Ingeniería hospitalaria

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U.N.E.R. Facultad de Ingeniería / Bioingeniería Ingeniería Hospitalaria Guías de Trabajos Prácticos 2010 Docentes: Prof. Titular: Ing. José María Flores JTP: Bioing. Mónica Baroli Auxiliar: Bioing. Diego Kadur

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Ingeniería Hospitalaria

Guías de Trabajos Prácticos 2010

Docentes: Prof. Titular: Ing. José María Flores JTP: Bioing. Mónica Baroli Auxiliar: Bioing. Diego Kadur

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Guía Nº 1: 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?

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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. Cada 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.

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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

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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.

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Esquema general de 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.

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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.

Cálculo por caída 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

Gen carga

>

<

^

i

iUllA

B

a

b

Ul

><

< >

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:

UI

carga

aA b B

Ull

δ

δ

/2

/2

Fig. 2

Surge así que teniéndose una tensión de origen Ui se producen las caídas: δ/2; Uii; δ/2.

Por lo tanto:

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UI = + U

II +

2 = U

II +

δ δδ

2

Si expresamos la resistencia R del conductor considerado entre los bornes A-a en función de

la resistividad, se tiene que:

Rl

s=

⋅ρ

Reemplazando en la ley de Ohm se puede escribir: δ

ρ2

= ⋅ ⋅Il

s

Si consideramos el conductor completo A-a y B-b, la caída de tensión absoluta total será:

δ = ⋅ ⋅2 Il

s. ρ

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:

PuU U

U

I R

U

i ii

ii ii

= 100

U=

( =

ii

δ ⋅ − ⋅) 100 2 100

De esta manera se puede concluir:

100

U=

ii

δ ⋅ 2 100I R

U ii

s

I 2 = R I 2= l

ρδ

Habitualmente, los datos disponibles son la caída porcentual de tensión Pu o la pérdida

porcentual de potencia Pp.

Pu = 2 I R 100 I

U I =

2 R I 100

P =

I 100

P =

100

P = Pp

ii

2

ii ii ii

δ ψ

Reemplazando se obtiene:

I 2=s δ

ρl

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UPu ii

l 100 I 2 = s

ρ ó

UP

l

iiii

100 I 2 = s

2 ρ

Donde: Pii = potencia en los bornes de la carga en [W].

Ui: tensión en bornes del generador [V]

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.

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Para cables unipolares aislados en PVC según norma IRAM 2183, en cañerías embutidas o a la vista, se tiene:

Sección nominal

Diámetro máximo de alambres

del conductor

Espesor de

aislación nominal

Diámetro exterior aprox.

Peso aprox.

Intensidad de

corriente admisible en cañerías (2)

Intensidad de

corriente admisible al aire libre

(2)

Caída de tensión

(3)

Resist. Eléctrica máxima a 20ºC y

CC

mm² mm mm mm Kg/Km. A A V/a Km. Ohm/Km.

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

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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 Tramo Sección mínima (mm2)

Líneas principales Medidor - tablero principal. 4

Líneas seccionales Tablero principal - tablero seccional -

otros tableros seccionales. 2,5

Líneas de circuito Tableros seccionales - tomas corrientes

- bocas de luz. 1,5

Derivaciones y retornos a los interruptores de efecto

Bocas de luz - llave interruptora. 1

Conductor de protección Todos los circuitos. 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 de 3x220 ó 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

Donde:

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- 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

Significado

Circuito con tres

conductores

(esquema unifilar)

Circuito con cuatro

conductores (esquema

unifilar)

Circuito con tres

conductores (esquema

multifilar)

Circuito con cuatro

conductores (esquema

multifilar)

Símbolo

Ω

Significado Llave interruptora

unipolar

Boca de techo para un

efecto

Boca de pared para un

efecto Tomacorriente

Símbolo

Significado

Tablero de

distribución,

principal

Tablero de

distribución,

secundario

Transformador Caja de medidor

Símbolo

Ω

Significado Masa puesta a tierra Tierra Interruptor

diferencial

Tomacorriente con

contacto a tierra

Símbolo

Significado Relé magnetotérmico Relé magnético Relé térmico Fusible

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Problemas

1) Considerar un consultorio de guardia tipo. Diseñar lo/s 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 (500 W)

b) Equipo de RX (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) Calcular la acometida de un servicio de radiología. (Equipo de RX de 500mA, 110 KV, trifásico).

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].

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, de alimentación trifásica, y 60 [A] de línea para 100 mA.

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a) El tendido de línea en la sala de revelado se ha realizado con conductores de 2 mm2. Es

correcto el diseño? Justificar.

b) Realizar el cálculo de línea para la sala del equipo.

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

trifásicos 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

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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

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Guía Nº 3: 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.

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La desconexión por 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- 4,5-

6 - 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

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- Capacidad de ruptura, 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

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contacto con la 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. Esto 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.

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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 fugo esta suma es distinto 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.

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Los interruptores diferenciales 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:

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- A tiempo inverso

- 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.

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Dimensionamiento de las 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.

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ANEXO: Ejemplo de 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)

2 Amp. (5SX1102-7)

4 Amp. (5SX1104-7)

6 Amp. (5SX1106-7)

10 Amp. (5SX1110-7)

16 Amp. (5SX1116-7)

20 Amp. (5SX1120-7)

25 Amp. (5SX1125-7)

32 Amp. (5SX1132-7)

40 Amp. (5SX1140-7)

50 Amp. (5SX1150-7)

63 Amp. (5SX1163-7)

-

1 Amp. (5SX2101-7)

2 Amp. (5SX2102-7)

4 Amp. (5SX2104-7)

6 Amp. (5SX2106-7)

10 Amp. (5SX2110-7)

16 Amp. (5SX2116-7)

20 Amp. (5SX2120-7)

25 Amp. (5SX2125-7)

32 Amp. (5SX2132-7)

40 Amp. (5SX2140-7)

50 Amp. (5SX2150-7)

-

-

-

2 Amp. (5SX1202-7)

4 Amp. (5SX1204-7)

6 Amp. (5SX1206-7)

10 Amp. (5SX1210-7)

16 Amp. (5SX1216-7)

20 Amp. (5SX1220-7)

25 Amp. (5SX1225-7)

32 Amp. (5SX1232-7)

40 Amp. (5SX1240-7)

50 Amp. (5SX1250-7)

63 Amp. (5SX1263-7)

-

-

-

1 Amp. (5SX2201-7)

2 Amp. (5SX2202-7)

4 Amp. (5SX2204-7)

6 Amp. (5SX2206-7)

10 Amp. (5SX2210-7)

16 Amp. (5SX2216-7)

20 Amp. (5SX2220-7)

25 Amp. (5SX2225-7)

32 Amp. (5SX2232-7)

40 Amp. (5SX2240-7)

50 Amp. (5SX2250-7)

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

40 Amp. (5SX4240-7)

50 Amp. (5SX4250-7)

63 Amp. (5SX4263-7)

80 Amp. (5SX4280-7)

100 Amp. (5SX4291-7)

125 Amp. (5SX4292-7)

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-

2 Amp. (5SX1302-7)

4 Amp. (5SX1304-7)

6 Amp. (5SX1306-7)

10 Amp. (5SX1310-7)

16 Amp. (5SX1316-7)

20 Amp. (5SX1320-7)

25 Amp. (5SX1325-7)

32 Amp. (5SX1332-7)

40 Amp. (5SX1340-7)

50 Amp. (5SX1350-7)

63 Amp. (5SX1363-7)

-

-

-

1 Amp. (5SX2301-7)

2 Amp. (5SX2302-7)

4 Amp. (5SX2304-7)

6 Amp. (5SX2306-7)

10 Amp. (5SX2310-7)

16 Amp. (5SX2316-7)

20 Amp. (5SX2320-7)

25 Amp. (5SX2325-7)

32 Amp. (5SX2332-7)

40 Amp. (5SX2340-7)

50 Amp. (5SX2350-7)

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

40 Amp. (5SX4340-7)

50 Amp. (5SX4350-7)

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)

16 Amp. (5SX1616-7)

20 Amp. (5SX1620-7)

25 Amp. (5SX1625-7)

32 Amp. (5SX1632-7)

40 Amp. (5SX1640-7)

50 Amp. (5SX1650-7)

63 Amp. (5SX1663-7)

-

-

-

-

-

-

10 Amp. (5SX2610-7)

16 Amp. (5SX2616-7)

20 Amp. (5SX2620-7)

25 Amp. (5SX2625-7)

32 Amp. (5SX2632-7)

40 Amp. (5SX2640-7)

50 Amp. (5SX2650-7)

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

40 Amp. (5SX4440-7)

50 Amp. (5SX4450-7)

63 Amp. (5SX4463-7)

80 Amp. (5SX4480-7)

100 Amp. (5SX4491-7)

125 Amp. (5SX4492-7)

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ANEXO: Ejemplo de valores comerciales de interruptores diferencialesarca 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)

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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.

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Carga

a A

220 V Llave

Térmica

Trabajo de laboratorio

1) Armar el siguiente circuito:

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.

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Sector de internación

Sector de áreas críticas

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Sector quirúrgico

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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

L

d

ρ

Método convencional

Rt = ρ

L

Siendo ρ la resistividad del terreno en [Ω.m]

Método de Dwight

Rt = 0.366 ρ log 3L.

l d

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Terrenos Heterogéneos

L

d

ρ2

ρ1H

Si p2 < p1 :

L' = ( L - H ) + p2 H p 1 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.

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Rtotal = Rind .

k

K se toma del diagrama de página 4, según el número de picas

Estas influencias recíprocas 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 tomar de tabla.

Se puede emplear la figura 1 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 aproximado

Rt = 0.5 ρt .

A

Rt = 0.5 ρt .

d

d = diámetro del área circular equivalente = 4a/π

Método simplificado

Rt = 2 ρt .

P

P = perímetro

Page 34: Ingeniería hospitalaria

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3. Malla

A

p = perímetro

L = suma de todos los lados

Método simplificado

Rt = ρ .

L

Método de Laurent

Rt = ρ + ρ .

4r L

R = radio de la superficie circular equivalente = A / π

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 d h A

D = diámetro del conductor.

K1 y k2 de los diagramas de la página siguiente, y dependen de A, h y las dimensiones de la malla.

Page 35: Ingeniería hospitalaria

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figura 1

Donde

a = distancia entre las jabalinas, L = longitud de las jabalinas, n =cantidad de jabalinas

Page 36: Ingeniería hospitalaria

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Los coeficientes k1 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

Page 37: Ingeniería hospitalaria

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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

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Problemas

1) Calcular una malla mediante el método de Laurent y verificar por Schwarz. La longitud de la malla es

20 [m] y el ancho 10 [m], consta de 3 travesaños 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.

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Guía Nº 5: 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.

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Armadura: parte móvil 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)

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Pulsador normal cerrado (parada)(p)

Pulsador normal abierto (arranque)(a)

Protector térmico( normal cerrado) (t°)

Interruptor (s)

Conmutador(c)

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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.

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Guía Nº 6: 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 localizado, 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:

Donde h es la altura de la cavidad (ver Fig. 1).

ancho longitud Ancho) 5H (longitud Relación de la cavidad del local

X

+ =

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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:

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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.

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.

ón conservacifactor n utilizació coef. lámparapor Lúmenes

][m Sup. [lux] luminoso Nivel lámparas Núm.

2

x x

x=

luminariapor Lámparas

lámparas Núm. luminarias Núm. =

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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%

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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.

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Núm Lámparas = Intensidad Recomendada

Intensidad UV x vatio de lámpara x Potencia UV de la lámpara en Vatios x FM

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]

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:

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.

L / 2N L / N

A / 2R

A / R

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Intensidad ultravioleta por 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.

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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.

Page 51: Ingeniería hospitalaria

Revisión 2010

U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 51 de 100

Tablas de luminotecnia

Magnitud Símbolo Unidad Definición de la unidad Relaciones

Flujo luminoso Φ Lumen [lm]

Flujo emitido en un ángulo sólido

unidad por una fuente con una

intensidad luminosa de una

candela.

Φ = i / ω

Rendimiento Η Lumen por vatio [lm/w] Flujo luminoso emitido por unidad

de potencia. Η = φ / w

Cantidad de luz Q Lumen por segundo

[lm s]

Flujo luminoso emitido por unidad

de tiempo.

Q = φ . T

Intensidad

luminosa I Candela [cd]

1/60 de la intensidad luminosa por

cm2 del “cuerpo negro” a la

temperatura de fusión del platino

(2.046 °k) .

I = φ / ω

Iluminancia E Lux [lx] Flujo luminoso de un lumen que

recibe una superficie de 1 m2

E = Φ / s

Luminancia L Candela por m2 [cd/m2 ] Intensidad luminosa de una

candela por unidad de superficie. L = I / S

Tabla 1: resumen de las magnitudes y unidades luminosas fundamentales.

Page 52: Ingeniería hospitalaria

Ingeniería Hospitalaria Luminotecnia - Tablas

U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería pág 52 de 100 Página 52 de 70

Rendimiento Vida útil Color de Rendimiento Conexión Reencendido

( lm / W ) ( horas ) la luz en color a la red en caliente

20 1000 Blanco Cálido 100 Directa Inmediato Inmediato

30 3000 Blanco 100 Directa Inmediato Inmediato

100 8000 Varios blancos 97 Balasto 2 seg. 2 seg.

80 5000 Blanco 80 Directa Balasto 2 seg. 2 seg.

60 12000 Blanco 50 Balasto 5 min. 7 min.

95 6000 Blanco 95 Balasto y arrancador 2 min. 7 min.

120 12000 Amarillento 25 Balasto y arrancador 7 min. 15 seg.

180 10000 Amarillo Nulo Transformador 12 min. 20 min.

Características Encendido tiempo de

calentamientoTipos de lámparas

Incandescencia

Incandescencia con

Fluorescentes tubulares

Fluorescentes compactas

Vapor de mercurio

Halogenuros metálicos

Sodio alta presión

Sodio baja presión

Tabla 2: Características de las lámparas

Page 53: Ingeniería hospitalaria

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2010

Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 53 de 100

General Localizado General Localizado General Localizado

Habitaciones de enfermos

alumbrado general 100 200

alumbrado de cuidados 200 200

alumbrado lectura normal 300 300

alumbrado lectura reducida 150 150

alumbrado examen médico 1,000

alumbrado de posición noche (suelo) 5 a 15 5

Cuidados Intensivos

alumbrado general 300 300

alumbrado localizado ( examen médico ) 1,000 1,000 1,000

Sanitarios

alumbrado sanitarios 300 300

alumbrado espejo 500

Puesto de enfermera

alumbrado general ( día ) 700 700 50

alumbrado general ( noche ) 300 300 50

Circulación ( pasillos y escaleras )

alumbrado escaleras 200 200 30

alumbrado normal ( pasillos ) 200 200 10

alumbrado reducido ( pasillos ) 30 30 10

alumb. de zonas de operaciones y Lab. 300 300 10

Salas de día ( enfermos y visitantes )

alumbrado general 100 100

alumbrado lectura y juego 300 300

Preparación cuidados

alumbrado general

alumbrado localizado 300

Unidad Utility

alumbrado general 200

alumbrado localizado área trabajo 500

Vestíbulos

alumbrado día 500 500

alumbrado noche 200 200

Unidad Office

alumbrado general 150

alumbrado área trabajo 300

Salas de Espera

alumbrado general 200 200

alumbrado de lectura 300 300

Unidad Pediatría

sala lectura 300 300

sala juegos 300 300

sala cunas 300 200 20

sala camas 100 100 20

Unidad Neonatología

alumbrado general 300 300

alumbrado cuna ( examen ) 1,000 1,000 100

mesa de examen y tratamiento 2,000 1,000

Vestuarios

alumbrado general 300 300

alumbrado espejo 500 500

Despachos Médicos

Despachos Médicos 300

Preparación alimentos

alumbrado general 300 300

alumbrado localizado 400

ILUMINACION : NIVELES MINIMOS RECOMENDADOS PARA HOSPITALES ( EN LUX )

Are

a

LocalizaciónNiveles según U.S.

Departament of HealthNiveles según IES*

Niveles de Emergencia

U.S. Departament of

Health

HO

SP

ITA

LIZ

AC

ION

* Illuminating Engineering Society Of North America

Page 54: Ingeniería hospitalaria

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2010

Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 54 de 100

Tabla 3: niveles de iluminación (1-4)

General Localizado General Localizado General Localizado

Unidad Operatoria

sala anestesia 300 300

salas de anestesia almacén 200 200

sala postanestesia 300

sala lavado instrumental 1,000 1,000

vestuarios 300

sala esterilización ( secundaria ) 300 300

preparación de medicamentos 300 300

Sala Operación

alumbrado general 1,000 2,000

campo operatorio 25,000 25,000 25,000

Salas recuperación post operatoria

alumbrado general 300 300

alumbrado localizado 1,000 1,000 100

Unidad partos

zona limpio 300 300

zona sucio 300 300

Dilatación

alumbrado general 200 200

alumbrado localizado 1,000 1,000

Salas de Partos

alumbrado general 1,000 1,000

Campo operatorio 25,000 25,000 25,000

Salas de Recuperación

alumbrado general 300 300

alumbrado localizado 1,000 1,000 100

Sala de Urgencias

alumbrado general 1,000 1,000

alumbrado localizado 20,000 20,000 20,000

Unidad Dental ( espera enfermos )

alumbrado general 200

alumbrado lectura 300

Sala Dental

alumbrado general 1,000 700

silla dental 10,000 10,000

armario instrumental 1,500 150

Recuperación Dental

para descanso 50 50

para observación 700 700

Unidad Encefalográfica

sala examen 700 300

almacén registros y gráficas 300 300

Sala de Trabajo

alumbrado general 300 300

alumbrado localizado 1,000 100

Sala de Preparación

alumbrado general 300 300

alumbrado local 500 500

Unid. ojos, nariz, oídos y garganta

sala oscura 0 a 100 0 a 100

sala examen y tratamiento ojos 500 500

Salas ojos, nariz, oído,garganta 500 500

Unidad de Fracturas

Yesos 500 500

Entablillados 500 500

Sala de Fracturas

alumbrado general 500 500

alumbrado localizado 2,000 2,000

* Illuminating Engineering Society Of North America

ES

PE

CIA

LE

SILUMINACION : NIVELES MINIMOS RECOMENDADOS PARA HOSPITALES ( EN LUX )

Are

a

Localización

Niveles según U.S. Departament of

HealthNiveles según IES*

Niveles de Emergencia U.S.

Departament of Health

Tabla 3: niveles de iluminación (2-4)

Page 55: Ingeniería hospitalaria

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2010

Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 55 de 100

General Localizado General Localizado General Localizado

Sala de Tratamiento

alumbrado general 500 500

alumbrado localizado 1,000 1,000

Unidad Fisioterapia y Electroterapia

general 200 200

sala ejercicios 300 300

boxes tratamiento 300 300

baño terapia 200

Sala Radioterapia ocupacional

sala general de trabajo 1,000 300

mesas de trabajo ordinario 1,000 500

mesas de trabajo fino 15,000 1,000

Solarium

alumbrado general 200 200

alumbrado lectura 300 300

Unidad Radiológica

radiología general 100 100

fluoroscopía general 0 a 10 0 a 50

terapia de superficies y profunda 100 100

control ( generadores ) 100

cuarto oscuro 100 100

examen radiografías 300 300

cuarto claro : archivos , películas reveladas 300

almacén películas no reveladas 300 100

Unidad de Radioisotopos

laboratorio radioquímico 500

exploración ( scanner ) 20 300 200

mesa examen 300 500

Unidad Electrocardiográfica

alumbrado general 300 300

mesa muestras ( paciente ) 500 500

electrocardiógrafo 500 500

Unidad de Farmacia

alumbrado general 300 50

mesa de trabajo 1,000 1,000 50

sala parenteral ( solución ) 500 500 50

almacén activos ( productos ) 300 300 50

manufacturados 500 50

Unidad de Esterilización

alumbrado general 300 300

mesa de trabajo 700 500

sala guantes 500 500

sala jeringas 1,500 1,500

almacén 300 300

salidas suministros estériles 700 500 50

inspección defectos y roturas 1,000

Unidad de Preparación fórmulas

lavado botellas 300 300 50

preparación y llenado 500 500 50

inspección líquidos 1,000 50

Unidad Laboratorios

sala ensayo 500 500 30

mesa trabajo 700 30

trabajos delicados 1,000 1,000 30

Unidad Lavandería

clasificación y lavado 500

trabajo y planchado 500

máquina planchado 700

planchado ropa fina 1,000

sala costura 1,000

ILUMINACION : NIVELES MINIMOS RECOMENDADOS PARA HOSPITALES ( EN LUX )

Are

aLocalización

Niveles según U.S. Departament

of HealthNiveles según IES*

Niveles de Emergencia U.S.

Departament of HealthE

SP

EC

IAL

ES

* Illuminating Engineering Society Of North America

SE

RV

ICIO

S

Tabla 3: niveles de iluminación (3-4)

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Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 56 de 100

General Localizado General Localizado General Localizado

Unidad Cocina

general ( producción comidas ) 500 30

preparación y cocinado 700 30

juego bandejas paciente 500 30

lavado platos 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

caja 500

comedor 300

Unidad Mortuorio

espera familiares 200 200

reconocimiento 500 500

salida 150 150

cámaras frías 100 100

capilla 150 150

Sala Autopsias

Alumbrado general 1,000 1,000

Alumbrado mesa 25,000 25,000

Auditorio

sala, reuniones, juntas 150

exposición 300

actividades sociales 50

Unidad Librería

sala de estudio y notas 700

sala lectura 300

catálogos 500

archivos ( correspondencia ) 700

Unidad Administración

dirección 300

economato 300

personal 300

admisiones 300

caja 300

servicio social 300

Unidad Mantenimiento

general 300

banco trabajo vasto 500

banco trabajo medio 1,000

banco trabajo fino 5,000

sala pintura 500

almacén pinturas 100

instrumentos medida y ensayo 500

instrumentos medida y ensayo sensible 2,000

Manipulación Materiales

carga y descarga 200

almacenaje y clasificación 300

embalado y empaquetado 500

Salas de Máquinas

planta de calderas 100 30

sala de quemadores 200

tratamiento de agua 200 50

E.T. y C.G.B.T. 100

generador de emergencia 200 50

registro de potencia C.G.B.T. 100

Central telefónica 500 300

* Illuminating Engineering Society Of North America

TE

CN

ICA

EN

SE

ÑA

NZ

AA

DM

INIS

TR

AC

.S

ER

VIC

IOS

ES

PE

CIA

LE

S

ILUMINACION : NIVELES MINIMOS RECOMENDADOS PARA HOSPITALES ( EN LUX )

Are

a

Localización

Niveles según U.S. Departament of

HealthNiveles según IES*

Niveles de Emergencia U.S.

Departament of Health

Tabla 3: niveles de iluminación (4-4)

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X10

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X10

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X10

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Guía Nº 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

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Ingeniería Hospitalaria Revisión 2010

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Características principales 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.

Page 76: Ingeniería hospitalaria

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2010

Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 76 de 100

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

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Ingeniería Hospitalaria Revisión 2010

Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 77 de 100

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

lts/min.

Oxígeno

lts/min.

Vacío

lts/min.

Aire Aire

lts/min. Presión por boca 3.5

Kg./cm2

7 Kg./cm2 3.5 Kg./cm2 7

Kg./cm2 Internación 7 10 7

UTI adultos 7 25 30 7 25

UTI pediátrica 5 25 10 7 25

Quirófano 7 25 60 25

Partos 7 25

RRN 3 x 2 10 x 2

Neonatología 3 15 10 15

Imágenes 7 25 25 25

Resonancia 7 25 25 25

Laboratorio 50

RRN: recepción del recién nacido, se debe prever el nacimiento de mellizos o gemelos.

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Ingeniería Hospitalaria Revisión 2010

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Equipos accesorios a utilizar

Gas Equipos de utilización Aplicación Parámetro a

regular

Caudalímetro + humidificador Reanimado, ventilado,

nebulización (sin humidif) Caudal

Oxígeno

Reductor de presión Respiradores, mesa de

anestesia Presión

Caudalímetro Nebulización Caudal

Aire

Reductor de presión

Respiradores

Limpieza de material no

desechable

Presión

Vacío Regulador de vacío Aspirado de secreción

Aspirado de sangrado Depresión

Protóxido de

nitrógeno Reductor de presión

Mesa de anestesia (donde está

el rotámetro) Presión

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Ingeniería Hospitalaria Revisión 2010

Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 79 de 100

UTI

Recuperación RRN

Partos

Quirófano 1 Quirófano 2

Sala de máquinas

Aire - Vacío

Fuente de

oxígeno

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

RRN: recepción del recién nacido

UTI: unidad de terapia intensiva

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

Sector Quirúrgico

Page 80: Ingeniería hospitalaria

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2010

Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 80 de 100

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.

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Ingeniería Hospitalaria Revisión 2010

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Tabla de gases medicinales

Tabla de peso de caños de cobre redondos Peso por metro en gramos

Diámetros externos Espesor de pared [mm]

Pulgadas Milímetros 0.5 0.75 0.8 1 1.5 2

1/8 3.175 38 51 52 - - - 5/32 3.969 49 56 88 - - - 3/16 4.762 60 84 104 115 141 -

¼ 6.35 82 117 123 150 204 246 5/16 7.94 104 151 158 198 270 337 3/8 9.52 126 184 193 243 337 426 7/16 11.11 149 217 228 283 404 515

½ 12.7 171 251 265 331 470 602 9/16 14.29 193 284 300 379 537 694 5/8 15.88 215 317 336 418 604 783 ¾ 19.05 261 384 407 512 737 963

7/8 22.22 304 451 483 597 870 1143 1 25.4 349 530 556 690 1004 1320

1 1/8 28.57 394 584 618 776 1137 1500 1 ¼ 31.75 437 651 689 870 1272 1680

1 3/8 34.92 482 717 760 975 1404 1860 1 ½ 38.1 527 784 850 1047 1540 2037

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Ingeniería Hospitalaria Revisión 2010

Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 82 de 100

Guía Nº9: 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. Baterías de tubos de gases comprimidos

b. Tanques de oxígeno líquido móvil (termos)

c. Tanques de oxígeno líquido fijo

2. Aire

a. Baterías de tubos

b. Centrales compresoras de aire comprimido

3. 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.

Page 83: Ingeniería hospitalaria

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2010

Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 83 de 100

Capacidad de 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.

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Ejemplo de datos técnicos de compresores lubricados:

Mod Cilind. Pres. Max. Caudal RPM Tanque

Mod. Lts Pres. Máx. Trab. Pres. Prueba hid.

Kg/cm2 Lb/pulg2 L/min P3/min Kg/cm2 Lb/pulg2 Kg/cm2 Lb/pulg2

0.5 1 7 100 67 2.35 690 T02 30 10.5 150 15.75 224 0.5 1 7 100 67 2.35 690 T03 55 10.5 150 15.75 224

0.75 1 10.5 150 90 3.15 754 T04 70 10.5 150 15.75 224 1 1 12.5 180 138 4.72 570 T05 105 9 128 13.5 192

1 bb 2 bb 8.4 120 154 5.39 618 T05 105 9 128 13.5 192 1.5 bb 2 ab 14 200 158 5.53 666 T06 140 9 128 13.5 192 2 bb 2 bb 8.4 120 274 9.69 570 T06 140 9 128 13.5 192 2 ab 2 ab 14 200 192 7.17 618 T06 140 9 128 13.5 192

3 bb * 2 bb 8.4 120 385 13.5 620 T07 180 9 128 13.5 192

3 ab 2 ab 14 200 333 11.6 540 T08 250

9 128 13.5 192

3 abap

2ab 35 500 160 5.6 675 - - - - - -

5.5 bb *

2 bb 8.4 120 715 25 580 T09 340

9 128 13.5 192

5.5 ab 2 ab 14 200 618 21.6 525 T09 340

9 128 13.5 192

7.5 bb 2 bb 8.4 120 1037 36.3 440 T09 340

9 128 13.5 192

7.5 ab 2 ab 14 200 750 23.9 638 T09 340

9 128 13.5 192

10 bb 2 bb 8.4 120 1201 42 490 T10 500

11.5 163 17.25 245

12.5 ab

2 ab 14 200 1240 43.4 520 T10 500

11.5 163 17.25 245

15 bb 2 bb 8.4 120 1969 68.9 410 T10 500

11.5 163 17.25 245

*modelos que también se fabrican exentos de aceite.

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Ejemplo de características técnicas de los compresores exentos de aceite:

Modelos Ea08 Ea10 Paea01 Paea05

Potencia [CV] 3 5.5 2x3 2x5.5 Cilindros 2bb 2bb 2bb c/u 2bb c/u

Presión máxima [Kg./cm2]

8.4 8.4 8.4 8.4

Presión máxima [lb/pulg2]

120 120 120 120

Desplazamiento [nl/min.]

380 715 760 1430

Desplazamiento [CFM]

13.4 25 26.8 50

Tanque modelo T07 T09 T11 T12 Volumen tanque [lts.] 180 340 340 500

Velocidad de rotación [RPM]

620 580 620 580

Motor eléctrico 3 CV – 1400 RPM 5.5 CV – 1400 RPM 2x3 CV – 1400 RPM 2x5.5 CV – 1400 RPM Dimensiones (largo x

ancho x alto) 1500x450x900 1800x550x1100 1500x900x2000 1900x1200x2100

Peso con motor [Kg.] 126 210 235 370

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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 P.

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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)

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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:

Q0= 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 ti

q0 q0

q0

Algunos valores de k:

Pared exterior de ladrillos macizos (30 cm.) 1.62 Pared interior de ladrillos huecos (10cm) 2.40 Ventana corrediza 5 Piso sobre tierra 1 Techo de losa, contrapiso y baldosas. 1.5

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Suplemento por 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 N S

O NE Se

0%

No

-5%

So

5%

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)

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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 )

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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.

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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

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Guía Nº 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.

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Ingeniería Hospitalaria Revisión 2010

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La normalización, 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.

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El comité 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:

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• Filtrado absoluto 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

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Fig. 1

Fig 2

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Fig 3

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Tabla 1

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Actividades prácticas:

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.