Este articulo tiene como finalidad revisar y poner en valor las razones por las cuales es necesario realizar la vigilancia de en una red aislada IT de distribución eléctrica a salas críticas de hospitales, clínicas y sanatorios, usando monitores de aislación por impedancia con indicación de corriente total de fuga a tierra en miliamperes (mA).
Antes de describir con detalles estas razones, veremos por que es necesario instalar una red aislada IT para el suministro eléctrico en salas críticas de atención a pacientes, por lo que comenzaremos a describir el ámbito hospitalario.
El ámbito hospitalario
En los últimos años el desarrollo tecnológico en la aparatología medica ha dado lugar a la aparición de una gran cantidad de equipos electromédicos que se aplican a la atención de pacientes para efectuar procedimientos de diagnóstico, tratamientos y monitorizaciones. Esto ha permitido una mejora en dichos tratamientos, pero a su vez ha traído como consecuencia un aumento del riesgo de accidente por descarga eléctrica.
Los accidentes eléctricos pueden ocurrir y ocurren en todos los ámbitos donde nos desenvolvemos las personas; en el ámbito domiciliario, laboral y en el público, pero son particularmente más riesgosos en ciertos ámbitos donde existen causas concurrentes que hacen que estos accidentes puedan ser más frecuentes y letales y este es el caso del ámbito hospitalario. Ahora bien, ¿cuáles serían estas causas concurrentes en el ámbito hospitalario?
Por un lado, la que ya nombramos, el incremento en la utilización de equipos electromédicos conectados a la red eléctrica. Esto es aún más peligroso si se trata de procedimientos de tipo invasivo con partes del EEM(1) dentro del torrente sanguíneo; ya que en estos, corrientes eléctricas de muy pequeña magnitud, pueden tener consecuencias fatales para el paciente.
Además, en algunas salas del ámbito hospitalario, la presencia de líquidos fisiológicos tales como soluciones salinas, sangre u orina, que pudieran caer y penetrar por accidente sobre estos EEMs, darán lugar a la aparición de corrientes de fuga desde las partes activas de estos aparatos hacia la masa de los mismos, o sea hacia su cobertura, hacia sus partes accesibles, incrementando de este modo la posibilidad de un accidente por descarga eléctrica.
También en estas salas del ámbito hospitalario el paciente se encuentra disminuido en sus funciones vitales, en algunos casos esta dormido, anestesiado o en coma. No puede dar alarma que algo perjudicial está sucediendo en su cuerpo, que está recibiendo una descarga eléctrica(i).
Este incremento de las posibilidades de aparición de accidentes de tipo eléctrico en el ámbito hospitalario lleva a que en algunas salas de atención médica se tomen medidas especiales respecto a la distribución de la energía eléctrica para garantizar la seguridad de los pacientes y del personal médico.
La reglamentación para la ejecución de las instalaciones eléctricas en inmuebles, AEA 90364; en su sección 7-710(ii), define y exige medidas de protección especiales para las salas de uso médico, las caracteriza y divide en tres tipos. Son las Salas del grupo de aplicación 0, 1 y 2. Esta clasificación, que tiene en cuenta la criticidad de un posible accidente de origen eléctrico como así también, la de un corte en el suministro de energía eléctrica a la sala, las define de este modo.
Salas del grupo de aplicación 0; salas de uso medico donde el paciente no entra en contacto con EEMs conectados a la red eléctrica y donde la discontinuidad del suministro de energía eléctrica no representa un riesgo para el mismo.
Salas del grupo de aplicación 1; salas de uso médico donde el paciente puede entrar en contacto con EEMs conectados a la red eléctrica y donde la discontinuidad del suministro de energía eléctrica no representa un riesgo para el paciente.
Y finalmente definimos las Salas del grupo de aplicación 2, las que hemos denominado inicialmente como salas críticas.
Son salas para uso médico donde el paciente toma contacto con partes de aplicación de EEMs conectados a la red, que se utilizan para intervenciones quirúrgicas, tratamientos o para mediciones corpóreas de interés vital. La discontinuidad del suministro eléctrico representa un serio riesgo para la seguridad del paciente, ya que puede estar dependiendo de máquinas que lo asisten y mantienen con vida.
Por lo que en estas salas se debe garantizar el suministro eléctrico aun durante el corte del suministro proveniente de la red pública y no se permite la desconexión automática del mismo ante la aparición del primer fallo a tierra.
Ejemplos de estas salas en hospitales, clínicas o sanatorios son; quirófanos, salas de cuidados intensivos e intermedios (UCI, UTI, UCO, NEO), salas de guardia para emergencias (shockrooms), unidades coronarias, salas para diagnósticos y tratamientos invasivos, entre otros.
Las razones antes expuestas más la necesidad de prevenir los riesgos de incendio y explosión, obliga a que, en estos recintos hospitalarios, las Salas del Grupo de aplicación 2, el suministro de energía eléctrica se realice por medio de un sistema aislado, llamado red IT. Y esto lo establece claramente el referido Reglamento AEA 90364-7-710.
Red convencional y red aislada IT. Monitoreo de la red IT
En una red convencional monofásica de baja tensión, la distribución de la energía eléctrica se desarrolla por medio de 2 conductores, uno activo llamado Fase y uno pasivo conectado a tierra llamado Neutro. Si se produce el contacto accidental de una persona con el conductor de fase o con una parte bajo tensión de un equipo con su aislación defectuosa, estamos en presencia situaciones de macrochoque(2) o de microchoque(3) eléctrico. Las notas indicadas presentes al final del documento y las figuras 1, 2 y 3 ayudan a comprender los conceptos de macro y micro choque eléctrico.
Por otro lado, si se produce una falla a tierra en el conductor de fase, esto significara un cortocircuito en la red y actuara el dispositivo de desconexión automática, produciendo un corte del suministro eléctrico.
Para evitar estos accidentes y garantizar la continuidad del suministro eléctrico es que recurrimos a la red aislada IT.
Una red aislada IT ideal, es aquella en la que ninguno de sus conductores activos tiene conexión a tierra.
La distribución eléctrica se desarrolla por medio de dos conductores L1 y L2, que presentan aislación infinita respecto a tierra.
Si una persona hace contacto directo o indirecto con uno de los conductores de la red IT por ejemplo L1 o con una parte bajo tensión de un EEM con falla de aislación, mientras que con otra parte de su cuerpo hace contacto a tierra, no se produce el accidente eléctrico ya que es imposible cerrar el circuito sobre el otro conductor porque este, no está conectado a tierra. Figuras 4 y 5.
Asimismo, si uno de los conductores L1 o L2 presenta una falla a tierra, esto no significara un cortocircuito de la red (esta se transformará en una red no aislada) y por lo tanto no actuara la desconexión automática.
De una manera muy resumida podremos decir entonces, que una red IT ideal, evita la aparición de un macrochoque(2) o un microchoque(3) como producto de un accidente eléctrico y garantiza la continuidad del suministro eléctrico ante la primer falla a tierra.
Pero en una red IT real, los conductores L1 y L2, presentan normalmente fugas no deseadas a tierra, generadas por las llamadas impedancias parasitas de fuga a tierra.
Si ahora consideramos el caso real de un contacto directo o indirecto con uno de los conductores de una red IT o con una parte bajo tensión de un EEM con falla de aislación, podremos observar que en este caso se instala una corriente eléctrica que atraviesa el cuerpo de la persona y se cierra a través de la impedancia de fuga a tierra ZF del otro conductor. Figura 6.
Por lo que ahora es posible la aparición de un macrochoque o microchoque, producto de un accidente eléctrico.
Para minimizar estas corrientes no deseadas, es necesario mantener en valores elevados estas impedancias de fuga y controlarlas por medio de un monitoreo permanente. Esta es la tarea del monitor de aislación para redes IT.
¿Monitoreo por impedancia o resistivo?
Las impedancias parásitas de fuga a tierra pueden ser de tipo resistivas, capacitivas o una combinación de ellas. En la realidad, una red aislada IT presenta siempre una combinación de aquellas; las fugas parasitas a tierra son producto de una impedancia compleja, con componentes resistivos y capacitivos.
Existen distintos modelos de monitores de aislación de uso médico, pero nos interesa reconocer fundamentalmente dos tipos principales, cuya diferencia radica en el tipo de corrientes de fuga que pueden detectar. Así es que tenemos, Monitores de vigilancia por medición de resistencia MdAR y Monitores de vigilancia por medición de impedancia MdAZ.
Los primeros y como su nombre lo indica, solo pueden detectar corrientes de fuga provenientes de impedancias parasitas de tipo resistivas y la informan en valores de kΩ (kilo ohms). Es decir, estos monitores no detectan corrientes de fuga provenientes de perdidas capacitivas en la red.
Mientras que los segundos, detectan corrientes de fuga a tierra provenientes de impedancias de tipo resistivas y de tipo capacitivas y las informan mediante el valor de la THC en mA. La THC (Total Hazard Current) en la corriente total de fuga a tierra que caracteriza a la red IT. Esta corriente de falla THC, resume tanto las perdidas resistivas como capacitivas de toda la red aislada.
En una red IT sin EMMs conectados, las perdidas resistivas se originan porque las aislaciones de los componentes del sistema no son ideales y además se degradan y se incrementan con la vejez de la instalación, con la temperatura y la humedad circundante. Podemos de este modo concluir que las perdidas resistivas no se mantienen constantes y se incrementan según pasan los años.
Mientras que las perdidas capacitivas que se originan por las capacidades parasitas formadas por los conductores activos contra tierra, se mantienen constantes siempre que los componentes de la red IT y su tendido no se modifique.
Por lo que podríamos concluir que en este caso y para mantener controladas las fugas a tierra de la red IT, bastaría con una medición periódica, semestral o anual, de la capacitancia distribuida de la red IT para verificar que las fugas capacitivas se mantienen en un valor acotado (menor a 15nF según AEA 90364-7-710) y monitorear de manera permanente por medio de un MdAR, las fugas de origen resistivo, ya que como vimos, estas no se mantienen constantes.
Pero objetivamente una red IT siempre tiene conectados EMMs, ya que la finalidad de esta es suministrarles energía para su funcionamiento. Además, la cantidad de estos EMMs varía según las necesidades del establecimiento.
Todos los EMMs presentan perdidas de fuga a tierra resistivas y capacitivas del lado de la red, ya que las mismas son inherentes al uso de conductores y piezas eléctricas recorridos por una corriente alternada.
Estas impedancias de fuga a tierra son objeto de mediciones y ensayos rigurosos de acuerdo con lo establecido por la Norma IEC 60601(iii) referida a la seguridad eléctrica y funcional de equipos de uso médico y en ella están claramente establecidos los valores máximos permitidos de las corrientes de fuga a tierra del lado de la red.
Pero cada vez que se conecta un EEM a la red aislada IT, se incorpora a ésta una perdida resistiva y otra capacitiva de tipo farádica, que se suma a las existentes de la propia red, provocando cambios en la impedancia de fuga total a tierra(iiii).
Por lo que ahora ya no se puede establecer que las perdidas capacitivas se mantienen constantes sino más bien, podemos asegurar que debido a la conexión y desconexión permanente de EMMs sobre la red aislada, estas pérdidas capacitivas varían significativamente, ya no son constantes.
Pero existe en la práctica peligro aún mayor. Si bien sobre una red IT de uso médico solo deben ser conectados equipos electro médicos, que han sido como dijimos severamente controlados en sus pérdidas a tierra desde el lado de la red; la realidad nos dice que es posible la conexión de EEMs con pérdidas a tierra mayores a las establecidas por la Norma, ya sea porque no están siendo verificados periódicamente o porque presentan un deterioro por el uso.
Además, podemos afirmar que ya sea por descuido, negligencia o desconocimiento, es frecuente que se conecten a la línea aislada equipos que responden a otras normas de producto, ya sea industriales o domésticos. Estos equipos presentan perdidas de fuga a tierra mucho mayores a las permitidas en los EMMs, y en su mayor parte son de tipo capacitivas.
Estos cambios en la impedancia de fuga a tierra total del sistema aislado, debido a modificaciones en las pérdidas de tipo capacitivas, no son apreciados por monitores resistivos MdAR. Es decir que ahora, para mantener controladas las impedancias de fuga a tierra de la red IT, se requerirá monitorear de manera permanente tanto las fugas de origen resistivas como las fugas de origen capacitivas. O sea, se debe monitorear por impedancia con monitores MdAZ.
En las salas críticas de uso hospitalario, las salas del Grupo de aplicación 2, donde existe elevada posibilidad de accidentes eléctricos por macrochoque y microchoque, el uso de solo monitores resistivos representa un serio peligro para los pacientes y el personal médico.
Solo un monitor de aislación por impedancia con indicación de la corriente total de fuga en mA (THC) puede otorgar seguridad en la tarea de vigilar permanentemente las pérdidas de una red IT real con EMMs conectados y anunciar con una alarma cuando estas pérdidas superan los valores máximos establecidos en la Norma de referencia.
Las corrientes de fuga a tierra que atraviesan el cuerpo de una persona y lo ponen en peligro de muerte, no diferencian si provienen de una fuga resistiva o de una capacitiva o de una impedancia compleja.
Solo los monitores por impedancia previenen estas situaciones de elevadísimo riesgo para la seguridad de los pacientes y el personal médico en las salas criticas hospitalarias, y esta es la razón fundamental para elegir este tipo de monitores para una red IT.
(1): Equipo electromédico certificado bajo Norma IEC 60601.
(2): Macrochoque eléctrico. Choque eléctrico accidental al que podría quedar expuesto una persona que tome contacto externo a piel intacta, directo o indirecto, con un elemento bajo tensión.
(3): Microchoque eléctrico. Choque eléctrico accidental al que podría quedar expuesto un paciente, cuando por la práctica médica, se accede al interior del cuerpo mediante dispositivos conductores de la corriente eléctrica (catéter) que pueden alojarse próximos o inclusive tomar contacto con el corazón.
Referencias
(i): Instalaciones eléctricas en hospitales, seguridad y proyecto. Ing. Sergio Lichtenstein, edición 2009.
(ii): AEA 90364-7-710. Reglamentación para la ejecución de instalaciones eléctricas en inmuebles. Reglas particulares para las instalaciones en lugares y locales especiales. Locales para usos médicos y salas externas a los mismos. Asociación Electrotécnica Argentina, edición 2024.
(iii): IEC 60601. Medical electrical equipment, International Electrotechnical Commission. Edicion 2024.
(iiii): Capacitancias parasitas en el sistema IT-medico en instalaciones hospitalarias. Luiz Eduardo Schardong Spalding, Walter Pereira Carpes Junior, Nelson Jhoe Batistela, Andrea Teresa Riccio Barbosa, Fabio Laione, Cassiano Ricardo Groth. Passo Fundo, Berthier. Edición 2010.
Erardo G. Bozzano Rian es ingeniero electricista electrónico egresado de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de la UNC, Jefe de Ingeniería de Alta Potencia en la firma IA Electrónica y desde 1992, socio fundador de Servelec SRL. Presidente de la cámara empresaria CIIECCA, Miembro de la Fundación Córdoba TIC, del Consejo Consultivo de INTI Córdoba y de la Unión Industrial de Córdoba entre otras instituciones. Miembro del Comité 11 Hospitales de la AEA desde 2017, actualmente el secretario de dicho comité y redactor del Reglamento AEA 90364-7-710 edición 2024.
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