Ingeniería Hospitalaria - Facultad de Bioingeniería

U.N.E.R. Facultad de Ingeniería / BioingenieríaIngenieríaHospitalariaGuías de Trabajos Prácticos 2013, 2do cuatrimestreDocentes:Prof. Titular:JTP:Auxiliar:Ing. José María FloresBioing. Mónica BaroliBioing. Diego Kadur

Guía Nº 2: Diseño y cálculo de líneas de baja tensiónIntroducción teóricaRevisión 2013-2Instalaciones eléctricas de baja tensión (BT)Las instalaciones de baja tensión son las alimentadas con tensiones no superiores a 1100 [V] en CA o1500 [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 eléctricosEstán 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 salidapara tomacorrientes. Deberán tener una protección para una intensidad no menor a 10 [A] yel 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 sedividirán los tomacorrientes por lo menos en dos circuitos. En cada panel, un circuito no debetener más de seis (6) tomacorrientes.Se recomienda no usar menos de 6 tomacorrientes en los paneles de cabecera de UTI, y nomenos de 9 por puesto de neonatología.En caso de ser el paciente tratado con aparatos electromédicos dependientes de la red, quesirven para intervenciones quirúrgicas o medidas de vital importancia (quirófano, UTI, etc.) yde ser necesario más de dos circuitos por puesto, se recomienda instalar el suministro enforma alternada (cruzada) desde dos redes.Se considera que el consumo de un panel de servicio hospitalario médico crítico tiene unconsumo aproximado de 6 [A]Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 3 de 103

Revisión 2013-2Para usos especiales:Son circuitos de tomacorrientes monofásicos o trifásicos que alimentan consumos unitariossuperiores 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.Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 4 de 103

Revisión 2013-2Tipos de Redes de distribución:Existen tres sistemas de puesta del centro estrella del transformador de la compañía distribuidorade energía eléctrica en baja tensión.Sistema ITEl esquema de distribución consta de las tres fases activas (RST). En ellas el neutro no estárígidamente conectado a tierra (está aislado o conectado a tierra por medio de impedancias deelevado valor).Sistema TNPor motivos técnicos y económicos este sistema es poco utilizado y no se darán muchos detalles delmismo.Sistema TTConsiste de una puesta a tierra de servicio conectada rígidamente a tierra de la cual se toma elconductor neutro, es decir que la distribución emplea 4 conductores, tres para las fases y uno parael neutro, mientras que el conductor de protección es provisto por el usuario, derivándolo de supuesta a tierra de seguridad. Este sistema es de gran importancia dado que es el actualmenteempleado en nuestro país para la distribución eléctrica en baja tensión, constituyendo el denominadosistema trifásico de tensiones de 3 x 380 / 220 [V].En los sistemas TT, el centro de estrella de los transformadores de alimentación está conectado alneutro y a la vez puesto rígidamente a tierra en ese punto. En las condiciones reales de una red seproducen desequilibrios en los consumos y circulación de corrientes por terceras armónicas queFacultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 5 de 103

Revisión 2013-2ocasionan que este conductor suela tener potenciales respecto de tierra superiores a la máximatensión de contacto admitida (24 [V]). Por esta razón nunca se debe emplear el neutro de lacompañía distribuidora de electricidad como conductor de protección, es decir que no se debenconectar al mismo las puestas a tierra de nuestra instalación.Transformadores de aislación de uso médicoLos transformadores de aislación de uso médico para redes IT, son máquinas estáticas destinadas aproveer alimentación de energía en instalaciones eléctricas de red aislada para salas del grupo 2 enlocales de uso médico, cumpliendo normas técnicas internacionales aplicables, como la IEC61558-2-15 y reglamentaciones vigentes en la República Argentina, como AEA90364 - Sección 710.Los requisitos de la Sección 710 tienen en cuenta las probabilidades de riesgos para las personas yen especial para los pacientes, que puedan ocasionar las corrientes eléctricas de fuga al pasar por elorganismo. Define tres tipos de salas de medicina humana y dental de acuerdo a su utilización y lasclasifica en: salas del grupo 0, 1, 2a y 2b.Los transformadores de aislación deben estar diseñados para satisfacer los requisitos relacionadosa las salas del grupo 2 (a y b), ya que en éstas es condición indispensable la instalación de una redaislada IT, a fin de lograr un suministro eléctrico seguro a los equipos electromédicos soportes devida y utilizados en intervenciones quirúrgicas.Una red aislada previene la ocurrencia del macroshock al personal médico y asegura la continuidaddel servicio eléctrico frente a la denominada primera falla. Además permite prevenir junto a otrasmedidas complementarias; como la supervisión permanente por medio de un monitor de aislación y lainstalación de una estructura equipotencial, la ocurrencia del microshock en los pacientes.La reglamentación 710 de la AEA, determina el uso de transformadores monofásicos y de aislaciónseca debido a su menor riesgo de incendio, contaminación y mayor confiabilidad para la prestaciónFacultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 6 de 103

Revisión 2013-2Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 8 de 103

Revisión 2013-2Asignación de distintos tipos de sala según la reglamentación AEA 710.GRUPO DEAPLICACIÓNTIPO DE SALA DE ACUERDO A LAUTILIZACIÓNTIPO DE UTILIZACIÓNMÉDICA0 Salas de internaciónSalas de esterilización para cirugíasSalas de lavado para cirugíasConsultorios de medicina humana y dental1 Salas para ecografíaSalas de internaciónSalas para terapia físicaSalas de masajesConsultorios de medicina humana y dentalSalas para diagnóstico radiológico y tratamientoSalas de parto2 a Salas de preparación para cirugíasSalas para hidroterapiaSalas para endoscopíasSalas para diálisisSalas para yesos quirúrgicosSalas de endoscopía2 b Salas para ambulatorios quirúrgicosSalas de examen intensivo con medicionesinvasivasSalas de recuperación post-quirúrgicaSalas de cirugíasSalas de guardia para tratamiento deemergencia: “Shock Room”Salas de examen intensivoSalas de cuidados intensivos (UTI)Salas para diagnóstico y tratamientos invasivos,guiados por imágenes (hemodinamia)Salas para cateterismo cardíaco para diagnósticoy tratamientoQuirófanos de obstetriciaSalas para diálisis de emergencia ó agudaSalas de neonatologíaNinguna utilización de equiposelectromédicosUtilización de equiposelectromédicos a través deaberturas naturales en elcuerpo, ó con intervencionesquirúrgicas menores (cirugíamenor)Operaciones de cirugía menor,sin introducción de catéteresen el corazón (sin riesgo demicrochoque)Operaciones de órganos detodo tipo (cirugía mayor).Introducción de catéteres enel corazón (cateterísmocardíaco), introducciónquirúrgica de partes deaparatos, operaciones de todotipo, mantenimiento de lasfunciones vitales con equiposelectromédicos, intervencionesa corazón abierto (riesgo demicrochoque)Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 9 de 103

Revisión 2013-2Esquema general de las instalaciones eléctricasEl reglamento de la AEA (Asociación Electrotécnica Argentina) dispone el siguiente esquema generalal que deben ajustarse las instalaciones eléctricas en inmueblesDonde:Tablero principalEs 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 yaparatos eléctricos.Tablero seccionalEs aquel al que acomete la línea seccional y del cual se derivan otras líneas seccionales o de circuito.Criterios de dimensionamiento de conductoresDimensionar un circuito, es determinar la sección de los conductores y, a corriente nominal, eldispositivo de protección contra sobrecorrientes.Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 10 de 103

Revisión 2013-2Reemplazando en la ley de Ohm se puede escribir:δρ2 = I ⋅ ⋅ lsSi consideramos el conductor completo A-a y B-b, la caída de tensión absoluta total será:lδ = 2⋅I⋅s . ρVemos claramente que, para un circuito en el cual ρ, l y s son constantes, la caída absolutade tensión δ, variará en forma proporcional a la corriente i.Si reordenamos la expresión U ii = U i - δ, deducimos que si se mantiene constante U i , alproducirse 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 u ii .Por lo tanto si aumentamos la corriente I, la tensión del receptor U ii disminuye.La caída de tensión porcentual por definición está referida a la tensión del receptor U ii y suexpresión es:Pu=δ ⋅100UiUiiI RU = ( − ) ⋅100 2 100=ii U iiU iiDe esta manera se puede concluir:δ ⋅100U = 2 I R 100iilδ = 2 I R = 2 I ρsI s = 2 ρ lδS= sección del conductor en mm 2Habitualmente, los datos disponibles son la caída porcentual de tensión Pu o la pérdidaporcentual de potencia Pp.Pu = 2 I R 100I= 2 R 2I 100 δ I 100 ψ 100= =UiiI Pii Pii Pii=PpReemplazando se obtiene:2 I ρ l 100s =PuUiiDonde:P ii = potencia en los bornes de la carga en [W].U i : tensión en bornes del generador [V]Uii: tensión en bornes del receptor [V]Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 12 de 103U ii

Revisión 2013-2Cálculo de la capacidad de conducción de corriente o cálculo térmicoLa 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 comocalor. 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 latemperatura 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 porcalentamiento” o bien, dada la complejidad de estos cálculos, se recurre a las tablas incluidas en lashojas técnicas de los fabricantes de cables.Las mismas están referidas a la tensión nominal y a los casos de instalación más corrientes: lainstalación en cañerías embutidas para los cables unipolares y al aire o en instalación enterrada paralos subterráneos.Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 13 de 103

Revisión 2013-2Para cables unipolares aislados en PVC según norma IRAM 2183, en cañerías embutidas o a la vista,se tiene:SecciónnominalDiámetromáximo dealambresdelconductorEspesordeaislaciónnominalDiámetroexterioraprox.Pesoaprox.Intensidaddecorrienteadmisible encañerías (2)Intensidaddecorrienteadmisible alaire libre(2)Caída detensión(3)Resist.Eléctricamáxima a20ºC yCCmm² mm mm mm Kg/Km. A A V/a Km. Ohm/Km.0,75 0,21 0,6 2,4 12 8 10 50 261,0 0,21 0,7 2,8 16 10,5 12 37 19,51,5 0,26 0,7 3,0 21 13 15,5 26 13,32 (1) 0,26 0,7 3,3 25 15,5 18 18 9,512,5 0,26 0,8 3,7 32 18 21 15 7,983 (1) 0,26 0,8 3,9 37 20 24 12 6,074 0,31 0,8 4,2 46 24 28 10 4,956 0,31 0,8 4,8 65 31 36 6,5 3,310 0,41 1,0 6,1 110 42 50 3,8 1,9116 0,41 1,0 7,9 185 56 68 2,4 1,2125 0,41 1,2 9,8 290 73 89 1,54 0,7835 0,41 1,2 11,1 390 89 111 1,2 0,55450 0,41 1,4 13,6 550 108 134 0,83 0,38670 0,51 1,4 16,1 785 136 171 0,61 0,27295 0,51 1,6 18,3 1000 164 207 0,48 0,206120 0,51 1,6 19,7 1250 188 239 0,39 0,1611) 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 seconsidera 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 sedeberán 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 demultiplicación será 0,7. En aire libre multiplicar por 1,12Para temperatura ambiente de 40ºC multiplicar por 0,89Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 14 de 103

Revisión 2013-2Verificación de las secciones mínimas exigidasDe acuerdo a la ubicación de los circuitos, el reglamento de la AEA (Asociación ElectrotécnicaArgentina) prevé las siguientes secciones mínimas (para conductores de cobre):Tipo de línea Tramo Sección mínima (mm2)Líneas principales Medidor - tablero principal. 4Líneas seccionalesTablero principal - tablero seccional -otros tableros seccionales.Líneas de circuito Tableros seccionales - tomas corrientes 2,5Líneas de circuito Bocas de luz 1,5Derivaciones y retornos a losinterruptores de efectoBocas de luz - llave interruptora. 1Conductor de protección Todos los circuitos. 2,52,5Instalaciones de fuerza motrizSon los que realizan la transmisión de energía para el accionamiento de motores de capacidadesrelativamente altas, generalmente trifásicos. En hospitales es el caso de los de ascensores, bombasde 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 susistema de protección.DistribuciónLa distribución de fuerza motriz se efectúa mediante redes trifásicas, generalmente de corrientealterna 3x380 [V]. La distribución monofásica en potencias elevadas no es aconsejable porquerequiere conductores de sección más elevada.El cálculo del ramal alimentador de fuerza motriz es similar al correspondiente a cualquier líneaseccional, por lo tanto será necesario conocer la corriente nominal (que se obtiene de la potencia yde la tensión de servicio) y la longitud del recorrido de los conductores. Se calcula la sección de losconductores a corriente nominal y se verifica a la caída de tensión.Factor de potenciaSe define como factor de potencia ó “cos ø” al cociente entre la potencia activa y la potenciaaparente, o sea:Cos ø = potencia activa / potencia aparenteFacultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 15 de 103

Revisión 2013-2- 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:SímboloCircuito con tresCircuito con cuatroCircuito con tresCircuito con cuatroSignificadoconductoresconductores (esquema conductores (esquemaconductores (esquema(esquema unifilar)unifilar)multifilar)multifilar)SímboloΩSignificadoLlave interruptoraunipolarBoca de techo para un Boca de pared para unefectoefectoTomacorrienteSímboloTablero deTablero deSignificadodistribución,distribución,TransformadorCaja de medidorprincipalsecundarioSímboloΩSignificado Masa puesta a tierra TierraInterruptordiferencialTomacorriente concontacto a tierraSímboloSignificado Relé magnetotérmico Relé magnético Relé térmico FusibleFacultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 16 de 103

Revisión 2013-2Problemas1) Considerar un consultorio de guardia tipo. Diseñar los circuitos eléctricos. Considerar que hayuna camilla, una lámpara de pie, un cardiodesfibrilador, un nebulizador ultrasónico, un aspirador,un equipo electrocardiógrafo, un oxímetro, un negatoscopio de dos cuerpos, un aireacondicionado 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 deiluminación y climatización.3) Calcular la línea necesaria para realizar el alumbrado y la provisión de potencia de un pasillo deun hospital de 50 mts. Cada 4 mts se debe colocar una luminaria de 40 W (en el techo) y sobrelas paredes se colocará, a cada lado y cada 5 mts, una caja conteniendo dos tomacorrientes de10 [A] c/u.4) Un servicio de radiología que se encuentra a 180 mts. lineales del tablero de entrada delhospital.a) Calcular la acometida del servicio considerando que la empresa que instalará el equipo de RX,(fijo de 2 puestos, de 30 KW, trifásico), solicita que la R entre los 2 puntos (Tableroprincipal-tablero seccional) no supere los 0.4Ω.b) Calcular los circuitos del servicio completo (equipo de RX trifásico, procesadora (4 [A]),iluminación general y secretaría).5) En una habitación se encuentra un equipo de esterilización por óxido etileno ( ETO):Calcular la sección de la/s línea/s eléctricas teniendo en cuenta los siguientes consumosesterilizadora: 4 [A] extractor de aire: 1 [A], lámpara: 40 [W], tomacorriente: 2 [A].Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 17 de 103

Revisión 2013-26) Un servicio de RX se divide en sala de revelado y sala de estudios. La sala de revelado posee: dosluces rojas (60 [W] de c/u), un extractor de aire con trampa de luz (100 [W]), 1 calentador deinmersión (2 [A]), una secadora de placas (600 [W]), una lámpara (100 [W]). En la sala del equipohay una lámpara (100 [W]) para iluminación general, un equipo de aire acondicionado de 3000Frigorías (5.3 [A]), y el equipo de RX trifásico de 500 mA. El tendido de línea en la sala derevelado se ha realizado con conductores de 2 mm 2 . Es correcto el diseño? Justificar.7) El servicio de lavadero de un hospital cuenta con 2 máquinas lavadoras idénticas de 90 Kg. Decapacidad de ropa seca, y un consumo de 2 HP c/u; 4 centrífugas de 30 Kg. y 2 HP c/u; 2secadoras de 60 Kg. Y 2 HP c/u y 1 planchadora de 80 Kg. Con un motor de ¾ HP. Todas lasmáquinas tienen alimentación trifásica (3 x 380 V). El sistema de iluminación consta de 12 tubosfluorescentes 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 deexamen y 1 luz de lectura. El servicio cuenta con 2 aires acondicionados, uno en cada lateral, 12luminarias suspendidas del techo, y 1 toma especial para un equipo de RX. Las dimensiones de lasala 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 tensiónc) Repetir el cálculo utilizando el método de calentamiento9) 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 paraconectar un equipo de RX rodante monofásico (inferior a 15 A). La iluminación general estáconstituida por 3 hileras de 5 tubos fluorescentes de 22 [W] c/u, ubicados de manera tal quequeda un tubo encima de cada cama y una hilera sobre el pasillo.Realizar el croquis de la instalación10) Consultar el costo en el mercado local de los conductores de:a) 1.5 mm 2 , 2.5 mm 2 , 4 mm 2 , 6 mm 2 , 10 mm 2b) Aproximadamente el costo de mano de obra por la instalación de 1 boca es de $70c) Calcular el costo de la instalación del ejercicio 9Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 18 de 103

Revisión 2013-2Trabajo 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 UTIb) Un puesto de quirófanoc) Una cama de internación.El resultado deberá expresarse en [A] por cama. (Sugerencia: relevar la chapa identificatoria decada equipo, esté o no conectado en ese momento. En internación verificar el consumo de cualquierartefacto 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 entregac. Sectores que abasteced. Tipo de arranque (manual o automático)e. Combustible empleadoFacultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 19 de 103

Revisión 2013-2Guía Nº 3: Elementos de protecciónIntroducción teóricaFusiblesLos fusibles son elementos de protección constituidos por un alambre o una lámina metálicadimensionados 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 latensión de servicio.Existen fusibles rápidos, para que la fusión ocurra en forma instantánea cuando se llega a unadeterminada 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 muysuperiores a la nominal.Elementos de protección y maniobraLos elementos que combinan las características de protección y maniobra pueden ser de tipotérmico, magnético o termomagnético.Los protectores magnéticos se utilizan para cortes rápidos y están constituidos por una bobina conun 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 condistinto coeficiente de dilatación (par bimetálico), soldados entre ellos en toda su superficie, quepor efecto joule sufren una curvatura que produce la desconexión de la instalación.Interruptores automáticos termomagnéticosCombinan características de maniobra y protección en un solo aparato, brindando protección tantocontra cortocircuitos como contra sobrecargas.En los mismos, la desconexión por corrientes de cortocircuito se realiza a través de un disparadorelectromagnético prácticamente instantáneo cuando las corrientes son de muy elevada intensidadfrente a los valores nominales. Tales corrientes se presentan al aparecer una impedancia muyreducida 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 circulaciónde la corriente de falla, debiéndose disponer cámaras de extinción de arco de diseño muy estudiadopara el manejo y control del arco derivado de tales intensidades.Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 20 de 103

Revisión 2013-2La desconexión por corrientes de sobrecarga se efectúa mediante un relé térmico formado por unbimetal, que se deforma al calentarse durante cierto lapso por la circulación de una corrientesuperior 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 laintegral 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 untiempo muy reducido, y ante una corriente ligeramente superior a la nominal opera en un tiempo masprolongado.Como consecuencia de la influencia de la temperatura ambiente y las operaciones previas, laactuación de la protección térmica presenta una banda de dispersión de funcionamiento, limitada poruna 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 delservicio 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 losinterruptores automáticos de sobreintensidad para usos domésticos y aplicaciones similares, que sonoperados 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 nominalesmenores a 440 V entre fases, corrientes nominales menores a 125 A y capacidad de cortocircuitonominal menor a 25 kA. Normalizan los tipo “B” (magnético no regulables entre 3 y 5 veces lacorriente nominal), los tipo “C” (magnéticos no regulables entre 5 y 10 veces la corriente nominal) ylos 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 elservicio continuo a la temperatura de referencia. Este valor no deberá exceder en más de un 25% ala corriente de carga nominal del circuito a proteger. Su valor está especificado por el fabricante, yuna 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 rupturalímite 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 característicosEn el frente de los interruptores automáticos, como mínimo, deberán figurar los siguientes datos:- Marca y tipo- Tensión de servicioFacultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 21 de 103

Revisión 2013-2- 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.CálculosLos circuitos de la instalación deben estar adecuadamente protegidos contra sobrecargas porinterruptores 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 plenacarga, la selección de la corriente nominal del interruptor con protección térmica debe ser tal quecumpla las siguientes dos condiciones:1) I c ≤ I n I ≡ I adc2) I ft ≤ 1,45 I adcDonde:Ic: corriente de carga del circuitoInI: corriente nominal del interruptor de protecciónIadc: corriente admisible en el conductor del circuitoI ft : 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 comomáximo I ft =1,45 I n I; 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 funcionamientomínimo y una de máxima; que depende de la temperatura ambiente y del estado previo de carga.Interruptores diferenciales por corriente de fugaEl interruptor diferencial es un aparato destinado a producir el corte de la corriente eléctricacuando por causas accidentales, desperfectos o maniobras defectuosas una persona queda bajo losefectos de aquélla; se emplea para complementar las medidas clásicas de protección contracontactos directos.Los interruptores diferenciales están diseñados para funcionar automáticamente cuando lacorriente de fuga exceda un valor de 30 mA y en 0,03 segundos. Deben cumplir con las normasIRAM 2301 e IEC 1008.La corriente diferencial de defecto a tierra se presenta al aparecer una impedancia reducida entrela tierra y un punto destinado a estar a un potencial diferente durante el servicio normal. Éstopuede suceder por el contacto accidental de un elemento bajo tensión por parte de una persona enFacultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 22 de 103

Revisión 2013-2contacto con la tierra, que puede originar su muerte; o bien por una falla en la aislación a tierra deun conductor de la carga, que genera una pérdida de energía y en los casos más graves puede darlugar a un incendio.Resulta conveniente recalcar que el interruptor diferencial no provee protección al aparecer unaimpedancia reducida sólo entre puntos de la instalación destinados a estar a potenciales diferentesdurante el servicio normal. Ésto puede ocurrir por el contacto accidental de dos o más conductoresenergizados por parte de una persona, o bien por una falla en la aislación entre los conductores de lainstalación.Por lo tanto, el interruptor diferencial debe estar acompañado por otros elementos que proveanprotección ante sobrecargas y cortocircuitos (como fusibles ó interruptores termomagnéticos).Estos pueden hallarse antes o después de los diferenciales, de acuerdo con la conveniencia o lasreglamentaciones locales vigentes, y asimismo deben estar adecuadamente coordinados.Los interruptores diferenciales generalmente se fabrican con una intensidad residual de operaciónnominal de 300 mA ó 30 mA. La protección de la vida humana se consigue con la utilización deinterruptores diferenciales con una sensibilidad igual o menor a 30 mA. Los interruptores de 300mA sólo se emplean para la protección contra incendios y en industrias.Funcionamiento del interruptor diferencialLos interruptores diferenciales del tipo de desenganche directo, esto quiere decir que la aperturadel interruptor está comandada directamente por la corriente de fuga.Este principio de funcionamiento está basado en la suma vectorial de las intensidades de corrientede línea de un circuito eléctrico.Para el caso de interruptores diferenciales monofásicos y en condiciones normales (aislaciónperfecta) esta suma es igual a cero (Fig. 1).Cuando se presenta un fallo, (aislación defectuosa de las instalaciones o aparatos) se establece unacorriente de fuga a tierra que hace que ésa suma vectorial sea distinta de cero (Fig. 2). En este casola intensidad de corriente "entrante" I1, en un aparato o instalación, es distinta de la saliente l2.Porque ésta se divide en dos partes, una que retorna como I2 y la otra If, que se deriva a tierra.Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 23 de 103

Revisión 2013-2Los 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 proteccionesLa continuidad del servicio es una exigencia de una instalación moderna. La falta de una adecuadaselectividad puede provocar la apertura simultánea de más de un elemento de protección situadoaguas arriba de la falla.Las protecciones de sobrecarga y cortocircuito instaladas en las cajas de acometida, tablerosprincipales y seccionales deben tener una actuación selectiva frente a los ocasionales cortocircuitoso sobrecargas, es decir que debe accionarse la protección correspondiente al circuito o la máspróxima 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 amperométricaSe obtiene separando los umbrales de los relés instantáneos (o de corto retardo) de losinterruptores automáticos sucesivos. Es decir que se actúa sobre el valor de las corrientes dedisparo im. Se puede obtener una selectividad total mediante la utilización de interruptoreslimitadores.Se usa, sobre todo, en distribución terminal.Selectividad cronométricaSe obtiene por el escalonamiento de los tiempos de disparo (td) de los interruptores; por lo queéstos deben estar equipados con relé de disparo de corto retardo.Las temporizaciones pueden ser de varios tipos, por ejemplo:Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 25 de 103

Revisión 2013-2Dimensionamiento de las proteccionesConsiste en determinar el valor de la corriente nominal de los elementos de protección adoptados(ej. Disyuntor diferencial + interruptores termomagnéticos) de forma de evitar el recalentamientode los conductores por sobrecargas y cortocircuitos.En el tablero principal la protección puede consistir en un interruptor automático termomagnéticobipolar de 63 A.En el tablero seccional la protección se conforma con un disyuntor diferencial bipolar de 63 A ycorriente de fuga de 30 mA., respaldados por interruptores termomagnéticos bipolares cuyodimensionamiento 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, concapacidad nominal de conducción de 18 a le corresponde un interruptor con rango de 15-20 A., y parael circuito 4 con conductor de 1,5 mm2 uno de rango 10-15 A.En base a ellos el esquema general de la instalación sería:1- fusible de la concesionaria de electricidad 100 A.2- medidor de energía eléctrica.3- interruptor trifásico termomagnético de 63 A.4- interruptor diferencial de 63 A. Y i = 30 mA.5- interruptor bipolar termomagnético de 15 A para el circuito 4 y de 20 A para los demás.Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 27 de 103

Revisión 2013-2ANEXO: Ejemplo de valores comerciales de llaves termomagnéticasMarca SiemensDESCRIPCION, DETALLES E IMAGENES:Los interruptores termomagnéticos protegen los cables y conductores de sus instalaciones eléctricascontra 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 corrientesAmplio rango de corrientes nominales• Los interruptores termomagnéticos tienen el más extenso rango de corrientes nominales, cubriendocon 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 C0,5 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)-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. (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)-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)Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 28 de 103

Revisión 2013-2-2 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)---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)---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)-------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. (5SX4340-7)50 Amp. (5SX4350-7)63 Amp. (5SX4363-7)80 Amp. (5SX4380-7)100 Amp. (5SX4391-7)125 Amp. (5SX4392-7)--------40 Amp. (5SX4440-7)50 Amp. (5SX4450-7)63 Amp. (5SX4463-7)80 Amp. (5SX4480-7)100 Amp. (5SX4491-7)125 Amp. (5SX4492-7)Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 29 de 103

Revisión 2013-2ANEXO: Ejemplo de valores comerciales de interruptores diferenciales Marca SiemensLos interruptores diferenciales son los productos que protegen su vida contra losriesgos de descargas eléctricas o electrocución y eliminan las posibilidades deincendios en las instalaciones eléctricas:Características principales:• Aplicables para corrientes de defecto alternas, continuas pulsantes filtradas ysin 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 paraseñalización de estado, bloques de protección diferencial adosables a losinterruptores termomagnéticos, etc.BIPOLARES 10MA DE SENSIBILIDADInterruptor Diferencial Bipolar In: 16A, 10mA (5SM1111-0)BIPOLARES 30MA DE SENSIBILIDADInterruptor 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 SENSIBILIDADInterruptor 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 SENSIBILIDADInterruptor 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 SENSIBILIDADInterruptor Diferencial Tetrapolar In: 40A, 300mA (5SM1644-0)Interruptor Diferencial Tetrapolar In: 63A, 300mA (5SM1646-0)Interruptor Diferencial Tetrapolar In: 80A, 300mA (5SM1647-0)Interruptor Diferencial Tetrapolar In: 125A, 300mA (5SM3645-0)Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 30 de 103

Revisión 2013-2Problemas:1) En un quirófano de cirugía general un circuito de tomacorrientes está protegido por uninterruptor 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 siguientesconsumos: esterilizadora 4 [A], extractor de aire 1 [A], lámpara: 40 [W],tomacorriente 2[A].b. Utilizando un interruptor termomagnético proteger los circuitos calculados en elpunto a. Indicar cómo se obtiene el valor del mismo.3) Un esterilizador por vapor monofásico, posee dos resistencias que en conjunto consumen2300[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 interruptortermomagnético de 10 A.a. Indicar si con esta instalación la máquina funcionará correctamente (justificarconductor y protección).b. Realizar la curva tiempo–corriente del interruptor termomagnético, sabiendo quepara 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 fabricantese 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 equipob. Calcular la protección térmica del interruptor termomagnético correspondiente.5) Realizar el diseño de las protecciones del ejercicio 9 de la guía 2.Facultad de Ingeniería – Bioingeniería - U.N.E.R. Página 31 de 103

Revisión 2013-2Trabajo de laboratorio1) Armar el siguiente circuito:AaCarga220 VLlaveTérmicaVariar la carga, medir la corriente, el tiempo de accionamiento y levantar la curva de funcionamientodel 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 Práctico1. Considerando los planos adjuntos diseñar la instalación eléctrica completa.2. Realizar los planos de instalaciones según norma.3. Presentar la memoria de cálculoEl trabajo se debe realizar en grupo.U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 32 de 103

Revisión 2013-2Sector de internaciónSector de áreas críticasU.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 33 de 103

Revisión 2013-2Sector quirúrgicoU.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 34 de 103

Revisión 2013-2Guía 4:Puesta a TierraIntroducción teóricaUna instalación de puesta a tierra se compone de:• Dispersor• Conductor• ColectorLos electrodos (dispersores) se definen como un cuerpo metálico puesto en íntimo contacto con el terrenoy destinados a dispersar en éste las corrientes eléctricas. Se clasifican en:• Pica o jabalina• Placa• Anillo• MallaMétodos para calcular electrodos1. PicasdρLMétodo convencionalRt = ρLSiendo ρ la resistividad del terreno en [Ω.m]Método de DwightRt = 0.366 ρ log 3L.ldU.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 35 de 103

Revisión 2013-2Terrenos Heterogéneosdρ1HLρ2Si p2 < p1 :L' = ( L - H ) + p2 Hp 1siendo:L' : Longitud equivalenteH >> dPor DwightR = 0.366 p2 log 3 L'L' dPor el método aproximadoR = p2L'Si p1 < p2, se desprecia la parte enterrada en p2L' = HPor DwightR = 0.366 p1 log 3 L'L' dPor el método aproximadoR = p1L'Influencia recíproca:Cuando se aumenta el número de picas se debe tener en cuenta el área de influencias recíprocas, ya que sise las coloca muy cerca pueden llegar a actuar como una sola. A título orientativo la distancia entre picasdebe ser mayor a 5 veces su longitud.Estas influencias recíprocas dependen de la cantidad de jabalinas y de la distancia de separación. Rtotal sepuede calcular entonces como:Rtotal = Rind (1+ δR) .nº de picasU.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 36 de 103

Revisión 2013-2δR es un valor (entre 0 y 1) que se debe tomar de la gráfica, para determinar el porcentaje de variaciónde la resistencia de tierra resultante con relación al número de electrodos colocados en paralelo y suseparación.2. AnilloAρMétodo simplificadoRt = ρt .PP = perímetroU.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 37 de 103

Revisión 2013-23. Mallap = perímetroAL = suma de todos los ladosMétodo simplificadoRt = ρ .LL = sumatoria de todos los lados que componen la malla. (Longitud de los conductores activos)Método de SchwarzR = 0.318 ρ ( 2.303 log L 2 + k 1 L - k 2 )L d h AD = diámetro del conductor.K 1 y k 2 de los diagramas y dependen de A, h y las dimensiones de la malla.U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 38 de 103

Revisión 2013-2Los coeficientes k1 y k2 deben extraerse de las curvas a, para valores despreciables de la profundidad. Delas curvas b para profundidad 1/10 de la raíz cuadrada del área y de la curva c para profundidad 1/6 de laraíz cuadrada del área.Profundidades normales de implantación: malla apartadah = 0,60 m, malla separada h = 0,80 mANEXO: Norma IRAM 2309Jabalinas para hincar de acero revestido por cobre (254 micrones)Denominación IRAM Diámetro LargoJL 1415 12,6 mm 1500 mmJL 1420 12,6 mm 2000 mmJL 1430 12,6 mm 3000 mmJL 1615 14,6 mm 1500 mmJL 1620 14,6 mm 2000 mmJL 1630 14,6 mm 3000 mmJL 1815 16,2 mm 1500 mmJL 1820 16,2 mm 2000 mmJL 1830 16,2 mm 3000 mmJL 1015 9,0 mm 1500 mmJL 1020 9,0 mm 2000 mmU.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 39 de 103

Revisión 2013-2Problemas1) Calcular una malla mediante el método de Schwarz. La malla es 20 [m] de largo y 10 [m] de ancho,consta de 3 travesaños verticales de cable de acero de 1 [cm] de diámetro colocados a unaprofundidad 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] ydispuesto de modo que forme un cuadrado de 10 [m] de lado. Dicho cuadrado se complementa con 4picas situadas en los vértices y enterrados a 5 [m]. Cables y picas forman por lo tanto un conjuntounido 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 detrabajo completos (dimensiones 6 x 5 x 3 mts), considerando que se dispone sólo de jabalinas de 3 mtsde longitud. ρ = 80 [Ωm].4) En un quirófano se midió una resistencia de puesta a tierra de 8 Ω. El sistema está formado por unapica de 3 metros de longitud y la resistencia del terreno es de 24 [Ωm]. Explicar y calcular una formapráctica 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 unservicio de terapia intensiva. La resistividad del terreno es de 50 [Ωm]. La superficie del servicio esde 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 TerapiaIntensiva. Se desea realizar el cálculo de los electrodos necesarios para configurar la puesta a tierradel 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 1.077.22 1.6536.9Trabajo de laboratorioUtilizando un telurímetro medir la puesta a tierra del laboratorio de Electrotecnia.U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 40 de 103

Revisión 2013-2Armadura: parte móvil del contactor que forma parte del circuito magnético. Desplaza los contactosprincipales 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 quecesa la fuerza de atracción.Cámaras de extinción o apagachispas: son los recintos en los que se alojan los contactos y que producenque 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 tablerode montaje, mediante tornillos o riel Din.Funcionamiento del contactor electromagnéticoCuando la bobina del contactor se excita por la circulación de corriente, el núcleo atrae a la armadura yarrastra los contactos principales y auxiliares, estableciendo el circuito entre la red y el receptor. Estedesplazamiento 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 lospolos y del resorte de retorno de la armadura móvil.El circuito magnético está preparado para resistir los choques mecánicos provocados por el cierre y laapertura de los contactos y los choques electromagnéticos debidos al paso de la corriente por las espirasde 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 enparalelo y los de parada en serie con la bobina.SímbolosContacto normal abierto (k impar)Contacto normal cerrado (k par)U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 42 de 103

Revisión 2013-2Pulsador normal cerrado (parada)(p)Pulsador normal abierto (arranque)(a)Protector térmico( normal cerrado) (t°)Interruptor (s)Conmutador(c)U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 43 de 103

Revisión 2013-2Problemas1. Realizar el circuito de comando y potencia de un contactor que se utiliza para iluminación delestacionamiento 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 tablero2. 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 cerradoCierre automático (invirtiendo la marcha al motor)Luces indicadoras en el tablero3. La mesa basculante de un equipo de RX funciona con movimientos (90º a -15º). Se utiliza un motortrifásico de 0.75 KW. Realizar el esquema de mando teniendo en cuenta que se acciona con una palancapequeña hacia un lado y otro dependiendo sea el movimiento hacia arriba o abajo. Tiene dispositivos defin 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 dossensores, uno de testigo para el circuito de calefacción y otro para el circuito de alarma. La consignase fija en 36,5ºC y la temperatura máxima en 38ºC. El sistema se desconecta si se llega a latemperatura máxima. En el frente existen indicadores lumínicos de: encendido, calefacción, bajatemperatura, temperatura óptima.5. Diseñar el arranque estrella – triángulo de un motor que contemple la inversión de la marcha del mismo.U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 44 de 103

Revisión 2013-2Trabajo de LaboratorioUn equipo de esterilización por vapor, posee resistencias eléctricas (aprox. 700 W) comandadas por uncontactor. Éstas se encienden con el equipo y se mantienen hasta el final del ciclo. Además el equipoconsta de una bomba para hacer vacío, con motor trifásico en estrella, que funciona durante 30 segundosdespués de encendida la máquina.Posee un pulsador de parada de emergencia que aborta el ciclo y apaga el equipo.Realizar los esquemas de mando y potencia e implementarlo.Circuito de comando:FASENCKR1NANC TIMERBR TIMBFASECircuito de potencia:BORNERABOMBARSTNXYZUVWBBRResistenciaU.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 45 de 103

Revisión 2013-2Guía Nº 6: Diseño De Alumbrado De InterioresIntroducción teóricaUna vez conocidos los datos del local a iluminar mediante alumbrado general y las luminarias que se van autilizar, es posible calcular el número de luminarias necesarias para producir tal iluminación. En el caso delos alumbrados local y general localizados, es preciso evaluar la iluminación en el punto de localización de latarea visual propiamente dicha, puesto que la iluminación media de todo el local es menos significativa.Método de cálculo de los lúmenesAl emplear el método de los lúmenes han de tenerse en cuenta cinco puntos fundamentales:Punto 1. Determinación del nivel de iluminación requeridoValores tabulados, mencionan muchas de las tareas visuales más comunes en un hospital, junto con lacantidad de iluminación que ha de proporcionarse para cada una de ellas. Estas recomendacionesrepresentan valores mínimos en el lugar mismo de la tarea visual de acuerdo con la práctica actual; la totalcomodidad visual puede exigir niveles muy superiores.Punto 2. Determinación del coeficiente de utilizaciónEl 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 lúmenestotales generados por la lámpara. Es un factor que tiene en cuenta la eficacia y la distribución de laluminaria, 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 ysuelo. A causa de las múltiples reflexiones que tienen lugar dentro de un local, una parte de luz pasa haciaabajo a través del plano imaginario de trabajo más de una vez, por lo que en algunas circunstancias elcoeficiente de utilización puede sobrepasar la unidad.Los locales se clasifican de acuerdo con su forma en diez grupos, identificados por el valor de su relaciónde la cavidad del local. La relación de la cavidad del local (RCL) puede calcularse como sigue:Relación de la cavidad del local= 5H ( longitud + ancho)Longitud x anchoU.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 46 de 103

Revisión 2013-2Donde h es la altura de la cavidad (ver Fig. 1).Figura 1: esquema de un recinto interiorLa relación de la cavidad puede determinarse también mediante tabla.Los datos técnicos para distintas luminarias vienen recogidos en la tabla 7. El coeficiente de utilizaciónbuscado puede determinarse entonces para la propia relación de la cavidad del local y las reflectanciasapropiadas de la pared y de la cavidad del techo. Para luminarias montadas o empotradas en el techo, lareflectancia de la cavidad del techo es la misma que la del techo real. Para lámparas suspendidas, encambio, 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 paradeterminar 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 ladel 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 luzA partir del día en que una instalación de alumbrado nueva se pone en funcionamiento, la iluminación vasufriendo cambios constantes a medida que las lámparas envejecen, las luminarias acumulan suciedad y sehace 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 depérdida que deben tenerse en cuenta. De algunos de ellos puede hacerse una estimación y otros se puedenevaluar basándose en gran número de datos de ensayo o de informaciones suministradas al respecto. Estosocho factores son:U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 47 de 103

Revisión 2013-21- 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 enunas 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 apuntePunto 4. Cálculo del número de lámparas y luminarias requeridas.Núm. lámparas=Lúmenespor lámparaNivel luminoso [lux] x Sup.[mxcoef.utilizaciónxfactor conservaci ón2]Núm. luminarias =Núm.lámparasLámparas por luminariaPunto 5. Fijación del emplazamiento de las luminariasLa colocación de las luminarias depende de la arquitectura general y dimensiones del edificio tipo deluminaria, emplazamiento de las salidas de conductores existentes con antelación, etc.Para conseguir una distribución uniforme de iluminación sobre una zona, no conviene excederse de ciertoslímites en la relación "espacio entre luminarias-altura de montaje”. La columna "separación entre luminariasno superior a" de las tablas del coeficiente de utilización (tabla 7) da las máximas relaciones admisiblesentre la distancia entre luminarias y altura de montaje sobre el plano de trabajo, para los tiposconsiderados. En la mayoría de los casos es necesario colocar las luminarias más próximas de lo que indicandichas máximas, a fin de obtener los niveles de iluminación requeridos. Los equipos fluorescentes debenmontarse con frecuencia en filas continuas.U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 48 de 103

Revisión 2013-2EjemploUna sala de esterilización de 7,20 [m] de ancho, 9,60 [m] de largo y 3,75 [m] de altura, se va a iluminar conalumbrado general, con luminarias compuestas de lámparas fluorescentes suspendidas a 60 [cm.] del techo.Calcular el número de ellas y su distribuciónDatos: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 (mínimovalor recomendado)Punto 2: se determina la RCL mediante la fórmula o bien mediante la tabla 6.Con los datos deLargo = 9,60 [m]Ancho = 7,20 [m]Altura de la cavidad = h = h cl 2,40 [m] ( ver fig. 1)Por fórmula RCL = 2,9Por tabla 6 = 2,5Se adopta un valor de RCL = 3Como 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 = h ct = 0,6 [m].Esto da como resultado:RCL = 0,73 (de fórmula)RCL = 0,6 (de tabla)Se adopta un valor de RCL = 0,67Con este valor de RCL en la tabla 5 (reflectancias efectivas de cavidad), se toma para:Reflectancia del techo = 80 %Reflectancia de las paredes = 50 %Un valor de reflectancia efectiva de cavidad para el techo de 70%U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 49 de 103

Revisión 2013-2Luego en la tabla 7 para la luminaria antes mencionada, RCL = 3, la nueva reflectancia de techo (70%) y lareflectancia de las paredes (50%) se obtiene un coeficiente de utilización (Cu) = 0,52Si las luminarias estarían empotradas en el techo, la reflectancia de la cavidad del techo es la misma que ladel 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 = 0,952. Tensión de alimentación de las luminarias = 1,003. Variaciones de la reflectancia y transmitancia de la luminaria = 0,984. Fallo de lámparas = 1,005. Temperatura ambiente de la luminaria = 1,006. Luminarias con intercambio de calor = 1,007. Degradación luminosa de la lámpara, según la tabla 15 es una f40 CW y de la tabla 8 para12 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 categoríaV, se toma en la tabla 18 la gráfica para dicha categoría y dentro de esta la curva de muy limpio, unvalor 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 = 0,75Punto 4: cálculo del número de lámparas y luminarias requeridas:Aclaración: los lúmenes por lámpara se obtienen de la tabla 8Núm. Lámparas = 300 lux * 7,2[m] * 9,6[m] = 16.61 => 173200 lum * 0,52 * 0,75Cada luminaria posee 2 lámparas, se toma el número de lámparas igual a 18.Núm. Luminarias = 18 = 92Punto 5: fijación del emplazamiento de las luminarias. A modo de hacer más uniforme la distribución de lasluminarias se toman 10 en vez de 9, las luminarias no deben exceder la separación de 1,2 [m] * altura demontaje sobre el plano de trabajo, según la tabla 7. Por lo tanto no deben separarse más de 2,88 [m] unasde otras.U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 50 de 103

Revisión 2013-2La disposición de las luminarias que se muestra es una de muchas posibles, (no está a escala).N: núm. Luminarias = 5R: núm. De filas = 2A: ancho del local = 7,2 [m]l: largo del local = 9,6 [m]L / 2NL / NA / 2RA / RCálculo de lámparas germicidasEl número de lámparas germicidas requerido para la irradiación de una habitación depende del áreay la altura de techos de la misma, y del tipo y eficacia de la linterna utilizada. Los cálculos se pueden haceraplicando la siguiente fórmula:Núm Lámparas =Intensidad RecomendadaIntensidad UV x vatio de lámpara x Potencia UV de la lámpara en Vatios x FMIntensidad recomendada: es la intensidad media efectiva recomendada de emisión ultravioleta enmiliwatios por metro cúbico, sobre el volumen de aire que existe por encima de la altura de montaje de lalinterna. Estos valores, que están en las listas de la tabla 11, dependen sólo de la distancia entre la linternay el techo. Debido a que los microorganismos están sólo expuestos a la acción germicida mientras están enel aire superior, cuanto menor sea el volumen del aire irradiado en relación con el volumen total de lahabitación, menor será el tiempo expuesto. Y como el efecto letal es proporcional al producto del tiempoexpuesto y de la intensidad, se requerirán elevadas intensidades de ultravioleta cuando la linterna estémuy próxima al techo. Al establecer las intensidades recomendadas en la tabla, se supone una altura demontaje de 2,15 metros. Así, la distancia entre la linterna y el techo es la altura de éste, menos 2,15metros.U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 51 de 103

Revisión 2013-2Intensidad ultravioleta por vatio de lámpara: es la intensidad normal de energía ultravioleta, enmilivatios por metro cúbico de aire irradiado, producida por un vatio de energía ultravioleta emitida por lalámpara desnuda. La tabla 11 da la información para linternas directas e indirectas en habitaciones dediversas 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 lairradiación de habitaciones pueden encontrarse en la tabla 10.Mf (factor de mantenimiento o conservación): es el número que representa la pérdida deintensidad ultravioleta que necesariamente hay que tener en cuenta, causada por la depreciación de laemisión de la lámpara y por la acumulación de suciedad sobre ésta y la linterna. Los factores deconservación más apropiados en la mayoría de los casos son los de 0,70 y 0,80 para instalaciones queemplean lámparas "Slimline" o de cátodo frío, y de 0,65 y 0,75 para las de cátodo caliente. La cifra exactaelegida depende tanto de las condiciones atmosféricas y del plan de limpieza como del tipo de lámpara, yes el producto del factor de conservación de la linterna por el de la lámpara. La emisión ultravioleta normala 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 0,88de la emisión nominal.El factor de conservación de las linternas, dejando un margen para la suciedad conjunta de lapropia linterna y la lámpara, es mejor que para la mayor parte de equipos de alumbrado, ya que en laslámparas germicidas, una gran parte de la superficie reflectora es vertical o cóncava hacia abajo y recogepoca suciedad en proporción. Con buenas condiciones atmosféricas y frecuentes limpiezas, un valor delfactor 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 factorde conservación de la linterna seleccionada sobre la base de las condiciones supuestas, debe sermultiplicado por la cifra de conservación de la lámpara apropiada.U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 52 de 103

Revisión 2013-2Problemas: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 deexamen que se encuentra en c/u de las cabeceras de cama. Considerar las dimensiones de la sala ydemás factores como parte del diseño.5. Calcular el número de lámparas germicidas requerido para una sala de 7.30 x 9.15 y altura 3.05 [m]6. Se dispone de una sala de internación con las siguientes dimensiones:Ancho = 7,30 [m], largo = 12,20 [m], alto= 2,75 [m]La reflexión del techo es del 80 %, y la de las paredes 50%, buena conservación de luz.Realizar el diseño de iluminación general, inclusive con el croquis de disposición de las luminarias.U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 53 de 103

Revisión 2013-2Tablas de luminotecniaMagnitud Símbolo Unidad Definición de la unidad RelacionesFlujo emitido en un ángulo sólidoFlujo luminoso Φ Lumen [lm]unidad por una fuente con una Φ = i / ωintensidad luminosa de unacandela.Rendimiento Η Lumen por vatio [lm/w]Flujo luminoso emitido por unidadde potencia.Η= Φ / wCantidad de luz QLumen por segundo Flujo luminoso emitido por unidad Q = Φ T[lm s] de tiempo.1/60 de la intensidad luminosa porIntensidadcm 2 del “cuerpo negro” a laI = Φ / ωICandela [cd]luminosatemperatura de fusión del platino(2.046 °k) .Iluminancia E Lux [lx]Flujo luminoso de un lumen que E = Φ / srecibe una superficie de 1 m 2Luminancia L Candela por m 2 [cd/m 2 ]Intensidad luminosa de unacandela por unidad de superficie.L = I / STabla 1: resumen de las magnitudes y unidades luminosas fundamentales.U.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería Página 54 de 103

Ingeniería Hospitalaria Luminotecnia - TablasCaracterísticasTipos de lámparasIncandescenciaIncandescencia conFluorescentes tubularesFluorescentes compactasVapor de mercurioHalogenuros metálicosSodio alta presiónSodio baja presiónRendimiento Vida útil Color de Rendimiento Conexión Encendido tiempo de Reencendido( lm / W ) ( horas ) la luz en color a la red calentamiento en caliente20 1000 Blanco Cálido 100 Directa Inmediato Inmediato30 3000 Blanco 100 Directa Inmediato Inmediato100 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.Tabla 2: Características de las lámparasU.N.E.R. - Facultad de Ingeniería – Bioingeniería pág 55 de 103 Página 55 de 70

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2AreaHOSPITALIZACIONILUMINACION : NIVELES MINIMOS RECOMENDADOS PARA HOSPITALES ( EN LUX )LocalizaciónNiveles según U.S.Departament of HealthNiveles según IES*General Localizado General Localizado General LocalizadoHabitaciones de enfermosalumbrado general 100 200alumbrado de cuidados 200 200alumbrado lectura normal 300 300alumbrado lectura reducida 150 150alumbrado examen médico 1,000alumbrado de posición noche (suelo) 5 a 15 5Cuidados Intensivosalumbrado general 300 300alumbrado localizado ( examen médico ) 1,000 1,000 1,000Sanitariosalumbrado sanitarios 300 300alumbrado espejo 500Puesto de enfermeraalumbrado general ( día ) 700 700 50alumbrado general ( noche ) 300 300 50Circulación ( pasillos y escaleras )alumbrado escaleras 200 200 30alumbrado normal ( pasillos ) 200 200 10alumbrado reducido ( pasillos ) 30 30 10alumb. de zonas de operaciones y Lab. 300 300 10Salas de día ( enfermos y visitantes )alumbrado general 100 100alumbrado lectura y juego 300 300Preparación cuidadosalumbrado generalalumbrado localizado 300Unidad Utilityalumbrado general 200alumbrado localizado área trabajo 500Vestíbulosalumbrado día 500 500alumbrado noche 200 200Unidad Officealumbrado general 150alumbrado área trabajo 300Salas de Esperaalumbrado general 200 200alumbrado de lectura 300 300Unidad Pediatríasala lectura 300 300sala juegos 300 300sala cunas 300 200 20sala camas 100 100 20Unidad Neonatologíaalumbrado general 300 300alumbrado cuna ( examen ) 1,000 1,000 100mesa de examen y tratamiento 2,000 1,000Vestuariosalumbrado general 300 300alumbrado espejo 500 500Despachos MédicosDespachos Médicos 300Preparación alimentosalumbrado general 300 300alumbrado localizado 400* Illuminating Engineering Society Of North AmericaFacultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 56 de 103Niveles de EmergenciaU.S. Departament ofHealth

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2AreaESPECIALESTabla 3: niveles de iluminación (1-4)ILUMINACION : NIVELES MINIMOS RECOMENDADOS PARA HOSPITALES ( EN LUX )LocalizaciónNiveles según U.S. Departament ofHealthNiveles según IES*Niveles de Emergencia U.S.Departament of HealthGeneral Localizado General Localizado General LocalizadoUnidad Operatoriasala anestesia 300 300salas de anestesia almacén 200 200sala postanestesia 300sala lavado instrumental 1,000 1,000vestuarios 300sala esterilización ( secundaria ) 300 300preparación de medicamentos 300 300Sala Operaciónalumbrado general 1,000 2,000campo operatorio 25,000 25,000 25,000Salas recuperación post operatoriaalumbrado general 300 300alumbrado localizado 1,000 1,000 100Unidad partoszona limpio 300 300zona sucio 300 300Dilataciónalumbrado general 200 200alumbrado localizado 1,000 1,000Salas de Partosalumbrado general 1,000 1,000Campo operatorio 25,000 25,000 25,000Salas de Recuperaciónalumbrado general 300 300alumbrado localizado 1,000 1,000 100Sala de Urgenciasalumbrado general 1,000 1,000alumbrado localizado 20,000 20,000 20,000Unidad Dental ( espera enfermos )alumbrado general 200alumbrado lectura 300Sala Dentalalumbrado general 1,000 700silla dental 10,000 10,000armario instrumental 1,500 150Recuperación Dentalpara descanso 50 50para observación 700 700Unidad Encefalográficasala examen 700 300almacén registros y gráficas 300 300Sala de Trabajoalumbrado general 300 300alumbrado localizado 1,000 100Sala de Preparaciónalumbrado general 300 300alumbrado local 500 500Unid. ojos, nariz, oídos y gargantasala oscura 0 a 100 0 a 100sala examen y tratamiento ojos 500 500Salas ojos, nariz, oído,garganta 500 500Unidad de FracturasYesos 500 500Entablillados 500 500Sala de Fracturasalumbrado general 500 500alumbrado localizado 2,000 2,000* Illuminating Engineering Society Of North AmericaTabla 3: niveles de iluminación (2-4)Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 57 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2AreaTECNICA ADMINISTRAC. ENSEÑANZA ESPECIALESSERVICIOSILUMINACION : NIVELES MINIMOS RECOMENDADOS PARA HOSPITALES ( EN LUX )LocalizaciónNiveles según U.S. Departament ofHealthNiveles según IES*General Localizado General Localizado General LocalizadoUnidad Cocinageneral ( producción comidas ) 500 30preparación y cocinado 700 30juego bandejas paciente 500 30lavado platos 700 30lavado marmitas 500 30lavado vasos 300 30lavado carros 300 30cámaras 500 30central alimentos 500 30Unidad de Cafeteríamostrador 700entrega cuidados 700caja 500comedor 300Unidad Mortuorioespera familiares 200 200reconocimiento 500 500salida 150 150cámaras frías 100 100capilla 150 150Sala AutopsiasAlumbrado general 1,000 1,000Alumbrado mesa 25,000 25,000Auditoriosala, reuniones, juntas 150exposición 300actividades sociales 50Unidad Libreríasala de estudio y notas 700sala lectura 300catálogos 500archivos ( correspondencia ) 700Unidad Administracióndirección 300economato 300personal 300admisiones 300caja 300servicio social 300Unidad Mantenimientogeneral 300banco trabajo vasto 500banco trabajo medio 1,000banco trabajo fino 5,000sala pintura 500almacén pinturas 100instrumentos medida y ensayo 500instrumentos medida y ensayo sensible 2,000Manipulación Materialescarga y descarga 200almacenaje y clasificación 300embalado y empaquetado 500Salas de Máquinasplanta de calderas 100 30sala de quemadores 200tratamiento de agua 200 50E.T. y C.G.B.T. 100generador de emergencia 200 50registro de potencia C.G.B.T. 100Central telefónica 500 300* Illuminating Engineering Society Of North AmericaTabla 3: niveles de iluminación (4-4)Niveles de Emergencia U.S.Departament of HealthFacultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 59 de 103

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Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2Guía Nº 7: Alimentación de emergenciaIntroducción teóricaLos sistemas de alimentación de electricidad de emergencia se clasifican en:Initerrumpidos:• UPS “on line”• Grupos electrógenos de servicio continuoInterrumpidos:• Circuitos de corriente continua con acumuladores y / o red propia• UPS “off line”• Grupos electrógenos: diversas configuracionesDesde 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 emergenciaServicios 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• EsterilizaciónFacultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 77 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2Características 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 comprimidoCómo seleccionar el grupo electrógeno?1. Definir a qué servicios hospitalarios se va a alimentar2. Definir el consumo de esos sectores3. Definir la potencia mínima req uerida4. Seleccionar el equipo adecuado, según la disponibilidad del mercado5. Definir el sistema de transferenciaProblemas1. 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 laguardia, 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 GE3. Diseñe un panel de cabecera de UTI, que contemple alimentación de red y alimentación de emergencia,sólo en la mitad de sus tomacorrientes.Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 78 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2Guía Nº 8: Redes MedicinalesIntroducción TeóricaLa regulación de las presiones de los fluidos medicinales consta de 2 etapas:1. Regulación primaria2. Regulación secundariaLa presión primaria se define como el valor de presión que entrega la central de almacenamiento (7- 10bar), 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 equiposde utilización, y los respiradores.Antes de efectuar la prueba de funcionamiento se debe realizar la prueba de estanqueidad, cuyoobjetivo es el de verificar que no haya pérdidas en el montaje de las cañerías. Se realiza por un períodomínimo 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 válvulasreguladoras en cada red secundaria (segunda reducción).Red principal o troncal: tramo de cañería que se extiende desde la central de almacenamiento hasta lascentrales 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 regulaciónsecundaria. 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 acoplanlos equipos de utilización. Estos puestos se unen a la red secundaria.Consumo de los puestos: existen valores de consumo instantáneos orientativos que sirven para determinarel consumo soporte de cada red, para así determinar la sección de las cañerías.Cálculo de una red de gases medicinalesEl diámetro interior de la cañería se calcula de acuerdo a la fórmula:D: diámetro interior de la cañería en mmD = 18.8 [( Q/( v x P )] 1/2Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 79 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2V: velocidad del fluido en [m/seg]Q: caudal total [m 3 /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 dela aspiración se trabajará con una velocidad de 100 m/seg., y con una depresión media de 0,65 bar.Componentes de una redLas cañerías son totalmente construidas en caño de Cu electrolítico, debido a su alto coeficiente deseguridad, 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 30bar 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 alprincipio de cada red secundaria, en un punto de fácil acceso.Caudales teóricos por boca (promedio aproximado) (lts/min)Servicio Oxígeno Oxígeno Vacío Aire AirePresión por boca 3.5 7 Kg./cm 2 3.5 Kg./cm 2 7Internación 7 10 7UTI adultos 7 25 30 x 2 25UTI pediátrica 7 25 10 x 2 25Quirófano 7 25 60 x 2 25Partos 7 25 15RRN3 x 2 10 x 2Neonatología3 15 10x2 15Imágenes 7 25 25 25Resonancia 7 25 25 25Laboratorio 50RRN: recepción del recién nacido, se debe prever el nacimiento de mellizos o gemelos.Vacío: en UTI para el cálculo se toma el caudal de una sola bocaFacultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 80 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2Equipos accesorios a utilizarGas Equipos de utilización AplicaciónParámetro aregularOxígenoCaudalímetro + humidificadorReductor de presiónReanimado, ventilado,nebulización (sin humidif)Respiradores, mesa deanestesiaCaudalPresiónCaudalímetro Nebulización CaudalAireRespiradoresReductor de presiónPresiónLimpieza de material nodesechableVacíoRegulador de vacíoAspirado de secreciónAspirado de sangradoDepresiónProtóxido denitrógenoReductor de presiónMesa de anestesia (donde estáel rotámetro)PresiónFacultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 81 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2Problemas1) Plantee un diseño del recorrido de cañerías de gases medicinales para una institución que consta de 5camas de UTI, 1 quirófano, 1 servicio de internación general de 6 habitaciones de 2 camas y 6habitaciones 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 croquisA.4) Realice el cálculo de cañería para la instalación de gases medicinales en la UTI del croquis A5) Realice un diagrama de la instalación, considerando el punto 3 y el punto4, señalando en cada porcióndel recorrido la presión de trabajo, ubique los reguladores de segunda reducción y las llaves de corte.Croquis AFuentedeoxígenoUTISala demáquinasAire - VacíoRecuperaciónRRNPartosQuirófano 1Quirófano 2RRN: recepción del recién nacidoUTI: unidad de terapia intensivaSector Quirúrgico6) 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 puestos• Sala de cuidados intensivos: 10 camas• Sala de hemodinamia• QuirófanoFacultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 82 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2a) 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 función7) Se dispone de un servicio de neonatología con 6 puestos de trabajo completos indiquea) 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 oxígenose ha realizado con caño de ½ de pulgada, 1 mm de espesor. Se desea incorporar 4 puestos mása) 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 losparámetros 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 Práctico1. 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 cálculoEl trabajo se debe realizar en grupo.Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 83 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2Tabla de gases medicinalesTabla de peso de caños de cobre redondosPeso por metro en gramosDiámetros externosEspesor de pared [mm]Pulgadas Milímetros 0.5 0.75 0.8 1 1.5 21/8 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 2465/16 7.94 104 151 158 198 270 3373/8 9.52 126 184 193 243 337 4267/16 11.11 149 217 228 283 404 515½ 12.7 171 251 265 331 470 6029/16 14.29 193 284 300 379 537 6945/8 15.88 215 317 336 418 604 783¾ 19.05 261 384 407 512 737 9637/8 22.22 304 451 483 597 870 11431 25.4 349 530 556 690 1004 13201 1/8 28.57 394 584 618 776 1137 15001 ¼ 31.75 437 651 689 870 1272 16801 3/8 34.92 482 717 760 975 1404 18601 ½ 38.1 527 784 850 1047 1540 2037Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 84 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2Guía Nº9: Centrales de almacenamiento de gases medicinalesIntroducción teóricaCon el objetivo de lograr una mejor funcionalidad dentro del uso de los gases medicinales, se tiende a laprovisión de los mismos por medio de canalizaciones centrales.Las centrales de almacenamiento a instalar principalmente dependen en su tipo y tamaño delestablecimiento hospitalario.En la actividad hospitalaria básicamente se aplican a cuatro servicios de gases: oxígeno, aire, vacío y óxidonitroso. El resto de los gases como el nitrógeno, anhídrido carbónico, mezclas especiales, son de consumopuntual, por lo que no es necesario implementar sistemas centralizados.Tipos de centrales1. Oxígenoa. Baterías de tubos de gases comprimidosb. Tanques de oxígeno líquido móvil (termos)c. Tanques de oxígeno líquido fijo2. Airea. Baterías de tubosb. Centrales compresoras de aire comprimido3. Aspiracióna. Bombas de vacíob. Compresores invertidosTipos de bateríasIndependientemente 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 continuo2. Baterías automáticas• Permiten un alto consumo de gas• Aseguran un suministro continuoUna batería automática posee una central de inversión automática en lugar de dos reductores de presión.Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 85 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2Capacidad 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 hospitalse utilizan tubos de 5, 6, 7 m3.b. Termos: 150 m3, 180 m3.c. Tanques: a partir de 800 m3, hasta 10.000 m3Cómo seleccionar la fuente de oxígeno adecuada?1. Se debe realizar el cálculo de consumo estimado, que no es igual al caudal para el que sedimensionó 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 instanciase evalúan ventajas y desventajas de las fuentes de alimentación.a. Tubos: ventaja: si no se consume el gas interno no cambia sus propiedades (presión semantiene 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 seconsume oxígeno, la presión interna aumenta y ventea. Exige recambio, queda oxígenoresidual en el envase.c. Tanque: ventaja: la capacidad, el oxígeno es más económico, no queda volumen residual, nose 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 anteun eventual pico de consumo, el equipo debe ser capaz de abastecerlo. Es decir que el caudal para laselección de la fuente es el caudal de la cañería troncal calculado para su dimensionamiento.Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 86 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2Ejemplo de datos técnicos de compresores lubricados:Mod Cilind. Pres. Max. Caudal RPM TanqueMod. Lts Pres. Máx. Trab. Pres. Prueba hid.Kg/cm 2 Lb/pulg 2 L/min P 3 /min Kg/cm 2 Lb/pulg 2 Kg/cm 2 Lb/pulg 20.5 1 7 100 67 2.35 690 T02 30 10.5 150 15.75 2240.5 1 7 100 67 2.35 690 T03 55 10.5 150 15.75 2240.75 1 10.5 150 90 3.15 754 T04 70 10.5 150 15.75 2241 1 12.5 180 138 4.72 570 T05 105 9 128 13.5 1921 bb 2 bb 8.4 120 154 5.39 618 T05 105 9 128 13.5 1921.5 bb 2 ab 14 200 158 5.53 666 T06 140 9 128 13.5 1922 bb 2 bb 8.4 120 274 9.69 570 T06 140 9 128 13.5 1922 ab 2 ab 14 200 192 7.17 618 T06 140 9 128 13.5 1923 bb * 2 bb 8.4 120 385 13.5 620 T07 180 9 128 13.5 1923 ab 2 ab 14 200 333 11.6 540 T083abap5.5 bb*2509 128 13.5 1922ab 35 500 160 5.6 675 - - - - - -2 bb 8.4 120 715 25 580 T095.5 ab 2 ab 14 200 618 21.6 525 T097.5 bb 2 bb 8.4 120 1037 36.3 440 T097.5 ab 2 ab 14 200 750 23.9 638 T0910 bb 2 bb 8.4 120 1201 42 490 T1012.5ab2 ab 14 200 1240 43.4 520 T1015 bb 2 bb 8.4 120 1969 68.9 410 T10*modelos que también se fabrican exentos de aceite.3403403403405005005009 128 13.5 1929 128 13.5 1929 128 13.5 1929 128 13.5 19211.5 163 17.25 24511.5 163 17.25 24511.5 163 17.25 245Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 87 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2Ejemplo de características técnicas de los compresores exentos de aceite:Modelos Ea08 Ea10 Paea01 Paea05Potencia [CV] 3 5.5 2x3 2x5.5Cilindros 2bb 2bb 2bb c/u 2bb c/uPresión máxima[Kg./cm2]Presión máxima[lb/pulg2]Desplazamiento[nl/min.]Desplazamiento[CFM]8.4 8.4 8.4 8.4120 120 120 120380 715 760 143013.4 25 26.8 50Tanque modelo T07 T09 T11 T12Volumen tanque [lts.] 180 340 340 500Velocidad derotación [RPM]620 580 620 580Motor eléctrico 3 CV – 1400 RPM 5.5 CV – 1400 RPM 2x3 CV – 1400 RPM 2x5.5 CV – 1400 RPMDimensiones (largo xancho x alto)1500x450x900 1800x550x1100 1500x900x2000 1900x1200x2100Peso con motor [Kg.] 126 210 235 370Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 88 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2Problemas1) Una institución está compuesta por 10 camas de UTI, 2 quirófanos, 1 sala de partos, 2 puestos deneonatología, 1 consultorio de guardia general y 20 habitaciones de 1 cama c/ua) Calcular el caudal total de cada gas medicinal utilizadob) Calcular el consumo diario y mensual estimado de oxígenoc) Indique que central de almacenamiento de oxígeno usaría. Justifique.d) Calcular la batería de reserva de oxígenoe) 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 lacañería 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 lanieve, que tiene un tanque de 1200 m3 de oxígeno medicinal. El consumo estimado en época invernal esde 1500 m3 mensuales. Se debe considerar que la empresa proveedora garantiza al menos unabastecimiento mensual. Realizar el croquis de la alimentación general (tanque, regulador/es, llave/sseccionadoras, tubos y/o termos).3) En una UTI se debe montar un sistema central de aire comprimido medicinal. Se utilizaráexclusivamente como fuerza motriz para los respiradores de última generación que recientemente hanadquirido. Consta de 10 camas, 4 respiradores, una tasa de ocupación de cama de 95 %.a) Calcular diámetro de la cañeríab) Dimensionar el sistema de abastecimiento. Caracterizarloc) Realizar un croquis desde los compresores a las bocas colocando reguladores, llaves,accesorios. A lo largo de la línea identificar los valores de presión.Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 89 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2Guía Nº 10: Balance Térmico para inviernoIntroducción teóricaEl balance térmico de invierno tiende a determinar la cantidad de calor que se debe suministrar a loslocales 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 quecomponen el contorno del local, así como también las pérdidas de calor por el aire frío que se infiltra através de las aberturas.En el análisis térmico de invierno no se tiene en cuenta la incidencia favorable de la cantidad de caloraportada 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 radiadoresTemperatura exterior: es la temperatura de la localidad.Ej. Paraná 2,4 ºC, Buenos Aires 0 ºC, Córdoba – 0,4 ºCMétodo del balance térmicoEl cálculo de la cantidad de calor de pérdida de los locales se realiza de la siguiente manera:Q T = Q t + Q lQ T : pérdida total [kcal/h]Q t : cantidad de calor de pérdida por transmisión, a través de los elementos del contorno del local [kcal/h].Q l : cantidad de calor para compensar la infiltración del aire exteriorCantidad de calor por transmisión (Q t )Esta cantidad de calor vale:Q t = qo(1+Zd+Zh+Zc)Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 90 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2Donde: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 secalculan, 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 m 2 ºC)]A: área [m 2 ]Ti: temperatura interior ºCTe: temperatura exterior ºCLa suma de todas las pérdidas individuales de cada uno de los elementos del contorno del local representala pérdida de calor de todo el local qo, de modo que:Q 0 =qoDonde:Q 0 : cantidad de calor de pérdida del local (Kcal/h).A esa cantidad de calor q 0 , es necesario aplicarle una serie de suplementos de mejoramiento.teq 0tiq 0 q 0q 0Algunos valores de k:Pared exterior de ladrillos macizos (30 cm.) 1.62Pared interior de ladrillos huecos (10cm) 2.40Ventana corrediza 5Piso sobre tierra 1Techo de losa, contrapiso y baldosas. 1.5Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 91 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2Suplemento por interrupción del servicio (Zd)Producida una interrupción del servicio de calefacción, al ponerse nuevamente en marcha es necesario unsuplemento de calor, a fin de llevar nuevamente el edificio al estado de régimen estacionario defuncionamiento, 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 decomercio, oficinas, etc.III)Interrupción del servicio de calefacción de 12 a 16 horas diarias: se aplica para casos defábricas o casos particulares.Los suplementos Zd aumentan con el tiempo de interrupción del servicio, dado que cuanto más tiempo seencuentra sin funcionar la instalación, mayor será la cantidad de calor necesario para volver el edificio alrégimen estacionario.Para edificios de construcciones normales pueden adoptarse los valores indicados a continuación.Clase de servicio Zd %I. Servicio ininterrumpido 7Ii. Interrumpido de 8 a 12 h 15Iii. Interrumpido de 12 a 16 h 25Suplemento 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 parael hemisferio sur:ENSO 0%NE -5%Se5%NoSoSuplemento 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 (q l )Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 92 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2Q l es la cantidad de calor de pérdida por infiltración de aire. Depende de la hermeticidad y la diferenciade presión entre el interior y el exterior.Q l = 17 C ( Ti - Te )Q l : [ kcal/h]17: constante que tiene en cuenta el calor específico y peso específico del aire que penetra.C: caudal de aire que penetra [m 3 / min.]Ti y Te: [º c]En la práctica se estima el caudal de infiltración en función del número de renovaciones horarias delvolumen de aire del local, dondenº renov / h x vol local [m 3 ]C= .60 [min. /h]Clase de localNº renovaciones por horaSin paredes exterior 0,5Con paredes al exterior por un lado 1Con paredes al exterior por dos lados 1,5Con paredes al exterior por tres lados 2Con paredes al exterior por cuatro lados 2Sustituyendo:Q l = 0.3 (nº renov / h) x vol x ( ti - te )Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 93 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2Método de los cubajes de airePara el cálculo de las necesidades caloríficas de los distintos locales se suelen relacionar los m 3 del localcon la cantidad de calor necesaria, es decir se establecen coeficientes de pérdidas de calor por m 3 dellocalQ = c V [ Kcal/h]Q: cantidad de calor por pérdida de calor [ Kcal/h]C: coeficiente por pérdida de calor [ Kcal/h m 3 ]V: volumen del local [m 3 ]Para un salto térmico de 20 o C entre el interior y el exterior y construcciones de albañilería común loscoeficientes c son:Hasta 20 m 3 55 kcal/ h m 3De 20 a 40 m 3 40 kcal/ h m 3De 40 a 70 m 3 30 kcal/ h m 3De 70 a 120 m 3 25 kcal/ h m 3De 120 a 200 m 3 20 kcal/ h m 3Este 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 diferentesparedes exteriores o ventanas, distintas características constructivas, diversas condicionesinteriores y exteriores, etc.Este sistema, con las limitaciones expuestas, puede llegar a emplearse para cálculos rápidos eninstalaciones de calefacción por estufas a gas, en la que no se requiere un control riguroso.Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 94 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2Problemas1. Calcular la cantidad de calor necesaria para mantener en 20 ºC una sala de terapia intensiva (UTI). Lasala 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 lasala 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)N2. 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. JustifiqueFacultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 95 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2Guía Nº 10: Diseño de áreas hospitalariasEjemplo: EsterilizaciónIntroducción teóricaAún con los avances en el campo de la medicina y la tecnología, tendientes a mejorar el cuidado delpaciente, las infecciones intra hospitalarias continúan produciendo sufrimiento humano y altos costos en elcuidado de la salud.Un aspecto de prevención de las infecciones nosocomiales es la efectividad en el procesamiento yesterilización 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 caboestos procesos y tanto el diseño de las áreas como la operación deben estar de acuerdo con las normasestablecidas para tal fin. Los importantes cambios tecnológicos en la medicina también se han dado en elequipo destinado a la esterilización; sin embargo, las áreas físicas deben estar acordes con estos avancesy es necesario hacer una revisión en cada institución hospitalaria con el propósito de brindar una atenciónmédica de calidad.En la actualidad la creación de un sector específico, cuya responsabilidad sea la preparación yesterilización 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 todoslos 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¨ seguridadEficiencia: debidamente organizado, este sistema proporciona eficiencia a través de una supervisión en lastareas de limpieza, mantenimiento y esterilización propiamente dicha.Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 96 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2La normalización, uniformidad y coordinación de los procedimientos se ven facilitadas pues existe unasupervisión constante a cargo de una persona dedicada a esta actividad.Economía: el servicio centralizado resulta económico, pues evita la existencia multiplicada de equipamientocostoso (autoclaves de vapor de agua, estufas de calor seco, selladoras de pouches, etc.). La vida de losinstrumentos se prolonga gracias a un eficiente manipuleo (limpieza, acondicionamiento, esterilización) acargo de personal especializado.Seguridad: en los viejos sistemas descentralizados de esterilización, con personal no supervisado, seincrementaban las posibilidades de fallas en los procesos. Ejemplo de esto:-materiales expuestos a métodos incorrectos de esterilización: elementos no resistentes a elevadastemperaturas destruidos por haber sido procesados por calor seco.-modificación de los parámetros seguros de proceso: aumento de la temperatura y tiempo de proceso porcalor seco para aumentar empíricamente la seguridad del proceso. Al centralizar la esterilización seunifican todos los sistemas de control del proceso, obteniéndose un insumo esterilizado con altosmárgenes de seguridad.Existe otro sistema en la actualidad para la esterilización de materiales, las llamadas “unidad deesterilización”. Ubicadas generalmente en las cercanías de la planta quirúrgica, su función es únicamenteprocesar, por personal especializado, el instrumental ya armado en sus respectivas cajas, así como lospaquetes especiales de apoyo a las cirugías.La ventaja de estas unidades descentralizadas de esterilización, se asocia a la disminución del número deinstrumental que se encuentra circulando en le hospital, eliminándose así, los riegos de los traslados dedichos materiales.Diseño de la central de esterilización y equiposLa efectividad de la esterilización no depende exclusivamente del control de calidad del proceso, sinotambién es importante contar con un diseño arquitectónico funcional, que permita implantar un control deinfecciones y de calidad efectivo y otros aspectos de operación del proceso, antes, durante y después dela 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 detipo interdisciplinario para analizar los diferentes aspectos que intervienen en el diseño, funcionamiento ycontrol administrativo.Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 97 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2El comité de planeación deberá estar integrado por: responsable del área, comité de infecciones,consultores de los departamentos interactuantes, departamento de ingeniería biomédica, arquitectosespecializados 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 equiposUbicación dentro de la planta física del hospitalDebe cumplir con las siguientes características: acceso directo a áreas quirúrgicas, fácil acceso a lasunidades de terapia intensiva, urgencias, hospitalización y servicios auxiliares y de diagnóstico,disponibilidad de sistemas de transporte vertical u horizontal y separados físicamente de almacenes, paraprevenir la contaminación por insectos o roedores.Distribución física, funciones y requerimientosEl diseño del área facilita la eficiencia del proceso, minimiza la contaminación ambiental y mantiene laesterilidad de los artículos procesados. En la tabla 1 mencionamos las áreas y funciones con que debecontar la central de esterilización y equipos, de acuerdo con la normatividad vigente (figura 1)Acondicionamiento ambientalEl 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 desinfectantesquímicos.• Brindar un ambiente de trabajo adecuado, dada la disipación de calor de los equipos deesterilización.Las características que debe cumplir el acondicionamiento ambiental son:Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 98 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2• 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 porhora, presión positiva y sistema de aire sin recirculación (figura 2).Flujo y manejo de materialEl diseño de la central de esterilización y equipos debe permitir la separación de las áreas de recepción yprocesamiento de los artículos sucios, por un lado, de las áreas de almacenamiento de consumibles yartículos para ser empaquetados, y por otro, con el propósito de prevenir la contaminación ambiental o porcontacto. Cada una de las áreas debe ser estrictamente utilizada para el fin que fue diseñada, de estamanera, la separación de áreas será efectiva (figura 3).Para la entrega y distribución de materiales estériles es recomendable el diseño de ventanas con sistemasde exclusión (doble ventana), para evitar la entrada de corrientes de aire que originen turbulencias yposible contaminación.Por otra parte, la delimitación funcional de las áreas debe ser respetada por personal.RecomendacionesPara que las centrales de equipo y esterilización cumplan con sus objetivos, es necesario hacer una revisiónde los siguientes puntos:• La integración de un grupo interdisciplinario que defina los aspectos de planeación. Organización ycontrol 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 lanormatividad vigente.• Seleccionar o renovar el equipamiento que cubra las necesidades y de acuerdo con los avancestecnológicos.• 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 AlfaroFacultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 99 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2Fig. 1Fig 2Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 100 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2Fig 3Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 101 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2Tabla 1Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 102 de 103

Ingeniería Hospitalaria Revisión 2013 -2Actividades 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 plano2. Si corresponde, rediseñar dicha centralSe debe entregar un informe (que incluya un croquis), donde se explique el análisis efectuado junto a lasjustificaciones teóricas correspondientes.Facultad de Ingeniería – Bioingeniería – U.N.E.R. Pág. 103 de 103