanitarios alumbrado sanitarios 300 300 500 alumbrado espejo Puesto de enfermera alumbrado general ( día ) 700 700 50 alumbrado general ( noche ) 300 300 50 alumbrado escaleras 200 200 alumbrado normal ( pasillos ) 200 200 10 alumbrado reducido ( pasillos ) 30 30 10 alumb. de zonas de operaciones y Lab. 300 300 10 alumbrado general 100 100 alumbrado lectura y juego 300 300 Circulación ( pasillos y escaleras ) 30 HOSPITALIZACION Salas de día ( enfermos y visitantes ) Preparación cuidados alumbrado general 300 alumbrado localizado Unidad Utility 200 alumbrado general 500 alumbrado localizado área trabajo Vestíbulos alumbrado día 500 500 alumbrado noche 200 200 Unidad Office 150 alumbrado general 300 alumbrado área trabajo Salas de Espera 200 alumbrado general 200 300 alumbrado de lectura 300 Unidad Pediatría sala lectura 300 300 sala juegos 300 300 sala cunas 300 200 20 sala camas 100 100 20 Unidad Neonatología 300 alumbrado general 300 alumbrado cuna ( examen ) 1,000 1,000 mesa de examen y tratamiento 2,000 1,000 100 Vestuarios alumbrado general 300 300 500 alumbrado espejo 500 Despachos Médicos Despachos Médicos 300 Preparación alimentos alumbrado general alumbrado localizado 300 300 400 * Illuminating Engineering Society Of North America Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 54 de 101
- 55. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 Tabla3: niveles de iluminación (1-4) Area ILUMINACION : NIVELES MINIMOS RECOMENDADOS PARA HOSPITALES ( EN LUX ) Niveles según U.S. Departament of Health Localización General Localizado Niveles según IES* General Localizado Niveles de Emergencia U.S. Departament of Health General Localizado Unidad Operatoria sala anestesia 300 300 salas de anestesia almacén 200 200 1,000 1,000 300 sala postanestesia sala lavado instrumental vestuarios 300 sala esterilización ( secundaria ) 300 300 preparación de medicamentos 300 300 Sala Operación 1,000 alumbrado general 2,000 25,000 campo operatorio 25,000 25,000 1,000 100 Salas recuperación post operatoria 300 alumbrado general 300 1,000 alumbrado localizado Unidad partos zona limpio 300 300 zona sucio 300 300 Dilatación 200 alumbrado general 200 1,000 alumbrado localizado 1,000 Salas de Partos 1,000 alumbrado general 1,000 25,000 Campo operatorio 25,000 25,000 1,000 100 20,000 20,000 Salas de Recuperación 300 alumbrado general ESPECIALES 300 1,000 alumbrado localizado Sala de Urgencias 1,000 alumbrado general 1,000 20,000 alumbrado localizado Unidad Dental ( espera enfermos ) 200 alumbrado general 300 alumbrado lectura Sala Dental 1,000 alumbrado general 700 silla dental 10,000 10,000 armario instrumental 1,500 150 Recuperación Dental para descanso 50 50 para observación 700 700 sala examen 700 300 almacén registros y gráficas 300 300 Unidad Encefalográfica Sala de Trabajo 300 alumbrado general 300 1,000 alumbrado localizado 100 Sala de Preparación 300 alumbrado general 300 500 alumbrado local 500 Unid. ojos, nariz, oídos y garganta 0 a 100 0 a 100 sala examen y tratamiento ojos 500 500 Salas ojos, nariz, oído,garganta 500 500 Yesos 500 500 Entablillados 500 500 sala oscura Unidad de Fracturas Sala de Fracturas 500 alumbrado general 500 2,000 alumbrado localizado 2,000 * Illuminating Engineering Society Of North America Tabla 3: niveles de iluminación (2-4) Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 55 de 101
- 56. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 Area ILUMINACION: NIVELES MINIMOS RECOMENDADOS PARA HOSPITALES ( EN LUX ) Niveles según U.S. Departament of Health Localización General Localizado Niveles según IES* General Localizado Niveles de Emergencia U.S. Departament of Health General Localizado Sala de Tratamiento 500 alumbrado general 500 1,000 alumbrado localizado 1,000 Unidad Fisioterapia y Electroterapia general 200 sala ejercicios 300 200 300 300 boxes tratamiento 300 200 baño terapia Sala Radioterapia ocupacional sala general de trabajo 1,000 mesas de trabajo ordinario 1,000 300 500 mesas de trabajo fino 15,000 1,000 alumbrado general 200 200 alumbrado lectura 300 300 ESPECIALES Solarium Unidad Radiológica 100 100 0 a 10 0 a 50 100 100 cuarto oscuro 100 100 examen radiografías 300 300 300 100 radiología general fluoroscopía general terapia de superficies y profunda 100 control ( generadores ) 300 cuarto claro : archivos , películas reveladas almacén películas no reveladas Unidad de Radioisotopos 500 laboratorio radioquímico exploración ( scanner ) 20 mesa examen 300 300 200 500 Unidad Electrocardiográfica 300 alumbrado general 300 mesa muestras ( paciente ) 500 500 electrocardiógrafo 500 500 1,000 1,000 Unidad de Farmacia 300 alumbrado general mesa de trabajo 50 sala parenteral ( solución ) 500 almacén activos ( productos ) 300 50 500 50 300 50 500 manufacturados 50 Unidad de Esterilización 300 alumbrado general 300 700 mesa de trabajo 500 500 500 sala jeringas SERVICIOS sala guantes 1,500 1,500 almacén 300 300 salidas suministros estériles 700 500 inspección defectos y roturas 1,000 50 Unidad de Preparación fórmulas lavado botellas 300 300 preparación y llenado 500 500 50 50 1,000 inspección líquidos 50 Unidad Laboratorios 500 sala ensayo 500 30 700 mesa trabajo 30 1,000 trabajos delicados 1,000 Unidad Lavandería clasificación y lavado 500 trabajo y planchado 500 máquina planchado 700 planchado ropa fina 1,000 1,000 sala costura * Illuminating Engineering Society Of North America Tabla 3: niveles de iluminación (3-4) Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 56 de 101 30
- 57. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 Area ILUMINACION: NIVELES MINIMOS RECOMENDADOS PARA HOSPITALES ( EN LUX ) Localización Niveles según U.S. Departament of Health General Localizado Niveles según IES* General Localizado Niveles de Emergencia Departament of Health General Localizado Unidad Cocina 500 general ( producción comidas ) 30 700 30 juego bandejas paciente 500 30 lavado platos SERVICIOS preparación y cocinado 700 30 lavado marmitas 500 30 lavado vasos 300 30 lavado carros 300 30 cámaras 500 30 central alimentos 500 30 Unidad de Cafetería mostrador 700 entrega cuidados 700 500 caja 300 comedor Unidad Mortuorio ESPECIALES espera familiares 200 200 reconocimiento 500 500 salida 150 150 cámaras frías 100 100 capilla 150 150 Sala Autopsias 1,000 Alumbrado general 1,000 25,000 Alumbrado mesa 25,000 Auditorio ENSEÑANZA sala, reuniones, juntas 150 exposición 300 50 actividades sociales Unidad Librería sala de estudio y notas 700 sala lectura 300 catálogos 500 700 ADMINISTRAC. archivos ( correspondencia ) Unidad Administración dirección 300 economato 300 personal 300 admisiones 300 caja 300 300 servicio social Unidad Mantenimiento 300 general banco trabajo vasto 500 banco trabajo medio 1,000 5,000 banco trabajo fino sala pintura 500 almacén pinturas 100 500 TECNICA instrumentos medida y ensayo 2,000 instrumentos medida y ensayo sensible Manipulación Materiales carga y descarga 200 almacenaje y clasificación 300 embalado y empaquetado 500 Salas de Máquinas planta de calderas 100 sala de quemadores 200 tratamiento de agua 200 E.T. y C.G.B.T. 100 generador de emergencia 200 registro de potencia C.G.B.T. 30 100 50 50 500 Central telefónica 300 * Illuminating Engineering Society Of North America Tabla 3: niveles de iluminación (4-4) Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 57 de 101 U.S.
- 58. Ingeniería Hospitalaria Facultad deIngeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Revisión 2012 Pág. 58 de 101
- 59. Ingeniería Hospitalaria Facultad deIngeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Revisión 2012 Pág. 59 de 101
- 60. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 X10 Facultadde Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 60 de 101
- 61. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 X10 Facultadde Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 61 de 101
- 62. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 X10 Facultadde Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 62 de 101
- 63. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 X10 Facultadde Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 63 de 101
- 64. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 X10 Facultadde Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 64 de 101
- 65. Ingeniería Hospitalaria Facultad deIngeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Revisión 2012 Pág. 65 de 101
- 66. Ingeniería Hospitalaria Facultad deIngeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Revisión 2012 Pág. 66 de 101
- 67. Ingeniería Hospitalaria Facultad deIngeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Revisión 2012 Pág. 67 de 101
- 68. Ingeniería Hospitalaria Facultad deIngeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Revisión 2012 Pág. 68 de 101
- 69. Ingeniería Hospitalaria Facultad deIngeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Revisión 2012 Pág. 69 de 101
- 70. Ingeniería Hospitalaria Facultad deIngeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Revisión 2012 Pág. 70 de 101
- 71. Ingeniería Hospitalaria Facultad deIngeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Revisión 2012 Pág. 71 de 101
- 72. Ingeniería Hospitalaria Facultad deIngeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Revisión 2012 Pág. 72 de 101
- 73. Ingeniería Hospitalaria Facultad deIngeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Revisión 2012 Pág. 73 de 101
- 74. Ingeniería Hospitalaria Facultad deIngeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Revisión 2012 Pág. 74 de 101
- 75. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 GuíaNº 7: Alimentación de emergencia Introducción teórica Los sistemas de alimentación de electricidad de emergencia se clasifican en: Initerrumpidos: • UPS “on line” • Grupos electrógenos de servicio continuo Interrumpidos: • Circuitos de corriente continua con acumuladores y / o red propia • UPS “off line” • Grupos electrógenos: diversas configuraciones Desde el punto de vista de la alimentación eléctrica los servicios hospitalarios se clasifican en: Servicios críticos • Quirófanos • U.T.I. • U.T.I. Neonatal • Salas de Parto • Guardia de Urgencias • Salas de Angiografía o Hemodinamia (datos) • Hemodiálisis • Laboratorios de Urgencias • Sistema de soporte vital (compresores de aire medicinal, bombas de vacío, PSA, telemetría,...) • Sistemas de iluminación general de emergencia Servicios parcialmente críticos • Unidades de cuidados intermedios • Servicios de Diagnóstico por imágenes • Elevadores y montacargas • Iluminación de accesos y circulación prioritaria • Suministro de agua potable • Pozos de bombeo cloacales • Sistemas de seguridad y vigilancia • Monitoreo de equipos y maquinaria • Esterilización Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 75 de 101
- 76. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 Característicasprincipales de los grupos electrógenos • Potencias desde 0,8 KVA – 3500 KVA • Ciclo Otto ( a nafta o gas natural) hasta 20 KVA • Ciclo Diesel : de cuatro o dos tiempos hasta 3500 KVA • Sistemas de precalefacción (mejoran el tiempo de arranque) • Tiempo de entrada en servicio menor de 15´´ • Tipo de arranque: hasta 1000KVA motor eléctrico de CC. más de 1000 KVA por aire comprimido Cómo seleccionar el grupo electrógeno? 1. Definir a qué servicios hospitalarios se va a alimentar 2. Definir el consumo de esos sectores 3. Definir la potencia mínima req uerida 4. Seleccionar el equipo adecuado, según la disponibilidad del mercado 5. Definir el sistema de transferencia Problemas 1. Calcular la potencia del GE para una institución que posee: • UTI de 8 camas. • UTIP (UTI pediátrica) de 4 camas • Neonatología de 5 puestos. • Tres (3) quirófanos • Una (1) sala de partos • Dos (2) ascensores • Sala de máquinas con dos (2) compresores de 5,5 HP c/u y dos (2) bombas de vacío de 3 HP c/u. Todos trifásicos. • Internación con 35 habitaciones de dos camas con aires acondicionados de 3000 frig. • Internación con 12 habitaciones de una cama con aires acondicionados de 3000 frig. • Laboratorio de análisis clínicos con 3000 W de equipos y aires acondicionados de 4500 frig. 2. Una Institución pediátrica se emplaza en un edificio de 3 plantas. 2 Pisos pertenecen a internación, cada piso tiene 25 habitaciones de 1 cama y un office de enfermería. En planta baja se ubica la guardia, el laboratorio, 2 quirófanos, UTI (10 camas). Indique: 2.1. Qué servicios recibirán alimentación de emergencia desde un GE ubicado en el subsuelo. 2.2. Indique características de tensión y potencia del GE 3. Diseñe un panel de cabecera de UTI, que contemple alimentación de red y alimentación de emergencia, sólo en la mitad de sus tomacorrientes. Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 76 de 101
- 77. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 GuíaNº 8: Redes Medicinales Introducción Teórica La regulación de las presiones de los fluidos medicinales consta de 2 etapas: 1. Regulación primaria 2. Regulación secundaria La presión primaria se define como el valor de presión que entrega la central de almacenamiento (7- 10 bar), que es el existente en la red troncal, y que se establece a partir de la prueba de funcionamiento. La prueba de funcionamiento se ejecuta cuando está montada toda la cañería y se tienen todos los equipos de utilización, y los respiradores. Antes de efectuar la prueba de funcionamiento se debe realizar la prueba de estanqueidad, cuyo objetivo es el de verificar que no haya pérdidas en el montaje de las cañerías. Se realiza por un período mínimo de 12 horas continuas. La presión secundaria es la presión obtenida a partir de una regulación de la presión primaria, normalmente 3,5 +/- 0,7 bar, es el existente en las redes secundarias. Implica contar con válvulas reguladoras en cada red secundaria (segunda reducción). Red principal o troncal: tramo de cañería que se extiende desde la central de almacenamiento hasta las centrales de segunda reducción o válvulas de seccionamiento en cada red secundaria. Red secundaria: se extiende desde la válvula de seccionamiento o desde la central de regulación secundaria. En su extensión se encuentran los puestos de consumo. Puestos de consumo: están formados por poliductos, cajas de pared, torretas de techo. A éstos se acoplan los equipos de utilización. Estos puestos se unen a la red secundaria. Consumo de los puestos: existen valores de consumo instantáneos orientativos que sirven para determinar el consumo soporte de cada red, para así determinar la sección de las cañerías. Cálculo de una red de gases medicinales El diámetro interior de la cañería se calcula de acuerdo a la fórmula: D = 18.8 [( Q/( v x P )] 1/2 D: diámetro interior de la cañería en mm Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 77 de 101
- 78. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 V:velocidad del fluido en [m/seg] Q: caudal total [m3/h] P: presión de trabajo a la que se somete la cañería [bar] Se recomienda, para las cañerías medicinales, que la velocidad del fluido no exceda los 15 m/seg., trabajando normalmente con 8 m/seg., de esta manera el coeficiente de seguridad es mayor. En el caso de la aspiración se trabajará con una velocidad de 100 m/seg., y con una depresión media de 0,65 bar. Componentes de una red Las cañerías son totalmente construidas en caño de Cu electrolítico, debido a su alto coeficiente de seguridad, debido a su proceso de fabricación y su mayor resistencia al poder oxidante del oxígeno. La presión de utilización del caño de 1 mm de espesor de pared, que es el que normalmente se usa, es de 30 bar de máximo con 15 bar de presión de trabajo, lo que se ajusta al tipo de cañería requerido. Las válvulas serán de tipo esférica y cumplen con la función de válvulas de seccionamiento; se montan al principio de cada red secundaria, en un punto de fácil acceso. Caudales teóricos por boca (promedio aproximado) (lts/min) Servicio Oxígeno Oxígeno Vacío Aire Aire Presión por boca lts/min. 3.5 7lts/min. 2 Kg./cm lts/min. 3.5 Kg./cm2 lts/min. 7 Internación Kg./cm2 7 10 7 Kg./cm2 UTI adultos 7 25 30 x 2 25 UTI pediátrica 7 25 10 2 2 x 25 Quirófano 7 25 60 x 2 25 Partos 7 25 15 3x2 10 x 2 RRN 3 15 10 15 Imágenes 7 25 25 25 Resonancia 7 25 25 25 Neonatología 50 Laboratorio RRN: recepción del recién nacido, se debe prever el nacimiento de mellizos o gemelos. Vacío: en UTI para el cálculo se toma el caudal de una sola boca Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 78 de 101
- 79. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 Equiposaccesorios a utilizar Gas Equipos de utilización Caudalímetro + humidificador Oxígeno Reductor de presión Caudalímetro Aire Aplicación Reanimado, ventilado, nebulización (sin humidif) Respiradores, mesa de anestesia Nebulización Parámetro a regular Caudal Presión Caudal Respiradores Reductor de presión Presión Limpieza de material no desechable Vacío Protóxido de nitrógeno Regulador de vacío Reductor de presión Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Aspirado de secreción Aspirado de sangrado Mesa de anestesia (donde está el rotámetro) Pág. 79 de 101 Depresión Presión
- 80. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 Problemas 1)Plantee un diseño del recorrido de cañerías de gases medicinales para una institución que consta de 5 camas de UTI, 1 quirófano, 1 servicio de internación general de 6 habitaciones de 2 camas y 6 habitaciones de 1 cama. Justifique. 2) En el ejercicio anterior: a) Calcule el diámetro de la cañería troncal a utilizar. b) Calcule el diámetro de las cañerías secundarias. c) Es importante el orden de cálculos? ( troncal- secundaria o secundaria-troncal ) 3) Realice el cálculo de cañería para la instalación de gases medicinales en el sector quirúrgico del croquis A. 4) Realice el cálculo de cañería para la instalación de gases medicinales en la UTI del croquis A 5) Realice un diagrama de la instalación, considerando el punto 3 y el punto4, señalando en cada porción del recorrido la presión de trabajo, ubique los reguladores de segunda reducción y las llaves de corte. Croquis A Fuente de oxígeno UTI Recuperación RRN Sala de máquinas Aire - Vacío Partos Quirófano 1 Quirófano 2 RRN: recepción del recién nacido UTI: unidad de terapia intensiva Sector Quirúrgico 6) Una institución pediátrica ( ubicada en un mismo nivel de piso), consta de: • Internación común: 10 habitaciones con dos camas • Internación VIP: 5 habitaciones • Sala de cuidados intensivos neonatales: 6 camas • Sala de cuidados intensivos: 10 camas • Sala de hemodinamia: 2 puestos de trabajo • Quirófano Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 80 de 101
- 81. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 a)Indicar que gases colocaría en cada sector. b) Indicar la presión de trabajo para cada gas. c) Calcular el diámetro de la cañería troncal. d) Realizar el esquema de cañerías secundarias y la presión de trabajo de cada gas. e) Indicar donde colocará los reguladores de segunda reducción y explicar su función 7) Se dispone de un servicio de neonatología con 6 puestos de trabajo completos indique a) Qué gases colocaría en cada puesto. b) Qué equipos de utilización se deberían usar y para qué? c) Realice un esquema de la instalación. Distinga cada cañería. 8) Se dispone de un servicio de hemodiálisis con 4 puestos de trabajo. El tendido de cañería de oxígeno se ha realizado con caño de ½ de pulgada, 1 mm de espesor. Se desea incorporar 4 puestos más a) Con qué parámetros de p y q se trabaja? b) Será necesario modificar la cañería? Justifique. c) Qué accesorios de colocan en estas bocas? 9) Una incubadora para uso en UTI tiene una boca de conexión de oxígeno. Se le solicita especificar los parámetros de presión y caudal necesarios para alimentar al sistema. La chapa de identificación dice: “entrada limitada al 40% a 2.5 lts/min. de O2”. a) Realice un croquis de la instalación utilizada. (desde la pared a la incubadora). b) Describa los equipos de utilización (accesorios) utilizados. Trabajo Práctico 1. Considerando los planos de las páginas 28 y 29, diseñar la instalación de gases medicinales completa. 2. Realizar los planos de instalaciones según norma. 3. Presentar la memoria de cálculo El trabajo se debe realizar en grupo. Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 81 de 101
- 82. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 Tablade gases medicinales Tabla de peso de caños de cobre redondos Peso por metro en gramos Diámetros externos Pulgadas Milímetros 1/8 3.175 5/32 3.969 3/16 4.762 ¼ 6.35 5/16 7.94 3/8 9.52 7/16 11.11 ½ 12.7 9/16 14.29 5/8 15.88 ¾ 19.05 7/8 22.22 1 25.4 1 1/8 28.57 1¼ 31.75 1 3/8 34.92 1½ 38.1 Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. 0.5 38 49 60 82 104 126 149 171 193 215 261 304 349 394 437 482 527 Espesor de pared 0.75 0.8 1 51 52 56 88 84 104 115 117 123 150 151 158 198 184 193 243 217 228 283 251 265 331 284 300 379 317 336 418 384 407 512 451 483 597 530 556 690 584 618 776 651 689 870 717 760 975 784 850 1047 [mm] 1.5 141 204 270 337 404 470 537 604 737 870 1004 1137 1272 1404 1540 Pág. 82 de 101 2 246 337 426 515 602 694 783 963 1143 1320 1500 1680 1860 2037
- 83. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 GuíaNº9: Centrales de almacenamiento de gases medicinales Introducción teórica Con el objetivo de lograr una mejor funcionalidad dentro del uso de los gases medicinales, se tiende a la provisión de los mismos por medio de canalizaciones centrales. Las centrales de almacenamiento a instalar principalmente dependen en su tipo y tamaño del establecimiento hospitalario. En la actividad hospitalaria básicamente se aplican a cuatro servicios de gases: oxígeno, aire, vacío y óxido nitroso. El resto de los gases como el nitrógeno, anhídrido carbónico, mezclas especiales, son de consumo puntual, por lo que no es necesario implementar sistemas centralizados. Tipos de centrales 1. Oxígeno a. b. Tanques de oxígeno líquido móvil (termos) c. 2. Baterías de tubos de gases comprimidos Tanques de oxígeno líquido fijo Aire a. b. 3. Baterías de tubos Centrales compresoras de aire comprimido Aspiración a. Bombas de vacío b. Compresores invertidos Tipos de baterías Independientemente del gas a utilizar, y de usar tubos o termos, se forman dos tipos de baterías: 1. Baterías manuales • Permiten un alto consumo • No aseguran suministro continuo 2. Baterías automáticas • Permiten un alto consumo de gas • Aseguran un suministro continuo Una batería automática posee una central de inversión automática en lugar de dos reductores de presión. Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 83 de 101
- 84. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 Capacidadde las centrales de almacenamiento de oxígeno (Depende de la empresa proveedora) a. Tubos: normalmente se colocan tubos de 10 m3 en las rampas. Para movilizar dentro del hospital se utilizan tubos de 5, 6, 7 m3. b. Termos: 150 m3, 180 m3. c. Tanques: a partir de 800 m3, hasta 10.000 m3 Cómo seleccionar la fuente de oxígeno adecuada? 1. Se debe realizar el cálculo de consumo estimado, que no es igual al caudal para el que se dimensionó la cañería. Se realiza un análisis cuantitativo del consumo de cada una de las bocas, hasta determinar m3/mes. 2. Se considera el tiempo de abastecimiento (empresa proveedora – institución). 3. Se debe recordar que el tendido de cañería es útil para cualquier tipo de fuente. En esta instancia se evalúan ventajas y desventajas de las fuentes de alimentación. a. Tubos: ventaja: si no se consume el gas interno no cambia sus propiedades (presión se mantiene constante). Desventaja: es la fuente menos económica, exige un alto recambio, queda oxígeno residual en el envase. b. Termos: ventaja: la capacidad, es más económico que el O2 en tubos. Desventaja: si no se consume oxígeno, la presión interna aumenta y ventea. Exige recambio, queda oxígeno residual en el envase. c. Tanque: ventaja: la capacidad, el oxígeno es más económico, no queda volumen residual, no se recambia. Desventaja: si no se consume, el oxígeno interior aumenta su presión, exigiendo que se abra la válvula de venteo para homogeneizar la presión interna. Cómo seleccionar la fuente de aire y vacío adecuadas? En este caso, cambiar la fuente no es tan sencillo como en el caso del oxígeno, teniendo en cuenta que ante un eventual pico de consumo, el equipo debe ser capaz de abastecerlo. Es decir que el caudal para la selección de la fuente es el caudal de la cañería troncal calculado para su dimensionamiento. Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 84 de 101
- 85. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 Ejemplode datos técnicos de compresores lubricados: Mod Cilind. Pres. Max. Caudal RPM Tanque Mod. Kg/cm2 Lb/pulg2 L/min P3/min Pres. Máx. Trab. 1 1 1 1 2 bb 2 ab 2 bb 2 ab 2 bb 7 7 10.5 12.5 8.4 14 8.4 14 8.4 100 100 150 180 120 200 120 200 120 67 67 90 138 154 158 274 192 385 2.35 2.35 3.15 4.72 5.39 5.53 9.69 7.17 13.5 690 690 754 570 618 666 570 618 620 T02 T03 T04 T05 T05 T06 T06 T06 T07 3 ab 2 ab 14 200 333 11.6 540 T08 2ab 35 500 160 5.6 675 - 2 bb 8.4 120 715 25 580 T09 5.5 ab 2 ab 14 200 618 21.6 525 T09 7.5 bb 2 bb 8.4 120 1037 36.3 440 T09 7.5 ab 2 ab 14 200 750 23.9 638 T09 10 bb 2 bb 8.4 120 1201 42 490 T10 12.5 ab 2 ab 14 200 1240 43.4 520 T10 15 bb 2 bb 8.4 120 1969 68.9 410 T10 Lb/pulg2 Kg/cm2 Lb/pulg2 30 55 70 105 105 140 140 140 180 25 0 10.5 10.5 10.5 9 9 9 9 9 9 150 150 150 128 128 128 128 128 128 15.75 15.75 15.75 13.5 13.5 13.5 13.5 13.5 13.5 224 224 224 192 192 192 192 192 192 9 128 13.5 192 - - - - - 9 128 13.5 192 9 128 13.5 192 9 128 13.5 192 9 128 13.5 192 11.5 163 17.25 245 11.5 163 17.25 245 11.5 163 17.25 245 34 0 34 0 34 0 34 0 50 0 50 0 50 0 *modelos que también se fabrican exentos de aceite. Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pres. Prueba hid. Kg/cm2 0.5 0.5 0.75 1 1 bb 1.5 bb 2 bb 2 ab 3 bb * 3 abap 5.5 bb * Lts Pág. 85 de 101
- 86. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 Ejemplode características técnicas de los compresores exentos de aceite: Modelos Potencia [CV] Cilindros Presión máxima [Kg./cm2] Presión máxima [lb/pulg2] Desplazamiento [nl/min.] Desplazamiento [CFM] Tanque modelo Volumen tanque [lts.] Velocidad de rotación [RPM] Motor eléctrico Dimensiones (largo x ancho x alto) Peso con motor [Kg.] Ea08 3 2bb 8.4 Ea10 5.5 2bb 8.4 Paea01 2x3 2bb c/u 8.4 Paea05 2x5.5 2bb c/u 8.4 120 120 120 120 380 715 760 1430 13.4 25 26.8 50 T07 180 620 T09 340 580 T11 340 620 T12 500 580 3 CV – 1400 RPM 1500x450x900 5.5 CV – 1400 RPM 1800x550x1100 2x3 CV – 1400 RPM 1500x900x2000 2x5.5 CV – 1400 RPM 1900x1200x2100 126 210 235 370 Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 86 de 101
- 87. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 Problemas 1)Una institución está compuesta por 10 camas de UTI, 2 quirófanos, 1 sala de partos, 2 camas de neonatología, 1 servicio de guardia general y 20 habitaciones. a) Calcular el caudal total de cada gas medicinal utilizado b) Calcular el consumo diario y mensual estimado de oxígeno c) Indique que central de almacenamiento de oxígeno usaría. Justifique. d) Calcular la batería de reserva de oxígeno e) Indique como seleccionará la fuente de aire comprimido con todos los accesorios. Justifique. f) Realizar un croquis de la instalación completa de aire comprimido. Indicar en cada tramo de la cañería la P de trabajo. g) Indique como realizará el abastecimiento de vacío. Con qué valores de P trabajará en la boca? h) Indicar equipos de utilización para cada puesto de consumo. 2) Se debe calcular la batería de reserva para una institución que se encuentra en una zona aislada por la nieve, que tiene un tanque de 1200 m3 de oxígeno medicinal. El consumo estimado en época invernal es de 1500 m3 mensuales. Se debe considerar que la empresa proveedora garantiza al menos un abastecimiento mensual. Realizar el croquis de la alimentación general (tanque, regulador/es, llave/s seccionadoras, tubos y/o termos). 3) En una UTI se debe montar un sistema central de aire comprimido medicinal. Se utilizará exclusivamente como fuerza motriz para los respiradores de última generación que recientemente han adquirido. Consta de 10 camas, 4 respiradores, una tasa de ocupación de cama de 95 %. a) Calcular diámetro de la cañería b) Dimensionar el sistema de abastecimiento. Caracterizarlo c) Realizar un croquis desde los compresores a las bocas colocando reguladores, llaves, accesorios. A lo largo de la línea identificar los valores de presión. Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 87 de 101
- 88. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 GuíaNº 10: Balance Térmico para invierno Introducción teórica El balance térmico de invierno tiende a determinar la cantidad de calor que se debe suministrar a los locales para compensar las pérdidas, manteniendo la temperatura interior establecida. Consiste en determinar las pérdidas de calor que se producen por las paredes, vidrios, techos, pisos que componen el contorno del local, así como también las pérdidas de calor por el aire frío que se infiltra a través de las aberturas. En el análisis térmico de invierno no se tiene en cuenta la incidencia favorable de la cantidad de calor aportada por personas, iluminación, etc., porque se considera el local en la condición más comprometida. Temperatura interior: se considera en locales habitados: • 18 a 19 ºC: para calefacción por paneles radiantes • 21ºC: para calefacción por aire caliente • 20 ºC: para calefacción por radiadores Temperatura exterior: es la temperatura de la localidad. Ej. Paraná 2,4 ºC, Buenos Aires 0 ºC, Córdoba – 0,4 ºC Método del balance térmico El cálculo de la cantidad de calor de pérdida de los locales se realiza de la siguiente manera: QT = Qt + Ql QT: pérdida total [kcal/h] Qt: cantidad de calor de pérdida por transmisión, a través de los elementos del contorno del local [kcal/h]. Ql: cantidad de calor para compensar la infiltración del aire exterior Cantidad de calor por transmisión (Qt) Esta cantidad de calor vale: Qt= qo(1+Zd+Zh+Zc) Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 88 de 101
- 89. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 Donde: Qo:pérdida de calor por transmisión de las superficies que limitan el ambiente (Kcal/h); Zd: mejoramiento por interrupción del servicio (%); Zc: mejoramiento por pérdidas en cañerías de calefacción o conductos de aire caliente (%); Zh: mejoramiento por orientación (%). Pérdidas por transmisión (qo) Las pérdidas de calor por transmisión (qo) de cada una de las superficies del contorno de un local se calculan, según las leyes de la transmisión, mediante la fórmula: qo = k A (Ti - Te) Siendo: qo: cantidad de calor de pérdida de cada elemento de la superficie del contorno del local (kcal/h); K: coeficiente total de transmisión del calor [kcal / ( h m2 ºC)] A: área [m2] Ti: temperatura interior ºC Te: temperatura exterior ºC La suma de todas las pérdidas individuales de cada uno de los elementos del contorno del local representa la pérdida de calor de todo el local qo, de modo que: Q 0= qo Donde: Q0: cantidad de calor de pérdida del local (Kcal/h). A esa cantidad de calor q0, es necesario aplicarle una serie de suplementos de mejoramiento. te q0 q0 ti q0 q0 Algunos valores de k: Pared exterior de ladrillos macizos (30 cm.) Pared interior de ladrillos huecos (10cm) Ventana corrediza Piso sobre tierra Techo de losa, contrapiso y baldosas. Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. 1.62 2.40 5 1 1.5 Pág. 89 de 101
- 90. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 Suplementopor interrupción del servicio (Zd) Producida una interrupción del servicio de calefacción, al ponerse nuevamente en marcha es necesario un suplemento de calor, a fin de llevar nuevamente el edificio al estado de régimen estacionario de funcionamiento, para el que fue realizado el balance de transmisión de calor. Pueden distinguirse 3 casos característicos en la aplicación práctica: I) Servicio ininterrumpido, con marcha reducida durante la noche: casos de viviendas, hospitales. II) Interrupción del suministro de calor de 8 a 12 horas diarias: se aplica para edificios de comercio, oficinas, etc. III) Interrupción del servicio de calefacción de 12 a 16 horas diarias: se aplica para casos de fábricas o casos particulares. Los suplementos Zd aumentan con el tiempo de interrupción del servicio, dado que cuanto más tiempo se encuentra sin funcionar la instalación, mayor será la cantidad de calor necesario para volver el edificio al régimen estacionario. Para edificios de construcciones normales pueden adoptarse los valores indicados a continuación. Clase de servicio Zd % I. Servicio ininterrumpido 7 Ii. Interrumpido de 8 a 12 h 15 Iii. Interrumpido de 12 a 16 h 25 Suplemento por orientación (Zh) La magnitud de este suplemento está determinada por la diferente exposición solar del local. Se adopta como porcentaje del calor por transmisión qo, pudiéndose considerar los siguientes valores para el hemisferio sur: E O N 0% NE S -5% No Se 5% So Suplemento por pérdidas de calor en cañerías y conductos (Zc) Este valor depende de la magnitud de cañerías o conductos y de las características de su aislación. Suele adoptarse como norma práctica considerando un margen de seguridad: Zc = 5 a 10%. Cantidad de calor de pérdida por infiltración de aire (ql) Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 90 de 101
- 91. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 Qles la cantidad de calor de pérdida por infiltración de aire. Depende de la hermeticidad y la diferencia de presión entre el interior y el exterior. Ql= 17 C ( Ti - Te ) Ql: [ kcal/h] 17: constante que tiene en cuenta el calor específico y peso específico del aire que penetra. C: caudal de aire que penetra [m3 / min.] Ti y Te: [º c] En la práctica se estima el caudal de infiltración en función del número de renovaciones horarias del volumen de aire del local, donde nº renov / h x vol local [m3] C= . 60 [min. /h] Clase de local Nº renovaciones por hora Sin paredes exterior 0,5 Con paredes al exterior por un lado 1 Con paredes al exterior por dos lados 1,5 Con paredes al exterior por tres lados 2 Con paredes al exterior por cuatro lados 2 Sustituyendo: Ql= 0.3 (nº renov / h) x vol x ( ti - te ) Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 91 de 101
- 92. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 Métodode los cubajes de aire Para el cálculo de las necesidades caloríficas de los distintos locales se suelen relacionar los m3 del local con la cantidad de calor necesaria, es decir se establecen coeficientes de pérdidas de calor por m3 del local Q = c V [ Kcal/h] Q: cantidad de calor por pérdida de calor [ Kcal/h] C: coeficiente por pérdida de calor [ Kcal/h m3 ] V: volumen del local [m3] Para un salto térmico de 20 oC entre el interior y el exterior y construcciones de albañilería común los coeficientes c son: Hasta 20 m3 55 kcal/ h m3 De 20 a 40 m3 40 kcal/ h m3 De 40 a 70 m3 30 kcal/ h m3 De 70 a 120 m3 25 kcal/ h m3 De 120 a 200 m3 20 kcal/ h m3 Este método es incorrecto por los siguientes motivos: 1 Para un mismo volumen, la superficie de pérdida puede ser más o menos importante. 2 Los locales pueden ser mas o menos vecinos de otros locales calentados, tener diferentes paredes exteriores o ventanas, distintas características constructivas, diversas condiciones interiores y exteriores, etc. Este sistema, con las limitaciones expuestas, puede llegar a emplearse para cálculos rápidos en instalaciones de calefacción por estufas a gas, en la que no se requiere un control riguroso. Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 92 de 101
- 93. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 Problemas 1.Calcular la cantidad de calor necesaria para mantener en 20 ºC una sala de terapia intensiva (UTI). La sala es de 7[m] de ancho x 9 [m] de largo y 3 [m] de altura, tiene 2 ventanas superiores de 1 [m] x 0,30 [m] (pared NE), y una puerta de acceso (pared so). Limita por el NE y SE a la intemperie, por el SO a la sala de espera y por el NO al sector de internación. Utilizar el método de balance térmico. Datos adicionales: • Piso sobre tierra (Te = 10 ºC) y techo de losa al exterior • Paredes de ladrillos macizos: al NE y SE y de ladrillos huecos: al SO y NO • Te: 2,4 ºC (ciudad de Paraná) • Locales no calefaccionados a 10 ºC • Puerta interior no se considera para el cálculo (se toma como parte de la pared) N 2. Repetir el cálculo del ejercicio anterior usando el método de los cubajes de aire. 3. Comparar los resultados de 1 y 2. Justificar la diferencia. 4. Repita el ejercicio 1 invirtiendo el sentido de la sala. 5. Compare los resultados obtenidos en el punto 2 y el punto 4. Justifique Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 93 de 101
- 94. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 GuíaNº 10: Diseño de áreas hospitalarias Ejemplo: Esterilización Introducción teórica Aún con los avances en el campo de la medicina y la tecnología, tendientes a mejorar el cuidado del paciente, las infecciones intra hospitalarias continúan produciendo sufrimiento humano y altos costos en el cuidado de la salud. Un aspecto de prevención de las infecciones nosocomiales es la efectividad en el procesamiento y esterilización de equipos que por su alto costo hacen necesaria su reutilización. En los hospitales modernos la central de equipos y esterilización (CEYE) es la responsable de llevar a cabo estos procesos y tanto el diseño de las áreas como la operación deben estar de acuerdo con las normas establecidas para tal fin. Los importantes cambios tecnológicos en la medicina también se han dado en el equipo destinado a la esterilización; sin embargo, las áreas físicas deben estar acordes con estos avances y es necesario hacer una revisión en cada institución hospitalaria con el propósito de brindar una atención médica de calidad. En la actualidad la creación de un sector específico, cuya responsabilidad sea la preparación y esterilización de todo el equipamiento (instrumental, ropa quirúrgica, material hidrófilo, etc.) Del hospital, es una feliz realidad. Este sector es la central de esterilización (CE) Por definición, la central de esterilización es el servicio hospitalario que recepciona, acondiciona, procesa, controla y distribuye textiles (ropa, gasas, apósitos, etc.), instrumental y equipamiento biomédico a todos los sectores del hospital con el objetivo final de obtener un insumo seguro a ser usado con el paciente. Este sistema de esterilización centralizada presenta las siguientes ventajas: ¨ eficiencia ¨ economía ¨ seguridad Eficiencia: debidamente organizado, este sistema proporciona eficiencia a través de una supervisión en las tareas de limpieza, mantenimiento y esterilización propiamente dicha. Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 94 de 101
- 95. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 Lanormalización, uniformidad y coordinación de los procedimientos se ven facilitadas pues existe una supervisión constante a cargo de una persona dedicada a esta actividad. Economía: el servicio centralizado resulta económico, pues evita la existencia multiplicada de equipamiento costoso (autoclaves de vapor de agua, estufas de calor seco, selladoras de pouches, etc.). La vida de los instrumentos se prolonga gracias a un eficiente manipuleo (limpieza, acondicionamiento, esterilización) a cargo de personal especializado. Seguridad: en los viejos sistemas descentralizados de esterilización, con personal no supervisado, se incrementaban las posibilidades de fallas en los procesos. Ejemplo de esto: -materiales expuestos a métodos incorrectos de esterilización: elementos no resistentes a elevadas temperaturas destruidos por haber sido procesados por calor seco. -modificación de los parámetros seguros de proceso: aumento de la temperatura y tiempo de proceso por calor seco para aumentar empíricamente la seguridad del proceso. Al centralizar la esterilización se unifican todos los sistemas de control del proceso, obteniéndose un insumo esterilizado con altos márgenes de seguridad. Existe otro sistema en la actualidad para la esterilización de materiales, las llamadas “unidad de esterilización”. Ubicadas generalmente en las cercanías de la planta quirúrgica, su función es únicamente procesar, por personal especializado, el instrumental ya armado en sus respectivas cajas, así como los paquetes especiales de apoyo a las cirugías. La ventaja de estas unidades descentralizadas de esterilización, se asocia a la disminución del número de instrumental que se encuentra circulando en le hospital, eliminándose así, los riegos de los traslados de dichos materiales. Diseño de la central de esterilización y equipos La efectividad de la esterilización no depende exclusivamente del control de calidad del proceso, sino también es importante contar con un diseño arquitectónico funcional, que permita implantar un control de infecciones y de calidad efectivo y otros aspectos de operación del proceso, antes, durante y después de la esterilización, cumpliendo con las normas establecidas por organizaciones internacionales como la AAMI, ANSI, IECEE, ASQC, OSHA y otras. Para lograr un diseño eficiente es importante la integración de un comité de planeación, que deberá ser de tipo interdisciplinario para analizar los diferentes aspectos que intervienen en el diseño, funcionamiento y control administrativo. Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 95 de 101
- 96. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 Elcomité de planeación deberá estar integrado por: responsable del área, comité de infecciones, consultores de los departamentos interactuantes, departamento de ingeniería biomédica, arquitectos especializados y administradores. El comité es responsable de: • Definir las funciones de la CEYE, • Determinar los requerimientos físicos y funcionales de acuerdo con las normas vigentes, • Establecer las funciones de la CEYE con los departamentos usuarios y • Determinar los procedimientos para el control de calidad de los procesos. Diseño arquitectónico de la central de esterilización y equipos Ubicación dentro de la planta física del hospital Debe cumplir con las siguientes características: acceso directo a áreas quirúrgicas, fácil acceso a las unidades de terapia intensiva, urgencias, hospitalización y servicios auxiliares y de diagnóstico, disponibilidad de sistemas de transporte vertical u horizontal y separados físicamente de almacenes, para prevenir la contaminación por insectos o roedores. Distribución física, funciones y requerimientos El diseño del área facilita la eficiencia del proceso, minimiza la contaminación ambiental y mantiene la esterilidad de los artículos procesados. En la tabla 1 mencionamos las áreas y funciones con que debe contar la central de esterilización y equipos, de acuerdo con la normatividad vigente (figura 1) Acondicionamiento ambiental El sistema de ventilación y control ambiental tiene por objeto: • Evitar la proliferación de microorganismos. • Prevenir la transmisión de infecciones a través de la contaminación del aire. • Evitar niveles tóxicos por gas óxido de etileno y vapores generados por el uso de desinfectantes químicos. • Brindar un ambiente de trabajo adecuado, dada la disipación de calor de los equipos de esterilización. Las características que debe cumplir el acondicionamiento ambiental son: Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 96 de 101
- 97. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 • Filtradoabsoluto de aire en todas las áreas. • En el área de limpieza y descontaminación, la ventilación es por extracción. • El área de preparación y esterilización requiere de inyección vertical de aire acondicionado. • Para el área de almacenamiento estéril los requerimientos son: filtrado absoluto, 10 cambios por hora, presión positiva y sistema de aire sin recirculación (figura 2). Flujo y manejo de material El diseño de la central de esterilización y equipos debe permitir la separación de las áreas de recepción y procesamiento de los artículos sucios, por un lado, de las áreas de almacenamiento de consumibles y artículos para ser empaquetados, y por otro, con el propósito de prevenir la contaminación ambiental o por contacto. Cada una de las áreas debe ser estrictamente utilizada para el fin que fue diseñada, de esta manera, la separación de áreas será efectiva (figura 3). Para la entrega y distribución de materiales estériles es recomendable el diseño de ventanas con sistemas de exclusión (doble ventana), para evitar la entrada de corrientes de aire que originen turbulencias y posible contaminación. Por otra parte, la delimitación funcional de las áreas debe ser respetada por personal. Recomendaciones Para que las centrales de equipo y esterilización cumplan con sus objetivos, es necesario hacer una revisión de los siguientes puntos: • La integración de un grupo interdisciplinario que defina los aspectos de planeación. Organización y control del departamento. • Elegir la ubicación dentro de la planta física del hospital. • Analizar el diseño arquitectónico e instalaciones para plantearlas o adecuarlas de acuerdo con la normatividad vigente. • Seleccionar o renovar el equipamiento que cubra las necesidades y de acuerdo con los avances tecnológicos. • Establecer un programa de control de calidad de los procesos. • Implantar programas de educación continua para el personal. • Mantener una supervisión constante y estricta. Fuente: material entregado por la Ing. Teófila Cadena Alfaro Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 97 de 101
- 98. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 Fig.1 Fig 2 Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 98 de 101
- 99. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 Fig3 Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 99 de 101
- 100. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 Tabla1 Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 100 de 101
- 101. Ingeniería Hospitalaria Revisión 2012 Actividadesprácticas: Tomando como referencia el plano dado por la cátedra y los conceptos teóricos adquiridos: 1. Analizar la situación de la central de esterilización que se muestra en el plano 2. Si corresponde, rediseñar dicha central Se debe entregar un informe (que incluya un croquis), donde se explique el análisis efectuado junto a las justificaciones teóricas correspondientes. Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 101 de 101