Diseño eléctrico de instalaciones medicas (Hospitales, centros de salud etc).

Debido a la naturaleza crítica de la atención que se brinda en los centros de salud y su creciente dependencia de los equipos eléctricos para la preservación de la vida, estas instalaciones tienen requisitos especiales para el diseño de sus sistemas de distribución eléctrica.

Las instalaciones de atención médica están definidas por la NFPA (Agencia Nacional de Protección contra Incendios) como «Edificios o porciones de edificios en los que se brinda atención médica, dental, psiquiátrica, de enfermería, obstétrica o quirúrgica».

Estos requisitos suelen ser mucho más estrictos que las instalaciones comerciales o industriales. En este artículo técnico se resume algunos de los requisitos eléctricos únicos del diseño de las instalaciones hospitalarias y medicas .

Existen varias agencias y organizaciones que desarrollan requisitos para el diseño de sistemas de distribución eléctrica para el cuidado de la salud. La siguiente es una lista de algunos de los estándares específicos de la NFPA (Agencia Nacional de Protección contra Incendios) que afectan el diseño y la implementación de las instalaciones de atención médica:

  • NFPA 37-2015 – Estándar para motores de combustión estacionarios y turbinas de gas
  • NFPA 70-2017 – Código Eléctrico Nacional
  • NFPA 99-2015 – Instalaciones sanitarias
  • NFPA 101-2015 – Código de seguridad de vida
  • NFPA 110-2016 – Estándar para sistemas de energía de emergencia y de reserva
  • NFPA 111-2016 – Estándar en sistemas de energía de emergencia de energía eléctrica almacenada y en espera
    Estas normas y pautas representan los requisitos más reconocidos en la industria para el diseño eléctrico de la atención médica.

Sin embargo, el ingeniero de diseño eléctrico debe consultar con las autoridades que tienen jurisdicción sobre la región local para conocer los requisitos específicos de distribución eléctrica .

1. Requisitos de los sistema eléctricos en los centros de asistencia medica:

Los sistemas eléctricos de asistencia medica suelen constar de dos partes:

  • Sistema eléctrico no esencial (o normal).
  • Sistema eléctrico esencial.

Toda la energía eléctrica en una instalación de atención médica es importante, aunque algunas cargas no son críticas para la operación segura de la instalación.

Estas cargas «no esenciales» o «normales» incluyen cosas tales como: iluminación general, equipo general de laboratorio, equipo de servicio no crítico, áreas de atención al paciente, etc. No se requiere que estas cargas se alimenten de una fuente de energía alternativa.

Los requisitos del sistema eléctrico para el sistema eléctrico esencial (SEE) varían según el riesgo asociado para los pacientes, visitantes y personal que pueda ocupar ese espacio. La NFPA 99 asigna una categoría de riesgo a cada espacio dentro del establecimiento de atención médica en función del riesgo asociado con una falla del sistema de distribución de energía que atiende ese espacio.

Estas categorías de riesgo se resumen en la Tabla 1 a continuación.

Tabla 1 – Categorías de riesgo del Sistema eléctrico esencial (SEE)

Categoría de riesgo Es probable que la falla de un equipo o sistema genere:
Categoría 1 … lesión grave o muerte de pacientes o cuidadores …
Categoría 2 … Lesiones leves a pacientes o cuidadores …
Categoría 3 … malestar del paciente …
Categoría 4 … no hay impacto en el cuidado del paciente …

La categoría de riesgo del espacio dentro de la instalación de atención médica determina si ese espacio debe ser atendido por un Sistema Eléctrico Esencial (SEE). Si se requiere un SEE para servir el espacio, la categoría de riesgo también determina si el EES debe cumplir con los requisitos de Tipo 1 o Tipo 2.

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La Tabla 2 enumera los requisitos de Tipo de SEEasociados para cada categoría de riesgo.

Tabla 2 – Categoría de riesgo del Sistema eléctrico esencial (SEE) por tipo

Categoría de riesgo Tipo de Sistema Eléctrico Esencial (SEE) Ejemplo
Categoría 1 Tipo 1 Espacio de cuidados críticos
Categoría 2 Tipo 2 Espacio de cuidado general
Categoría 3 No se requiere SEE Espacio de examen básico
Categoría 4 No se requiere SEE Sala de espera

2. Sistemas Eléctricos Esenciales Tipo 1 (SEE):

Los sistemas eléctricos esenciales tipo 1 (SEE) tienen los requisitos más estrictos para brindar continuidad del servicio eléctrico y, por lo tanto, serán el tema central de esta sección.

Los requisitos de Tipo 1 de SEE cumplen o exceden los requisitos para las instalaciones de Tipo 2.

Figura 1 - Sistema eléctrico de hospital grande típico - Sistema eléctrico esencial tipo 1
Figura 1 – Sistema eléctrico de hospital grande típico – Sistema eléctrico esencial tipo 1

2.1 Fuentes de energía eléctrica.

Se requiere que los sistemas Tipo 1 tengan un mínimo de dos fuentes independientes de energía eléctrica: una fuente normal que generalmente suministra a toda la instalación y una o más fuentes alternativas que suministran energía cuando se interrumpe la fuente normal.

La fuente(s) alternativa(s) debe ser un generador en el sitio que impulsa un motor primario a menos que exista un generador(s) como la fuente de energía normal. En el caso de que se utilice uno o varios generadores como la fuente normal, se permite que la fuente alternativa sea la fuente de alimentación que entrega el operador de red.

Los generadores de fuentes alternativas deben clasificarse como grupos electrógenos Tipo 10, Clase X, Nivel 1 según NFPA 110 Tablas 4.1 (a) y 4.2 (b) que son capaces de proporcionar energía a la carga en un máximo de 10 segundos.

Típicamente, las fuentes alternativas de energía suministran potencia a las cargas a través de una serie de interruptores de transferencia automática y/o manual . Los interruptores de transferencia pueden ser de transferencia automática, manual o manual diferida o sin demora, según los requisitos del circuito específico del SEE que están alimentando.

Se permite alimentar múltiples sistemas del SEE desde un solo interruptor de transferencia automática siempre que la demanda máxima en el EES no exceda los 150 kVA.

Esta configuración se suele ver en instalaciones medicas más pequeñas que deben cumplir con los requisitos de SEE de Tipo 1 (consulte la Figura 2).

cargas esenciales de 150kva o menos 1
Figura 2 – Sistema eléctrico de instalaciones medicas pequeñas – Interruptor de transferencia SEE individual

2.2 Circuitos ramales de sistemas eléctricos esenciales:

El SEE Tipo 1 consta de tres circuitos separados capaces de suministrar energía que se considera esencial para la seguridad de la vida y la operación efectiva de la instalación durante una interrupción de la fuente de alimentación normal.

Estos circuitos son: El ramal vital, el ramal crítico y el ramal de equipos.

2.2.1 Ramal vital:

Life Safety Branch (Ramal vital) suministra energía para iluminación y equipos para realizar las siguientes funciones:

  • Iluminación de medios de egreso.
  • Señales de salida y señales de dirección de salida.
  • Alarmas y sistemas de alerta.
  • Sistemas de comunicaciones de emergencia.
  • Iluminación de tareas, cargadores de baterías para iluminación con baterías y receptáculos seleccionados en el generador.
  • Sistemas de control, comunicación y señalización de ascensores.
  • Puertas automáticas utilizadas para la salida.

Estas son las únicas funciones permitidas para estar en el circuito o ramal vital. El equipo y el cableado del ramal vital deben ser totalmente independientes de todas las demás cargas y sistemas. Esto incluye la separación en bandejas, cajas o tableros.

Se debe suministrar energía al ramal vital desde un interruptor de transferencia automática sin demora o retardo.

2.2.2 Ramal o circuito critico:

Critical Branch (Circuito critico) suministra energía para iluminación de tareas, equipos fijos, receptáculos seleccionados y circuitos de energía seleccionados para áreas relacionadas con la atención al paciente.

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El propósito del ramal crítico es proporcionar energía a un número limitado de receptáculos o tomacorrientes y minimizar las posibilidades de condiciones de falla .

Los interruptores de transferencia que alimentan el ramal crítico deben ser de tipo automático. Se les permite tener demoras de tiempo apropiadas que seguirán a la restauración del ramal vital, pero se debe restaurar la energía dentro de los 10 segundos de la pérdida de energía de la fuente normal.

El ramal crítico proporciona energía a los circuitos que sirven las siguientes áreas y funciones:

  • Áreas de cuidados críticos.
  • Sistemas de energía aislados en ambientes especiales.
  • Iluminación de tareas y receptáculos seleccionados en las siguientes áreas de atención al paciente: guarderías infantiles, áreas de preparación de medicamentos, farmacia, áreas de enfermería seleccionadas, áreas de camas psiquiátricas, salas de tratamiento de sala, puestos de enfermería.
  • Iluminación de tareas de atención al paciente especializada, cuando sea necesario.
  • Sistemas de llamada a enfermería.
  • Bancos de sangre, huesos y tejidos.
  • Equipos de telefonía en salas y armarios.
  • Iluminación de tareas, receptáculos o tomacorrientes seleccionados y circuitos de alimentación seleccionados para lo siguiente: camas de cuidados generales (al menos un receptáculo dúplex), laboratorios angiográficos, laboratorios de cateterización cardíaca, unidades de cuidados coronarios, salas de hemodiálisis, áreas seleccionadas de tratamiento de salas de emergencias, laboratorios de fisiología humana, cuidados intensivos Unidades, salas de recuperación postoperatorias seleccionadas.
  • Circuitos adicionales y motores monofásicos según sea necesario para la operación efectiva de la instalación.

2.2.3 Ramal de equipos generales:

El ramal de equipos generales consta de los principales equipos eléctricos necesarios para el cuidado del paciente y la operación de Tipo 1. El ramal de equipos geenrales del SEE que consiste en grandes cargas de equipo eléctrico necesarias para el cuidado del paciente y la operación básica de la instalación de atención médica.

Las cargas en el sistema del equipo que son esenciales para la operación del generador deben ser alimentadas por un interruptor de transferencia automática sin retardo .

Los siguientes equipos debe estar dispuestos para una transferencia automática diferida a la fuente de alimentación de emergencia:

  • Sistemas de aspiración central para funciones médicas y quirúrgicas.
  • Bombas de sumidero y otros equipos necesarios para la operación segura de un aparato importante.
  • Sistemas de aire comprimido para funciones médicas y quirúrgicas.
  • Sistemas de control de humos y presurización de escaleras.
  • Sistemas de suministro y extracción de campanas de cocina, si se requiere para operar durante un incendio.

El siguiente equipo debe estar dispuesto para una transferencia automática o manual diferida a la fuente de alimentación de emergencia:

  • Seleccione equipo de calefacción.
  • Seleccione ascensores.
  • Sistemas de ventilación de suministro, retorno y extracción para cirugía, obstetricia, cuidados intensivos, atención coronaria, guarderías y áreas de tratamiento de emergencia.
  • Sistemas de ventilación de suministro, retorno y extracción para salas infecciosas / de aislamiento en el aire, laboratorios y áreas médicas donde se utilizan materiales peligrosos.
  • Instalaciones hiperbáricas.
  • Instalaciones hipobáricas.
  • Equipos de autoclave.
  • Controles para los equipos mencionados anteriormente.
  • Otros equipos seleccionados en cocinas, lavanderías, salas de radiología y refrigeración central según lo seleccionado.

Cualquier carga servida por el generador que no esté aprobada como se describe anteriormente como parte del sistema eléctrico esencial debe conectarse a través de un interruptor de transferencia separado.

Estos interruptores de transferencia deben configurarse de tal manera que las cargas no causen la sobrecarga del generador y deben eliminarse en caso de que el generador entre en una condición de sobrecarga .

2.3 Protección de falla a tierra

Según la norma NFPA 70 NEC, Artículo 230.95, se requiere protección contra fallas a tierra en cualquier alimentador o servicio, desconectabe de 1000 A o más en sistemas con voltajes de línea a tierra de 150 V o más y voltajes de fase a fase de 600 V o menos.

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Para instalaciones medicas (de cualquier tipo), se requiere un segundo nivel de protección de falla a tierra para estar en el siguiente nivel del alimentador aguas abajo .

Este segundo nivel de falla a tierra solo se requiere para alimentadores que atienden áreas de atención al paciente y equipos destinados a sustentar la vida . El 100% de la coordinación selectiva de los dos niveles de protección contra fallas a tierra se debe lograr con una separación mínima de seis ciclos entre el dispositivo corriente arriba y el dispositivo corriente abajo.

A partir del NEC, se permite la protección de falla a tierra entre el (los) generador (es) y el (los) conmutador (es) de transferencia SEE. Sin embargo, el NEC 517.17 (B) prohíbe la instalación de protección contra fallas a tierra en el lado de carga de un interruptor de transferencia que alimenta circuitos SEE (consulte la Figura 1 1-76: nivel adicional de falla a tierra).

Figura 3 – Nivel adicional de protección contra fallas a tierra

NOTA // – Se requiere protección contra fallas a tierra para los desconectadores de servicio 1000 A y mayores o sistemas con menos de 600 V fase a fase y más de 150 V a tierra según NEC 230.95.

Se debe tener cuidado al aplicar la protección de falla a tierra en el sistema eléctricos esenciales para evitar que una falla a tierra que causa un disparo de la fuente normal también provoque un disparo en la fuente de emergencia.

Tal evento podría resultar en una pérdida completa de energía tanto de las fuentes de energía normales como de emergencia y no podría recuperarse hasta que la fuente de la falla a tierra estuviera ubicada y aislada del sistema. Para evitar esta condición, NEC 700.27 elimina el requisito de protección de falla a tierra para la fuente del sistema de emergencia.

Normalmente, los generadores del sistema de emergencia están equipados con alarmas de falla a tierra que no desconectan automáticamente la energía durante una falla a tierra .

Tabla 3 – Códigos aplicables de protección contra fallas a tierra

Descripción Estándar Sección
Servicios NEC 230.95
Circuitos derivados NEC (ver la definición de aplicabilidad del Artículo 100) 210.13
Alimentadores NEC 215.10
Nivel adicional NFPA 99 6.3.2.5
NEC 517.17
Fuente alternativa NEC 700.27
NEC 701.26

2.4 Ubicaciones de procedimientos húmedos:

La ubicación de un procedimiento húmedo en un centro de atención médica es cualquier área de atención al paciente que normalmente está sujeta a condiciones húmedas mientras los pacientes están presentes . De forma predeterminada, los quirófanos se consideran ubicaciones de procedimientos húmedos a menos que se realice una evaluación de riesgos para demostrar lo contrario.

Otros ejemplos de ubicaciones de procedimientos húmedos pueden incluir lugares de anestesia, lugares de diálisis, etc. (las camas de los pacientes, los inodoros y los lavamanos no se consideran lugares húmedos).

Estas ubicaciones de procedimientos húmedos requieren protección especial para protegerse contra descargas eléctricas . La corriente de falla a tierra en estas áreas debe limitarse a no exceder los 5 mA .

2.4.1 Sistemas de energía aislados:

Los sistemas de energía aislados proporcionan energía a un área que está aislada del suelo (o sin conexión a tierra). Este tipo de sistema limita la cantidad de corriente que fluye a tierra en caso de una sola falla de línea a tierra y mantiene la continuidad del circuito.

Figura 5 – Sistema conectado a tierra vs. Sistema aislado (sin conexión a tierra)

2.4.2 Monitores de aislamiento de línea electrónica.

Los monitores de aislamiento de línea electrónicos (LIM) se utilizan para monitorear y mostrar las corrientes de fuga a tierra. Cuando se exceden los umbrales de corriente de fuga, se inician alarmas visibles y / o audibles para alertar a los ocupantes de una posible condición peligrosa.

Esta alarma se produce sin interrumpir la alimentación para permitir la conclusión segura de procedimientos críticos.

Figura 6 – Evento de falla en el sistema eléctrico aislado
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