Electromedicina

8 - Electromedlclna -Equipos de Diagnóstico y Cuidados Intensivos
Capítulo 7
Fundamentos de la
Electromedicina
Tester para
Desfibnladores
Capítulo 6
Marcapasos
......................................................197
Generador de Pulros
Unidad dc Sensudo
99
99
Cafifer de Esrimulnc~o
00
Marcapasos Multiprogramable
Ensayo de Marcapasos ......................................................................................... 204
Medición de los Pulros de Estimulnci6n
Me-dición de la Sen~ibilidad
Cardiodesfihnladores Impla
04
O5
La Seguridad en Electromedicina
La tecnología electromédica ha aumentado considerablemente la seguridad de los
equipos y ha reducido los riesgos debido al manejo y la utilización. En las
aplicaciones médicas los niveles de seguridad que deben cumplir los sistemas de
instrumentación se encuentran normalizados. De todas formas no se puede
asegurar un riesgo nulo en el uso del equipamiento, pero sí es posible reducirlo
mediante una adecuada utilización por usuarios instruidos.
La mayoría de los daños producidos a pacientes se pueden atribuir a un uso
inadecuado del equipamiento electromédico o a la falta de experiencia en su
manejo, o bien, a fallas en las instalaciones. Por lo tanto, es de suma importancia
desarrollar sistemas de seguridad lo más fiables posibles.
Algunos pacientes, bajo ciertas condiciones pueden ser más susceptibles al peligro
de la corriente eléctrica que una persona en su casa o su trabajo, por lo cual se
deben tomar precauciones especiales. Para describir los riesgos se estudiarán los
efectos fisiológicos de la corriente eléctrica.
OS
Efectos Fisiológicos de la
Corriente Eléctrica
Para que la electricidad produzca efectos sobre el organismo, el cuerpo se debe
convertir en paae del circuito eléctrico. Para que circule comente a través del
cuerpo humano deben existir al menos dos conexiones entre el cuerpo y una fuente
de alimentaciónextema. La magnihid de la comente dependerá de la diferencia de
potencial entre las conexiones y la resistencia eléctrica del cuerpo. La mayor parte
de los tejidos del cuerpo humano poseen un elevado porcentaje de agua, por lo
Capitulo 1 - Fundamentos de la Electromedicina - 11
10 - Electromedicina - Equipos de Diagnóstico y Cuidados Intensivos
e
cual la resistencia eléctrica que presentan es baja y se pueden considerar como
buenos conductores. Por otra parte, la impedancia de la piel (epidermis) es
bastante elevada, del orden de los 200 a 500 kR.
El efecto que la comente eléctrica produce sobre un individuo depende de diversos
parámetros: la magnitud de la corriente que circula por el tejido, el tiempo de
exposición, la zona por la que circula (superficie o tejido intcmo) y la frecuencia
que posee. La gravedad del daño dependerá a su vez del órgano afectado.
La corriente eléctrica puede incidir sobre los tejidos básicamente en tres formas:
en primer lugar se produce una excitación eléctrica en los tejidos excitables
(nemios y músculos), comenzando con una sensación de hormigueo o escozor, que
si alcanza intensidad suficientemente elevada puede ser dolorosa y molesta. La
estimulación de estos nervios o músculos motores puede provocar contracciones, y
si ésta aumenta se puede producir la tetanización del músculo (contracción intensa
y sostenida). En segundo lugar, puede aparecer un,incremento de temperatura en el
tejido debido a la resistencia que presenta y la energía disipada en el mismo. Por
último, un aumento elevado de la temperatura puede producir quemaduras,
frecuentemente en los puntos de contacto, por ser los lugares donde existe mayor
densidad de comente. Esta característica es aprovechada en la electromedicina por
los electrobistturíes,los cualesutilizan generadores de radiofrecuencia con
frecuencias de 2,5 a 4 MHz para cortar tejidos o coagular pequeños vasos
sanguíneos.
El órgano más susceptible a la corriente eléctrica es el corazón. Un estímulo que
tetanice el corazón provoca la contracción completa del miocardio, que detiene la
acción de bombeo, interrumpiéndose entonces la circulación sanguínea. Si la
circulación no se restablece en pocos minutos, en primer lugar se lesiona el
cerebro y luego se produce la muerte por falta de oxigenación en los tejidos
cerebrales. Si la comente tetanizante es de corta duración, el latido del corazón se
reanuda en forma espontánea. Puede ocumr que una comente más baja, que excite
sólo una parte de las fibras musculares del corazón, sea más peligrosa que otra que
sea capaz de tetanizar el corazón entero. Una excitación parcial puede cambiar las
vías eléctricas de propagación en el miocardio desincronizando la actividad del
corazón. Este fenómeno, con el cual el corazón pierde el sincronismo, se lo
denomina fibrilación y es la causa que produce la mayona de las muertes por
accidentes elkctricos.
Se puede producir también parálisis respiratoria si los músculos del t6rax se
tetanizan por efecto de una corriente que circule a través del pecho, o a través del
centro de control respiratorio del cerebro.
Analizaremos a continuación los diferentes efectos fisiológicos que se producen
sobre los individuos según el valor de la corriente eléctrica circulante:
1
3
1
;
!
Umbral o nivel de percepción. Es la intensidad mínima que el ser humano es
capaz de detectar. Este valor varia en función del sujeto y las condiciones de
medida, siendo entre 10 FA y 0,5 mA para comentes alternas en 50 Hz, y entre
2 y 10 mA para comentes continuas.
Corriente de pérdida del control motor. Estas corrientes oscilan entre 6 y
16 mA (para una CA de 50 Hz). Los músculos se pueden excitar y provocar
contracciones, en algunos casos llegando a ser dolorosas y ocasionando la
pérdida del control motor.
Parálisis respiratoria, dolor y fatiga. Para corrientes entre 18 y 22 mA
aparecen contracciones involuntarias de los músculos respiratorios, provocando
situaciones de asfixia si la comente no es interrumpida. Estas contracciones
fuertes e involuntarias pueden además, provocar dolores y causar fatiga si el
individuo permanece expuesto durante un tiempo prolongado a la circulación de
la comenlc eléctrica.
Fibrilación ventricular. Comentes mayores a las citadas anteriormente pueden
provocar la pérdida de sincronismo de las fibras del músculo cardíaco. Una vez
desincronizada la actividad venhicular, el proceso no se detiene aunque
desaparezca la causa que le dio origen, haciendo que el corazón deje de
funcionar como bomba. Para restablecer la actividad normal, se requiere aplicar
un pulso que despolarice simultáneamente todas las células del músculo
cardíaco. El equipo electromédico diseñado para tal fin es el desfibrilador (ver
el Capitulo 5). Los niveles de corriente que producen una fibrilación oscilan
entre 75 y 400 mA.
Contracción del miocardio sostenida. Si la corriente que circula es muy
elevada el músculo entero del corazón se contrae. En este momento el corazón
deja de latir, pero cuando la corriente cesa, éste vuelve a su ritmo normal. El
nivel de comente para lograr esta condición oscila enhe I y 6 A.
Daños físicos y quemaduras. Se obtiene con corrientes superiores a 10 A
(sobre todo en corrientes de cortaduración). La resistencia del cuerpo humano
causa quemaduras, principalmente en los puntos de entrada debido a la
densidad de corriente en el punto de contacto. De este modo, la alta tensión
provoca la desmicción de los tejidos entre puntos de elevada resistencia de
contacto.
Parámetros que Modifican los
Efectos Fisiológicos
Los efectos fisiológicos debido a la electrocución, como se dijo anteriormente,
dependen del valor absoluto de la intensidad, duración, trayectoria de la corriente a
havés del cuerpo y frecuencia (en el caso de tratarse de una comente alterna).
12 - Electromedícina - E~uioosde Diaqnóstico y Cuidados Intensivos
El trayecto más peligroso es el que atraviesa el tórax (generalmente fatal) ya que
puede provocar la pérdida del ritmo cardíaco haciendo que entre en la condición
denominada librilación ventricular. Los experimentos realizados con animales para
determinar la intensidad de comente y el tiempo de duración del pulso para
alcanzar ese estado, abarcan desde los 400 mA, durante 5 ms, hasta 75 mA,
durante 5 s.
l1
{
l
i
!
Una corriente que apenas haga cosquillas en las manos de un individuo en
condiciones normales, puede ser suficiente para provocar la muerte a un paciente
debilitado, cuando los electrodos se aplican bajo su piel (a causa de los bajos
valores de resistencia).
La frecuencia de las señales bioeléctricas del organismo son del orden de la
frecuencia de la red eléctrica. Debido a esto, los niveles de comente que pueden
producir la fibrilación son bajos. Si la frecuencia de la corriente aplicada es mayor,
por lo general el riesgo eléctrico disminuye. Una corriente eléctrica de 200 mA a
50 Hz produce un efecto fisiológico mayor que una de 200 mA a 2 kHz. Una cierta
magnitud de comente continua provoca daños menores que la misma magnitud a
una frecuencia de 50 Ó 60 Hz.
-
-
Capítulo 1 Fundamentos de la Electromedicina 13
Existen infinidad de condiciones que generan peligros de electrocución como ser:
enchufes rotos, conductores pelados o con deficiencia en su aislamiento, falta de
circuito de tierra en la instalación, etc.
Otra causa, puede ser provocada por sistemas de conexión a tierra incompatibles.
Por ejemplo, si un equipo se encuentra conectado a tierra en un punto cuyo
potencial es casi cero, y otro equipo, conectado al mismo paciente, toma una
referencia de tierra de diferente potencial que la anterior, se va a producir una
circulación de comente entre ambos puntos de tierra y a través del paciente que,
dependiendo de la magnitud, puede llegar a electrocutarlo (ver la Fig. 1.1). O sea,
si dos equipos se conectan a la tierra de dos tomacomentes conectados a diferente
potencial de tierra, puede haber una corriente denominada lazo de tierra que
circule a través del paciente. Esto a menudo se presenta en instalaciones que
fueron creciendo sin una debida planificación y no poseen una conexión de tierra
común para todos los tomacomentes.
Mediante estudios estadisticos, el umbral de percepción de la comente eléctrica
para los hombres es de 1,l mA mientras que para las mujeres es de 0,7 mA.
Utilizando electrodos de ECG (Electrocardiografia),debido al gel aplicado, que
disminuye la impedancia de contacto, el umbral de percepción se reduce a sólo
83 FA.
Si el tiempo de exposición a la comente eléctrica es mayor, los efectos fisiológicos
producidos también serán mayores.
i
1
!
Diversos estudios empleando animales de diferentes tamaños, denotan que el
umbral de fibrilación (nivel de comente a partir del cual se activa dicho estado)
aumenta conforme al peso del cuerpo.
El Peligro de la Electrocución
La resistencia del cuerpo humano varia entre 1 kQ y 100 kQ, y la mayor parte de
ésta se debe a la resistencia de contacto. Se suele aceptar un valor promedio de
5 kc;l como resistencia del cuerpo humano. Es la intensidad que circula por el
cuerpo la que puede producir la muerte, siendo la condición más riesgosa para la
electrocución, cuando los puntos de contacto son entre la mano izquierda y el pie
derecho.
Fig. 1.1. Lazo de tierra. Si existe una diferencia de polencial entre los puntos de tierra A y
8, circulara una corriente por el paciente.
Por lo tanto, las pérdidas de cualquier tipo entre dos equipos con los cuales el
paciente iuviera contacto podrian producirle la muerte, especialmente cuando los
electrodos de aplicación del instrumento superan la resistencia natural de la piel,
por estar insertados en una vena o artena, o al reducirse deliberadamente la
resistencia por medio de la humectación o la aplicación de ungiientos conductores.
La eliminación del lazo de tierra se puede lograr conectando todos los equipos a un
mismo potencial de tierra mediante un cable de sección adecuada (ver la Fig. 1.2).
14 - Electromedicina - Eouioos de Diaonóstico v Cuidados Intensivos
Capítulo 1
- Fundamentos de la Electromedicina - 15
aparatos eléctricos que poseen gabinetes metálicos, conectan eléctricamente el
m i s m a la tierra mediante un terminal especifico de su ficha de alimentación (por
ejemplo, ficha monofásica con tierra). Si por un desperfecto interno del equipo
(problema de aislamiento, fugas, etc.), aparece sobre su cobertura metálica una
diferencia de potencial, esto generará una comente de fuga a tierra que liará que
las protecciones de sobrecorriente o diferenciales actúen, anticipándose al riesgo
eléctrico.
LOS
Fig. 1.2.
Eliminación
del lazo de tierra
Es de suma importancia disponer en la instalación de una puesta a tierra adecuada,
con conductores normalizados que permitan su identificación (color verde y
amadlo, y sección superior a los 2,5 mm2),y con tomacorrientes y fichas que
brinden la conexión al equipamiento utilizado (información adicional en
Reglamentación para la Ejecución de Instalaciones Eléctricas en Inmrrebles de
la AEA, Sección 771; Viviendas, oficinas y locales, y Sección 710; Locales para
uso médico).
Los equipos se deben conectar en forma individual al punto de tierra y no tomar la
tierra de otro dispositivo vecino, dado que si uno de los equipos intermedios pierde
la referencia de t i e q entonces quedará una cierta cantidad de aparatos sin
protección.
Sistema de Protección de Puesta a Tierra
Este sistema de protección se propone evitar que se produzca una tensión de valor
peligroso sobre las partes metálicas de los equipos o las instalaciones (ver la
Fig. 1.3).
Sistema de Protección Mediante
Interruptores Diferenciales
Los intemiptores diferenciales ofrecen una protección confiable cuando por
contacto directo involuntario de partes activas fluye una comente por el cuerpo
humano (ver la Fig. 1.4). Esta circulación se debe a que el individuo es quién
cieri-a el circuito eléctrico entre el punto bajo tensión (con un determinado
potencial) y tierra (de potencial cero).
La Fig. 1.S muestra los componentes fundamentales que integran este dispositivo:
el núcleo magnético toroidal, el mecanismo de disparo y el botón de pmeba.
;
,
i
i
Fig. 1.3. Accidente por falla de aislación en el conductor vivo dentro de un
protecci6n de tierra.
equipo sin
r
En condiciones normales la comente que pasa hacia la carga retorna por el
interruptor. El flujo resultante en el núcleo magnético toroidal, entonces, es nulo y
no se produce una activación del mecanismo de disparo.
Al producirse una falla de aislamiento o fuga de corriente, ésta no retorna por el
interruptor, creándo un flujo magnético en el núcleo que es utilizado por el
mecanismo de disparo para seccionar (desconectar) la carga.
Capítulo 1
16 - Electromedicina -Equipos de Diagnóstico y Cuidados Intensivos
1
- Fundamentos de la Electromedicina - 17
El umbral de sensibilidad fija, de este modo, la corriente de defecto a tierra
máxima que puede circular sin que actúe el mecanismo de disparo. Los niveles de
sensibilidad oscilan entre 10 mA y 30 inA para protección de personas, y de
300 mA para protección contra incendios provocados por causas eléctricas debido
a fallas de aislamiento.
Conductor VE lomdo.
y eqaipo con isliclon
.-
- --
-
Rrt
Fig. 1.4. Ejemplos de contacto indirecto involuntario.
Fig. 1.6. Si IFes mayor al umbral de sensibilidad del interruptor diferencial. se producirá
un disparo del mismo.
Fig. 1.5. Esquema interno de un
interruptor diferencial.
De este modo el interniptor diferencial realiza la suma de las corrientes que
ingresan a la instalación y al valor resultante se le resta la suma de Las comentes
que retornan a través de él. Si no existen fugas a tierra, ambos valores serán
iguales y el resultado de la resta será cero. En cambio, si parte de lacorriente que
ingresa a la instalación se deriva a tierra y no regresa a través del núcleo, la resta
de las comentes entrantes y salientes no será cero y provocará, en el caso de
superar un determinado valor llamado umbral de sensibilidad, el disparo del
interniptor (ver la Fig. 1.6). Cuando actúa el mecanismo de disparo se realiza en
forma instantánea la apemira de los contactos principales.
Cuando se tocan partes activas, existen dos resistencias que determinan la
intensidad de la comente circulante: la resistencia interna de la persona RM y la de
contacto Rs, (ver la Fig. 1.7). Para el análisis de un accidente se debe considerar el
caso más desfavorable, cuando la resistencia de contacto del lugar es próxima a
cero. Como se mencion6 anteriormente la resistencia del cuerpo humano depende
del recorrido de la corriente (por ejemplo, una trayectoria de mano a mano tiene
una resistencia aproximada de 1 kQ).
La Fig. 1.8 muestra los rangos de intensidad de corriente de defecto según la
noma LEC 60 479. Allí se pueden apreciar 4 zonas que caracterizan diferentes
condiciones de riesgo y efectos fisioldgicosen función de la magnitud y el período
de tiempo que circula comente por el cuerpo.
18 - Electromedicina - Equipos de Diagnóstico y Cuidados Intensivos
Capitulo 1
- Fundamentos de la Electromedicina - 19
Los interruptores diferenciales poseen un botón de pmeba. Al pulsarlo, parte de la
corriente de entrada retornará a la red a través de una resistencia conectada en serie
a dicho botón (ver la Fig. 1.9.a). Como esta corriente no retorna a través del
núcleo, no podrá ser sensada y se comportará como una falla. Entonces, el valor de
la resta entre las corrientes entrantes y de retorno será mayor al umbral de
sensibilidad, y aparecerá un flujo magnético en el núcleo que accionará el
disparador abriendo los contactos principales del interruptor. La pmeba semestral
garantiza que el interruptor diferencial se encuentre en condiciones de operación
apropiadas, tanto eléctricas como mecánicas. En la Fig. 1.9.b se puede apreciar la
disposición física del botón de pmeba.
Fig. 1.7.
El valor de la
corriente circulante
por el cuerpo (1,)
depende del valor
de la resistencia
interna de la persona
(R,) y la resistencia de
contacto del lugar (Rs).
lOmA 30mA
100W
T
Fig. 1.9.a) Conexionado interno del botón de pnieba. b) Interruptor diferencial bipoiar
marca ABB.
[m51
Penodo de
mmpo que 20W
CIICUIB
corriente
Cuando se utilice una protección diferencial, de todos modos, se debe conectar un
conductor de puesta a tierra a las partes de la instalación y a los aparatos a
proteger. De esta manera, sólo podrá circular comente por una persona, cuando
existan dos fallas simultáneas.
1000
5W
2W
1W
Sistema de Protección Mediante
Interruptores Termomagnéticos
Y)
20
1
1 Pwio general no re psrctbeneieclos
@ Por l~ Deneral M $6 producen efecto;fi~io~bgicosdafiinos
l
Fig. 1.8. Efectos iisiológicos según la norma IEC 60 479.
-
o
Los interruptores termomagnéticos se iitiliznii por lo general para proteger contra
sobrecargas y cortocirciiitos, a los cables y conductores eléctricos de una
instalación evitando calentarnientos excesivos.
1. lmA l
Comeoteortulame
par el cuerno
i
~i
Estos interruptores disponen de un disparador térmico (bimetal) con retardo,
dependiente de la sobrecarga en Función del tiempo, para sobreintensidades bajas;
y un disparador electromagnético para sobreintensidades mayores y de
cortocircuito. Para cada caso de aplicacibn se dispone de distintas características
de disparo como las mostradas en la Fig. 1.10.
20 - Electromedicina - Equipos de Diagnóstico y Cuidados Intensivos
Capítulo 1
I
U<"ipi"d.lr<irimm~ddrnrnrn
&
Caracieristica de disparo A
Uihi~h*rr*eri.*snl*-
Caracteristica de disparo B
- Fundamentos de la Electromedicina - 21
La caracteristica de disparo A se aplica para protección limitada de
semiconductores, para protección de circuitos de medicio71 con transformadores y
para circuitos con conductores de gran longitud y con requerimientos de
desconexión de 0,4 s. La B se utiliza para protección de conductores en circuitos
de tomacomentes. La curva C se usa para la protección general de conductores,
especialmente ventajosos en elevadas comentes de arranque (motores, lámparas,
etc.). La curva D posee un rango de disparo adaptado a elementos que generan
fuertes impulsos de comente de conexión, tales como transformadores, válvulas
electromagnéticas, etc. El parámetro de selección de mayor importancia en un
interruptor termomagnético es la corriente nominal o de servicio. Un interruptor
que indica sobre el frente la sigla C25, significa que posee una caracteristica de
disparo tipo C y una corriente de servicio de 25 A.
Los interruptores termomagnéticos, por lo general, pueden trabajar también con
comentes continuas con las mismas especificaciones dadas para comente altema,
debiéndose verificar la tensión máxima de operación por vía de comente que
soporta el modelo utilizado. Un interruptor termomagnético se puede conectar
aguas amba o aguas abajo de un interruptor diferencial logrando la misma
protección. El cableado de entrada al interruptor se puede hacer por los bomes
superiores o inferiores, indistintamente (preferentemente por los bomes superiores
para respetar la numeración y obtener una correcta aislación en sus conexiones). Si
se utiliza un interruptor termomagnético con más vías de comente que las
existentes en la instalación (por ejemplo, un interruptor trifásico en una instalación
monofásica), no deben quedar polos del interruptor libres de conexión, debiéndose
conectar en serie a otra vía de corriente en uso.
Macroshock y Microshock
. .,. .
.
Y1i**li<*ii*ni.
b*mio&
Caracteristlca de disparo C
,"Yhbl**li<arrr*
rr.ii,G-
Caracteristica de disparo D
Fig. 1.10. Características de disparo según las nomas EN 60 898, DIN VDE0641, parte 11
Existen básicamente dos tipos de electrocución; el macroshock y el microshock. El
macmshock está relacionado con la circulación de comente sobre la superficie
corporal, donde sólo un pequeño porcentaje de la energía total atraviesa el músculo
cardíaco (ver la Fig 1.11.a). El microshock se refiere a aquellos casos en los cuales
el paciente tiene un catéter conectado al corazón, donde una pequeña comente que
allí se genere puede ocasionar grandes daños e incluso la muerte (ver la
Fig. 1.1 1.b). Diversos experimentos demuestran que el rango de comentes que
producen fibrilación en casos de microshock es de RO a 600 FA. El límite de
seguridad aceptado por norma para prevenir microshocks es d e 10 FA. Por lo
tanto, no se puede proteger de un microshock a un paciente mediante el uso de
interruptores difcrenciales, con umbrales de sensibilidad de 10 ó 30 mA. La única
forma de hacerlo es conectando el equipamiento electromédico a una red del tipo
IT, utilizando transformadores de aislación (esto será desarrollado más adelante en
SuminiFlro de Enerpíen Salas del Grupo 2).
Capitulo 1 - Fundamentos de la Electromedicha - 23
22 - Electromedicina -Equipos de Diagnóstico y Cuidados Intensivos
Tabla 1.1. Grado de protección contra shock eléctrico en equipos electromédicos según
norma IEC 60513.
Microshock
Macroshock
0
17
contra shock clLIctrico comidcrniido las corricntcs di. f t q a
Catéter
i
-
a)
-
-
pero col1 pancs aplicables
CA
b)
i
-
Fig. 1.11. Distribución de la corriente por el cuerpo segun los puntos de entrada.
La protección contra el shock eléctrico que brindan los equipos alimentados
externamente (desde la red eléctrica y no por baterías) se puede clasificar en
Clase I o Clase 11, según las siguientes consideraciones:
Clase 1. Poseen una aislación básica y una protección suplementaria de tierra.
La aislación básica consiste en una aislación entre las partes vivas y las
conductoras expuestas, como ser la envoltura metálica.
La protección suplementaria de tierra se logra utilizando una ficha de
alimentación con tres terminales. Luego, el cable de tierra se conecta a las
partes accesibles de metal del equipo. Esta protección entra en juego cuando
una falla vuelve viva una parte conductora extema. La corriente de falla desde
el vivo a tierra causa el disparo de algún dispositivo de protección de la
instalación. Los equipos de Clase 1 no necesariamente poseen chasis metálico.
Clase 11. Son equipos de doble aislación de seguridad. Poseen una protección
básica dada por una primera capa de aislación y una protección suplementaria
dada por una segunda capa. Algunos equipos que pertenecen a este grupo
disponen de una aislación reforzada, compuesta por una capa simple de
aislación que provee el mismo grado de protección que una aislación doble.
Por lo general, estos equipos tienen un cable de alimentación con ficha de dos
patas. Sin embargo, algunos equipos Clase II poseen para su conexión de
alimentación una ficha de tres contactos.
Para los equipos de aplicación biomédica se especifica además un grado de
protección contra shock eléctrico, denominado tipo B, BF ó CF (ver la
Tabla l. 1), de acuerdo a la norma IEC 605 13 (aspectos fundamentales de
seguridad para equipamientos electromédicos).
Código IP para la Clasificación de la
Protección de la Carcasa
Las envolventes de los aparatos brindan un grado de protección para el equipo
contra la penetración de cuerpos sólidos externos y de agua con efecto pejudicial.
También, brindan protección a las personas contra el contacto de partes peligrosas.
Esta protección viene indicada por las cifras IPxx (por ejemplo: IP20, IP56, etc.),
donde la primera cifra indica el grado de protección contra el ingreso de sólidos y
contra el contacto de partes peligrosas para las personas. La segunda cifra indica el
grado de protección contra la penetración de agua (ver ejemplo en la Tabla 1.2).
Tabla 1.2. En un equipo iP45 no pueden penetrar cuerpos sólidos mayores a 1 mm de
diámetro, no es posible tener contacto con partes peligrosas utilizando un alambre, y está
protegido contra chorros de agua (no a presión).
1
O: Sin pmlecd6n
1: =. 50mm de dl&matro
2: r= tZ.5mrndcdibmilm
3: =, 2 5 m m de d1Amclro
4: n 1 n m ds dibma~ro
5: Pmlecclbn contra cl palm
6: E r l a n c ~ apolvo
l
O Sin pmbcclbn
1 ' DaM* la mano
2 : Oedo
3 Henamranls
4 : Alnmb"
5 :Alrmh.e
6 Alsnihie
O : Sin pmtecabn
1 :GBm venlcale9
2:Golmm0ha3ta15grwede
indinacidn
3 :Agua pulvaiizada
4: Sili~icadurards aoua
5:Cholros daagua
6:Chorros de agua a preriiin
7: lnmrsidn parapra
24 - Electromedicina - Equipos de Diagnóstico y Cuidados Intensivos
Capítulo 1
.
Tabla 1.3. Ejemplos de asignación de distintos tipos de salas a los Grupos de Aplicación.
Clasificación de las Salas para
Uso Médico
Con relación a las medidas necesarias para la protección contra los riesgos
eléctricos en caso de fallas, las salas para uso médico se clasifican en gmpos de
aplicación 0; 1 ó 2.
Salas del grupo de aplicación 0. Éstas son salas donde se asegura que:
o No se emplean aparatos electromédicos, o
o Los pacientes no entran en contacto con equipos electromédicos, o
se utilizan equipos electromédicos que están permitidos para su
aplicación al paciente, hasta incluso fuera de las salas, o
o Se operan equipos electromédicos que se alimentan exclusivamente
por baterias.
I
Salas del grupo de aplicación 1. Éstas son salas donde se utilizan equipos
electromédicos conectados a la red, con los cuales los pacientes entran en
contacto durante el examen o el tratamiento. Ante una primera falla eléctrica a
masa o a tierra en la instalación, se permite la desconexión automática del
suministro de energía (mediante protecciones), o un corte de la red general,
sin que por ello se ponga en peligro a los pacientes. Los exámenes o los
tratamientos se pueden intemmpir y repetir.
1
1 De csterilizrtci6ii para cinicias
i No se iitiiiza
De lavado
equipamien
Para terapia física
Para hidroterapia
De masajes
Consultorios de medicina humana y
dental
Para diagnóstico radiológico y
tratamiento
Para diálisis
De parto
~mbulatoriosquirúrgicos
De cirugías
Para yesos quirúrgico
Dc examen intetisivo
De cuidados iiitensivc
De endoscc-'Para diapii
ilogico y
trataniiento
~ ~ ~ ~para
i a c o
Para cateteiLa,.,~
y tratamit
parlo
Para diálisi:.< A,. ,.,,,T.v<,
-...,.,,.,,.,.
Salas del gmpo de aplicación 2. Éstas son salas donde también se utilizan
equipos electromédicos conectados a la red, pero que sirven para
intervenciones quirúrgicas o para mediciones en el organismo de interés vital.
Estos equipos deben poder seguir operando ante una primera falla eléctrica a
masa o a tierra, y10 ante un corte en el suministro de la red pública, ya que los
exámenes o los tratamientos no se pueden interrumpir y repetir, sin que
impliquen un daño para los pacientes en cuidado crítico.
La asignación de los diferentes tipos de salas a los Grupos de Aplicación se
determina según la utilización médica prevista y el equipamiento médico a
emplear. Es por ello qiie ciertos tipos de salas pueden estar vinculadas a más
de iin grupo de aplicación. En la Tabla 1.3 se brindan algunos ejemplos.
- Fundamentos de la Electromedicina - 25
11
..-
.,,.
1
empleados a través de
abemiras na-rales del
cuerpo, o con
intervenciones quirúrgicas
menores (cirugía menor)
I
I
de todo tipo (cirugía
rnayor), introducción de
catéteres en el cora7on
(cateterismo cardíaco),
introd~icciónquirúrgica dc
P;
el
~naiitenimientode las
nciones vi tales con
iidades (re spiradorcs,
etc.).
abierto
iiitctveiicion
.
arcapasos,
.
jn
i
Suministro de Energía en Salas del Grupo 2
,
:
:
:
Expresaremos a continiiaci011los rcqiiisitos particiilnres para Ins iiistalaciones
eléctricas en salas de cirugía (qiiirólanos) y salas dc ciiidndos críticos, así como las
condiciones necesariaspara la instalaeidn del cquipamicnto electromédico allí
empleado. Con el fin de lograr iiti ahnstecimientn scLwro a los equipos utilizados
en intervenciones qiiinirgicas y metliclas vitales, sc rcquiere impleinentar una red
IT de uso mEdico mediantc un transformador de aislación (ver la Fig. 1.12).
26 - Electromedicina -Equipos de Diagnóstico y Cuidados lnfensivos
i
F1
L
P
T
~.
4
€El
1
I
Fig. 1.12. Distribución interna en las salas del grupo 2.
Se deberán tener las siguientes consideraciones adicionales:
Puesta a Tierra de Protección. Las instalaciones eléctricas en quirófanos y
salas de cuidados intensivos deberán disponer de un suministro trifásico con
neutro (N)y conductor de protección (CP). Tanto el neutro como el conductor
de protección deberán ser conductores de cobre con aislamiento a lo largo de
toda la instalación. La impedancia entre el punto común de puesta a tierra de
cada sala de intervención y los contactos de tierra de las bases de toma de
comente, no deberá exceder de 0,2 R.
Conexión de Equipotencialidad. Todas las partes metálicas accesibles han de
estar unidas a un punto de equipotencialidad (ver EE en la Fig.l.l2), mediante
conductores de cobre aislados e independientes. Se deberá emplear la
identificación verde-amarillo para los conductores de equipotencialidad y para
los de protección. La impedancia entre las partes mencionadas y el punto de
equipotencialidad no dcherá cxcedcr de 0,l R. El punto de equipotencialidad
(EE) estará unido al de puesta a tierra de protección (vcr PT en la Fig. 1.12) 1
por un conductor aislado color vcrdc-amarillo de sección no inferior a 16 mm
de cobre. La diferencia dc potencial entre las partes metálicas accesibles y el
punto de equipotencialidad (1;E) no deherá exceder de 10 mV eficaces en
condiciones normales.
Suministro a Través de un Transformador de Aislacián. En las salas del
grupo 2, es obligatorio el empleo de transformadores de aislación para lograr la
Capitulo 1
- Fundamentos de la Electromedicina - 27
separación de los circuitos (red IT), como mínimo uno por cada quirófano o
sala de intervención. Esde suma importancia incrementar la fiabilidad de la
alimentación eléctrica a aquellos equipos en los que una intempción del
suministro puede poner en peligro, directa o indirectamente, al paciente o al
personal implicado. Los transformadores de aislación permiten limitar las
corrientes de fuga a tierra que se pudieran producir debido a que ninguno de
los bomes de salida están referidos a la tierra o potencial cero de la entrada,
aumentando así la disponibilidad del sistema.
En forma conjunta con dicho transformador se utiliza un dispositivo de
vigilancia del nivel de aislamiento del mismo, el cual indica una alarma si los
niveles de aislamiento están por debajo de los niveles permitidos.
Por otra parte se debe efectuar una adecuada protección contra
sobreintensidades del propio transformador y de los circuitos por él
alimentados. Para ello se utiliza un transformador de intensidad que sensa la
comente a la salida del transformador de aislamiento sin estar intercalado en la
red de alimentación (tipo pinza amperométrica) y reporta dicha medición a un
dispositivo de monitoreo de sobrecarga. Este dispositivo indica en un cuadro
de mando si existe una excesiva corriente a la salida del transformador de
aislamiento. Por otra parte, también es el encargado de monitorear la
temperatura del transformador para evitar sobrecalentamientos. El valor de
medición de la temperatura llega a éste mediante un PTC integrado en el
núcleo del transformador de aislamiento. Es de suma importancia la
coordinación de las protecciones contra sobreintensidades de todos los
circuitos y equipos alimentados a través de un transformador de aislamiento,
con objeto de evitar que una falta en uno de los circuitos pueda dejar fuera de
servicio la totalidad de los sistemas alimentados a través del iransformador.
Se dispondrá de un cuadro de mando por quirófano o sala de inteivención,
situado fuera del mismo, fácilmente accesible y en sus inmediaciones. Éste
deberá incluir la protección contra sobreintensidades, temperatura y el
dispositivo de vigilancia del nivel de aislamiento. Es muy importante que todos
los mandos sean de ficil acceso y queden perfectamente identificados. El
cuadro de alarma del dispositivo de vigilancia del nivel de aislamiento deberá
estar en el interior de la sala y ser fácilmente visible y accesible, con
posibilidad de sustitución fácil de sus elementos.
En el caso deocurrir un problema de fuga a tierra (aislamiento) o de
sobreintensidad, los dispositivos de vigilancia no interrumpen el suministro de
alimentación sino que infonnana través del panel de alarmas la anomalía para
que el médico responsable decida si continúa o no, actuando sobre el panel del
mando. Los dispositivos alimentados a través de un transformador de
aislamiento no se deben proteger con intemptores diferenciales en el primario
ni en el secundario del transformador. Se deberá instalar una protecci6n contra
-
Capitulo 1 Fundamentos de la Electromedicina
28 - Electromedicina - Equipos de Diagnóstico y Cuidados Intensivos
- 29
alimeritación es realizada por el suministro normal, como por el complementario
(ver la Fig. 1.13).
cortocircuito en el primario (protección magnética solamente) para proteger la
instalación en el caso que una falla de este tipo se produzca.
Alimentación de Otros Aparatos y Equipos Electromédicos. En las salas del
gmpo 2 se requiere un suministro a través de una alimentación independiente a
la de la red IT, para otros aparatos y equipos electromédicos, por ejemplo para
la iluminación general y otros tomacorrientes (utilizados para alimentar
equipos de limpieza, computadoras, etc.). Para estos equipos no es
indispensable, y a veces hasta inconveniente, prever una red 1T.
Los tomacorrientes en las salas del grupo de aplicación 2 alimentados desde
una red distinta de la red lT,deberán tener un cartel de advertencia, para evitar
que se conecten equipos biomédicos en contacto con el paciente. Se sugiere
que estén instalados a una distancia mínima de 2,5 m de la posición de la
camilla del paciente.
Para esta alimentación se emplearán dispositivos de protección diferencial de
10 ó 30 mA de sensibilidad, que brindarán la protección individual a aquellos
equipos que no estén alimentados a través de un transformador de aislamiento,
aunque el empleo de los mismos no exime de la necesidad de puesta a tierra y
equipotencialidad. Por ejemplo, cuando la instalación de alumbrado general se
sitúe a una altura del suelo inferior a 2,5 metros, o cuando sus interruptores
presenten partes metálicas accesibles, deberá ser protegida contra los contactos
indirectos mediante un dispositivo diferencial. Se dispondrán las
correspondientes protecciones contra sobreintensidades y cortocircuitos (por
ejemplo, llaves temomagnéticas).
Sdks&pnip02
Fig. 1.13. Diagrama unifilarde distribución de una
institución de salud.
En el caso de una pemirbación de la red general, la UPS (ver la Fig. 1.14) deberá
alimentar por un tiempo determinado los equipos médico-técnicos y servicios
imprescindibles del hospital hasta que el generador entre en servicio.
Disponibilidad del Suministro Eléctrico
1
La seguridad en el suministro de energía eléctrica es un hospital es particularmente
importante. Por eso se recomienda, incluso en pequeños hospitales, alimentarse a
través de distintos transformadores, a fin de que el hospital siga abasteciéndose de
la red pública, incluso en el caso que se averíe uno de ellos. Por otra parte, es
recomendable disponer de un suministro complementario de reserva, por ejemplo
un generador, que brinde energía eléctrica ante un corte general de la red pública.
Además del suministro complementario de reserva requerido en las instalaciones
electromédicas, es obligatorio para las salas del grupo 2 disponer de un suministro
especial complementario, por ejemplo con baterías, para hacer frente a las
necesidades de la lámpara de quirófano y equipos de asistencia vital, debiendo
entrar en servicio automáticamente en menos de 0,5 segundos (corte breve) y con
una autonomia no inferior a 2 horas. Cabe aclarar que la lámpara de quirófano
deberá estar siempre alimentada a través de un transformador de aislamiento. Todo
el sistema de protección deberá funcionar con idéntica fiabilidad, tanto si la
Red daalimemibn anernatyd
S
Emrads) de CA
Carga
Red de slrmenlaci6n
normal
I
Fig. 1.14. Esquema en bloques de una UPS (fuente de alimentaaón ininternimpida)
En los tableros dedistribución que contienen el transformador de aislación para la
red IT (tableros propios o separados de otros gabinetes de distribución comunes),
-
Capitulo 1 Fundamentos de la Electromedicina - 31
30 - Electromedicina - Equipos de Diagnóstico y Cuidados Intensivos
se deberán disponer de dos circuitos de alimentación independientes, uno
preferencial y otro secundario. Ante una falla en uno de ellos, el [email protected]
energía debe ser conmutado en forma automática.
Transmisión de las Perturbaciones
Electromagnéticas
Se deberá ejecutar la instalación de los dos alimentadores lo más separadamente
posible, o al menos en 2 canalizaciones de cables i~idependientespara evitar que
una única falla eléctrica, mecánica o fuego inutilice ambas alimentaciones al
mismo tiempo.
Acoplamientos
Constituyen el mecanismo mediante el cual las perturbaciones electromagnéticas
afectan a los distintos dispositivos, ellos pueden ser:
Acoplamientos por conducción. Éstos sc efectúan mediante las lineas de
alimentación internas, las lineas de transmisión de datos, las líneas de control,
los conductores de masa y tierra, las capacidades parásitas, etc. En una
conexión bifilar la señal útil se puede desplazar de dos formas, en modo
diferencial o en modo común. El modo diferencial permite mayor inmunidad a
la interferencia gracias a los circuitos de entrada diferencial que anulan la
componente de mido que se induce de forma similar en ambos cables. Si la
información se propaga en modo común, resulta más dificil discriminar el
mido de la señal útil.
Acoplamientos por radiación. Se efechían a través del medio ambiente (aire).
Una corriente que circula por un conductor eléctrico genera un campo
magnético que es irradiado a su alrededor. Cuando un conductor eléctrico
forma un bucle, el cual está inmerso en un campo magnético variable, aparece
una tensión inducida entre sus bornes.
Compatibilidad Electromagnética (CEM)
Las normas internacionales definen a la Compatibilidad Electromagnética (CEM)
como: la aptitud de un dispositivo, aparato o sistema para funcinnar en sil
entorno electromagnético en forma satisfactoria y sin producir
perturbaciones electromagnéticas intolerables para cualquier otro dispositivo
situado en el mismo entorno. Según la intensidad de la perturbación podemos
clasificarla en diferentes niveles:
'1
!
!
!~
i
Nivel de susceptibilidad: es el nivel de perturbación a partir del cual un
dispositivo o un sistema empieza a funcionar mal.
Nivel de inmunidad: es el nivel normalizado de pemirbaciones que puede
soportar un dispositivo o un sistema.
Nivel de compatibilidad electromagnética: es el nivel máximo especificado
de perturbaciones que cabe esperar es un entorno dado.
Limite de emisión: es el nivel normalizado de emisión que un dispositivo
no debe superar.
Esto significa que el nivel de inmunidad de cada aparato debe ser tal que su
entorno no lo perturbe, y su nivel de emisión debe ser lo suficientemente bajo como
para no perturbar los aparatos situados en su entorno electromagnético. La
Fig. 1.15 representa los niveles antes mencionados.
I
Fig. 1.15.
Niveles de
perturbación.
ocnurbacldn
I
Nlwl de
susceptibilidad
Nivel de
inmunidad
Nivel da
oompatlbiiidad
electromagn&tiia
Desacoplamientos
El transformador normal permite cambiar el régimen de neutro en cualquier punto
de la instalación. El mismo garantiza un buen aislamiento galvánico, pero sólo en
baja frecuencia (resistencia entre primario y secundario mayor a 10 MC2 a 50 Hz).
Para obtener un aislamiento galvánico adecuado en alta frecuencia, será necesario
utilizar un transformador de pantalla doble, el cual bloquea y conduce las
corrientes de modo común hacia las masas (resistencia entre primario y secundario
alrededor de 80 R a 2 kHz).
Los fabricantes de equipamiento electromédico especifican el nivel de emisión e
inmunidad. Sin embargo no existe una normativa que especifique sobre los niveles
de CEM que pueden producir riesgos para el paciente.
Los efectos presentados en los equipos a causa de interferencias electromagnéticas
suelen ser: mido en la forma de ondade señales fisiológicas (ECG, EMG, EEG,
etc.), cambio modo de operación (en marcapasos, respiradores, etc.),
funcionamiento erróneo de sensores, activación de alarmas, mal funcionamiento de
equipos de diagnóstico por imágenes, etc. En particular, los equipos de resonancia
magnética requieren la generación de campos magnéticos estables y son, debido a
i
Limm de emisión