Índice. Dedicatoria · Consideraciones de ubicación en interiores.-----59 II.4.4. Cimientos y...

1

Índice.

Dedicatoria.-------------------------------------------------------------------------- 7

Agradecimientos.------------------------------------------------------------------- 8

Resumen.----------------------------------------------------------------------------- 9

Introducción.------------------------------------------------------------------------ 10

Capítulo I. “Equipos médicos.”-------------------------------------------------- 11

I.1. Introducción.-------------------------------------------------------------------- 12

I.2. Autoclave Sakura.------------------------------------------------------------- 13

I.3. Máquina de Anestesia Drager Fabius CE. -------------------------------- 14

I.4. Rayos X Portátil Shimadzu.------------------------------------------------- 15

I.5. Ultrasonido Diagnóstico Toshiba SA-320.-------------------------------- 16

I.6. Microscopio Biológico Olympus CX 21BIM-SET1.--------------------- 18

I.7. Gasómetro Roche OMNI-C.------------------------------------------------ 20

I.8. Centrífuga Kokusan H-103N.----------------------------------------------- 22

I.9. Centrífuga Kokusan Hematocrito H-1200F.----------------------------- 23

I.10. Centrífuga Kokusan 1500FS.------------------------------------------------ 24

I.11. Monitor no Invasivo Nihon-Kohden OPV-1500.----------------------- 25

I.12. Desfibrilador Nihon-Kohden TEC-7721K.------------------------------ 26

I.13. Fotómetro ERMA AE-600.-------------------------------------------------- 27

I.14. Contador de células ERMA 410N.---------------------------------------- 28

I.15. Mesa de operaciones Takeuchi TS-102.--------------------------------- 29

I.16. Ultrasonido Terapéutico TECE (Comby).------------------------------- 30

I.17. Bomba de infusión JMS OT- 701.----------------------------------------- 31

I.18. Jeringas Perfusoras JMS SP-500.----------------------------------------- 33

I.19. Balanza Shimadzu.---------------------------------------------------------- 34

I.20. Aspiradora Portátil Eléctrica de Salón. --------------------------------- 35

2

I.21. Diatermia TECE. ------------------------------------------------------------- 36

I.22. Electrocirugía Acoma Acutor SR-II.------------------------------------- 37

I.23. Lámparas Auxiliares AS 0805EL----------------------------------------- 39

I.24. Electrocardiógrafo Digital Portátil Cardiocid-BB.-------------------- 40

I.25. Ventilador Drager Savina.------------------------------------------------- 41

I.26. Monitor invasivo Nihon Kohden BSM-2301A.------------------------- 42

I.27. Baño de María KH – 806.--------------------------------------------------- 44

I.28. Hemoglobinómetro ERMA HB-20J.-------------------------------------- 45

I.29. Destilador de agua SHIMIZU LED-3004.------------------------------- 46

I.30. Ventilador TAKAOKA.----------------------------------------------------- 47

I.31 Conclusiones parciales.------------------------------------------------------ 48

Capítulo II. “Selección y emplazamiento de los grupos electrógenos en

los hospitales de campaña.”-------------------------------------------------- 49

II.1. Introducción.------------------------------------------------------------------ 50

II.2. Requerimiento de energía.-------------------------------------------------- 51

II.3.Tipos de sistemas y regímenes.----------------------------------------------- 52

II.3.1. Sistemas de Emergencia.----------------------------------------- 53

II.3.2. Emergencia opcional.--------------------------------------------- 53

II.3.3.Carga Base Continua.--------------------------------------------- 53

II.3.4. Co-generación.----------------------------------------------------- 53

II.3.5. Recorte de Picos.--------------------------------------------------- 54

II.3.6. Reducción de Tarifas.-------------------------------------------- 54

II.3.7. Energía Primaria. ------------------------------------------------- 54

II.4. Consideraciones de ubicación.--------------------------------------------- 57

II.4.1. Consideraciones de ubicación en exteriores.----------------- 57

3

II.4.2. Efectos del ambiente sobre los grupos electrógenos.-----58

II.4.3. Consideraciones de ubicación en interiores.----------------- 59

II.4.4. Cimientos y aislamiento de la vibración. --------------------- 60

II.5. Consideraciones ambientales.---------------------------------------------- 60

II.5.1. Ruido y su tratamiento.------------------------------------------ 60

II.5.2. Reglamentos de emisiones de escape.--------------------------61

II.6. Impacto de las cargas eléctricas en el tamaño del generador.-----62

II.6.1. Aplicaciones y rangos de trabajo.------------------------------- 62

II.6.2. Requerimientos de arranque y funcionamiento de carga.

63

II.6.3. Problemas asociados con el desbalance de las cargas--- 64

II.7.Tipos de carga y cálculo detallado de éstas.------------------------------64

II.7.1. Definición de término.-------------------------------------------- 64

II.7.2. Cargas de iluminación. ------------------------------------------- 65

II.7.3. Cargas de aire acondicionado. ---------------------------------- 67

II.7.4. Cargas motoras. -------------------------------------------------- 68

II.7.5. Cargas de UPSs (Fuentes de Potencia Ininterrumpibles).

75

II.7.6. Cargas de cargador de baterías.-------------------------------- 79

II.7.7. Cargas médicas de imagen (rayos X).------------------------- 80

II.7.8. Estimativo de la capacidad del grupo.------------------------- 84

II.7.9. Tolerancias de la tensión y frecuencia de carga.------------ 85

II.8.Selección de los grupos electrógenos instalados en los hospitales de

la misión médica cubana en Pakistán.------------------------------------------ 87

II.8.1. Selección del régimen de trabajo de los generadores.-----87

II.8.2. Selección de la capacidad nominal.---------------------------- 87

II.8.3. Selección de la marca del grupo electrógeno.--------------- 89

4

II.9.Montaje de los grupos electrógenos en los hospitales de campaña. 93

II.9.1. Consideraciones para la mejor ubicación de los generadores

93

II.9.2. Serviciar de forma efectiva los grupos.----------------------- 93

II.9.3. Arranque de los grupos electrógenos. ------------------------- 94

II.10.Conclusiones parciales.--------------------------------------------------- 95

Capítulo III. “Sistemas de suministros y protecciones eléctricas de los

hospitales de campaña.”--------------------------------------------------------------97

III.1. Introducción.----------------------------------------------------------------- 98

III.2. Esquema del sistema de distribución. ---------------------------------- 99

III.2.1. Balance de Cargas. ---------------------------------------------- 105

III.3. Selección de los conductores. --------------------------------------------- 110

III.3.1. Selección de las secciones de los conductores por

corriente. 111

III.3.2. Comprobación de la sección de los conductores por caída

de tensión. -------------------------------------------------------------- 114

III.3.3. Comprobación de la sección de los conductores por

cortocircuito.------------------------------------------------------ 115

III.4. Cálculo de cortocircuito. -------------------------------------------------- 115

III.4.1. Características de los cortocircuitos. --------------------------- 116

III.4.2. Consecuencias de los cortocircuitos. -------------------------- 116

III.4.3. Cálculo de la corriente de cortocircuito para el hospital de

campaña

escogido como modelo. -------------------------------------------- 117

III.5. Cálculo y selección de las protecciones. -------------------------------- 125

III.5.1. Características eléctricas de los disyuntores. ----------------125

5

III.5.2. Cálculo de los disyuntores. --------------------------------------- 125

III.6. Cálculo y diseño de la instalación de tomacorrientes.---------------129

III.7. Pizarra general de distribución (PGD). ------------------------------- 131

III.8. Listado total de materiales. ---------------------------------------------- 133

III.9. Conclusiones parciales.---------------------------------------------------- 134

Capítulo IV. “Instalaciones de sistemas de puesta a tierra.”---------------135

IV.1. Introducción. ---------------------------------------------------------------- 136

IV.2. Suelos. ----------------------------------------------------------------------- 137

IV.2.1. Conductividad de los suelos.----------------------------------- 137

IV.2.2. Parámetros de los cuales depende la resistencia del suelo.

139

IV.2.3. Como disminuir la resistencia del suelo.------------------- 141

IV.3. Instalación del sistema de pararrayos. --------------------------------- 142

IV.3.1. Dispositivo de captura.------------------------------------------- 143

IV.3.2. Bajantes.------------------------------------------------------------ 143

IV.3.3. Tomas de tierra.--------------------------------------------------- 143

IV.3.4. Determinación de la zona de protección.-------------------- 147

IV.3.5. Determinación de las dimensiones de los pararrayos.---150

IV.3.6. Equipotencialidad del sistema.-------------------------------- 151

IV.4. Regímenes de neutro.------------------------------------------------------ 151

IV.4.1. Riesgos presentes en una deficiente puesta a tierra.----152

IV.4.2. Esquemas de conexión a tierra.------------------------------- 152

IV.4.3. Esquema de conexión según el dispositivo transferencial.

160

IV.4.4. Como operar un esquema de conexión IT.------------------ 160

6

IV.4.5. Los esquemas de conexión en las instalaciones

hospitalarias. 162

IV.4.6. Selección de un esquema de conexión.---------------------- 162

IV.5. Puesta a tierra de protección.-------------------------------------------- 163

IV.5.1. Puesta a tierra.--------------------------------------------------- 163

IV.5.2. Tipos de electrodos.--------------------------------------------- 164

IV.5.3. Línea principal de tierra.-------------------------------------- 166

IV.5.4. Conexión de las masas metálicas.---------------------------- 167

IV.5.5. Aspectos generales.---------------------------------------------- 167

IV.6. Ejemplo práctico de como implementar un sistema de protección

contra sobretensiones. --------------------------------------------------------------- 168

IV.7. Conclusiones parciales.--------------------------------------------------- 170

Conclusiones Generales.--------------------------------------------------------- 171

Recomendaciones.---------------------------------------------------------------- 172

Referencias ------------------------------------------------------------------------- 173

Bibliografía.------------------------------------------------------------------------- 174

Anexos.------------------------------------------------------------------------------- 177

7

Dedicatoria.

Dedicamos este trabajo a todos los cubanos que han brindado su

esfuerzo solidario en misiones humanitarias en los lugares más

recónditos del mundo, al sufrido y amistoso pueblo de la República

de Pakistán y a nuestro Comandante en Jefe, autor principal y guía

de todas las misiones internacionalistas de nuestro pueblo.

8

Agradecimientos.

Debemos hacer mención y agradecer a todas aquellas personas que hicieron

posible la realización de este trabajo, en especial al Dr. Carlos Cabal y Lic.

Juana Martínez por confiar siempre en nosotros. A nuestros compañeros de la

misión Ing. Arnaldo Dalbi, Especialista Robín González, Ing. Rafael León y al

Especialista Rolando Paz por brindarnos su amistad y ayuda profesional. A

nuestras familiares y amigos por su apoyo incondicional en todo momento.

9

Resumen.

Ante el desastre ocurrido en Pakistán, nuestro país fue el primero y el más

efectivo en brindar su apoyo solidario a través de una gigantesca misión

médica constituida por la Brigada Henry Reeve.

Esta misión trasladó y emplazó en los lugares más recónditos del Monte

Himalaya 30 hospitales para la atención a los damnificados.

En el presente trabajo se recoge la experiencia obtenida por un grupo de 8

compañeros que conformaron la brigada de 11 especialistas encargados del

suministro y montaje eléctrico de dichos centros médicos.

El propósito de este informe es dar una guía para la selección y puesta en

marcha de los grupos electrógenos apropiados para la generación in situ, de

energía eléctrica en estas instalaciones, los cálculos realizados para determinar

todo el sistema de distribución en los hospitales y el diseño del sistema de

protección general que satisfaga las necesidades de seguridad eléctrica.

10

Introducción.

El 8 de octubre del 2005, el mundo despertó con la triste noticia de que un

devastador terremoto había sembrado la muerte en las cordilleras del

Himalaya. Mientras las grandes potencias del mundo debatían cuál sería el

monto de la ayuda necesaria, la respuesta de nuestra pequeña isla, cuyo

nombre e historia eran totalmente desconocidos en aquellos parajes, no se hizo

esperar. Hacia la lejana nación asiática se trasladó parte del contingente

Henry Reeve, el cual llevaba como carga, toneladas de medicamentos, como

uniformes, las batas blancas y como armas, los conocimientos y la convicción

de que no defraudarían a nuestro pueblo.

Por las características topológicas de estos lugares y su casi inaccesibilidad, la

solución propuesta por la Dirección del Estado de Cuba, fue emplazar

hospitales de campaña. Estos hospitales deberían contar con todo el

equipamiento necesario para dar un servicio con un grado asistencial nunca

antes visto en estas condiciones de emergencia, pero existía la dificultad de

que estos equipos al haber sido adquiridos por Cuba, con anterioridad a estos

sucesos, estaban diseñados para funcionar con un servicio eléctrico a 110 Volt

y 60 Hz.

Una de las consecuencias del terremoto fue la afectación del sistema eléctrico

de la región norte de Pakistán. Unido a esto, se presentó el inconveniente de

que en ese país se distribuye la energía eléctrica a 50 Hz. Estas dificultades

hicieron que, para poner en funcionamiento los hospitales de campaña, la alta

dirección del país determinó que se realizara un proyecto eléctrico en el que se

analizara como llevar a cabo la instalación de grupos electrógenos para

generar la energía eléctrica in situ.

El objetivo de este trabajo es, precisamente, hacer el proyecto para el

suministro de energía eléctrica y la realización de instalaciones eléctricas en

hospitales de campaña para situaciones de desastre, de de manera tal que la

experiencia adquirida pueda servir a otros especialistas que tengan que realizar

esta tarea.

11

No pretende este trabajo ser definitivo. Lo mejor que pudiera pasar es que se

siga enriqueciendo con las experiencias de los que después de los autores de

este manual les toque desarrollar tareas similares.

CAPITULO I

“Equipos Médicos”

12

I.1. Introducción.

Durante el desarrollo de este capítulo se profundizará sobre el tema del

equipamiento médico debido a que es él el que tiene un peso determinante en

la demanda eléctrica de los hospitales, además de presentar requerimientos

especiales de energía.

La necesidad que impone el conocimiento de la carga que se va a suministrar

nos remite al análisis detallado de los equipos médicos que van a formar parte

de los hospitales de campaña que es necesario instalar. El estudio detallado

de cada equipo nos muestra, mediante su principio de funcionamiento, sus

características, su área de trabajo y sus datos de chapas, el camino que

debemos seguir en la elaboración del “Proyecto eléctrico para el montaje de

hospitales de campaña en condiciones de desastre”.

La influencia, como se mencionó anteriormente, de su funcionamiento exigirá o

no una sobredimensión del generador eléctrico que alimentará a los

hospitales. Los datos de chapa (tensión nominal, frecuencia, y consumo) van a

definir la capacidad y, conjuntamente con el área de trabajo de los equipos,

van a definir la mejor ubicación del grupo electrógeno que es necesario utilizar.

El área de trabajo de cada equipo además, va a tener un gran peso en la

instalación de sistemas de puesta a tierra y en el sistema de suministro y

protecciones eléctricas de los hospitales de campaña.

13

I.2. Autoclave Sakura.

Función: La esterilización, tanto del material y medios frescos, como de los

medios ya usados que hayan sufrido contaminación, es un proceso esencial en

todo laboratorio. Esta esterilización suele efectuarse con calor húmedo en unos

aparatos denominados autoclaves. En esencia, una autoclave es un recipiente

en el que se consigue exponer el material a esterilizar a temperaturas

superiores a la de ebullición del agua, gracias al aumento de la presión. Este

equipo puede esterilizar instrumentales, vidrio y tejidos, o sea, todo el material

que se necesita en un hospital. El proceso completo de esterilización en una

autoclave se compone de diferentes fases:

FASE DE PURGADO. A medida que la resistencia calienta el agua del fondo

del calderín, se va produciendo vapor que desplaza el aire, haciéndolo salir por

la válvula de purgado que está abierta. Esta fase termina cuando se alcanza la

temperatura de esterilización.

FASE DE ESTERILIZACIÓN. Una vez cerrada la válvula de purgado y

alcanzada la temperatura de esterilización previamente seleccionada se inicia

el proceso de esterilización.

FASE DE DESCARGA. Terminado el proceso de esterilización, deja de

funcionar la resistencia calefactora, con lo que deja de producirse vapor y la

presión y temperatura del calderín empiezan a descender poco a poco.

Especificaciones Técnicas

Rango de Tensión: 110 V

Frecuencia: 60 Hz

14

Consumo: 1200 VA

Rango de Temperatura: 10-40 C0 I.3. Máquina de Anestesia Drager Fabius CE.

Función: La máquina de anestesia Drager Fabius CE es un equipo que puede

ser usado mayormente en el área de cirugía ya que realiza la mezcla de gases

para poder lograr la anestesia total del paciente. La estructura modular del

Fabius, con su compacto diseño, permite también su uso en inmejorables

condiciones de adaptación a cualquier tipo de entorno clínico, tales como salas

de inducción, quirófanos y salas de recuperación. En su configuración básica el

Fabius va equipado con dos suministros de gas, un vaporizador tipo Drager y

un sistema Magill. Una vez configurado el sistema se puede instalar en una

pared, colgado de una columna de techo o sobre un carro. Esta máquina brinda

un sistema completo de anestesia además de medir y registrar importantes

parámetros de ventilación: FiO2, volumen minuto tidal, presión en las vías

respiratorias, frecuencia. Los datos se presentan en tres páginas de pantalla.

En la pantalla inicial muestra por defecto una barra gráfica de la presión en las

vías aéreas, junto a los valores numéricos de O2, VM y Pmáx. Como

alternativa, se visualiza la curva de presión en la segunda página. Por último, la

tercera página permite el ajuste de los parámetros de ventilación. La máquina

presenta baterías que le dan autonomía al equipo durante 45 minutos si

trabajan ventilador y monitor juntos y de tres horas en caso de que trabaje solo

el monitor.

15

I.4. Rayos X Portátil Shimadzu.

Función: El Rayos X Shimadzu portátil modelo MUX-100D es un equipo que

basa su funcionamiento en la emisión, como su nombre expresa, de rayos X.

Es una forma de radiación electromagnética (como la luz visible) y en un

ambiente de cuidados médicos son emitidos por una máquina como partículas

individuales (fotones) que pasan a través del cuerpo para luego ser detectados

por una película sensible. Las estructuras densas (como los huesos)

bloquearán la mayoría de los fotones y aparecerán de color blanco al revelar la

película, las estructuras que contienen aire se verán negras y los músculos, la

grasa y los líquidos aparecen en sombras grises. El metal y los medios de

contraste (intravenoso u oral) bloquean casi todos los fotones y aparecen de un

blanco brillante. Es posible la obtención de la película mediante un proceso de

revelado que se lleva a cabo en el cuarto oscuro. Tiene su uso específico como

hemos ido explicando en la exploración del cuerpo.


Rango de Tensión: 100-240 V

Frecuencia: 50-60 Hz

Consumo: 1000 VA

Rango de Temperatura: 10-40C0




Consumo: 7 VA

Rango de Temperatura: 10-40 C0

16

I.5. Ultrasonido Diagnóstico Toshiba SA-320.

Función: El ultrasonido Toshiba SA- 320 ofrece imágenes de órganos y

tejidos que no son perceptibles a simple vista. Es posible la obtención de

dichas imágenes variando su frecuencia de trabajo. Cada rango de frecuencia

esta determinado por el transductor que se le incorpore al equipo, por ejemplo:

los tejidos blandos se pueden observar con altas frecuencias que oscilan entre

los valores de siete (7) y nueve (9) megahertz (MHz). El equipo es capaz de

hacer un registro gráfico de la imagen mediante un monitor.

El diagnóstico por ultrasonidos se basa en la detección de los ecos que

provienen del interior del organismo. Debido a la atenuación progresiva del

sonido, se produce una reducción progresiva de la amplitud de los ecos que se

originan en las estructuras profundas, haciendo más difícil su detección. La

atenuación del sonido durante su propagación se debe a desviación de la onda

del sonido, y a la pérdida de energía o absorción.

17

¿Qué son los ultrasonidos?

Los ultrasonidos se definen como ondas acústicas con frecuencias por encima

de aquellas que pueden ser detectadas por el oído humano, desde

aproximadamente 20 kilohertz (kHz) hasta varios cientos de MHz. En contraste

con las ondas electromagnéticas, estas vibraciones necesitan de un medio

físico para su propagación. Los instrumentos médicos utilizan sólo una porción

del espectro de ultrasonidos, entre 1 MHz y 10 MHz, debido a las necesidades

combinadas de buena resolución (longitudes de onda pequeñas) y buena

penetración en los tejidos (frecuencias no demasiado altas).

Son bien conocidas sus aplicaciones médicas usadas para visualizar

características del interior del cuerpo humano. Estas ondas sonoras hacen eco

en las estructuras corporales y, mediante un sistema informático que recoge

ese eco de las ondas reflejadas, permiten reconstruir la imagen.




Consumo: 300 VA


18

I.6. Microscopio Biológico Olympus CX 21BIM-SET1.

Función: El microscopio biológico puede tener una testa monocular o

binocular. Está caracterizado por un elevado poder de aumento y se utiliza para

observar muestras preparadas, órganos o secciones de tejidos, sobre una

superficie de vidrio iluminada. Este tipo de microscopio está dotado de una

fuente de luz incidente, que proviene desde abajo, o un espejo para concentrar

la luz solar.

Característica y beneficios:

Los objetivos de plano acromático corregidos al infinito ofrecen una

uniformidad excepcional y proporcionan imágenes claras y nítidas hasta los

bordes del campo visual (4x, 10x, 40x y 100x aceite).

Oculares de número de campo (F.N.) 18.

El tratamiento antimicótico ayuda a proteger los componentes ópticos

incluso en condiciones de trabajo de alta humedad.

Portaobjetos cuádruple giratorio de movimiento ultrasuave.

Condensador N.A. 1.25 Abbe fijo, con una posición de detención de

apertura para cada objetivo marcada con claridad en el condensador, lo que

mejora el contraste de las imágenes.

Un foco halógeno de 6V/20W que produce una iluminación clara y estable.

http://www.olympusmicro.com/primer/anatomy/objectives.html

19

Una lente colectora casi esférica que proporciona imágenes claras e

iluminadas de manera uniforme en todo el campo visual.

Un diseño compacto que permite transportarlo con facilidad y guardarlo en

un armario de aula.

Platina derecha integral sin cremallera y con controles X e Y en la parte

inferior.

Ajuste de altura ocular.

Detención de campo oscuro.




Consumo: 30W


20

I.7. Gasómetro Roche OMNI-C.

Función: El gasómetro Roche OMNI-C es un equipo médico perteneciente al

área de laboratorio. Se utiliza específicamente para realizar el análisis de los

gases en sangre. Muestra los niveles del PO2, PCO2 y SO2. Además, se usa

en la obtención de los valores de la hemoglobina, el hematocrito, los

ionogramas tales como sodio (Na), potasio (K), calcio (Ca), y cloro (Cl) y por

último, muestra la saturación y el PH, todos provenientes de una muestra

sanguínea (capilar, arterial o venosa) del paciente mediante la técnica

adecuada. Vale aclarar que estas pruebas que se pueden realizar se muestran

en un menú de opciones que presenta en la pantalla del equipo. Dicha pantalla

es por contacto. Generalmente se usa en pacientes que se encuentren en la

fase de terapia, pacientes graves, para valorar el estado hemogasométrico y

electrolito en el que se encuentran.

¿Cuál es el beneficio clínico de realizar un análisis de gases en sangre?

Contar con el mejor indicador del estado de los pacientes en (pH, pCO2,

pO2).

Contar con el mejor indicador del equilibrio ácido-base (BE y HCO3-).

Asiste en la identificación clínica en crisis cardiopulmonares.

Una efectiva asistencia clínica y ayuda a emitir un buen juicio en el inicio de

terapias

21

Métodos de medición:

Para determinar magnitud de medida de las variables se aplican los siguientes

métodos.

PO2 - Principio de Clark, medición de una corriente provocada por la

reducción de oxígeno.

PCO2 – Principio de Severinghouse, medición potenciométrica de la

variación del pH en interior del electrodo, causada por el ingreso de CO2 de

la muestra.

Los electrodos de pH, Na+, Ca2+, K+y Cl- la determinación de estas

magnitudes requieren el uso de un electrodo de diferencia que en el Roche

OMNI C se trata de un electrodo cloruro de contacto fijo.




Consumo: 150W


22

I.8. Centrífuga Kokusan H-103N.

Función: La centrífuga Kokusan H-103N se considera una macro centrífuga,

equipo médico perteneciente al área de laboratorios. Desarrolla una velocidad

centrifuga determinada y durante exactamente el tiempo estimado para cada

muestra. Mediante el desarrollo de la velocidad y el paso del tiempo

predeterminado produce la separación del líquido del sedimento. Es la

centrifuga usada para el análisis de las muestras de heces fecales, orina,

sangre.



Frecuencia: 60 Hz

Consumo: 350W


23

I.9. Centrífuga Kokusan Hematocrito H-1200F.

Función: La centrífuga Kokusan hematocrito H-1200F es un equipo del área

de laboratorio. Se considera que el uso más adecuado que se le puede dar es

con los análisis hematológicos. El hematocrito es el porcentaje del volumen de

la sangre que ocupa la fracción de los glóbulos rojos. Las cifras normales de

hematocrito en humanos oscilan entre 37% y 54%, dependiendo de diversos

factores fisiológicos, como la edad, el sexo y la condición física del sujeto. Para

poder realizar un examen de sangre y verificar los niveles de glóbulos rojos que

cuenta una persona determinada, es necesario que se tome un poco de

sangre y se introduzca en una máquina centrífuga, proceso que impulsa las

células hacia el fondo del recipiente. La porción celular se compara con la

cantidad total de la sangre y se expresa en porcentaje. De hecho, dicha porción

celular representa casi la totalidad de los glóbulos rojos, mientras que el

porcentaje de glóbulos blancos es muy pequeño, obteniéndose posteriormente

los resultados esperados en el laboratorio. Presenta un principio de

funcionamiento similar al utilizado en las centrífugas anteriores.



Frecuencia: 60 Hz

Consumo: 200W

http://es.wikipedia.org/wiki/Sangre

http://es.wikipedia.org/wiki/Eritrocito

http://es.wikipedia.org/wiki/Centrifugaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula

http://es.wikipedia.org/wiki/Gl%C3%B3bulos_rojos

http://es.wikipedia.org/wiki/Gl%C3%B3bulos_blancos

24

I.10. Centrífuga Kokusan 1500FS.

Función: La centrífuga Kokusan 1500FS es un equipo médico perteneciente al

área de laboratorios. Es considerada una microcentrífuga y su mejor utilidad se

puede obtener en el análisis químico de la sangre. Su principio de

funcionamiento se basa en la obtención de una determinada velocidad

centrífuga de las muestras y durante un término de tiempo prefijado por el

especialista que tendrá en cuenta la técnica de muestreo a realizar. Al

introducir la muestra de sangre se inicia el proceso, se le programa la

velocidad que va a desarrollar la centrífuga y el tiempo de trabajo de la misma.

Automáticamente transcurrido el tiempo el equipo se detiene y una vez

concluido el proceso se procede a la extracción de la muestra de la centrífuga y

se obtiene por separado el suero, de los glóbulos.





25

Consumo: 180W


I.11. Monitor no Invasivo Nihon-Kohden OPV-1500.

Función: El monitor no invasivo Nihon-Kohden OPV-1500 es un equipo

perteneciente a la zona de Terapia Intensiva. Se denomina no invasivo, ya que

ninguno de los sensores que él presenta para darle un total monitoreo al

paciente dígase SG (complejo cardiaco), respiración, saturación de oxígeno,

presión arterial y temperatura corporal, tiene que penetrar en el cuerpo de éste.

Es muy usado para darle seguimiento a los signos vitales de los pacientes en

las salas. En las salas de terapia intensiva el monitoreo continuo es importante

para el clínico que cuenta así con información actualizada de la situación del

paciente. Disponer de información sobre parámetros y señales relevantes lo

ayuda en el tratamiento en terapia intensiva. En particular, nos referimos a

señales y parámetros relacionados con el sistema respiratorio, desde la

mecánica ventilatoria hasta la concentración de gases en sangre. La

generación de informes del paciente con señales obtenidas en distintas

instancias de su evolución es de gran utilidad para documentar la evolución del

paciente en la historia clínica. Por otro lado, en el ámbito de la investigación

clínica es de interés disponer de elementos que permitan almacenar en algún

medio físico dichas señales para un análisis posterior más detallado. En este

caso, el monitor no invasivio OPV-1500 es un monitor de simple operación con

tecnología única de sensor y cuenta con 4 parámetros de monitoreo: ECG,

26

SpO2, NIBP y Respiración (Impedancia) que son de indispensable atención en

cualquier sala de cuidados intensivos.




Consumo: 85 VA


27

I.12. Desfibrilador Nihon-Kohden TEC-7721K.

Función: El desfibrilador Nihon-Kohden TEC-7721K es un equipo

perteneciente al área de Terapia Intensiva. El objetivo fundamental del

desfibrilador es terminar con un episodio de arritmia cardiaca grave,

generalmente fibrilación o taquicardia ventricular, mediante la aplicación de

energía eléctrica al interior de una cavidad cardiaca.. La fibrilación es una

contracción incoordinada del músculo cardíaco, que late muy rápido y sin un

ritmo sincronizado. Esto provoca una irregularidad total del pulso. Después que

esto ocurre, el corazón deja de latir y la vida humana corre peligro de muerte.

Es en este caso que se utiliza el desfibrilador. Éste produce un choque eléctrico

que detiene la fibrilación ventricular y reestablece el ritmo normal, dando como

resultado un latido coordinado y eficiente del corazón. El equipo presenta

una batería interna de 12 V que le da una autonomía de tres horas para el

monitor y de una hora para el desfibrilador o descargas. Además presenta un

monitor para poder chequear los signos vitales del paciente.




Consumo: 450 VA


28

I.13. Fotómetro ERMA AE-600.

Función: El fotómetro ERMA AE-600 es un equipo del área de laboratorio.

También es conocido como espectrofotómetro. Su uso clínico va encaminado

al análisis de la hemoglobina y toda la química sanguínea, la glicemia y la

creatinina.




Consumo: 90 VA


29

I.14. Contador de células ERMA 410N.

Función: El contador de células ERMA 410N es un equipo médico

perteneciente al área de laboratorios. Su función principal consiste en el conteo

del polimorfo nuclear, de los linfocitos, heacináfilos, monolitos, de manera

general, llevando a cabo la diferenciación de las células por el método

diferencial.




Consumo: 30 VA


30

I.15. Mesa de operaciones Takeuchi TS-102.

Función: La mesa de operaciones Takeuchi TS-102 es un equipo cuyo nombre

sugiere directamente su uso. Como mesa de operación es totalmente eléctrica

y se controla mediante un mando que ella posee. Su gran deficiencia consiste

en que es totalmente eléctrica y no tiene baterías de emergencias, lo que

puede bloquear una operación si se esta efectuando en el momento en que

ocurra un fallo del fluido eléctrico.




Consumo: 450 VA

Rango de Temperatura: ------

31

I.16. Ultrasonido Terapéutico TECE (Comby).

Función: El COMBY combina una unidad de ultrasonidos estándar con un

electro estimulador y cuatro modos operativos, todo en un solo equipo de muy

fácil manejo.

El COMBY permite aplicar la terapia ultrasónica de forma continua o pulsada.

Sus tres ciclos de trabajo o “Duty Cycle” (25%, 50% y 75%) permiten limitar las

dosis energéticas del tratamiento a las características de las articulaciones o

zonas tratadas. El cabezal de tratamiento de 1MHz y 5 cm² de área efectiva de

radiación (ERA), es hermético, lo que posibilita su uso en hidro-sono terapia. El

COMBY controla constantemente el valor real de la intensidad de la potencia

que se aplica al paciente, garantizando la correcta dosificación.

Terapia Combinada: Consiste en la aplicación simultánea del ultrasonido y la

corriente eléctrica a través del cabezal ultrasónico. Esta modalidad terapéutica

es particularmente útil para el tratamiento de patologías dolorosas, donde se

identifica fácilmente el punto trigger. La aplicación de la energía ultrasónica, por

mínima que sea, aumenta sensiblemente la percepción y por tanto la reacción

de las fibras nerviosas ante el estímulo eléctrico. La terapia combinada puede

aplicarse en asociación con alguno de los programas de las corrientes TENS,

lnterferenciales y Fortalecimiento muscular. En el modo combinado, la corriente

es aplicada, automáticamente, en modo corriente constante (CC), para evitar

sensaciones desagradables al paciente cuando se cierra o abra el circuito

debido al movimiento del cabezal.


32

I.17. Bomba de infusión JMS OT- 701.

Función: Los sistemas (bombas) de infusión facilitan la administración

parenteral (intravenosa, subcutánea, intraperitoneal, intrarraquídea) de drogas

y soluciones, y son usadas donde es esencial la precisión y un aporte

constante. Son también utilizadas por su capacidad de administrar

medicamentos y soluciones a altas presiones que no podrán ser alcanzadas

con equipos clipados manualmente o dependientes de gravedad. Ejemplos de

estas situaciones son la administración de drogas intraarteriales, o flujos muy

rápidos de soluciones durante la reanimación de los pacientes (200-1000 ml/h).

La gama de situaciones clínicas donde han demostrado superioridad sobre los

métodos tradicionales es muy amplia, siendo sus principales campos: la

aplicación de inotrópicos intravenosos, soluciones de alimentación parenteral y

enteral, quimioterapia, analgésicos epidurales en forma continua,

administración de insulina subcutánea, y autotransfusión.



Consumo: 53 VA

Rango de Temperatura: ------

33

Aplicación:

Adulto pediátrico neonatal.

Administración de anestesia epidural.

Medicamentos cardiovasculares intravenosos.

Quimioterapia.

Autotransfusiones.

Soluciones de mayor viscosidad.

Micro infusión.

Infusión arterial.




Consumo: 12 VA


34

I.18. Jeringas Perfusoras JMS SP-500.

Principio de Operación: Un mecanismo actuador, manejado por un

microprocesador, impulsa la solución contenida en una jeringa a través de una

tubería hacia el paciente. El microprocesador controla el flujo de la solución con

una gran exactitud. Este dispositivo puede suministrar la solución en diferentes

dosis según sean seleccionadas en su menú según la opción correspondiente,

además cuenta con baterías internas recargables, necesarias para brindar la

asistencia indispensable en caso de ausencia del fluído eléctrico.

Función: Administración constante de bajo volumen (60 ml) de soluciones

intravenosas a bajo flujo con gran precisión y en un periodo de tiempo

extendido.

Aplicación:

Neonatal pediátrico adulto alto riesgo.

Antibióticos.

Quimioterapia.

Antiarrítmicos.

Anestesia regional.

35

I.19. Balanza Shimadzu.

Función: La balanza Shimadzu es un equipo del área de laboratorio. Como su

nombre sugiere, la balanza se usa para realizar el pesaje de sustancias, en

este caso químicas. En los laboratorios se usan para realizar el pesaje de

sustancias en la elaboración de radiactivos con el que se llevarán a cabo

diferentes controles, pruebas y resultados de determinados análisis.




Consumo: 33 VA





Consumo: 15 VA


36

I.20. Aspiradora Portátil Eléctrica de Salón.

Función: La aspiradora portátil eléctrica de salón es un equipo que esta

diseñado, como su nombre lo indica, para la aspiración de los fluídos

corporales existentes en los salones de operación durante la intervención

quirúrgica del paciente. Los grandes hospitales presentan un sistema de

aspiración central con una enorme bomba de vacío y conductos que transitan a

lo largo y ancho de éste, desarrollando todas las funciones pertinentes. La

aspiradora portátil eléctrica de salón tiene su uso específicamente en los

salones de operación y está equipada con una pequeña bomba de vacío y con

dos depósitos de desechos que evita que al llenarse uno se bloquee la

aspiración, por tanto este modelo garantiza una mayor seguridad y

confiabilidad en su funcionamiento.




Consumo: 330 VA

Rango de Temperatura: --------

37

I.21. Diatermia TECE.

Función: El MARCONI-11 es un generador de onda corta de uso general,

provisto de los modos continuo y pulsado. El modo continuo, permite su uso en

aplicaciones de la termoterapia endógena clásica. El modo pulsado posibilita

una terapia atérmica, para el tratamiento de las afecciones en estado agudo. La

onda corta se aplica usualmente con dos electrodos, colocados a ambos lados

de la zona afectada, sin que entren en contacto con la piel del paciente. El

conjunto formado por los electrodos, el tejido del paciente y el aire interpuesto

entre los electrodos y la piel, forman un condensador, cuya capacidad es muy

variable en dependencia de la dimensión de los electrodos, la distancia entre

ellos y las características del tejido a tratar. Es importante compensar esta

variación para poder transferir al tejido del paciente el máximo de la energía

indicada. Con ese objetivo, MARCONI-11 está dotado de un dispositivo de

sintonización automática que mantiene la resonancia del circuito, aún en caso

de que el paciente se mueva. Esta facilidad garantiza un tratamiento seguro y

eficaz sin necesidad de supervisar permanentemente al paciente. Los brazos

articulados universales del MARCONI-11 permiten una gran flexibilidad en la

colocación de los electrodos. Su panel de control incluye un temporizador

digital y una barra de diodos, que indican el tiempo remanente y la potencia de

radiación respectivamente.




38

Consumo: 2000 VA

Rango de Temperatura: --------

I.22. Electrocirugía Acoma Acutor SR-II.

Función: Electrocirugía: Empleo de la corriente eléctrica alterna de alta

frecuencia para escindir la zona de transformación y la lesión con una

profundidad no menor a 5mm. La Electrocirugía, es un equipo electrónico,

generador de corrientes de alta frecuencia, con las que se pueden cortar o

eliminar tejido blando. Los principios físicos en que se sustenta su función

están íntimamente ligados a las propiedades energéticas de las partículas

elementales: Las variaciones en la energía de los electrones son radiadas en

forma de energía electromagnética y viceversa. Un flujo de electrones tiene un

grado de dificultad para circular libremente y por tanto irá cediendo energía en

su avance. Este grado de dificultad se llama resistencia eléctrica y la energía

cedida se presenta en forma de calor. Por esta causa, el organismo humano

presenta una resistencia, entre 5.000 y 10.000 ohmios, al paso de las

corrientes eléctricas. Si el punto eléctrico de contacto es muy restringido, se

concentrará mucha energía en él. En un área delimitada del organismo, una

densidad de energía, superior al calor latente de vaporización, hará que las

células se desintegren en esa región. Se aprovecharán estos principios para

obtener las distintas funciones electroquirúrgicas: Electrosección pura y

combinada, según deseemos una acción de corte similar al bisturí clásico o con

actividad coagulante simultánea.

39

Electrocoagulación, si buscamos efectos coagulantes inmediatos y la

electrodesecación por fulguración, desecación parcial destructiva, por medio de

arcos eléctricos. Se ha comprobado de forma experimental que para obtener

un efecto de corte en un tejido, el voltaje máximo de la onda eléctrica necesita

alcanzar un pico de 200 voltios, mientras que para obtener un efecto de

coagulación el pico debe estar en los 500 voltios. La máquina de electrocirugía

de alta potencia Acoma Acutor SR-II es un equipo que pertenece a la zona de

cirugía como se evidencia en su nombre, su funcionamiento es eléctrico. Su

uso en los salones de operación puede ser de baja, media y alta potencia.




Consumo: 1200 VA


40

I.23. Lámparas Auxiliares AS 0805EL.

Función: Las lámparas de salón de operaciones, en este caso las lámparas

auxiliares AS-0805EL, posibilitan la iluminación necesaria para llevar a cabo

una exitosa operación.

Lámparas de siete (7) luminarias:


Rango de Tensión: 110V

Frecuencia: 60 Hz

Consumo: 400 VA

Rango de Temperatura: -------

Lámparas de cinco (5) luminarias:


Rango de Tensión: 110 V

Frecuencia: 60 Hz

Consumo: 250 VA

Rango de Temperatura: -------

41

I.24. Electrocardiógrafo Digital Portátil Cardiocid-BB.

Función:

El Electrocardiógrafo Digital Portátil Cardiocid – BB es un equipo que se utiliza

para la realización y análisis del electrocardiograma (ECG). El equipo ha sido

concebido para la adquisición de las señales con un alto grado de calidad, lo

que influye de manera determinante en la efectividad del procesamiento

posterior de mediciones e interpretaciones diagnósticas.

El electrocardiógrafo digital portátil le va dando seguimiento a la actividad

cardiaca del corazón mediante varios electrodos y luego recepciona, amplifica

y grafica todo el complejo de curva QRC en una cinta de papel todo el

muestreo que ha ido realizando. Hay que tener en cuenta que el corazón es un

músculo que trabaja con determinados estímulos eléctricos, que hacen que se

contraiga o se dilaten con una determinada frecuencia. Durante este proceso

alcanza valores máximos positivos, mínimos negativos y ceros, por tanto, son

esos valores los que van a formar el complejo de curva QRC. El

electrocardiógrafo realiza la medición de los impulsos eléctricos en las cuatro

extremidades, en la cavidad toráxica y en la zona dorsal, en dependencia de la

profundidad del estudio que se esté llevando a cabo.




Consumo: 50 VA

42


I.2.25. Ventilador Drager Savina.

Función: El Ventilador Drager Savina es un respirador para uso en cuidados

intensivos, áreas de reanimación, urgencias y transporte intra-extra hospitalario

y es usado para darle una ventilación asistida al paciente. Está equipado con

una turbina interna que lo hace independiente del suministro externo de aire

comprimido. La batería interna permite su funcionamiento con independencia

de la red eléctrica durante casi una hora. Incorpora los principales modos de

ventilación controlados por volumen y por presión, incluyendo el modo BIPAP y

el AutoFlow.




Consumo: 100 W


43

I.26. Monitor invasivo Nihon-Kohden BSM-2301A.

Función: El monitor invasivo Nihon-Kohden es un equipo perteneciente a la

zona de Cirugía. Se denomina invasivo ya que los sensores que él presenta

para darle un total monitoreo al paciente, dígase SG (complejo cardiaco),

respiración, saturación de oxígeno, presión arterial y temperatura corporal,

tienen que penetrar en el cuerpo de éste. Equipo invasivo que registra en

pantalla las constantes vitales del paciente, con fines diagnósticos y

terapéuticos. Con capacidad para conectarse a red de monitoreo. Pantalla para

presentación de curvas fisiológicas simultáneas e información numérica para

los siguientes parámetros: Electrocardiograma en derivaciones seleccionables

por el usuario. Presentación de un canal de ECG en pantalla. Oximetría de

pulso. Frecuencia respiratoria con despliegue de su curva. Despliegue

numérico de: frecuencia cardiaca, presión arterial no invasiva, sistólica y

diastólica. Modos para la toma de presión: manual y automática a diferentes

intervalos de tiempo. Temperatura en al menos un canal. Frecuencia de pulso.

Canales de presión invasiva, cada uno debe medir y mostrar simultáneamente

en pantalla: presión sistólica, diastólica y media. Debe contar con función de

etiquetado para cada canal de presión invasiva: presión arterial, presión venosa

central, arteria pulmonar, como mínimo. Con ajuste automático de escala y

alarmas. Tendencias gráficas y numéricas de todos los parámetros,

seleccionables por el usuario. Uso para adulto y pediátrico.

44

Presenta batería interna recargable, con cargador integrado e indicador de bajo

nivel en pantalla. Alarmas audibles y visibles con función que permita revisar y

modificar los límites superior e inferior de los siguientes parámetros: saturación

de oxígeno, frecuencia cardiaca, presión arterial no invasiva, sistólica y

diastólica, temperatura, frecuencia respiratoria y alarma de apnea, presión

invasiva sistólica, diastólica y media.

Identifica niveles de prioridad en las alteraciones fisiológicas. Con silenciador

de alarmas incluido. Todas las funciones deben ser accedidas mediante teclas

de membrana, sensibles al tacto. Teclado, menús y mensajes en pantalla. .

Diseño que permita ser usado como monitor de transporte y monitor de

cabecera.




Consumo: 130 VA


45

I.27. Baño de Maria KH – 806.

Función: El Baño de Maria KH-806 es un equipo proveniente del área de

laboratorios y su función es la de mantener una determinada temperatura en

estado constante. Por ejemplo, su mayor uso es mantener la sangre a una

temperatura estable de 37 0C para que mantenga las mismas características

que en el cuerpo humano hasta que se vaya a realizar un análisis de ella; vale

recalcar que si la sangre no se mantiene a esa temperatura, cae en estado de

coagulación. No sólo se mantiene la sangre a una determinada temperatura,

sino que es capaz de mantener la temperatura estable en otros fluidos.



Frecuencia: 60 Hz

Consumo: 1000 W


46

I.28. Hemoglobinómetro ERMA HB-20J.

Función: El Hemoglobinómetro ERMA HB-20J es un equipo de laboratorio y,

como su nombre sugiere, su uso específico consiste en el cálculo de la

hemoglobina por el método de flujo continuo.




Consumo: 20 W


47

I.29. Destilador de agua SHIMIZU LED-3004.

Función: El destilador de agua Shimizu LED_3004 es un equipo que, como su

nombre sugiere, se utiliza en la destilación del agua, es decir, está diseñado

para la producción de agua destilada de gran pureza, libre de pirógenos y con

una muy baja conductividad. Su principio de funcionamiento se basa en la

evaporación del agua mediante el uso de resistencias eléctricas. Al evaporar el

agua, ésta asciende hasta el serpentín, donde es obligada a desplazarse por

una espiral, fuera del cual, circula agua corriente que produce el enfriamiento

del vapor de agua y la condensación, obteniendo así el agua destilada.




Consumo: 3000 W


48

I.30. Ventilador TAKAOKA.

Función: El Ventilador Takaoka es un respirador para uso en cuidados

intensivos, áreas de reanimación, urgencias y transporte intra-extra hospitalario

y es usado para darle una ventilación asistida al paciente.




Consumo: 100 W


49

I.31. Conclusiones parciales.

Haciendo un análisis de toda la información brindada anteriormente, se

corrobora que el servicio eléctrico para todo este equipamiento médico es a

una tensión de 110 V y 60 Hz de frecuencia.

Además de esto, teniendo en cuenta que estos equipos son de última

generación, dotados en su mayoría, de sistemas de procesamiento de datos,

se hace imprescindible que el servicio eléctrico sea de la mayor calidad y

confiabilidad posible.

50

CAPITULO II

“Selección y Emplazamiento de los Grupos Electrógenos en los

Hospitales de Campaña.”

51

II.1. Introducción.

En hospitales de campaña, como en otros hospitales, es necesario que la

energía eléctrica esté disponible las 24 horas del día y los siete días de la

semana sin interrupciones.

Es muy probable que estos hospitales se encuentren emplazados en lugares

de difícil acceso, donde no lleguen líneas de fluido eléctrico o que, por

determinadas situaciones, tenga que moverse eventual o regularmente.

En estos tipos de hospitales una opción casi obligada y más confiable para

obtener su suministro eléctrico es la instalación “in situ” de generadores

impulsados por motor, también llamados, grupos electrógenos.

Estos pueden proveer la energía en régimen continuo o de emergencia para el

caso de que el hospital se alimente de la red pública y ocurra alguna

interrupción del servicio eléctrico.

En Pakistán, la utilización de estos generadores movidos por motores tuvo una

aplicación especial, ya que la misión médica cubana en esa nación, utilizó los

grupos electrógenos para brindarle servicio continuo a todas las instalaciones y

equipos de los hospitales de campaña cubanos, es decir, que se puede

considerar a los hospitales de campaña cubanos en Pakistán, sistemas

eléctricos aislados.

Cualquiera que sea la intención de uso de energía “in situ”, la confiabilidad en

el servicio del equipamiento, desempeño y factibilidad de costos son

preocupaciones principales para los usuarios.

52

II.2. Requerimientos de energía.

El uso de la energía por medio de los grupos electrógenos en el mundo actual

está reconocido, tanto por la ley, como por la necesidad de su uso en

aplicaciones donde es vital un servicio ininterrumpido del fluido eléctrico.

Algunas de estas aplicaciones se mencionan a continuación:

Iluminación: Iluminación de salida para evacuaciones, letreros de salida

iluminados, iluminación de seguridad, luces de advertencia, iluminación de

salas de operaciones, iluminación en elevadores, iluminación en cuartos de

generadores, etc.

Potencia de Control: Energía para el control de calderas, compresores de aire y

otro equipamiento de función crítica.

Transporte: Elevadores para el uso del departamento de bomberos.

Sistemas Mecánicos: Control de humo y ventiladores de presurización,

tratamiento de aguas de desecho, etc.

Soporte de Vida: Hospitales, asilos y otras instalaciones de cuidado de la salud.

Calentamiento: Calor crítico para procesos.

Refrigeración: Bancos de sangre, almacenamiento de alimentos, etc.

Producción: Energía crítica de procesos para laboratorios, procesos de

producción farmacéutica, etc.

Acondicionamiento de espacios: Enfriamiento para cuartos de cómputo,

enfriamiento y calentamiento para personas vulnerables, ventilación en

ambientes peligrosos, ventilación de contaminantes biológicos, etc.

Protección contra incendio: Bombas contra incendio, alarmas y anuncios.

Procesamiento de Datos: Sistemas UPS y de enfriamiento para prevenir la

pérdida de datos, pérdida de memoria y corrupción de programas.

Sistemas de Comunicación: Estaciones de policía y de bomberos, sistemas de

información pública, etc.

Sistemas de Señales: Control de tráfico aéreo, ferroviario y marítimo.

53

II.3. Tipos de sistemas y regímenes.

Los sistemas de generación “in situ” se pueden clasificar de acuerdo al tipo y al

régimen de trabajo del mismo.

Los regímenes de trabajo de los generadores los publican los fabricantes.

Estos regímenes, describen las condiciones de carga máxima permisible de un

generador. El generador tendrá un desempeño y tiempo de vida aceptable

(tiempo entre reparaciones) cuando se cumple con los regímenes establecidos

por los fabricantes.

Es también importante no operar el generador por debajo de una carga límite,

para lograr temperaturas normales y quemar el combustible apropiadamente.

Se recomienda por muchas firmas constructoras, no operar el generador por

debajo del 30 % de su potencia nominal.

Los equipos de generación son clasificados por sus regímenes, en:

a) De emergencia.

b) Continuo.

c) Primario.

El tipo de sistema de generación “in situ” y el régimen apropiado a usar están

determinados por la aplicación del grupo. Vea la tabla 2-1[1] y las descripciones

que siguen:

Regímenes del Grupo Electrógeno

Emergencia Continuo Primario

Emergencia Carga base Recorte de picos

Emergencia obligatoria por ley

Co-generación Reducción de tarifas

Emergencia opcional

- Energía primaria

54

Tabla 2-1. Regímenes y tipos de sistemas.

II.3.1. Sistemas de Emergencia.

Los sistemas de emergencia se instalan generalmente cuando se requiere para

la seguridad del público o cuando lo establece la ley. La intención típica de

estos sistemas es suministrar energía e iluminación durante cortos periodos de

tiempo, donde sea necesario prevenir peligro o facilitar las operaciones del

control de incendios. Tienen esencialmente tres propósitos:

1- Para permitir la evacuación segura de edificios.

2- Para soporte de vida y equipamiento crítico de personas vulnerables.

3- Para sistemas de comunicación crítica e instalaciones usadas para

seguridad pública.

II.3.2. Emergencia opcional.

Los sistemas de emergencia opcional, se instalan generalmente donde la

seguridad no está en juego, pero la pérdida de energía podría causar pérdidas

económicas, interrumpir un proceso crítico o causar una inconveniencia o

incomodidad. Estos sistemas se instalan por lo general en centros de datos,

granjas, edificios comerciales e industriales y residencias. El propietario del

sistema indica qué cargas se deben conectar a éste.

Además de suministrar una fuente de energía de emergencia en caso de

pérdida de una fuente normal, los sistemas de generación “in situ” se

usan para los propósitos siguientes:

II.3.3. Carga Base Continua.

Las instalaciones de carga base continua usan generación “in situ” para

suministrar energía constante (kW) típicamente a través de una interconexión

con la red pública. Estas instalaciones son generalmente de redes públicas o

están bajo su control.

II.3.4. Co-generación.

A menudo, la generación de carga base continua se usa en aplicación de Co-

Generación. de forma simple, la co-generación utiliza la electricidad generada

55

directamente y el calor del escape para sustituir la energía suministrada por la

red. El calor de desecho se captura y cualquiera de los dos es usado.

II.3.5. Recorte de Picos.

Las instalaciones de recorte de picos, usan generación “in situ” para reducir o

aplanar los picos de carga, con el propósito de ahorrar dinero por demanda de

energía. Los sistemas de recorte de picos requieren un controlador que arranca

y hace funcionar el generador “in situ” en los momentos apropiados para

aplanar las demandas pico del usuario. La generación instalada para

propósitos de emergencia también se puede usar para recorte de picos.

II.3.6. Reducción de Tarifas.

Las instalaciones de reducción de tarifas usan generación “in situ” a partir de

acuerdos de tarifa eléctrica con la red pública. A cambio de tarifas favorables,

el usuario acepta usar los generadores y asumir una carga específica (kW) en

tiempos determinados por la red, típicamente sin exceder un especificado

número de horas por año. La generación instalada para propósitos de

emergencia también se puede utilizar en la reducción de tarifas.

II.3.7. Energía Primaria.

Las instalaciones de energía primaria usan la generación “in situ” en lugar de

un suministro de red pública, típicamente donde la energía de red no está

disponible. Un sistema simple de energía primaria usa, cuando menos, dos

generadores y un interruptor de transferencia para transferir el suministro a las

cargas entre ellos. Uno u otro generador funciona continuamente con una

carga variable y el segundo generador funciona como respaldo en caso de una

falla, y para permitir el tiempo muerto de mantenimiento requerido. Dentro del

interruptor de transferencia, un reloj de cambio, alterna el generador líder en un

intervalo predeterminado.

Este régimen tiene dos acepciones para poderlo distinguir en el uso. Los otros

regímenes no se abordarán en el trabajo, ya que tienen en cuenta situaciones

que no están relacionadas con sistemas aislados como se había especificado

anteriormente.

56

Régimen de Energía Primaria Tiempo Ilimitado de Funcionamiento: en este

caso, la potencia primaria está disponible durante un número ilimitado de horas

de operación anuales en aplicaciones de carga variable. Las aplicaciones que

requieren cualquier operación a carga constante paralela a la red, están sujetas

a las limitaciones de tiempo de funcionamiento. En aplicaciones de carga

variable, el factor de carga promedio no debe exceder el 70% del rango de

potencia primaria. Hay una capacidad de sobrecarga de 10% para un período

de una hora dentro de un período de operación de 12 horas, pero no debe

exceder 25 horas por año. El tiempo total de operación en régimen de potencia

primaria no debe exceder 500 horas por año (con sobrecarga).

O sea, el motor puede entregar una determinada potencia «base» durante un

tiempo no limitado y el 100% de la potencia nominal durante un tiempo limitado.

No todos los fabricantes entienden lo mismo por «potencia base». Un ejemplo

típico de este régimen es la operación con una potencia base de un 70% de la

nominal y un 100% de la carga nominal durante 500 horas al año.

Régimen de Energía Primaria Tiempo Limitado de Funcionamiento: la potencia

primaria está disponible durante un número limitado de horas anuales de

operación en aplicaciones tales como, carga constante, reducción de carga o

recorte de picos interrumpibles y otras aplicaciones que normalmente

involucran operación paralela con la red. Los generadores podrán operar en

paralelo con la red hasta 750 horas por año a niveles de potencia que no

excedan el rango de potencia primaria. Debe hacerse notar que la vida del

motor se reducirá por la operación constante a cargas altas. Cualquier

aplicación que requiera más de 750 horas anuales, deberá usar el Régimen de

Potencia de Carga Base.

Como es de entender, los hospitales de campaña a instalar deben contar con

grupos electrógenos que trabajen en el Régimen de Energía Primaria Tiempo

Ilimitado de funcionamiento de sus generadores.

Las figuras 2-1 y 2-2 ilustran los niveles de carga permitidos durante los

diferentes tipos de regímenes de trabajo.

Como se puede ver en la figura 2-1 el grupo electrógeno cuando está en

Régimen Energía Primaria Tiempo Ilimitado de Funcionamiento puede trabajar

57

en un tiempo ilimitado de horas siempre y cuando su carga sea variable en el

tiempo. Este régimen cuenta con una sobrecarga disponible del 10%; pero con

tiempo limitado de 1 hora cada 12horas.

Figura 2-1. Régimen de Energía Primaria Tiempo Ilimitado de

Funcionamiento.

Observando la figura 2-2 se puede demostrar que el grupo electrógeno

trabajando en Régimen de Energía Primaria Tiempo Limitado de

Funcionamiento cuenta con un tiempo que está limitado (750 horas), ya que la

carga es constante.

58

Figura 2-2. Régimen de Energía Primaria Tiempo Limitado de

Funcionamiento.

II.4. Consideraciones de ubicación.

Una de las primeras decisiones del planeamiento de la estación de generación,

será determinar la ubicación de los generadores, ya sea dentro de un edificio,

fuera de éste en un cuarto propio o a la intemperie. El costo total y la facilidad

de la instalación del sistema de energía dependen de la disposición y ubicación

física de todos los elementos del sistema generador, tanques de combustible,

conductos de ventilación y salidas, accesorios, etc. Para ubicaciones internas y

externas, deben considerarse estos puntos:

Montaje del generador.

Ubicación del tablero de distribución e interruptores de transferencia.

Circuitos ramales para calentadores de refrigerante, cargador de batería,

etc.

Seguridad en inundaciones, incendio, heladas y vandalismo.

Contención y drenajes de derrames accidentales de combustible o

refrigerante.

Acceso de servicio para mantenimiento general e inspecciones.

59

Acceso y espacio de trabajo para trabajos mayores como reconstrucciones

o cambio de componentes.

Es necesario aclarar que como, en este caso, se trata de hospitales de

campaña, lo más común es que el grupo electrógeno, se encuentre ubicado en

exteriores, aunque no se limita la posibilidad de que se pueda hacer en

interiores.

II.4.1. Consideraciones de Ubicación en Exteriores.

Ruido y su tratamiento. Se podrían requerir barreras de sonido. Además, la

distancia entre el generador y el área sensitiva al ruido reducirá el ruido

percibido. Hay disponibilidad de casetas acústicas, o sea, que están

insonorizadas y no permiten que el ruido sobrepase los niveles requeridos.

Se podría requerir una caseta a prueba de intemperie. Como su nombre lo

indica, para proteger al grupo del medio ambiente, pero también para

proveer cierto nivel de seguridad, así como presencia estética para el

generador.

Calentamiento y acondicionamiento del combustible. En temperaturas frías

el combustible diesel se hará más denso, tupirá filtros y bombas o no fluirá

lo suficiente. Se usan combustibles combinados para resolver estos

problemas, sin embargo se podría requerir calentamiento de combustible

para una operación confiable.

La sal en las regiones costeras puede causar problemas de corrosión en

casetas para el generador, rieles de base y tanques de combustible

instalados a la intemperie. El uso de una caseta opcional de aluminio y un

faldón, se consideran una práctica sana de instalación debido a la adicional

resistencia a la corrosión, y por lo tanto se requieren para aplicaciones en

regiones costeras, definidas como ubicaciones a 60 millas (100 km) o

menos del agua salada.

Cercas de seguridad y barreras de visibilidad.

El escape del motor debe estar dirigido lejos de ventanas y aberturas en

edificaciones.

Protección contra descargas atmosféricas.

60

El grupo electrógeno debe colocarse de forma tal que el flujo del viento se

dirija desde el generador hasta el motor obteniéndose así el enfriamiento

del grupo por el paso forzado del viento por sus componentes.

Las consideraciones que se deben tomar para exteriores están determinadas

en general por la acción del grupo electrógeno en el lugar donde se vaya a

instalar, ya sea ruido, expulsión de gases, etc. Pero es de vital importancia

proteger al grupo de los efectos del ambiente sobre él por lo que, a

continuación, se explican los siguientes parámetros responsables de la gran

mayoría de daños en los grupos electrógenos.

II.4.2. Efectos del ambiente sobre los grupos electrógenos.

Condensación. La humedad y el calor son los dos enemigos principales de las

máquinas eléctricas giratorias. La condensación normalmente se presenta en

áreas de alta humedad, ya sea en almacenaje, o de uso infrecuente, o cuando

la máquina funciona de reserva de emergencia. Durante la operación, aún con

unidades que operan con las cargas mínimas, la temperatura de la máquina

junto con la circulación del aire de enfriamiento es suficiente para evitar la

condensación y la humedad.

Crecimiento de Bacterias. El crecimiento de organismos en los grupos

aislados en áreas tropicales ha sido el origen de muchos problemas en el

pasado. Los materiales que se usan hoy en día dentro de las clases F y H no

son nutrientes para la mayoría de los organismos conocidos, y por lo tanto

tienden a ser auto-defensivos en contra del crecimiento de bacterias. Sin

embargo, si una especificación amerita la aplicación de inhibidores de

bacterias, debe ser especificado al productor del grupo para que los aplique

como una fase final del proceso de aislamiento durante la fabricación del

mismo.

Atmósferas Corrosivas. La sal y otros materiales corrosivos atacan la capa

exterior del aislamiento de las bobinas y pueden causar una falla prematura.

Capas adicionales de materiales de aislamiento que se aplican durante la

fabricación de la bobina lo protegen contra esta corrosión. Existen algunos

compuestos epóxicos que, usados como capa final sobre las bobinas,

61

permitirían que haya un grado adicional de protección contra los materiales

corrosivos.

Polvo y partículas abrasivas. En áreas de altas concentraciones de polvo y

arena, el polvo abrasivo y las partículas de arena pueden introducirse al interior

de la unidad mediante la acción de su ventilador de enfriamiento. Estas

partículas a alta velocidad tienden a golpear las bobinas, provocando un

desgaste de las capas exteriores del material aislante. Los filtros que son

instalados sobre las rendijas de entrada de aire de la unidad son útiles para

evitar estos daños. Las unidades con materiales de aislamiento de tipo epóxico

en las bobinas son un poco más susceptibles a este tipo de daños, ya que

estos materiales tienden a ser muy duros, partirse y agrietarse por el impacto

de estas partículas. La aplicación de un recubrimiento suave pero más

resistente ayuda a evitar la erosión del material aislante epóxico.

II.4.3. Consideraciones de Ubicación en Interiores.

Cuarto especial para el generador. Para sistemas de emergencia, se

puede requerir que el cuarto del generador sea solo para ese propósito.

También es necesario considerar el efecto que el flujo de ventilación tendrá

en el equipo.

Espacio de trabajo. En la práctica, debe haber cuando menos 3 pies (1 m)

de espacio alrededor de cada generador.

Tipo de sistema de enfriamiento. Se recomienda un radiador montado de

fábrica, sin embargo, el ventilador del radiador puede crear presión negativa

significativa en el cuarto. Las puertas de acceso deben, por lo tanto, abrir

hacia adentro del cuarto, o tener persianas, para que se puedan abrir

cuando el generador está funcionando.

La ventilación involucra grandes volúmenes de aire. Es necesario un

diseño óptimo del cuarto, toma de aire del exterior de este y descarga del

aire directamente fuera del cuarto por la pared opuesta. Se requerirán

ventiladores en el cuarto para configuraciones opcionales de enfriamiento

que involucren un intercambiador de calor o radiadores remotos.

62

Escape del motor. La salida del escape del motor debe ser tan alta como

sea posible en el lado del cuarto donde los vientos dominantes alejen los

gases de las entradas de aire o ventanas.

Las ubicaciones en interiores generalmente requieren un cuarto

construido a prueba de fuego. Proveer un cuarto interior con el flujo de

aire requerido podría ser complicado. Idealmente, el cuarto deberá tener

dos paredes exteriores opuestas una a la otra para que el aire de admisión

fluya sobre el generador y se descargue por la pared opuesta en el lado

donde la unidad tiene el radiador.

Las instalaciones en el techo, aunque comunes, requieren más planeación y

consideraciones del diseño estructural. La vibración y el almacenamiento y

entregas de combustible podrían ser problemáticos.

II.4.4. Cimientos y Aislamiento de la vibración.

El grupo electrógeno está montado sobre un bastidor rígido que alinea con

precisión el alternador y el motor y sólo es necesario situarlo sobre una

superficie preparada adecuadamente.

Cimientos: El mejor cimiento para el grupo es un bloque de hormigón armado,

esto proporciona un soporte rígido que evitará la reflexión y vibración. El

cimiento debe tener un grosor de 150 a 200 mm y, al menos, ser tan ancho y

largo como el grupo electrógeno. Si existiera la posibilidad de humedad en el

suelo, la base de hormigón debe quedar por encima del nivel del suelo para

evitar la corrosión sobre el bastidor del grupo y ofrecer una superficie seca a

quienes lo operan.

II.5. Consideraciones ambientales.

II.5.1. Ruido y su tratamiento.

El tratamiento del ruido, si se requiere, necesita considerarse desde las

primeras etapas de diseño preliminar. Generalmente, los métodos de

tratamiento del ruido añadirán un costo considerable e incrementarán el área

física requerida para la instalación. Un generador es una fuente compleja de

ruido que incluye, además de los ruidos normales de fricción y batimientos, el

ruido del ventilador de enfriamiento, y el ruido de escape.

63

Un tratamiento eficaz de ruido debe considerar estas fuentes de ruido. En su

mayor parte, los métodos de tratamiento de ruido modifican o corrigen el

camino del ruido entre el generador y la gente que lo escucha. El simple hecho

de usar un silenciador de grado crítico puede o no lograr la reducción de ruido

en una ubicación especifica. Puesto que el ruido es direccional, se debe

considerar cuidadosamente la ubicación, orientación y distancia del generador

con respecto a los límites de propiedad o lugares donde se objete contra el

ruido.

El cumplimiento con las regulaciones de ruido requiere un entendimiento del

nivel de ruido ambiente y el nivel de ruido resultante con el generador

funcionando a carga máxima en ese ambiente. La tabla muestra algunas

regulaciones de ruido exterior.

Zonas de Ruido Pico de Día

dB(A)

Pico de Noche dB(A)

Continuo de Día dB(A)

Continuo de Noche dB(A)

Urbana - Residencial

62 52 57 47

Suburbana - Residencial

57 47 52 42

Suburbana muy Silenciosa o Rural

Residencial

52 42 47 37

Urbana – Industrial Cercana

67 57 62 52

Industria Pesada 72 62 67 57

Tabla 2-2. Niveles Representativos de Ruido Exterior.

II.5.2. Reglamentos de Emisiones de Escape.

Los generadores, sin importar la aplicación, podrían estar sujetos a

regulaciones de emisiones de escape a nivel local, nacional o ambos. El

cumplimiento de las regulaciones de emisiones generalmente requiere de

permisos especiales. Algunas localidades podrían tener designaciones

específicas requiriendo estrategias de post- tratamiento para los combustibles

de los motores de gas o diesel.

64

La tabla 2-3 incluye emisiones típicas diesel para generadores de 40 a 2000

kW con escapes sin tratamiento los cuales se pueden usar para propósitos de

estimación.

Criterio de Contaminantes

Gramos / BHP #R

HC(Total de Hidrocarbonos no Quemados)

0.1 – 0.7

NOx(Óxidos de Nitrógenos como NO2)

6.0 – 13.0

CO(Monóxido de Carbono) 0.5 – 2.0

PM(Partículas) 0.25 – 0.5

SO2(Dióxido de Azufre) 0.5 – 0.7

Tabla 2-3.Emisiones de Diesel Típicas.

II.6. Impacto de las cargas eléctricas en el tamaño del generador.

II.6.1. Aplicaciones y Rangos de Trabajo.

Determinar las cargas que se requiere que el generador soporte es una función

del tipo de aplicación y trabajo requerido. Los regímenes disponibles para

generadores varían de acuerdo a las tres clasificaciones que se vieron

anteriormente, Emergencia, Primaria y Continua. Un generador usado en

aplicaciones de Emergencia es usado como respaldo de la fuente de potencia

primaria (red) y se espera que sea usado poco frecuentemente, así que el

régimen de Emergencia es el que más se encuentra en generadores. Los

generadores clasificados como Primarios deben trabajar horas ilimitadas y son

considerados la fuente primaria de energía para varias cargas, así que el

régimen Primario se encuentra con una frecuencia del 90% del de Emergencia.

En aplicaciones de trabajo Continuo, se espera que el generador produzca la

salida establecida durante horas ilimitadas a carga constante (aplicaciones

donde el generador es operado en paralelo con una fuente de red y cargado de

base), así que el régimen Continuo es un 70% del régimen de Emergencia. La

65

capacidad de llevar carga del generador es una función de la vida esperada o

del intervalo entre reparaciones.

Las aplicaciones para generadores que suministran energía de trabajo primario

o continuo se hacen cada vez más presentes en países en desarrollo y en

muchas aplicaciones de generación de energía distribuida.

Se debe estar consiente de que los generadores son una pequeña fuente de

energía comparados con la red pública normal, y las características de

operación con carga pueden tener un profundo efecto en la calidad de la

energía si el generador no es del tamaño apropiado. Dado el hecho de que un

generador es una fuente limitada de energía, se deben esperar alteraciones en

la tensión y la frecuencia cada vez que se le conecten o desconecten cargas.

Estas alteraciones se deben mantener dentro de los límites aceptables para

todas las cargas conectadas. Además, habrá distorsión de tensión en la salida

del generador cuando se conecten cargas no-lineales que produzcan corrientes

armónicas. La distorsión puede ser considerablemente más grande cuando se

opera con un generador que con la red pública, y causara calentamiento

adicional en el generador y el equipo de carga si no se toman medidas.

Consecuentemente, para suministrar la energía adecuada de una carga, se

necesitan generadores sobredimensionados, para limitar las alteraciones de

tensión y frecuencia durante las transiciones por carga y para limitar la

distorsión armónica cuando se da servicio a cargas no-lineales como

computadoras, UPSs y VFDs.

Es muy importante saber qué es lo que se necesita para seleccionar el

generador correcto para esta aplicación. Además de la carga conectada, otros

factores afectan el tamaño del generador: requerimientos de arranque de

cargas tales como motores y sus cargas mecánicas, desbalances de carga

monofásica, cargas no lineales, restricciones de caída de tensión, cargas

cíclicas, etc.

II.6.2. Requerimientos de Arranque y Funcionamiento de Carga.

La potencia requerida por muchos tipos de carga puede ser mucho más alta en

el arranque que lo que se requiere para el funcionamiento continuo estable a

no ser en las cargas movidas por motores que emplean algún tipo de equipo de

66

arranque suave. Algunas cargas también requieren de un volumen de energía

pico en algún momento de su funcionamiento (por ejemplo soldaduras o algún

equipo médico). Otras cargas no-lineales causan excesiva distorsión del

generador a menos que el generador sea sobredimensionado. La fuente de

energía debe ser capaz de suministrar todos los requerimientos operativos de

la carga. Mientras que algunas cargas son bastante tolerantes a las

transiciones de corto tiempo, otras cargas son muy sensibles. Un generador es

una fuente limitada de energía en términos de potencia del motor (kW) y del

generador (kVA), independientemente de su sistema de excitación.

II.6.3. Problemas asociados con el desbalance de las cargas.

Las cargas monofásicas deben estar distribuidas lo más parejo posible entre

las tres fases de un generador trifásico para utilizar completamente su

capacidad y limitar el desbalance de las tensiones. Por ejemplo, un desbalance

monofásico tan pequeño como del 10%, podría requerir limitar la carga

balanceada a no más del 75% de la capacidad del equipo. Para ayudar a

prevenir las fallas por sobrecalentamiento o por aislamiento en motores

trifásicos, el desbalance de tensión se debe mantener por debajo del 5%. Si el

desbalance supera esta cifra la regulación de tensión empeorará; por lo que se

deben hacer todos los esfuerzos para distribuir las cargas en forma pareja para

que todas las fases trabajen con el mejor rendimiento posible.

II.7.Tipos de carga y cálculo detallado de éstas.

II.7.1. Definición de Términos.

Requerimientos de Carga en Funcionamiento (Carga Individual en

Funcionamiento Estable):

kVA de funcionamiento (RkVA) – carga en kilovoltamperes en funcionamiento.

kW en funcionamiento (RkW) – carga de kilowatts en funcionamiento.

kW de alternador (AkW) – capacidad del alternador prevista para compensar en

caso de una distorsión no lineal (sobredimensionada).

PF de funcionamiento (RPF) – factor de potencia de la carga en funcionamiento

estable.

Eficiencia – relación de potencia de salida a potencia de entrada.

67

Amperes de funcionamiento (RA) – corriente de funcionamiento para una

carga.

Tensión de funcionamiento (RV)- tensión de funcionamiento para una carga.

Requerimientos de Carga de Arranque (Arranque de Carga Individual):

kW de arranque (SkW) – kilowatts de arranque de una carga.

kVA de arranque (SkVA) – kilovoltamperes de arranque de una carga.

PF de arranque (SPF) – factor de potencia de arranque, es el factor de

potencia de la carga en el momento en que es inicialmente energizada.

Requerimientos de Carga de Impacto de Transición (Las cargas que

requieren potencia de operación con picos aleatorios):

kW Pico (PkW) – incremento repentino de potencia en kW demandado por una

carga cíclica al arrancar, o por otras cargas de impacto como soldadoras y

equipo de imagen médica cuando operan.

kVA Pico (PkVA) – incremento repentino de potencia en kVA demandado por

una carga cíclica al arrancar, o por otras cargas de impacto como soldadoras y

equipo de imagen médica cuando operan.

II.7.2. Cargas de Iluminación.

Los tipos comunes de iluminación son incandescentes, focos estándares que

típicamente usan un filamento de tungsteno, fluorescentes, lámparas de gas

ionizado impulsadas por balastro, también iluminación de descarga de gas y

descarga de sodio a baja presión, sodio de alta presión, etc. Los cálculos de

iluminación son muy directos, una suma de la potencia de las lámparas o de la

tensión requerida para circuitos de iluminación, más la potencia requerida por

los balastros.

Las tablas 2-4 y 2-5 contienen algunos datos de utilidad.

Tipo de Iluminación SPF RPF

Fluorescente 0.95 0.95

Incandescente 1.00 1.00

Descarga de Alta Intensidad 0.85 0.90

68

Tabla 2-4. Factores de Potencia de Iluminación para Arranque y

Funcionamiento.

Lámpara Balastro

48 pulgT-12, 40 W, Pre-calent 10 W

48 pulgT-12, 40 W , Arranque Rápido

14 W

Alta Salida 40 W Fluorescente 25 W

Mercurio. 100 W 18-35 W

Mercurio. 400 W 25-65 W

Tabla 2-5. Potencia del Balastro.

Cálculos de Carga de Iluminación:

Se pueden introducir tres tipos diferentes de carga de iluminación:

Fluorescente – Una lámpara de tipo de descarga de baja presión de

mercurio donde la mayoría de la luz se emite por una capa de material

fluorescente. Las mismas características se usan para los tipos de balastro

o electrónicas. Ambas son cargas no lineales, pero se ignora la falta de

linealidad para este tipo de carga puesto que es generalmente una pequeña

parte de la carga total conectada.

Incandescente – Conjuntos de lámparas de foco estándar, que usan un

filamento para crear luz.

Descarga (HID) – Lámparas de Descarga de Alta intensidad. La gama HID

puede clasificarse en cuatro categorías principales: halogenuros metálicos,

sodio de alta presión, mercurio y sodio a baja presión. O sea son lámparas

que producen luz pasando una corriente a través de un vapor de metal;

incluye sodio de alta presión, hálido de metal e iluminación de descarga de

vapor de mercurio.

69

Cálculos en funcionamiento.

Para obtener los resultados en kVA a partir de los kW:

RkVA = RkW / RPF

Para obtener los resultados en kVA a partir de la corriente:

Monofásicos:

1Ø RkVA = (RA* RV) / 1000

Trifásicos:

3Ø RkVA = (RA* RV*1.73) / 1000

Para obtener los resultados en kW a partir de los kVA:

RkW = RkVA * RPF

Para obtener los resultados en kW a partir de la corriente:

Monofásicos:

1Ø RkW = (RA* RV*RPF) / 1000

Trifásicos:

3Ø RkW = (RA* RV*RPF*1.73) / 1000

Cálculos para condiciones de arranque:

SkW = RkW para incandescentes y fluorescentes.

SkW = 0.75*RkW para HID

SkVA = SkW/SPF

En caso de que necesite realizar el cálculo en amperes por la necesidad de

efectuar posteriormente el balance de las cargas, se utilizarán las siguientes

variantes:

1Ø RA = (RkW*1000)/ (RV*RPF)

3Ø RA= (RkW*1000)/ (RV*RPF*1.73)

II.7.3. Cargas de Aire Acondicionado.

Las cargas de aire acondicionado son especificadas generalmente en

toneladas. Para estimar los requerimientos de potencia en kilowatts, se usa una

70

conversión de 2 HP/ton como un estimado muy conservador de la carga total

de una unidad de baja eficiencia. Si se quiere un tamaño más exacto y se

conocen las cargas de motor de los componentes individuales del equipo de

aire acondicionado, se suman individualmente y se llega a un factor de

demanda para las cargas que podrían arrancar simultáneamente.

La demanda del equipo está especificada en toneladas, las que para el cálculo

se expresarán como A/A Tons.

RkW = A/A Tons*2*0.746

RkVA = RkW/RPF

Luego para condiciones de arranque:

SkVA = HP*(LRkVA/HP)*factor SkVA

Donde:

LrkVA/HP: es el promedio kVA/HP para el código de letra NEMA MG-1 del

motor,

Factor SkVA: es 1.0 para arranque a plena tensión y en el caso de arranque a

tensión reducida ir a la tabla 3.4 donde se encuentran reflejados estos valores.

II.7.4. Cargas Motoras.

Hay una gran variedad de tipos de motor y tipos de cargas conectadas a esos

motores, cada una de las cuales afecta las características de arranque y

funcionamiento del motor. A continuación, una discusión de muchas de estas

características y sus efectos en la definición del tamaño del generador que lo

alimentará.

Alta y Baja Inercia:

El momento de inercia de una masa rotatoria, como un motor y su carga, es

una medida de la resistencia de aceleración por el torque de arranque del

motor. El torque de arranque requiere más potencia del motor del generador

(SkW) que la carga en funcionamiento. Generalmente las cargas se

caracterizan como cargas de alta inercia y cargas de baja inercia con el

propósito de determinar la potencia necesaria del motor para arrancar y

acelerar las cargas. Por lo tanto, las cargas de baja inercia son aquellas que

71

pueden acelerarse cuando se puede asumir un factor de servicio[2] de 1.5 o

menos, mientras que, las cargas de alta inercia son aquellas donde se debe

asumir un factor de servicio más grande de 1.5.

El Factor de Servicio es un multiplicador que se aplica a los HP nominales de

un motor para indicar un incremento o decremento en la salida (capacidad de

sobrecarga) que el motor es capaz de entregar bajo ciertas condiciones. Un

factor de servicio de 1.5 indica que el motor es capas de entregar HPnom x 1.5

de manera continua bajo condiciones usuales de servicio sin que el aumento

de temperatura exceda su valor máximo permisible de acuerdo con su

clasificación NEMA de aislamientos. Se debe asumir un factor de servicio más

alto para cargas pulsantes o mecánicamente desbalanceadas.

Cálculo de los kW de arranque:

Para cargas de baja inercia:

SkW = SkVA*SPF*0.6

Para cargas de alta inercia:

SkW = SkVA*SPF

Reducir los kVA de arranque del motor de carga, puede reducir la caída de

tensión, el tamaño del generador y dar un arranque mecánico más suave. Sin

embargo, como se explica a continuación, se debe tener cuidado por las

consecuencias en los generadores, cuando se aplican estos métodos de

arranque a los motores.

Métodos de Arranque Trifásico:

Hay varios métodos disponibles los cuales se muestran a continuación:

Método de Arranque %Total de Tensión Aplicado

(TAP)

% Total de

Tensión kVA

%Total de

Tensión Torque

SkVA Factor de

Multiplicación

SP F

Tensión Total 100 100 100 1.0 -

Autotransformador de Tensión reducida

80

65

64

42

64

42

0.64

0.42

-

-

72

50 25 25 0.25 -

Reactor en Serie 80

65

50

80

65

50

64

42

25

0.80

0.65

0.50

-

-

-

Resistencia en Serie 80

65

50

80

65

50

64

42

25

0.80

0.65

0.50

0.60

0.70

0.80

Estrella – Delta 100 33 33 0.33 -

Devanado de Parte(Típico)

100 60 48 0.60 -

Motor de Rotor Embobinado

100 160´ 100´ 1.6´ -

´ - Estos son porcentajes de factores de Corriente de funcionamiento, los cuales dependen del valor de las resistencias en serie sumadas al devanado del motor.

Tabla 2-6. Métodos y Características del Arranque de Tensión Reducida.

El método más común de arranque es el arranque con tensión total. Los

requerimientos de arranque del motor se pueden reducir aplicando algún

método de arranque a tensión reducida o de estado sólido, resultando un

generador más pequeño. Sin embargo, se debe tener cuidado cuando se

aplican estos métodos de arranque reducido. Puesto que el torque del motor es

una función de la tensión aplicada, cualquier método que reduzca la tensión del

motor también reduce el torque de arranque del mismo. Estos métodos de

arranque solo se deben aplicar a cargas de baja inercia a menos que se pueda

determinar que el motor producirá el torque adecuado para la aceleración

durante el arranque.

Adicionalmente, estos métodos de arranque pueden producir altas corrientes

de entrada cuando cambian de arranque a funcionamiento, si la transición

ocurre antes de que el motor alcance su velocidad de operación. Esto dará

como resultado, que se acerquen a las condiciones de arranque con tensión

total. Si el motor no alcanza la velocidad de operación cercana a la del régimen

73

antes de la transición, pueden ocurrir caídas de tensión y frecuencia excesivas

cuando se utilizan estos métodos de arranque.

Lo explicado anteriormente, se puede razonar fácilmente de la siguiente forma:

Si la tensión impuesta a los terminales de un motor de inducción en su

arranque es reducido a una fracción de su tensión nominal, entonces la

demanda de potencia de arranque en kVA será reducida a un valor equivalente

a la tensión de pleno arranque en kVA multiplicado por fracción de la tensión

total al cuadrado.

La razón de esto se puede ver en la Ley de OHMS. La Ley de OHMS dice que

la cantidad de corriente requerida en un circuito eléctrico es directamente

proporcional a la tensión, y es igual a la tensión (V) dividido por la resistencia

(R).

Luego:

I = V / R

P = I 2 * R

P = V 2 / R

Donde:

I: corriente

P: potencia consumida.

Entonces una reducción de tensión traería una reducción de la potencia

consumida por el circuito igual al porcentaje de reducción de la tensión al

cuadrado. Por ejemplo: si la tensión de los terminales de un motor que está

siendo arrancado es reducido a un 70% de la tensión nominal, es decir 0.7 Vn,

los kVA netos para el arranque del motor y sus demandas son reducidas a un

49 %, o al 0.7 al cuadrado del 100% de su demanda.

Bajo condiciones de tensión reducida durante el arranque, el momento de

torque disponible del motor va ha ser también reducido, en un factor

equivalente al cuadrado de la tensión. Utilizando el ejemplo anterior, tendría

una reducción del torque de un 49 % de su máximo torque de arranque.

74

Una reducción de la tensión durante el arranque puede ser beneficiosa y mala;

por un lado, hay un alivio a un exceso de corriente, en el caso de los disturbios

transitorios. Por otro lado, se puede llegar a una situación donde el motor no

tenga suficiente torsión para acelerar a la velocidad deseada, especialmente si

el motor requiere mover una carga de elevada inercia.

Código de Rotor Bloqueado NEMA MG-1:

El estándar NEMA MG-1[3] para motores y generadores designa rangos

aceptables para kVA de arranque de motor con Letras Código de la “A” a la “V”.

El diseño del motor debe limitar los kVA de arranque (rotor bloqueado) a un

valor dentro del rango especificado por las Letras Código indicadas en el motor.

O sea, la letra del código corresponde con un rango de kVA de rotor bloqueado

por cada HPnom. Por ejemplo, la letra G tiene como promedio 5.9 kVA de rotor

bloqueado por cada HPnom. Para calcular los kVA de arranque, se multiplican

los caballos de fuerza del motor por el factor de multiplicación (LrkVA/HP) en la

tabla 3-5 que corresponda con la Letra Código de la NENA MG-1.

Los valores en la tabla 2-7 son los promedios de los rangos especificados de

los valores de la NEMA MG-1.Es necesario aclarar que es un promedio, ya que

cada Letra tiene un rango o sea para seguir con el ejemplo mostrado; la letra G

va de 5.60 a 6.30 pero para facilitar el uso de los factores se ha hecho un

promedio que es el que se utilizó. La tabla 2-8 es para los valores estándar

nominales de motores trifásicos de diseño B, C, y D y de alta eficiencia.

Letra Código

Factor Letra Código

Factor Letra Código

Factor

A 2 H 6.7 R 15

B 3.3 J 7.5 S 16

C 3.8 K 8.5 T 19

D 4.2 L 9.5 U 21.2

E 4.7 M 10.6 V 23

F 5.3 N 11.8

G 5.9 P 13.2

75

Tabla 2-7. Factores promedio de multiplicación que corresponden a NEMA

MG-1.

HP Motores de Diseño B, C y

D Motores de Alta Eficiencia Para Todos los Motores

Letra Código

Nema* Eficiencia

(%) Letra Código

Nema* Eficiencia

(%) FP Arranque

(SPF) FP En Func (RPF)

1 N 73 N 86 0,76 0,7

1- 1/2 L 77 L 87 0,72 0,76

2 L 79 L 88 0,7 0,79

3 K 83 L 89 0,66 0,82

5 J 84 L 90 0,61 0,85

7-1/2 H 85 L 91 0,56 0,87

10 H 86 K 92 0,53 0,87

15 G 87 K 93 0,49 0,88

20 G 87 K 93 0,46 0,89

25 G 88 K 94 0,44 0,89

30 G 88 K 94 0,42 0,89

40 G 89 K 94 0,39 0,9

50 G 90 K 95 0,36 0,9

60 G 90 K 95 0,36 0,9

75 G 90 K 95 0,34 0,9

100 G 91 J 96 0,31 0,91

125 G 91 J 96 0,29 0,91

150 G 91 J 96 0,28 0,91

200 G 92 J 96 0,25 0,91

250 G 92 J 96 0,24 0,91

300 G 92 J 96 0,22 0,92

350 G 93 J 97 0,21 0,92

400 G 93 J 97 0,21 0,92

500 & UP G 94 J 97 0,19 0,92

Tabla 2-8. Estándar de Motores Trifásicos: Código NEMA MG-1, EFF, SPF,

RPF.

76

La tabla 2-9. Es para valores estándar nominales para motores de inducción

monofásicos.

HP

Letra Código

NEMA

Eficiencia

(%)

FP

Arranque(SPF)

FP En

Func.(RPF)

Fase Dividida

1/6 U 70 0,8 0,66

¼ T 70 0,8 0,69

1/3 S 70 0,8 0,70

½ R 70 0,8 0,70

Capacitor Dividido Permanente(PSC)

1/6 G 70 0,8 0,66

¼ G 70 0,8 0,69

1/3 G 70 0,8 0,70

½ G 70 0,8 0,72

Arranque de Capacitor/Funcionamiento de Inducción

1/6 R 40 0,8 0,66

¼ P 47 0,8 0,68

1/3 N 51 0,8 0,70

½ M 56 0,8 0,73

¾ L 60 0,8 0,75

1 L 62 0,8 0,76

77

Tabla 2-9. Esándar de Motor Monofásico: Código NEMA MG-1, EFF, SPF,

RPF.

Las tablas 2-8 y 2-9 pueden usarse para buscar en ellas la letra del motor

correspondiente que se este buscando y después entrar en la tabla 2-7 y poder

obtener el factor de multiplicación (LrkVA/HP) que va con su letra, además de

su eficiencia y factores de potencia tanto en funcionamiento como en arranque.

Cálculos de Carga de Motor:

Si la carga de motor es impulsada por un impulsor de velocidad variable o de

frecuencia variable, o es un impulsor CA en un motor CD, los cálculos pueden

1-1/2 L 64 0,8 0,78

2 L 65 0,8 0,78

3 a

15 L 66 0,8 0,79

Arranque de Capacitor/Funcionamiento de Capacitor

1/6 S 40 0,8 0,66

¼ R 47 0,8 0,68

1/3 M 51 0,8 0,70

½ N 56 0,8 0,73

¾ M 60 0,8 0,75

1º M 62 0,8 0,76

1-1/2 M 64 0,8 0,78

2 M 65 0,8 0,78

3 a

15 M 66 0,8 0,79

78

realizarse como si fuera Impulsor de Frecuencia Variable (VFD). Un VFD es

una carga no-lineal que requiere un alternador sobredimensionado para

alcanzar los requerimientos de carga en funcionamiento. Por otro lado, puesto

que los VFD rampean la carga al arrancar, los requerimientos de arranque se

reducirán comparados con un motor arrancado con toda la línea. Los VFD de

tipo PWM requieren menos sobredimensionamiento que los tipos NO-PWM.

A partir de la Potencia en HP (caballos de fuerza):

RkW = (HP*0.746)/Eficiencia en Funcionamiento

A partir de la Potencia en kW:

RkW = kW/ Eficiencia en Funcionamiento

A partir de la corriente:

1Ø RkW = (RA*RV*RPF*Eficiencia)/1000

3Ø RkW = (RA*RV*RPF*Eficiencia*1.73)/1000

RkVA = RkW/RPF


SkVA = HP*(LRkVA/HP)*factor SkVA

Donde:

LrkVA/HP es el promedio de kVA/HP para el código de letra NEMA MG-1 del

motor,

Factor SkVA es 1.0 para arranque a plena tensión. En caso de arranque a

tensión reducida ir a la tabla 2-6 donde se encuentran reflejados estos valores.

Para carga de Baja Inercia: SkW = SkVA*SPF*0.6

Para carga de Alta Inercia: SkW = SkVA*SPF

II.7.5. Cargas de UPSs (Fuentes de Potencia Ininterrumpibles).

Para una buena comprensión de estas cargas es necesario aclarar algunos

conceptos importantes que están relacionados con ellas:

79

Cargas Lineales: Cargas Eléctricas de corriente alterna donde la tensión y la

corriente tienen una forma de onda sinusoidal, o sea, la corriente en todos los

puntos es proporcional a la tensión.

Armónica [3]: Se define como la desviación de la curva de frecuencia sinusoidal

normal. Es expresada como una onda sinusoidal adicional que es un múltiplo

de la frecuencia del generador. Estas son expresadas en la tercera, quinta,

séptima armónica, etc., denotando sus frecuencias como múltiplo de su

Frecuencia Fundamental.

Tiristor [3] – rectificador controlado de silicón (SCR): Es un rectificador

semiconductor controlado por un pulso constante en uno de sus terminales del

dispositivo. Este pulso arranca el SCR y lo mantendrá conduciendo siempre y

cuando haya una corriente presente en este terminal. Como no permite

corriente en la dirección de reversa, funciona como un diodo o rectificador con

la excepción de que la corriente hacia delante va a poder ser controlada, de ahí

el nombre de rectificador controlado de silicón.

Cargas no Lineales: Son cargas de CA donde la corriente no es proporcional

a la tensión. Las cargas que entran en esta definición son aquellas que:

presentan descarga de gas; rayos que tienen alta saturación y las que son

controladas por tiristores (SCRs). La naturaleza de las cargas no lineales es de

generar armónicas en la onda de corriente, esta distorsión en la onda de

corriente lleva a una distorsión en la onda de tensión; pero bajo esas

condiciones la onda de tensión no es proporcional a la de corriente.

Las fuentes de potencia ininterrumpibles están definidas como un sistema que

provee electricidad sin que exista ningún retraso o caída de transitoria, durante

cualquier período donde la fuente normal de electricidad no sea capaz de

brindar el servicio de forma aceptable. Las UPSs por lo general incorporan

baterías para que supla la energía eléctrica a las cargas durante los períodos

en que la fuente principal no está operando. Durante la operación normal, la

fuente principal suple electricidad (monofásica o trifásica) a un rectificador

cargador de baterías. El cargador lleva la potencia almacenada en las baterías

a un convertidor estático que convierte la electricidad de CD otra vez a

electricidad CA para poder alimentar las cargas. Durante interrupciones de

80

electricidad, la potencia del sistema es derivada directamente de la batería de

reserva sin que haya ningún tipo de interrupción.

¿Por qué tanta preocupación con estas fuentes ininterrumpidas?

Los problemas yacen en la naturaleza de los circuitos de puente SCR. Si los

SCRs están en una condición completa como se ilustra en la figura 2-3[3], no

existe ningún problema; ya que en la intercepción de cada fase sucesiva, la

tensión de cada fase es exactamente igual, y al ir incrementando la tensión de

la siguiente fase ésta tomará cargas de corriente (conmutación) de la fase

anterior en una transición muy suave. No obstante, como se ilustra en la figura

2-4[3], al retardar el ángulo de disparo de los rectificadores, durante el período

de conmutación de la fase A a la fase B, ambas fases están efectivamente en

corto circuito (amarradas). Este amarre impone un disturbio en las ondas de

ambas fases. Este disturbio será repetido dos veces durante cada medio ciclo

de cada fase, una cuando está aceptando corriente y otra cuando está dejando

caer la corriente. El resultado es un total de cuatro disturbios por cada ciclo

dentro de una onda completa que se rectifica. La magnitud y dimensión de

cada disturbio individual va a depender de varios factores, dentro de los cuales

está: la impedancia del generador, la impedancia del transformador, la

magnitud de la corriente de línea, el ángulo de los disparos de los SCR y, hasta

cierto punto, de la frecuencia de la fuente de tensión, pero eso para este caso

en especial no va a variar, ya que nuestra frecuencia es de 60 Hz.

Los disturbios en las ondas de corriente van a crear disturbios armónicos a la

onda generada por el generador, esto creará problemas a la operación del

generador, afectará el regulador de tensión automático y el sistema de manejo

de control.

81

Figura 2-3. Salida CD de un Circuito Rectificador Tipo Puente Trifásico de

media onda.

Figura 2-4. Disturbios en los disparos del SCR en una onda trifásica de

tensión.

Los problemas existentes antiguamente entre incompatibilidad de generadores

y UPSs llevaron a muchas ideas incorrectas acerca del tamaño del generador

para este tipo de cargas. En el pasado, los proveedores de UPSs

recomendaban sobredimensionar el generador dos o tres veces sobre el rango

de UPS, pero entonces tenían muchos más problemas. Desde entonces los

fabricantes de UPSs han resuelto el problema de la incompatibilidad y ahora es

82

más efectivo en cuanto a costos adquirir UPSs que sean compatibles con el

generador que sobredimensionar el generador significativamente.

Cuando se define el tamaño del generador se usa el rango de la placa de la

UPS (aunque la UPS no vaya a estar completamente cargada), más el rango

de la batería. Si las baterías se descargan cuando el UPS está operando con el

generador, el generador debe ser capaz de suministrar la carga de salida y la

carga de las baterías. La mayoría de los UPSs tiene un límite ajustable de

corriente. Si este límite se ajusta al 110-150% del rango de la UPS, esa es la

carga pico que el generador necesitará suministrar inmediatamente después de

una falla de energía de la red.

Debido a que son cargas no lineales, los UPS inducen armónicos en la salida

del generador como se muestra en la tabla 2-10[3]. Los armónicos de tensión

creados por una fuente convertidora estática pueden causar una variedad de

problemas al generador, como transiciones de tensión causadas por los

conmutadores SCR que son bastante altas y tienen unos ángulos fuertes en el

frente de sus ondas. Estos picos transitorios altos ponen esfuerzos en el

estator del generador y en sus aislamientos que pueden causar daños

prematuros de estos. Estas corrientes armónicas en el estator del generador y

en sus devanados pueden causar un incremento de calor del estator, de los

devanados e inclusive el rotor.

Los Dispositivos UPS equipados con filtros de entrada de armónicos, tienen

menos corrientes armónicas que los que no están equipados así. Los filtros

armónicos deben reducirse o dejarse fuera por medio de un interruptor cuando

la carga en la UPS es pequeña. Si no, estos filtros pueden causar un factor de

potencia inicial en el generador. El número de rectificadores (pulsos) también

dicta el grado de sobredimensión del generador que se requiere. Un rectificador

de 12 pulsos con un filtro armónico resulta en el generador de tamaño más

pequeño recomendado.

Armónico 5 7 11 13 17 19 23 25

6 Pulsos 0.175 0.111 0.045 0.029 0.015 0.010 0.009 0.008

83

12

Pulsos 0.020 0.015 0.045 0.029 0.002 0.001 0.009 0.008

Tabla 2-10. Corrientes Armónicas Prácticas por Unidad para 6 y 12 Pulsos

en el

Convertidor.

Cálculos de Carga de UPSs:

RkVA = (Salida kVA*Rango de Recarga)/Eficiencia

RkW = RkVA*RPF


SkW = RkW

SkVA = RkW

AkW = 2.5*RkW para convertidores de 3 pulsos.



AkW = 1.15*RkW para convertidores de 6 y 12 con filtro en la entrada.

AkW = 1.40*RkW para convertidores de 3 con filtro en la entrada.

Para obtener la corriente de funcionamiento teniendo como base la potencia

(kVA):

1Ø Ramps = (RkVA*1000)/ tensión

3Ø Ramps = (RkVA*1000)/ (tensión *1.73)

II.7.6. Cargas de Cargador de Baterías.

Los cargadores de baterías típicamente usan rectificadores de silicón (SCRs).

Un cargador de baterías es una carga no lineal, lo cual requiere un alternador

sobredimensionado para disipar el calor adicional y minimizar la distorsión

causada por las corrientes armónicas inducidas por el cargador. El número de

84

rectificadores (pulsos) dicta el grado de sobredimensionado del generador. Un

rectificador de 12 pulsos resulta en el generador más pequeño recomendado.

Cálculos de Carga de Cargadores de Baterías:

RkVA = (Salida kVA*Rango de Recarga)/ Eficiencia

RkW = RkVA*RPF


SkW = RkW

SkVA = RkVA

SPF = RPF




AkW = 1.15*RkW para convertidores con filtro en la entrada.

Para obtener la corriente de funcionamiento a partir de la potencia (kVA):

1Ø RA= (RkVA*1000)/RV

3Ø RA = (RkVA*1000)/ (RV*1.73)

II.7.7. Equipo Médico de Imagen (Rayos X).

El equipo de imagen como los rayos X produce características de arranque y

funcionamiento únicas que se deben considerar al definir el tamaño del

generador. La carga pico kVA y la caída permisible de tensión son factores

esenciales para definir el tamaño de un generador para aplicaciones de imagen

médica. Dos factores adicionales deben comprenderse para todas las

aplicaciones de imagen médica.

Primero: cuando el equipo de imagen médica es energizado por un generador,

la imagen podría ser diferente que cuando está siendo energizado por la red

pública. La razón de esto es debido a la diferencia en las características de la

caída de tensión. Como ilustra la figura 2-5, la caída tiende a ser constante

cuando la fuente de energía es la red pública. Los intentos del regulador de

85

tensión del generador por regular la tensión también afectan la característica de

la caída.

Segundo: entre el tiempo que el operador hace el ajuste para la imagen y el

tiempo que toma la imagen, no deben ocurrir grandes cambios en la carga

como la de elevadores o aires acondicionados arrancando o deteniéndose. El

equipo de imagen médica es generalmente diseñado para usarse energizado

por la red pública. La mayoría de los equipos, sin embargo, tiene un

compensador de tensión en línea, ajustable ya sea por el instalador o el

operador. En aplicaciones donde el generador es la única fuente de energía, el

compensador de línea puede ajustarse para la caída de tensión esperada con

el generador.

Figura 2-5. Caída Tensión en aplicaciones de Imagen Médica.

Cuando el equipo de imagen ha sido ajustado para energía de la red pública, el

generador tendrá que imitar la caída de tensión de la red lo más posible. Por

experiencia, se pueden obtener imágenes satisfactorias cuando los kVA del

generador alternador es cuando menos, 2.5 veces los kVA pico del equipo de

imagen. Se puede esperar una caída de tensión de 5 a 10 % cuando se define

el tamaño del generador de esta forma.

En la tabla 2-11 se listan los kVA pico y los kVA de generador requeridos para

equipos de imagen de diferentes rangos.

86

Rango de Imagen del Equipo

kVA Pico * kVA Mínimo del Generador

Ma(V) kVP

15 100 1,5 3,8

20 85 1,7 4,3

40 125 5,0 12,5

50 125 6,3 15,8

100 125 12,5 31,3

200 125 25,0 62,5

300 125 37,5 93,8

300 150 45,0 112,0

500 125 62,5 156,0

500 150 75,0 187,0

700 110 77,0 192,0

1200 90 108,0 270,0

* - Multiplique el kva Pico por el factor de Potencia (FP) para obtener kW Pico.

Tabla 2-11. Requerimientos del Generador para Aplicaciones de Imagen

Médica.

El parámetro kVP es la tensión máxima del tubo o sea, estos equipos de

descarga usan un tubo catódico el cual puede estar sometido según el

operador a un determinado nivel de tensión, la cual va a determinar el nivel de

la descarga de salida. Por lo que se puede decir que cuentan con un rango

ajustable de tensión para la descarga, por citar un ejemplo: el Rayos X

instalado en Pakistán era de 40 kV a 125 kV en incrementos de 1 kV por lo que

el cálculo del mismo se realiza basado en los 125 kV de tensión máxima que

87

puede proporcionar. Y donde Ma es la tensión máxima del filamento que para

el caso del equipo instalado en Pakistán era de 15 V.

Cálculos de Carga de Imagen Médica.

En caso de que se quieran los resultados en kW a partir de los kVA:

RkW = RkVA*RPF

En caso de que se quieran los resultados en kVA a partir de los kW:

RkVA = RkW/RPF

A partir de la corriente:

1Ø RkW = (RA*RV*RPF*Eficiencia)/1000

3Ø RkW = (RA*RV*RPF*1.73)/1000

Para condiciones de arranque:

SkW = RkW

SkVA = SkW/SPF

SPF = RPF

Para condiciones de pico:

1Ø PkVA = (RA*RV*Ma)/1000

3Ø PkVA = (RA*RV*1.73*Ma)/1000

PkW = PkVA*SPF

AkW = RkW

Para obtener la corriente de funcionamiento teniendo como base la potencia

(kVA):

1Ø Ramps = (RkVA*1000)/ tensión

3Ø Ramps = (RkVA*1000)/ (tensión *1.73)

Cálculos para Cargas Generales que no necesitan requerimientos

especiales.

RkW = KW de la carga que se desea calcular.

RkVA = RkW/RPF

88


SkW = RkW

SPF = RPF

SkVA = SkW/SPF

Luego para condiciones de pico:

PkW = RkW

PkVA = RkVA

AkW = RkW

Para obtener la corriente de funcionamiento a partir de la potencia activa

(RkW):

1Ø RA = (RkW*1000) / (RV*RPF)

3Ø RA = (RkW*1000) / (RV*RPF*1.73)

II.7.8. Estimativo de la capacidad del grupo.

A la vez que se tengan todos los cálculos realizados, se debe hacer una

organización precisa y detallada de todas las cargas en cuanto a su

funcionamiento y entrada en operación. Los pasos a seguir son los siguientes:

Elaborar una lista general de todas las cargas a alimentar.

Identificar las características generales de dichas cargas y hacer una

clasificación de las mismas, así:

1. Por el número de fases: Monofásicas (Línea y Neutro), Bifásicas (Dos

Líneas) y Trifásicas.

2. Por su aplicación: Alumbrado, Vitales (Equipos del hospital), cocción,

comunicaciones, procesamiento de datos, motores, seguridad.

3. Por su factor de potencia: Resistivas, factor de potencia 0.80, etc.

Identificar, señalar y clasificar las condiciones específicas de operación de

las cargas, así:

1. Las cargas de alumbrado se deben distinguir entre incandescentes,

fluorescentes y de descarga de alta intensidad.

2. Las cargas de motores se deben clasificar según el tipo de motor, la

89

potencia de arranque, el sistema de arranque, el sistema de control, la

caída de tensión admisible, etc.

Identificar la secuencia de arranque de motores más crítica en cuanto a la

corriente de arranque de cada grupo o subgrupo de motores. Si existen

motores en el hospital que sean de una carga apreciable en comparación

con la carga de los equipos del propio hospital.

Identificar la condición más crítica de simultaneidad en operación de grupos

y subgrupos de motores.

Los equipos de imagen médica es necesario tratarlos como si fueran

motores en cuanto a la identificación de una secuencia de arranque para

ellos, ya que requieren requisitos especiales que ya han sido mencionados.

El grupo electrógeno debe tener una capacidad efectiva que permita

suministrar la corriente eléctrica necesaria para:

El mayor valor entre la secuencia de arranque de motores en caso de que

existan y de equipos de imagen médica; o sea la más crítica en cuanto a la

corriente de arranque de cada grupo o subgrupo de los antes mencionados

y la condición más crítica de simultaneidad en operación de grupos y

subgrupos.

La carga de alumbrado resultante.

La carga de cocción resultante.

Las cargas de los restantes equipos del hospital que no necesitan un trato

especial en cuanto a sobredimensión para la selección de la unidad

generadora.

Las restantes cargas como: UPSs, Cargadores de Baterías, etc.

Para totalizar los resultados se recomienda el uso de tablas para el cálculo

preciso del tamaño de la unidad; en el caso de que se requieran instalar varios

motores o cargas que necesiten un tratamiento especial (calefactores, aires

acondicionados, etc.) es necesario hacer una secuencia de los equipos que se

van a conectar a la vez y en caso de que existan más de dos secuencias se

escoge la potencia total de la secuencia que más potencia exija para su

90

arranque. El grupo electrógeno tiene que ser capaz de suministrar esta

energía.

II.7.9. Tolerancias de la Tensión y Frecuencia de Carga.

En el uso de los grupos electrógenos se debe tener en cuenta tanto la

tolerancia por caída de tensión de los equipos que se van a incluir en el

proyecto, como la tolerancia de frecuencia para que los equipos no vayan a

estar sometidos a variaciones de tensión y de frecuencia que no sean las

permitidas por el fabricante. A continuación se resume las tolerancias que

diferentes cargas tienen para cambios en la tensión y la frecuencia. Es

necesario aclarar que las tolerancias de los equipos médicos que se han de

instalar en hospitales hay que verlas por separado porque sería ilógico hacer

una tabla con ellos ya que son muy diversos y además cada hospital podría

contar con equipos diferentes.

Equipo Tensión Frecuencia Comentarios

Motores de Inducción +/- 10 % +/- 5 % La baja tensión resulta en bajo torque y alta temperatura.

La baja tensión resulta en torque y corrientes de arranque

incrementadas.

Bobinas , +/- 10 % N/A La Fuerza de contención de una

91

Arrancadores de Motor %

bobina y su constante en el tiempo de decaimiento son proporcionales a las vueltas –ampere de la bobina. Las bobinas más pequeñas, pueden salirse de esta tolerancia para la caída de transición. Una transición de caída de tensión de 30 a 40 % durante más de 2 ciclos puede causar la salida de la bobina.

Iluminación Incandescente

+10 % -25%

N/A La baja tensión resulta en 65% de luz.

La alta tensión resulta en 50% de vida.

La baja frecuencia hace que la luz parpadee.

Iluminación Fluorescente

+/-10 % N/A La alta tensión resulta en sobrecalentamiento.

Iluminación HID +10%, -20%

N/A La baja tensión resulta en apagados. La alta tensión resulta en

sobrecalentamiento.

UPS Estático +10%, -15%

+/-5% No se descarga la Batería hasta el -20% de tensión. Los UPSs son sensibles a un rango de frecuencia de más de 0.5Hz/seg. Podría ser necesario sobredimensionar el generador para limitar la distorsión armónica de la tensión.

VFDs +105%,

- 15%

*/-5% Los VFDs son sensibles a los rangos de cambio de frecuencia de más de 1Hz/seg. Podría ser necesario sobredimensionar el generador para limitar la distorsión armónica de la tensión.

Si la tensión no se recupera al 90% los dispositivos protectores de tensión se dispararán, los dispositivos de sobrecorriente podrían interrumpir, los arrancadores de tensión reducidos se bloquearán o brincarán y los motores podrían detenerse o no tener la aceleración aceptable.

Tabla 2-12. Tolerancias Típicas de Tensión y de Frecuencia.

92

II.8. Selección de los grupos electrógenos instalados en los hospitales de

la misión médica cubana en Pakistán.

II.8.1. Selección del Régimen de trabajo de los generadores.

Por las condiciones de trabajo que deben enfrentar los grupos electrógenos en

los hospitales de campaña en Pakistán, donde en muchos lugares no llega

energía eléctrica y en los que llega es de 220 V a 50 Hz, con muy mala

regulación de tensión e interrupciones constantes, siendo necesario un servicio

de excelente calidad y muy buena confiabilidad, el régimen de trabajo

seleccionado para los grupos fue el de Energía Primaria con tiempo ilimitado

de funcionamiento de sus generadores.

Aplicable, como ya se explicó a instalaciones que usan la generación “in situ”

en lugar de un suministro de red pública, típicamente donde la energía de red

no está disponible.

Este sistema usa, cuando menos, dos generadores y un interruptor de

transferencia para transferir el suministro a las cargas entre los generadores.

Uno u otro generador funciona continuamente con una carga variable y el

segundo generador funciona como respaldo en caso de una falla, y para

permitir el tiempo muerto de mantenimiento requerido.

II.8.2. Selección de la capacidad nominal.

Primeramente, se realizaron los cálculos de las cargas de los hospitales a

instalar en Pakistán. En las tablas 2-13 y 2-14 se muestra el resultado

aproximado del sobredimensionado de los equipos que lo necesitaban,

basándose en lo expuesto anteriormente y de los que no lo necesitaban para

llegar a un total del consumo del hospital; necesario para la selección de los

grupos electrógenos. Es necesario aclarar que los equipos que tienen la

potencia nominal en kW se afectaron por un factor de potencia de 0.85 para

determinar una potencia aparente equivalente a la misma.

93

Equipo Cantidad Consumo(VA) kVA Totales

Sin sobredimensionado Sobredimensionado

Autoclave 2 1200 2.400

Máquina de anestesia 1 7 0.007

Ultrasonido Diagnóstico 1 300 0.300

Microscopio 1 30 0.030

Gasómetro 1 127.5 0.127

Centrífuga H-103N 1 297.5 0.297

Centrífuga H-1200F 1 170 0.170

Centrífuga 1500 FS 1 153 0.153

Monitor no invasivo 2 85 0.170

Desfibrilador 1 450 0.450

Fotómetro 1 90 0.090

Contador de células 1 30 0.030

Mesa de operación 1 450 0.450

Ultrasonido terapéutico 1 53 0.053

Bomba de infusión 2 12 0.024

Jeringa perfusora 1 15 0.015

Balanza 1 33 0.033

Aspiradora eléctrica 1 330 0.330

Diaterma 1 2000 2.000

Electrocirugía 1 1200 1.200

Lámparas de salón 1 650 0.650

Electrocardiógrafo 1 50 0.050

Ventilador Savina 2 85 0.170

Monitor invasivo 1 130 0.130

Baño de María 1 850 0.850

Hemoglobinómetro 1 17 0.017

Destilador de agua 1 3000 3.000

Lámparas incandescentes 14 100 1.400


Lámparas de

Mercurio 7 160 1.244

Calefactores 18 1200 21.600

Calentadores de agua 3 1000 3.000

Cocina eléctrica 1 2000 2.000

Olla eléctrica 1 1000 1.000

Rayos X 1 1000 12.500

TOTAL(carga instalada) 89 56.586

94

Tabla 2-13. Listado de los equipos con su consumo en horario del día.

Equipo Cantidad Consumo(VA) kVA

Totales

Sin sobredimensionado Sobredimensionado

Gasómetro 1 127.5 0.127

Monitor no invasivo 2 85 0.170

Bomba de infusión 2 12 0.024

Jeringa perfusora 1 15 0.015

Ventilador Savina 1 85 0.085



Lámparas de

Mercurio 7 160 1.120

Calefactores 16 1200 19.20

TOTAL(carga nocturna) 45 21.70

Tabla 2-14. Listado de los equipos con su consumo en horario de la

noche.

Según los resultados de las tablas anteriores y manteniendo un margen de

seguridad de un 10 % para que los grupos puedan asimilar la carga extra que

siempre habrá, según la situación en la que se encuentren, se llegó a la

siguiente conclusión:

De día la carga esta determinada por el equipamiento del hospital en pleno

funcionamiento, 56.586 kVA que con el factor de seguridad 1.1 da una potencia

de 62.24 kVA, por lo que se toma la potencia normalizada de 60 kVA.

Para el horario nocturno, la carga que va a alimentar el grupo electrógeno es la

carga residencial del personal del hospital (iluminación y calefacción) y el salón

de terapia intensiva, que suman 21.70 kVA, con el margen da 23.87 kVA, por lo

que se toma, 25 kVA de potencia nominal.

De esta forma, la planta de 60 kVA estaría funcionando al 94 % de su

capacidad nominal y la planta de 25 kVA a un 87 % lo que permite que

95

trabajen en el rango donde su índice de consumo es menor, es decir que son

más eficientes.

II.8.3. Selección de la marca del grupo electrógeno.

Un factor importante a tomar en cuenta para la selección de los Grupos

Electrógenos, es la calidad del equipo, que está relacionada, entre otros

factores, por el prestigio del fabricante y la tecnología que se utiliza para la

regulación de tensión en el generador sincrónico.

Otro factor para la selección, es el índice de consumo de los motores que se

utilicen. Este parámetro se expresa en gramos de combustible/kW-h y da una

medida de la eficiencia del grupo como tal. Es de vital importancia tener en

cuenta que el índice de consumo puede ser muy malo sin una adecuada

selección de la potencia nominal del grupo. Por ejemplo, si por una mala

selección, el punto de operación del grupo es un 25 % de su capacidad

nominal, el índice de consumo es realmente muy alto.

El índice de consumo se calculó sobre la base de que una tonelada de diesel

tiene, aproximadamente, 1160 litros y un litro de diesel pesa; 861.5 gramos.

Los índices de consumos utilizados fueron los de los grupos a un 100% de

carga.

La selección de las plantas se realizó mediante una comparación de las marcas

con las que se tenía experiencia de explotación durante el año 2004 en Cuba.

Dada la calidad demostrada por todas las marcas en licitación, el índice de

consumo de los motores de combustión, tuvo un peso fundamental.

La tabla que se muestra a continuación brinda los cálculos necesarios para

definir la selección de grupos electrógenos a contratar para servir las potencias

bajo las condiciones de régimen necesarios para este proyecto.

El costo de la tonelada de combustible es de 400 dólares.

Para las plantas que, como se observará, tienen potencias mayores o menores,

se realizó el cálculo adecuando las horas de trabajo al año, para que todas

entregaran la misma energía y así poderlas comparar.

96

TABLA DE DISTRIBUCION DE GRUPOS(MARCAS) PARA LAS POTENCIAS Y REGIMENES DE TRABAJO SOLICITADOS

MARCA MODELO

POTENCIA CONTINUA

(kVA)

MOTOR MODELO

CONSUMO ESPECIFICO

g/kW-h

PRECIO C.F.R.

(1)

COSTO kVA

($/kVA)

COSTO COMBUSTIBLE

5 AÑOS (2)

COSTO (1) + (2)

OBSERVACIONES

DENYO DCA-60ESH

60 HINO

W04D-TG 241 $14.920,00 249 $ 49.973,76

$ 64.893,76

Trifásico. Automático.Insonorizado

LANMAR LMD/58

60 DEUTZ

BF4M1012E 258 $21.895,00 365 $ 53.498,88

$ 75.393,88


HEIMER GEHP75

68 PERKINS

TA236 300 $13.743,00 202 $ 62.211,84

$ 75.954,84


DCOFHWY SE65

65 MERCEDES

BENZ OM364A

265 $15.531,00 239 $ 54.954,64 $

70.485,64 Trifásico.

Automático.Insonorizado

OTTOMOTORES CNY50

57 CUMMINS 4BT3.9G3

271 $15.109,00 265 $ 56.202,36 $

71.311,36 Trifásico.

Automático.Insonorizado

DENYO DCA-25ESI

25 ISUZU

AA-ALE2 241 $10.500,00 420 $ 20.822,40

$ 31.322,40


LANMAR LMD/20

24 DEUTZ

F3M1011F 258 $16.218,00 676 $ 22.291,20

$ 38.509,20


HEIMER GHP-55

25 PERKINS

4236 258 $10.460,00 418 $ 22.291,20

$ 32.751,20


97

Tabla 2-15. Comparación de los Grupos Electrógenos para 60 kVA y 25 kVA, de diferentes Marcas Contratadas en Cuba.

98

Luego de las comparaciones realizadas se obtuvieron las siguientes conclusiones:

1- Para plantas de 60 kVA de potencia nominal, se recomienda como primera

opción la

DENYO DCA – 60ESH ·EH.

Este modelo cuenta con el mejor índice de consumo y las mejores opciones de

precios para 5 años de explotación. Como segunda opción se recomienda a

DCOFHWY - SE65.

2. Para plantas de 25 kVA de potencia nominal, se recomienda como primera

opción la

DENYO DCA – 25ESI ·EI

En el caso de la marca DENYO, el fabricante tiene patentado un sistema de

excitación que le denomina DELTA-ABIERTA; que es bastante complejo y del

cual, no brindan información. Se han hecho estudios y se puede decir que está

basado en la interacción de las componentes de Fourier de los armónicos

espaciales de la fuerza magnetomotriz que se genera en el estator de la

máquina como consecuencia de la circulación de los armónicos de tiempo

(corrientes de carga circulando por los devanados de la máquina) y la

minimización de la influencia de los mismos en los arranques fuertes.

99

La mayor eficiencia de las plantas DENYO está entre 75 % ~ 100 % de su

capacidad nominal; en este rango es cuando su índice de consumo es más

bajo.

II.9. Montaje de los grupos electrógenos en los hospitales de campaña.

II.9.1. Consideraciones para la mejor ubicación de los generadores.

Aunque los equipos son insonorizados se deben tomar medidas para minimizar

los efectos del ruido que pudiera producirse. Para esto es conveniente

emplazar los grupos a una distancia prudencial de las áreas de trabajo y

vivienda.

En condiciones de campaña no es factible fundir base de hormigón, pero se

debe tratar de emplazar los grupos en una zona lo más plana posible buscando

máxima nivelación.

Los tubos de escapes de los motores primarios de las plantas deben ser

protegidos de la entrada del polvo cuando no estén trabajando.

Los tanques de combustible instalados a la intemperie deben ser protegidos de

la humedad y corrosión que pudiera existir y además deben tener un acceso

fácil para reabastecerse.

El escape del motor debe estar dirigido lejos de ventanas y aberturas en

edificaciones.

El grupo electrógeno debe colocarse de forma tal que el flujo del viento se dirija

la mayor parte del tiempo desde el generador hasta el motor, obteniéndose así

el enfriamiento del grupo por el paso forzado del viento por sus componentes.

En general, el conjunto debe protegerse de los efectos del ambiente.

.II.9.2. Serviciar de forma efectiva los grupos.

Inicialmente se servicia las baterías con el electrolito (ácido de baterías)

indicado por el catálogo con una concentración entre 1200 y 1800 g/cm3. Se

especifica la concentración del electrolito porque normalmente debe venir en el

interior del grupo, pero en caso de que esto no suceda, hay que buscar la

forma de adquirirlo.

100

Para que se realice el llenado del tanque de combustible es necesario sellar el

drenaje de combustible para evitar el derrame de éste. Es de primer orden

señalar que en los grupos de 25 KVA se debe abrir la llave que corta el paso

del combustible entre el tanque y la bomba para que no exista un arranque en

el grupo sin combustible, ya que provocaría que el motor aspirara aire y

produciría un mal funcionamiento de éste.

Es imprescindible que se chequee el nivel de aceite y de agua del grupo, ya

que la ausencia de uno de los dos provocaría el fallo del motor de combustión

interna.

II.9.3. Arranque de los grupos electrógenos.

Para que se produzca el arranque del grupo es necesario que en el interruptor

de encendido se lleve al paso de precalentamiento. En dicho paso la maquina

mediante una resistencia o un led que presenta (en dependencia del modelo)

indica que ya se encuentra lista para el arranque. De todos modos vale

recordar que en el caso en que no aparezcan las señalizaciones (led o

resistencia) al paso de 10 segundos se le puede dar al interruptor de arranque.

Es necesario esclarecer que en el caso en que se deje mucho tiempo en ese

estado las bujías de precalentamiento se dañarían y sería necesaria su

sustitución.

Es de vital importancia que una vez realizado el arranque del grupo debe de

estar trabajando en baja durante un pequeño tiempo y acelerarlo

moderadamente hasta su punto máximo, luego se espera a que su

temperatura ascienda por encima de los 75 oC para que pueda llevar la carga.

101

II.10. Conclusiones parciales.

Terminada esta investigación podemos arribar a las siguientes conclusiones

sobre la instalación y puesta en marcha de un Hospital de Campaña:

1- El sistema de generación seleccionado para los grupos electrógenos, fue el

sistema de Energía Primaria en Régimen de Energía Primaria Tiempo Ilimitado

de Funcionamiento ya que usan la generación “in situ” en lugar de un

suministro de red pública.

2- Para la confiabilidad del sistema de energía con que cuenta el hospital de

campaña es de suma importancia analizar los siguientes puntos:

Montaje del generador.

Ubicación del tablero de distribución e interruptores de transferencia.

Circuitos ramales para calentadores de refrigerante, cargador de batería,

etc.

Seguridad en inundaciones, incendio, heladas y vandalismo.

Contención y drenajes de derrames accidentales de combustible o

refrigerante.

Acceso de servicio para mantenimiento general e inspecciones.

Acceso y espacio de trabajo para trabajos mayores como reconstrucciones

o cambio de componentes.

3- Es de vital importancia proteger al grupo de los efectos del ambiente sobre

él, por lo que se debe prestar atención y tomar medidas en contra de los

siguientes parámetros responsables de la gran mayoría de daños en los

grupos electrógenos: condensación, crecimiento de bacterias, atmósferas

corrosivas, polvo y partículas abrasivas.

4- Las cargas a instalar en el hospital tienen que ser debidamente estudiadas

ya que algunas como: Aires Acondicionados, Rayos X, Motores, etc., exigen

del grupo electrógeno una mayor demanda en el arranque o en determinados

momentos del funcionamiento de dichas cargas, trayendo consigo una

sobredimensión del grupo para que pueda brindar un buen servicio de

energía eléctrica.

102

5- Para el funcionamiento del hospital de día, la carga está determinada por el

equipamiento del mismo en pleno funcionamiento, o sea, 56.586 kVA que con

el factor de seguridad 1.1 da una potencia de 62.24 kVA, por lo que se toma

como potencia nominal 60 kVA. La planta de 60 kVA estaría funcionando al

94 % de su capacidad nominal lo que implica un buen funcionamiento para la

misma.

6- Para el horario nocturno, la carga que va a alimentar el grupo electrógeno

es la carga residencial del personal del hospital (iluminación y calefacción) y

el salón de terapia intensiva, que suman 21.70 kVA, con el margen da 23.87

kVA, por lo que se toma, 25 kVA de potencia nominal. La planta estaría a un

87 % de su capacidad lo que permite que trabaje en el rango donde su índice

de consumo es menor, es decir que es más eficiente.

7- Es de vital importancia aclarar que en caso de que sea necesario utilizar por

alguna urgencia médica, el salón de operación o alguna de las áreas que no

está contemplada dentro de las que deben funcionar por la noche, es esencial

y prioritario pasar a trabajar con la planta de 60 kVA.


opción la DENYO DCA – 60ESH ·EH.


opción la DENYO DCA – 25ESI ·EI.

103

El manuscrito del Manual tiene 196 páginas con gráficos, tablas, mediciones, fotos. Toca temas como las exigencias

eléctricas de todos los equipos que fueron instalados, las tierras físicas, los sistemas de protección eléctrica, los sistemas de pararrayos las formas y criterios para seleccionar, instalar y explotar los grupos electrógenos. Estoy seguro que es de suma utilidad para Misiones similares e incluso para nuestras condiciones donde los temas de protección, estabilidad y suministro eléctrico de los hospitales, CMDI y CMDAT nos causan tantos dolores de cabeza. Me admira que junto con el cumplimiento de una

misión tan importante y esforzada hayan sistematizado las ideas para producir este Manual. El manuscrito del Manual tiene 196 páginas con gráficos, tablas, mediciones, fotos. Toca temas como las exigencias eléctricas de todos los equipos que fueron instalados, las tierras físicas, los sistemas de protección eléctrica, los sistemas de pararrayos las formas y criterios para seleccionar, instalar y explotar los grupos electrógenos.

Estoy seguro que es de suma utilidad para Misiones similares e incluso para nuestras condiciones donde los temas de protección, estabilidad y suministro eléctrico de los hospitales, CMDI y CMDAT nos causan tantos dolores de cabeza. Me admira que junto con el cumplimiento de una misión tan importante y esforzada hayan sistematizado las ideas para producir este Manual.

104

Capítulo III

“Sistema de suministro y protecciones eléctricas de los hospitales de campaña.”

105

III.1. Introducción.

En este capítulo se analizará todo lo referente al sistema de suministro eléctrico

de los hospitales de campaña, incluyendo inicialmente una memoria descriptiva

en la que se describe, teniendo en cuenta las condiciones geográficas y las

duras condiciones climáticas a que estaban sometidos diariamente los

hospitales de campaña, la configuración del sistema eléctrico. Para realizar

este análisis se tratarán los siguientes temas:

Cálculo del balance de las cargas por fases.

Selección de los conductores y las comprobaciones que se le

realizan.

Cálculo y selección de las protecciones.

Cálculo y diseño de la instalación de toma corrientes.

III.2. Esquema de sistema de distribución.

En el desarrollo del capítulo anterior quedó definido que la energía eléctrica va

a ser suministrada por dos grupos electrógenos cuyas capacidades son de 25

kVA y 60 kVA respectivamente.

El grupo de 60 kVA será el responsable de suministrar energía en el horario

diurno, donde habrá mayor carga conectada mientras que el de 25 kVA será el

responsable de suministrar energía en el horario nocturno, donde sólo se

alimentaría la iluminación exterior e interior de los dormitorios y la calefacción

correspondiente a los mismos, consiste en 16 calefactores en total. En caso de

necesidad de alguna operación de urgencia en el horario nocturno, debe

arrancarse el de 60 kVA y conmutarse toda la carga eléctrica hacia éste.

Para la realización de la operación de conmutación de la carga hacia el

generador que trabajaría acorde con los horarios planteados y a la carga

conectada, se utiliza el llamado “Equipo transferencial”. Este equipo

transferencial puede trabajarse en régimen manual o régimen automático.

Dadas las condiciones ya definidas de explotación del sistema de suministro,

ambos grupos electrógenos operarán, en Régimen de Energía Primaria,

Tiempo Ilimitado de Funcionamiento y no en Régimen de Emergencia de una

106

red o sistema y teniendo en cuenta que alimentarán un hospital donde se

requiere de un operario con atención directa al sistema de suministro y las

cargas instaladas, el equipo transferencial se opera de forma manual.

Este sistema compuesto por los grupos electrógenos y el transferencial,

alimenta una Pizarra General de Distribución (PGD).

Teniendo en cuenta que en las condiciones de máxima demanda del hospital,

la carga pudiera llegar hasta 143 A, es decir, 54 kVA y que es necesario

transportar la energía de las tres fases de los generadores y el neutro, se

decidió alimentar la PGD con dos conductores “royal core” de cuatro vías de

calibre 1/0 (AWG) conectados en paralelo y soterrado. Sus especificaciones

son: corriente nominal; 100 A a 30 ºC de temperatura ambiente y 60 ºC

temperatura de servicio.

Estos conductores se conectan en paralelo para que puedan asumir la

corriente en máxima demanda y así eliminar la necesidad de comprar otro de

mayor calibre que sólo se utilizaría para este tramo del circuito. Con esto se

disminuye también, la diversidad de calibres ya que el 1/0 tendrá uso en otros

objetivos de la instalación.

A partir de la PGD, se alimentan los diferentes emplazamientos del hospital.

Los desconectivos utilizados en la Pizarra General de Distribución son

interruptores magnetotérmicos, monopolares, bipolares y tripolares. Las

acometidas hacia cada objetivo deben estar soterradas.

Estos hospitales están constituidos por los siguientes locales:

Salón de operaciones o quirófano.

Sala de terapia – fisioterapia.

Laboratorio-esterilización.

Sala de Rayos X – ultrasonido.

Sala de hospitalización.

Cuerpo de guardia.

Dormitorios.

Cocina.

107

Nota: Cada uno de estos locales son casas de campaña cuyas dimensiones

varían de acuerdo al lugar de emplazamiento y las condiciones materiales.

Para garantizar la instalación eléctrica en estos locales, se emplearon los

siguientes dispositivos y materiales:

Tomacorrientes dobles de 15 A, 110 V, con toma de conexión a tierra.

Tomacorrientes simples de 15 A, 220 V, con toma de conexión a tierra.

Bombillos incandescentes de 100 W, 220 V.

Bombillos incandescentes de 60 W, 220 V.

Interruptores simple polo, simple tiro de 220 V.

Cable “royal core” de tres vías, calibre 1/0 AWG, cuya capacidad de

corriente es: 95 A a 30 ºC cuando el conductor está soterrado, 140 A

cuando el conductor es simple y se encuentra al aire libre a esta misma

temperatura y 230 A si está desnudo.

Cable “royal core” de tres vías, calibre 10 AWG, cuya capacidad de

corriente es: 30 A a 30ºC cuando el conductor está soterrado y 40 A


temperatura.

108

Cable “royal core” de tres vías, calibre 2 AWG, cuya capacidad de

corriente es: 95 A a 30ºC cuando el conductor está soterrado y 140 A


temperatura.

Cable simple, calibre 12 AWG, cuya capacidad de corriente es: 25 A

cuando el conductor es simple y se encuentra al aire libre a 30 ºC de

temperatura ambiente.

Las cargas instaladas en los locales de los hospitales se muestran en las tablas de la 3-1 a la 3-8.

Salón de operaciones o quirófano.

Equipos. Tensión de alimentación (V).

Consumo de corriente (A).

Mesa de operación (383 W) 110 3,55

Bomba de infusión (10,2 W) 110 0,09

Electro-cirugía (1020 W) 110 9,45

Aspiradora (281 W) 110 2,60

Monitor invasivo (111 W) 110 2,06

Máquina de anestesia (6 W) 110 0,06

Lámpara de salón (553 W) 110 5,12

Electrocardiógrafo (43 W) 110 0,40

3 luminarias (100 W) 220 1,36

Consumo total. 9,45

109

Tabla 3-1. Salón de operaciones o quirófano.

Tabla 3-2. Sala de terapia – fisioterapia.




Ventilador (100 W) 110 1,07

Jeringo perfusora (13 W)

110 0,14

Monitor no invasivo (72,2 W)

110 1,54

Desfibrilador (382,5 W)

110 4,09

Electro-estímulo (45 W)

110 0,48

Ultrasonido terapéutico (45 W)

110 0,48

Diaterma (1700 W) 110 18,18

3 luminarias (100 W) 220 1,36

Consumo total. 20,42

110

Tabla 3-3. Sala de Rayos X – ultrasonido.

Tabla 3-4.


Sala de Rayos X – ultrasonido.



RX portátil (850 W) 220 4,55

Ultrasonido ( 255 W) 110 2,36

2 luminarias (100 W) 220 0,91

Consumo total. 4,86




Hemoglobímetro (20 W)

110 0,19

Fotómetro (76,5 W) 110 0,71

Tabulador de células (30 W)

110 0,28

Baño de maría (1000 W)

110 9,26

Destiladora (3000 W) 110 27,79

Autoclaves (1020 W) 110 18,9

Microscopio biológico (30 W)

110 0,28

Gasómetro (127 W) 110 1,18

Centrífuga H-103N (298 W)

110 2,76

Centrífuga H-1200F (170 W)

110 1,57

Balanza (28 W) 110 0,26

Centrífuga 1500 FS (153 W)

110 1,42

3 luminarias (100 W) 220 1,36

Consumo total. 46,5

111

Tabla 3-5. Sala de hospitalización.

Tabla 3-6. Cuerpo de guardia.

Tabla 3-7. Dormitorios.




Tomacorrientes (250 W)

110 9,26

3 luminarias (100 W) 220 1,36


Cuerpo de guardia.



Tomacorrientes (250 W)

110 2,32

2 luminarias (60 W) 220 0,55

Consumo total. 2,67

Dormitorios.



18 Calefactores (1200 W)

220 32,73

3 Calentadores (1000 W)

220 13,64

7 luminarias (60 W) 220 1,91


112

Tabla 3-8. Cocina.

III.2.1. Balance de Cargas [4]:

En la realización del balance de cargas se toman ciertas consideraciones

relacionadas con los factores de demanda, diversidad y potencia. Los dos

primeros mencionados se obtienen como resultado de estudios empíricos, de la

experiencia acumulada, por medio de la observación y de mediciones. La tabla

3-9 muestra los diferentes tipos de factores de demanda más comúnmente

usados según el tipo de carga.

Tipo de carga. Factor de Demanda en por unidad.

Mínimo Máximo

Hoteles 0,47 0,59

Hospitales 0,41 0,57

Talleres mecánicos 0,28 0,39

Minas 0,53 0,73

Salinas 0,76 0,63

Fca. Fertilizantes 0,61 0,70

Papeleras 0,41 0,76

Cocina.



1 Cocina (3000 W) 220 13,64

2 luminarias (60 W) 220 0,55


113

Refinerías de petróleo 0,34 0,72

Fca. de calzados 0,41 0,53

Textileras 0,38 0,56

Fca. de hielo 0,60 0,77

Pasteurizadoras de leche

0,46 0,51

Fca. de cemento 0,32 0,68

Plantas de asfalto 0,53 0,81

Bombeos (regadío) 0,66 0,91

Fca. de piensos 0,56 0,79

Frigoríficos 0,41 0,47

Cafeterías 0,50 0,70

Restaurantes 0,52 0,55

Tintorerías 0,50 -

Iglesias 0,56 -

Farmacias 0,54 0,79

Tiendas de víveres 0,63 0,73

Viviendas (1 kW de CC)

0,50

Tabla 3-9. Factores de demanda por unidad.

Es usual que varios aparatos eléctricos que dan servicio a un consumidor

determinado puedan funcionar independientemente. Si todos los aparatos

eléctricos operaran a su máxima capacidad simultáneamente, la máxima

demanda sería igual a la carga conectada, sin embargo, la demanda máxima

real de un consumidor es menor que la carga conectada porque todos los

aparatos eléctricos nunca operan a plena carga y al mismo tiempo. La relación

114

entre la máxima demanda y la carga conectada se mide mediante el Factor de

demanda:

1arg

ConectadaaC

MáximaDemandaFD

La experiencia demuestra que las demandas máximas de los consumidores

individuales del mismo tipo no ocurren simultáneamente. Esta característica se

tiene en cuenta mediante el Factor de Diversidad que se define como:

1arg

ascdegrupodelDM

esindividualDMFDiv

El factor de diversidad tiene una gran importancia económica porque permite

determinar el tamaño de los componentes que alimentan un grupo de cargas

de forma más racional. El factor de diversidad existe entre dos o más

cargas porque todas las demandas máximas no tienen que ser coincidentes en

el tiempo, es decir, todas las demandas máximas (DM) no ocurren a la misma

hora.

De estos factores depende la capacidad o tamaño del sistema. Se ha llegado a

la conclusión de que en este caso tratándose de hospitales de campaña,

considerados pequeñas instalaciones, pero con posibilidades reales de

crecimiento producto de la instalación de nuevos equipos, se toma como

unitario el valor de los factores de diversidad y de demanda. Esto implica que

el sistema sea sobredimensionado y de esta manera pueda absorber dicho

crecimiento.

Partiendo de lo anteriormente expuesto se realiza el balance de cargas como

se muestra:

115

Tabla 3-10. Balance de las cargas conectadas entre los circuitos 1 y 4.

Circ Descripcion P(W) Cant P

total I

total Cond Fase Dist(m) DV % Disyuntor(A)

C1 Alumbrado exterior 160 7 1120 5,66 12 AB 50 2,94 10

C2 Cocina 3000 1 3000 13,64 10 AB 30 2,81 20

Iluminación 60 2 120 0,61 AB

RX y ultrasonido

C3 RX portátil 850 1 850 4,55 AC

Ultrasonido 255 1 255 2,73 B


Sub.total 4,86

10 30 2,25 10

Salón

C4 Mesa de operación 383 1 383 3,55 A

Bomba de infusión 10,2 2 20,4 0,19 A

Electro-cirugía 1020 1 1020 9,45 C

Aspiradora 281 1 281 2,6 B

Monitor invasivo 111 1 111 1,03 A

Máquina de anestesia 6 1 6 0,06 A

Electrocardiógrafo 43 1 43 0,4 A

Lámpara de salón 553 1 553 5,12 B


Sub.total 9,45

10 15 2,23 16

116

Circ Descripcion P(W) Cant P total I total Cond Fase Dist(m) DV % Disyuntor(A)

Salón

Terapia-fisioterapia

C5 Ventilador 100 1 100 1,07 A

Jeringo perfusora 13 1 13 0,14 A

Monitor no invasivo 72,2 2 144,4 1,54 B

Desfibrilador 382,5 1 382,5 4,09 B

Electro-estímulo 45 1 45 0,48 A

Ultrasonido terapéutico 45 1 45 0,48 A

Diaterma 1700 1 1700 18,18 B


Sub.total 20,42

10 18 3,44 32

Lab.-esterilización

C6 Hemoglobímetro 20 1 20 0,19 A

Fotómetro 76,5 1 76,5 0,71 B

Tabulador de células 30 1 30 0,28 A

Baño de maría 1000 1 1000 9,26 C

Destiladora 3000 1 3000 27,79 C

Autoclaves 1020 2 2040 18,9 C

Microscopio biológico 30 1 30 0,28 A

Gasómetro 127 1 127 1,18 A

Centrífuga H-103N 298 1 298 2,76 A

Centrífuga H-1200F 170 1 170 1,57 B

Balanza 28 1 28 0,26 A

Centrífuga 1500 FS 153 1 153 1,42 A


Sub.total 46,5

2 10 1,94 60

117

Tabla 3-10. Balance de las cargas conectadas entre los circuitos 5 y 6.

Tabla 3-10. Balance de las cargas conectadas entre los circuitos 7, 8 y 9.

Tabla 3-11.Resumen.

Circ Descripción P(W) Cant P

total I

total Cond Fase Dist(m) DV % Disyuntor(A)

Cuerpo de guardia

C7 Tomacorrientes 250 1 250 2,67 B

Iluminación 60 2 120 0,55 AC

Sub.total 2,67

10 25 2,9 10

Hospitalización

C8 Tomacorrientes 250 4 1000 9,26 A

Iluminación 100 3 300 1,52 AC

Sub.total 10,65

10 20 1,75 16

Dormitorios

C9 Calefactores 1200 6 7200 32,73 BC

Calefactores 1200 6 7200 32,73 CA

Calefactores 1200 6 7200 32,73 AB

calentadores 1000 3 3000 13,64 AB


Sub.total 82,54

1/0 30 3,17 100

Total 46177 142,7 1/0 ABC 15 1,47 200

TABLA RESUMEN

Pa (W) Pb (W) Pc (W) %Desb

14639 15392 15195 4,892

118

El balance de las cargas por fase se realiza dividiendo, en caso de cargas

bifásicas, la potencia entre dos, o sea, 50% de la carga por fase, en el caso de

que sea monofásica se acomoda para cada fase hasta alcanzar un porcentaje

de desbalance menor que un 15%.

Donde:

P (W): potencia nominal en watt de cada receptor.

Cant.: cantidad de unidades.

Ptotal: potencia total (sumatoria de las potencias).

Itotal: corriente total.

Cond (cal): calibre de los conductores.

Fase: fases a las que se conectan los diferentes receptores.

Dist (m): distancia en metros desde la PGD hasta cada uno de los objetivos.

DV %: caídas de voltajes en porciento.

Disyuntores (A): corriente nominal de los disyuntores en Ampere.

Pa (W): carga total conectada a la fase (a).

Pb (W): carga total conectada a la fase (b).

Pc (W): carga total conectada a la fase (c).

% Desb: Porciento de desbalance entre fases.

Luego la demanda máxima que se corresponde con la mayor de las corrientes

por fase se calcula por medio de la siguiente expresión:

LL IVkVADM 3)(

AkVkVADM 143*22,0*3)(

El valor de Demanda Máxima se alcanza en el horario del día cuando se

encuentra conectada la mayor carga. El grupo electrógeno que supliría esta

demanda es el de 60 kVA de capacidad.

III.3. Selección de los conductores.

El calibre de los conductores se escogió, para cada lugar en específico,

teniendo en cuenta tres comprobaciones fundamentales:

a) Selección de las secciones de los conductores por corriente. En función del

aislamiento del conductor que es afectado por el calor debido a las pérdidas

por efecto de Joule provocado por la circulación de corriente. Para la

119

selección de la sección de los conductores por calentamiento, se determina

la corriente de la carga a alimentar y se obtiene la sección estándar

correspondiente a la corriente inmediata superior.

b) Comprobación de la sección de los conductores por caídas de tensión.

Este es uno de los índices principales de la calidad de la energía eléctrica,

debido a que en los conductores que la transportan a los receptores,

ocurren caídas de tensión. Estas caídas de tensión no deben exceder

determinados límites (5% de la tensión nominal para el punto más

desfavorable).

Si al consumidor más alejado se le aplica el nivel de tensión requerido para su

correcto funcionamiento, se puede considerar que el resto de los consumidores

conectados a la misma pizarra, tendrán también la tensión necesaria.

c) Comprobación de la sección de los conductores por cortocircuito.

III.3.1. Selección de las secciones de los conductores por corriente[5].

Quirófano.

Teniendo en cuenta que su consumo total es de 9,45 A, se alimentó con una

acometida de cable “royal core” de tres vías, calibre 10 AWG, que en

condiciones soterradas permite una corriente de 30 A. Además se llevó la

tierra física con el conductor simple calibre 12 (AWG).

Se instalaron 3 luminarias de 220 V, 100 W, con el conductor calibre 12,

conmutadas con un interruptor simple polo, simple tiro de 220 V.








Sala de RX – ultrasonido.

120










condiciones soterradas permite una corriente de 30 A, además se llevó la tierra

física con el conductor simple calibre 12 (AWG).



Cuerpo de guardia.



condiciones soterradas permite una corriente de 30 A; además, se llevó la tierra

física con el conductor simple calibre 12 (AWG).



Dormitorios.


acometida de cable “royal core” de tres vías, calibre 1/0 AWG, que en

condiciones soterradas permite una corriente de 125 A.

Se instaló una luminaria de 220 V, 60 W, con el conductor calibre 12,

conmutada con un interruptor simple polo, simple tiro de 220 V.

Cocina.


acometida de Cable “royal core” de tres vías, calibre 10 AWG, que en

condiciones soterradas permite una corriente de 30 A.

121



Tabla 3-12. Intensidad de corriente admisible para conductores de cobre.

(AWG).

En la selección de los conductores también se tuvo en cuenta la rigidez

mecánica y el posible rápido crecimiento de las cargas, producto de la posible

instalación de nuevos servicios hospitalarios.

122

III.3.2. Comprobación de la sección de los conductores por caídas de tensión[6].

Una vez seleccionados los conductores, se comprueba la caída de tensión para

el punto más lejano, que es el último dormitorio que se encuentra ubicado a 30

m.

La siguiente figura muestra las gráficas de las curvas de caída de tensión en V

por cada 10000 A-P.

123

Figura 3-1. Curvas de caída de tensión en V por cada 10000 A-P.

Con el factor de potencia y el calibre del conductor seleccionado se busca, en

el gráfico, la caída de tensión, ∆U, por 10000 A-Pies, llevando los pies a metros

y multiplicando por la corriente, I, y la longitud del conductor, l, se obtiene el

porciento de caída ∆U % :

124

%75.2220*1000

100*30*124*28.3*5.3

*1000

100***28.3*%

Un

lIUU

III.3.3. Comprobación de la sección de los conductores por

cortocircuito[6].

Para llevar a cabo esta última comprobación, se realiza todo el cálculo de

cortocircuito del sistema.

III.4. Cálculo de cortocircuito[7].

Cualquier instalación eléctrica debe estar protegida contra los cortocircuitos. La

intensidad de la corriente de cortocircuito debe calcularse para cada uno de los

diversos circuitos de la instalación para poder determinar las características de

los componentes que deberán soportar o interrumpir la corriente de falla.

La corriente máxima de cortocircuito determina:

La capacidad interruptiva de los interruptores automáticos.

La capacidad de cierre del interruptor.

La solicitación electrodinámica de conductores e interruptores.

La corriente mínima de cortocircuito es indispensable para elegir la curva de

disparo de los interruptores automáticos y fusibles, especialmente cuando:

La longitud de los cables es importante.

La protección de las personas se basa en el funcionamiento de los

interruptores automáticos o de los fusibles, lo que es el caso concreto de los

sistemas de distribución con los esquemas de conexión a tierra del neutro

(o regímenes de neutro) TN o IT.

Para más detalles prácticos se recomienda consultar la norma UNE 20 460 o la

Guía de la Instalación Eléctrica de la corporación Schneider.

III.4.1. Características de los cortocircuitos.

Las principales características de los cortocircuitos son:

Su duración: pueden ser, auto extinguibles, fugaces, permanentes.

Su origen: dado por factores mecánicos (rotura de conductores, conexión

eléctrica accidental entre dos conductores, producida por un objeto

125

conductor extraño, como herramientas o animales), debido a sobre

tensiones eléctricas de origen interno o atmosférico causados por la

degradación del aislamiento por el calor, la humedad o un ambiente

corrosivo.

Su localización: dentro o fuera de una máquina o un cuadro eléctrico.

Desde otro punto de vista, los cortocircuitos pueden ser:

a) Monofásicos (80% de los casos).

b) Bifásicos (15% de los casos), los de este tipo, suelen degenerar en

trifásicos.

c) Trifásicos en origen, sólo el 5% de los casos.

III.4.2. Consecuencias de los cortocircuitos.

Sus consecuencias dependen de la naturaleza y duración de los fallos, del

punto de la instalación afectado y de la magnitud de la intensidad.

Según el lugar del fallo, la presencia de un arco puede:

Degradar los aislantes.

Fundir los conductores.

Provocar un incendio o representar un peligro para las personas.

Según el circuito afectado, pueden presentarse:

Sobreesfuerzo electrodinámico, con:

1. Deformación de las barras.

2. Arrancado o desprendimiento de los cables.

Sobrecalentamiento debido al aumento de pérdidas por efecto Joule, con

riesgo de deterioro de los aislantes.

Para los otros circuitos eléctricos de la red afectada o de redes próximas:

1. Disminución de la tensión durante el tiempo de la eliminación de la falla,

desde algunos milisegundos hasta varias centenas de milisegundos.

2. Desconexión de una parte más o menos importante de la instalación,

según el esquema y la selectividad de sus protecciones.

126

3. Inestabilidad dinámica y/o pérdida de sincronismo de las máquinas.

4. Perturbaciones en los circuitos de mando y control, etc.

III.4.3. Cálculo de la corriente de cortocircuito para el hospital de

campaña escogido como modelo.

Para la situación presentada en los hospitales de campaña donde la

generación de energía eléctrica es debida al funcionamiento de grupos

electrógenos, uno de 60 kVA y otro de 25 kVA, bajo la condición de que no

trabajarían simultáneamente y que el más pequeño funcionaría solamente en

horario nocturno, se realiza el cálculo del nivel de cortocircuito para el caso

crítico, tomando como potencia y voltaje base; 60 kVA y 220 V

respectivamente y con los datos que aparecen a continuación, se procede al

cálculo.

Generador:

P = 60 kVA

Xd´´ = 25 %

Xd´´ pu = 0,25 pu

Donde:

P: potencia nominal del generador.

Xd´´: reactancia subtransitoria en porciento.

Xd´´ pu: reactancia subtransitoria en por unidad.

Teniendo en cuenta las cuestiones planteadas anteriormente para la selección

de los conductores se obtiene lo siguiente:

No 12 AWG → X = 0,00456 Ω/100 pies

No 10 AWG → X = 0,00448 Ω/100 pies

No 2 AWG → X = 0,00344 Ω/100 pies

No 1/0 AWG → X = 0,00340 Ω/100 pies

Estos datos están dados para una temperatura de 75 ºC.

Luego de hacer la conversión a Ω/km se obtiene:

No 12 AWG → X = 0,1506 Ω/km

No 10 AWG → X = 0,1419 Ω/km

No 2 AWG → X = 0,1128 Ω/km

127

No 1/0 AWG → X = 0,0103 Ω/km

Con estos valores y con la longitud de los conductores de cada acometida, se

pasa a calcular la reactancia de cada tramo.

Cocina.

l = 0,05 km

Xcocina =0,007095 Ω

RX + Ultrasonido.

l = 0,03 km

XRX =0,004257 Ω

Quirófano.

l = 0,015 km

Xsalón =0,002128 Ω

Terapia + Fisioterapia.

l = 0,018 km

Xterapia =0,002554Ω

Cuerpo de guardia.

l = 0,02 km

XCG =0,002838 Ω

Laboratorio + esterilización.

l = 0,010 km

Xlab. =0,001128Ω

Hospitalización.

l = 0,025 km

Xhosp. =0,003547 Ω

Calefacción y alumbrado interior.

l = 0,03 km

Xint. =0,003384Ω

128

Alumbrado exterior.

l = 0,05 km

Xext. =0,00753 Ω

Tramo grupo electrógeno – PGD.

l = 0,015 km

X1/0 =0,0001545 Ω, este valor es para un solo cable.

Mediante la siguiente expresión se obtienen las reactancias en pu[5]:

1000*

*2

base

baseohm

puV

SXx ,

Donde:

Sbase = 60 kVA

Vbase = 0.22 kV

Cocina.

Xcocina pu = 0.00879 pu

RX + Ultrasonido.

XRXpu = 0.005277 pu

Salón.

Xsalón pu = 0.002638 pu

Terapia + fisioterapia.

Xterapia pu = 0.003166pu

Cuerpo de guardia.

XCG pu = 0.003518 pu


Xlab pu = 0.001398pu

Calefacción + alumbrado interior.

Xint pu = 0.004195pu

Alumbrado exterior.

129

Xext pu = 0.0093347 pu

Tramo Grupo electrógeno – PGD.

X1/0 pu = 0.0001915 pu, para un solo cable.

Como en este tramo, existen dos conductores de igual reactancia y

conectados en paralelos, la reactancia equivalente es:

Tramo Grupo electrógeno – PGD.

X1/0 pu = 0.00009575 pu

En la siguiente figura se representa el circuito con los valores de reactancia en

(pu) correspondiente a cada secuencia:

Figura 3-2. Circuito con los valores de reactancia en (pu) para secuencia (+) y (-).

Tomando la reactancia de secuencia cero, tres veces mayor que la reactancia

de secuencia positiva en las líneas de distribución y tres veces menor en el

generador:

130

Figura 3-3. Diagramas simplificados de las secuencias (+), (-) y (0):

Figura 3-4. Reducción del diagrama de la figura 3-2.

131

Figura 3-5. Reducción del diagrama de la figura 3-3.

Para la selección correcta de las protecciones es importante valorar, entre los

tipos de cortocircuitos conocidos, y basado en nuestras condiciones, cuál es el

que se manifiesta con mayor intensidad.

Por medio de las siguientes expresiones, calculando las reactancias

equivalentes de las secuencias (+), (-) y (0), se arriba a los siguientes

resultados:

Xsex (+): 0,2515 pu

Xsec (-) : 0,2515 pu

Xsec (0): 0,0878 pu

BASEIx

Icc *1

)sec(

3

3Icc 624 A

132

baseIxxx

Icc *1

*3)sec()sec()0sec(

1

7971 Icc A

Donde la corriente base esta dada por la expresión:

AV

SI

kVbase

kVAbase

base 157*3 )(

)(

Las protecciones se seleccionan en función del cortocircuito monofásico, por

ser el más severo.

En el siguiente gráfico[5], se verifica si los conductores son capaces de soportar

el mayor valor de corriente de cortocircuito. Para esto se entra con el tiempo de

operación de las protecciones que es de 0.016 s (0.96 ciclos) y la corriente de

cortocircuito (797 A) y se interceptan en un punto, como este se encuentra por

debajo de la curva correspondiente para el conductor de menor calibre, éste

soporta el máximo valor de cortocircuito, lo que indica que los demás también.

En la siguiente figura se muestra el gráfico para la comprobación de los conductores por cortocircuito.

133

Figura 3-6. Gráfico para la comprobación de los conductores por cortocircuito.

134

III.5. Cálculo y selección de las protecciones.

Actualmente las protecciones eléctricas constituyen una parte indispensable en

cualquier instalación eléctrica, esto es debido a que tienen el objetivo de

proteger a las personas, a las propias instalaciones y a todo lo que las rodea,

de los efectos que pueda desencadenar un funcionamiento anómalo de una

instalación o circuito eléctrico.

Siempre que ocurra cualquier anomalía, la función de una protección es la

detección y rápido aislamiento de la parte afectada.

III.5.1 Características eléctricas de los disyuntores[8].

Las características de reglaje son dadas por las curvas de disparo. Estas

curvas contienen distintas zonas delimitadas por las siguientes corrientes.

Intensidad nominal (In).

In (en A efectivos): intensidad ininterrumpida máxima soportada a temperatura

ambiente sin sobrecalentamiento anormal.

Ej. : 125 A a 40 °C.

Regulación de disparo magnético (Idm).

Idm (en kA): está en función de In. La Idm caracteriza la protección contra los

cortocircuitos para todas las categorías de interruptores. Para los cortocircuitos

superiores al valor Idm, el interruptor debe interrumpir instantáneamente, la

corriente.

III.5.2. Cálculo de los Disyuntores.

Teniendo en cuenta que el cortocircuito de mayor intensidad es el monofásico y

que su valor es Icc = 797 A, que además, la curva de operación de los

disyuntores es la “B”, apropiada para la carga a proteger, se procede a la

selección de los mismos:

Tipo de curva:

Curva B

(azul: disparo magnético)

(roja: disparo térmico)

135

Disparo térmico

Está limitado hasta 3 In

Para In ≤ 32 A, se cumple que; hasta 2,55 In: t < 60 s.

Para In > 32 A, se cumple que; hasta 2,55 In: t < 120 s.

Disparo magnético

Está situado entre 3 In y 5 In

Para In ≤ 32 A, se cumple que, hasta 3 In: 0,1 < t < 45 s.

Para In > 32 A, se cumple que, hasta 3 In: 0,1 < t < 90 s.

En cualquier caso; para 5 In: t < 0,1 s.

Curva B

DISYNOM

CC

I

IMVN

.

MÁXIMACARGADISYNOM II *25.1..

Donde:

MVN: Múltiplos de los valores nominales de corriente de los disyuntores.

I NOM.DISY: Corriente nominal del disyuntor.

MÁXIMACARGAI : Corriente de carga máxima.

MÁXIMACARGADISYNOM II *25.1..

Cocina.

Icarga máxima = 13.64 A

Inom. disyuntor = 20 A

MVN = 38.35

RX + Ultrasonido.


136


MVN = 79.7

Quirófano.

Icarga máxima = 9,45 A


MVN = 48

Terapia + fisioterapia.



MVN = 25

Cuerpo de guardia.



MVN = 79.7




MVN = 12.78

Calefacción + alumbrado interior.



MVN = 4.98

Alumbrado exterior.

Icarga máxima = 5.66A


MVN = 79.7

Tramo grupo electrógeno – PGD.

137



A partir de los múltiplos de valores nominales (MVN) obtenidos y trabajando

con la curva de disparo (“B”), se obtuvo que el tiempo de disparo magnético

de los disyuntores es 0.016s.

En la tabla a continuación aparecen en forma de síntesis los dos tipos de

disyuntores que se utilizan en este proyecto: disyuntor de caja moldeada y el

mini-interruptor, con sus principales características, además también, aparece

representado un interruptor de potencia.

138

Tabla 3-14. Breve síntesis de la selección de protecciones.

III.6. Cálculo y diseño de la instalación de tomacorrientes.

Los tomacorrientes se sitúan a 40 cm del suelo, fijados a los postes que

sostienen las casas de campaña.

139

Local

Cant. de TC110V (dobles)

Cant. de TC220V

(sencillos)

Potencia de los

TC110V (W)

Potencia de los

TC220V (W)

cocina - 2 - 495

Rx y ultras. 1 1 255 850

salón 4 - 2475 -

Terapia y fisioterapia

4 - 700 -

Cuerpo de guardia

1 - 250 -

Lab. y esterilización

3 - 7014 -

Calefacción - 18 - 21600

Calentadores - 3 3000

Tabla 3-15. Resumen de la instalación de tomacorrientes.

La potencia de los tomacorrientes se calculó:

cos** nctc KkVAP

Donde:

ncK : Coeficiente de no coincidencia = 1

cos = 0.85

Quirófano.

El equipo de anestesia y la mesa de operación, se conectaron a la fase A y el

neutro, con un tomacorriente doble de 15 A, 110 V.

La bomba de infusión y el equipo de electro-cirugía, se conectaron a la fase A y

neutro, C y neutro respectivamente con un tomacorriente doble de 15 A, 110 V.

La aspiradora y el monitor invasivo, se conectaron a la fase B y el neutro, A y

neutro respectivamente con un tomacorriente doble de 15 A, 110 V.

140

La lámpara de salón y el electrocardiógrafo, se conectaron a la fases B y el

neutro, A y el neutro respectivamente con un tomacorriente doble de 15 A, 110 V.


El ventilador y el monitor no invasivo, se conectaron a las fases A y neutro, B y

neutro respectivamente, con un tomacorriente doble de 15 A, 110 V.

La jeringa perfusora y el desfibrilador, se conectaron a las fases A y neutro y B y

neutro respectivamente, con un tomacorriente doble de 15 A, 110 V.

El electro-estímulo y el ultrasonido terapéutico, se conectaron a la fase A y


La diaterma debido a su valor de corriente nominal se conectó directamente al

disyuntor que protege a este objetivo.


El hemoglobímetro y fotómetro se conectaron a la fase A y neutro, B y neutro,

respectivamente, con un tomacorriente doble de 15 A, 110 V.

Las centrífugas, se conectaron a las fases A y neutro, con un tomacorriente

doble de 15 A, 110 V, teniendo en cuenta que sólo trabajan dos al mismo tiempo.

El microscopio biológico y el tabulador de células, se conectaron a la fase A y


El baño de maría, la destiladora y la autoclave se conectaron a la fase C y

neutro, debido a sus valores de corriente nominal se conectan directamente al

disyuntor que protege a este objetivo.

La balanza y el gasómetro se conectaron a la fase A y neutro con un

tomacorriente doble de 15 A, 110 V.

Sala de RX – ultrasonido.

El equipo de ultrasonido, se conectaron a la fase B y el neutro, con un

tomacorriente doble de 15 A, 110 V.

El Rx se conectó a las fases AC, con un tomacorriente doble de 15 A, 220 V.

141

Cuerpo de guardia.

En este objetivo no existe la permanencia de equipos electromédicos, pero para

el caso de que lo requiera se cuenta con un tomacorriente simple de 15 A, 110 V.

Dormitorios.

Los calefactores, se conectaron distribuidos entre las tres fases A, B y C, con dos

tomacorrientes simples por dormitorios, de 15 A, 110 V.

Cocina.

Las hornillas eléctricas se conectaron a las fases A y B, con dos tomacorriente

simples de 15 A, 220 V.

La iluminación interna de los locales se sostiene de los mástiles centrales de las

casas de campaña.

La iluminación externa de los locales se sostiene también de los mástiles

externos de las casas de campaña.

III.7. Pizarra general de distribución.

Debido a los consumos en los locales, en la pizarra general de distribución la

distribución de los disyuntores es la mostrada en la figura 3-9.

142

Figura 3-9. Pizarra general de distribución.

143

III.8. Listado total de materiales.

En la siguiente tabla se muestra el listado total de materiales necesarios para abordar la instalación.

Tabla 3-16. Listado de materiales.

Núm. Descripción Unidad Cant.

1 lámparas incandescentes de mercurio de 160W u 7

2 lámparas incandescentes de 100W u 11

3 lámparas incandescentes de 60W u 11

4 Sucker u 35

Tomacorrientes dobles para empotrar, de espigas planas con toma de tierra,110V,15A

u 13

4 Tomacorrientes simples para empotrar, de espigas planas, con toma de tierra,230V,15A

u 23

5 Conductor "royalcole" de cobre AWG10 rollo de 200m

1

6 Conductor "royalcole" de cobre AWG2 rollo de 100m

1

7 Conductor "royalcole" de cobre AWG1/0 rollo de 20m

1

8 Conductor de cobre AWG12 rollo de 100m

1

9 Interruptor sencillo simple polo simple tiro 15ª u 23

10 Varilla de tierra de cobre metros 2

11 Transferencial u 1

12 Bridas de15mm de longitud u 100

13 Clavos libra 1

14 Cinta adhesiva de plástico rollo 10

15 Pizarra P u 1

16 Tapas para tomacorrientes dobles u 15

17 Tapas para tomacorrientes sencillos u 30

18 Disyuntores u 10

144

III.9. Conclusiones parciales.

Durante el desarrollo de este capitulo se arribó a las siguientes conclusiones:

1. La cantidad de materiales necesarios para llevar a cabo toda la instalación

eléctrica de un hospital de campaña, es aproximadamente, la establecida

en la tabla anterior.

2. Teniendo en cuenta que estos materiales pueden adquirirse en el propio

lugar o país del desastre, los precios, variarán de acuerdo con las

características del mercado.

3. El transferencial debe ser emplazado lo más cercano posible de los grupos

y la PGD, debe emplazarse tratando que los locales a alimentar queden a

distancias similares de ésta.

4. Después de la ubicación de las casas de campaña, los grupos

electrógenos, el transferencial y la pizarra, debe procederse a la

interconexión eléctrica entre estos a través de los conductores que

quedaron definidos en este informe.

5. El procedimiento establecido para ejecutar proyectos de esta naturaleza

propone:

a. La ubicación en un plano provisional del hospital, de los equipos eléctricos

y electro-médicos de acuerdo a cómo quedarán en los locales.

b. A partir de esta ubicación y al consumo de cada equipo, determinar las

corrientes máximas o totales que consumirían estos locales.

c. La selección de los conductores de acuerdo con su capacidad térmica.

d. El cálculo de las caídas de tensión en las acometidas a los locales, para

comprobar si éstas se encuentran dentro de los límites permisibles.

e. La comprobación de su capacidad para soportar los niveles de

cortocircuito que pudieran producirse.

f. La determinación de las dimensiones de los interruptores para las

protecciones.

145

g. El balance de carga, de acuerdo con la distribución que se propone en

este proyecto, llegando al detalle de cuál equipo debe conectarse a cada

tomacorriente.

h. La ejecución práctica del proyecto.

146

CAPITULO IV

“Instalaciones de sistemas de puesta a tierra.”

147

IV.1. Introducción.

Un hospital de campaña es un lugar donde el riesgo de accidente eléctrico es

elevado, debido fundamentalmente a que en las instalaciones no existen los

niveles de aislamiento requeridos; en muchas, un simple nylon o una lona es

todo lo que se tiene por piso. Otro riesgo presente son las descargas eléctricas

atmosféricas, las que pueden ser más probables cuando el campamento se

instala en una zona desprovista de árboles, en donde las estructuras más altas

son los mástiles de las casas de campañas. Para evitar estos peligros se hace

necesaria la instalación de un sistema de puesta a tierra con el cual se proteja

al personal del hospital tanto de los contactos indirectos como de las

sobretensiones externas.

Existen diferentes tipos de puesta a tierra las cuales tienen diferentes funciones

y normas para instalarse. Las puestas a tierras pueden separarse en dos

categorías:

La puesta a tierra para protección, que incluye, la puesta a tierra para el

sistema de pararrayos y la puesta a tierra de protección contra contactos

indirectos.

La puesta a tierra de funcionamiento, la cual se puede realizar

empleando los diferentes regímenes de neutro.

En el siguiente capítulo se hace un detallado análisis de cómo se debe instalar

un sistema de puesta a tierra, con el objetivo de que al lector le resulte fácil de

comprender y a la vez lo ayude en la práctica.

148

IV.2. Suelos.

El suelo es la capa terrestre donde se realizan las conexiones a tierra de todos

los circuitos eléctricos, debido a esto, se hace necesario conocer los factores

que proporcionan una mejor puesta a tierra y los elementos que pueden

empeorar dicha puesta a tierra; así como las medidas que se pueden tomar

para mejorar las características conductoras del suelo.

IV.2.1. Conductividad de los suelos.

La conducción en la mayoría de las rocas de la superficie terrestre se efectúa

de forma electrolítica y se da en los poros de las rocas. La conducción de la

corriente se realiza a través de los iones, los cuales son producto de la

disociación de sales, lo que ocurre cuando las sales son disueltas en agua.

Una mayor concentración de iones trae consigo una mejor conductividad del

suelo, por lo que la humedad del suelo proporciona una buena puesta a tierra

aunque una excesiva humedad acelera la corrosión de los electrodos. La

conducción en los suelos también se presenta de forma electrónica, pero ésta

es de menor importancia, con respecto a la iónica, debido a que los portadores

de ésta (metales nativos y metaloides) se encuentran en los suelos en menor

proporción.

Según la conformación de los suelos éstos presentan diferentes resistividades,

Estos valores de resistividad del terreno son utilizados para diseñar los distintos

tipos de electrodos de puesta a tierra, los que se dimensionarán de forma que

su resistencia de tierra, en cualquier circunstancia previsible, no sea superior al

valor especificado para ella, en cada caso. Hay que tener en cuenta que la

resistencia de tierra de un electrodo depende de sus dimensiones, de su forma

y de la resistividad del terreno en el que se establece. Las tablas que se

muestran a continuación nos brindan la resistividad de algunos terrenos

naturales y terrenos en los cuales se aprecia la acción del hombre.

149

Tabla 4-1. Resistividad de algunos terrenos naturales [9].

Tabla 4-2. Resistividad de algunos terrenos luego de la acción del hombre [9].

Tipo de terreno Resistividad en (Ώ . m )

Terrenos pantanosos de algunas unidades a 30

Limo 20 a 100

Humus 10 a 150

Turba húmeda 5 a 100

Arcilla plástica 50

Margas y arcillas compactas 100 a 200

Margas del jurásico 30 a 40

Arena arcillosa 50 a 500

Arena silícea 200 a 3.000

Suelo pedregoso cubierto de césped 300 a 500

Suelo pedregoso desnudo 1500 a 3.000

Calizas blandas 100 a 300

Calizas compactas 1000 a 5000

Calizas agrietadas 500 a 1000

Pizarras 50 a 300

Rocas de mica y cuarzo 800

Granitos y gres procedente de alteración

1.500 a 10.000

Granitos y gres muy alterados 100 a 600

Tipo de terreno Valor medio de la

resistividad en (Ώ. M)

Terrenos cultivables y fértiles, terraplenes compactos y húmedos

50

Terraplenes cultivables poco fértiles y terraplenes

500

Suelos pedregosos desnudos, arenas secas permeables

3.000

150

La resistividad varía frecuentemente de un punto a otro del terreno, y varía

también con la profundidad. Esta resistencia puede ser calculada como se

muestra a continuación.

Tabla 4-3. Fórmulas para el cálculo de la resistividad de un electrodo (1).

ρ: Resistividad del terreno (Ώ. m).

p: Perímetro de la placa (m).

L: Longitud de la pica o del conductor (m).

IV.2.2. Parámetros de los cuales depende la resistencia del suelo.

La resistividad del terreno es un factor importante en el valor de la resistencia

de puesta a tierra, la que depende, además del tipo de terreno y de varios

parámetros entre los que podemos encontrar como los más significativos a los

siguientes:

Humedad del terreno.

Salinidad del terreno.

Temperatura del terreno.

Granulometría del terreno.

Compacticidad del terreno.

Electrodo Resistencia de la tierra en Ohm

Placa enterrada

Pica vertical

Conductor enterrado horizontalmente

151

En lo referente a la humedad del terreno, se puede plantear que su principal

efecto es disolver las sales contenidas en el mismo. A medida que el grado de

humedad aumenta, la resistencia disminuye con rapidez pero, a partir de que la

humedad del suelo es mayor que un 15 %, esta disminución es mucho menos

significativa a causa de que se alcanza prácticamente la saturación del suelo.

En el caso de que la humedad varíe con las estaciones del año se deben

realizar los cálculos pertinentes con los valores de humedad de la estación

seca.

Con respecto a la salinidad hay que destacar que una buena salinidad en el

terreno disminuye la resistividad de éste; si a la vez, el terreno presenta la

humedad necesaria para que estas sales se disuelvan en él aumentando así su

conductividad. Vale decir que una excesiva salinidad puede ser perjudicial para

el electrodo, ya que las sales aceleran la corrosión de éste.

La granulometría es un elemento importante que influye sobre la porosidad y la

humedad del suelo y también sobre la superficie de contacto con los

electrodos, incrementándose la resistividad con el tamaño de los granos. Por lo

que se hace necesaria una buena compacticidad del suelo para lograr una baja

resistencia alcanzando un valor estable.

La resistividad del terreno asciende a medida que desciende la temperatura y

ese efecto es más crítico al alcanzarse los 0 ºC, ya que a esta temperatura se

empieza a congelar el agua que se encuentra en el suelo. Para valores de

temperatura superiores al valor de congelación el efecto es menos apreciable.

Existe diferencia entre los valores de resistividad del terreno para las distintas

temperaturas, por ejemplo, entre temperaturas de algunos grados sobre 0ºC y

temperaturas cercanas a 25 ºC puede llegar a duplicarse el valor de la

resistividad, siendo mayor, por supuesto, el valor de resistividad

correspondiente a las bajas temperaturas. Las altas temperaturas causan el

calentamiento del terreno y por consiguiente la vaporización del agua, por lo

que también deben evitarse.

152

IV.2.3. Como disminuir la resistencia del suelo.

Como se supone, el lugar donde se realizará la instalación del hospital de

campaña se escoge buscando una posición donde se pueda brindar un mejor

servicio a la población, por ello, puede que en algunos casos las condiciones

del suelo no sean las más idóneas para realizar una buena puesta a tierra y es

en estas condiciones, donde el técnico tiene que buscar soluciones al

problema.

Para disminuir la resistividad del suelo, lo primero que hay que hacer es buscar

las causas que originan el problema y la forma en que pueden ser minimizadas.

Lo más común es encontrarse un terreno seco en el cual, para mantener la

humedad del terreno, se hace necesario, en muchas ocasiones, el uso de

sustancias higrométricas que fijen la humedad en el terreno, tales como la sal

común y el carbón vegetal. También se puede sembrar césped sobre las tomas

de tierra. Esto ayuda a mantener la humedad al evitar las evaporaciones. La

solución más sencilla podría ser buscar un lugar donde el terreno se

mantendría húmedo, producto de la misma actividad del campamento.

Otra forma de disminuir la resistividad de una puesta a tierra es, si en lugar de

electrodos verticales convencionales se usan tubos galvanizados horadados en

sus paredes, los que periódicamente se llenan de una solución salina. Las

sales más comunes son: la sal común, el cloruro de calcio, el sulfato de cobre,

el sulfato de magnesio, etc. Aunque hay que tener en cuenta que el empleo de

electrolitos como la sal marina, el carbonato de sodio o el sulfato de cobre, es

fácil, pero la gran solubilidad de estas sales y su falta de absorción por el suelo

hacen que sean rápidamente arrastradas por las aguas de infiltración y por

tanto, su acción será muy breve. Otro inconveniente de estos electrolitos es su

gran poder de corrosión sobre los electrodos de puesta a tierra y su agresividad

sobre el medio ambiente.

Para evitar los inconvenientes antes mencionados se pueden emplear

electrolitos alcalino-terrosos ionizables naturales, convenientemente tratados y

153

estabilizados, sus solubilidades son muy débiles, y sus soluciones diluidas

reducen de 3 a 30 veces, la resistividad de la porción del suelo tratado. La

reducción de la resistividad es más elevada cuánto mayor es la propia

resistividad del suelo, lo cual es fácilmente concebible puesto que los suelos

peor conductores son los que contienen menos electrolitos en solución, dado el

hecho de su pobreza en sales solubles, su gran macroporosidad o bien su débil

microporosidad.

Es evidente que los suelos rocosos compactos impermeables no pueden ser

mejorados en profundidad, pero los suelos arcillosos impermeables permiten la

difusión de los electrolitos en su masa por diálisis.

En la aplicación de este proceso, se introduce en el suelo una reserva de

electrolitos suficiente para que su disolución completa y su arrastre por las

aguas de infiltración necesite muchos años, durante los cuales la eficacia del

tratamiento se mantiene. Como es fácilmente apreciable, este procedimiento, a

pesar de ser mejor técnicamente, su aplicación en la práctica se dificulta con

respecto a los procedimientos más tradicionales.

De lo antes expuesto se puede concluir que el mejoramiento de las

características conductoras del terreno no presenta una fórmula fija, sino que

es un proceso donde intervienen distintas variantes las cuales sólo son

posibles de solucionar con los conocimientos e ingenio de los tecnólogos.

IV.3. Instalación del sistema de pararrayos.

El impacto de descargas eléctricas atmosféricas en las diferentes instalaciones

puede ocasionar daños irreparables en diferentes equipos que de una forma u

otra pueden ser sometidos a tensiones peligrosas, así como la pérdida de vidas

humanas. Es por ello que es necesario proveerla de un eficiente sistema de

pararrayos. El pararrayo pasivo tipo punta de Franklin es el más indicado para

ser utilizado en condiciones de campaña, debido a su menor complejidad. La

instalación o no de un sistema de protección contra descargas atmosféricas es

una cuestión que debe analizar el responsable técnico. Para ello debe tener en

cuenta varios aspectos de carácter geológicos y climáticos, los cuales podrían

154

ser suministrados por un especialista de la región en donde se prevé emplazar

el campamento.

IV.3.1. Dispositivo de captura.

Los elementos componentes del pararrayo son: punta, cable o bajante,

electrodos y puntos de unión. El dispositivo de captura que utiliza el pararrayos

Franklin es una simple punta la cual tiene que ser ubicada a una altura mayor

que el objetivo que se está protegiendo.

IV.3.2. Bajantes.

Para la instalación de los bajantes con el fin de reducir el riesgo de aparición de

chispas peligrosas, deberá contemplarse:

Que existan varias trayectorias en paralelo para la corriente.

Que la longitud de estas trayectorias se reduzca al mínimo.

Que constituyan, en la medida de lo posible, la prolongación directa de los

conductores del dispositivo de captura.

Como el dispositivo de captura está formado por puntas simples o de Franklin,

un bajante por punta es suficiente.

La distancia entre el bajante y la instalación metálica del espacio a proteger

(conductores y equipos médicos) deberá ser superior a los 3 metros, para

evitar que se afecten con los campos electromagnéticos que se inducen.

IV.3.3. Tomas de tierra.

Con el objetivo de asegurar la dispersión de la corriente de descarga

atmosférica en la tierra sin provocar sobretensiones peligrosas, son más

importantes la disposición y las dimensiones de la toma de tierra que un valor

específico de la resistencia del electrodo de tierra. Aunque en general, es

recomendable el valor más bajo posible de la resistencia del electrodo de

tierra.

155

La mejor solución para implementar una toma de tierra, en una edificación

cualquiera, es una toma de tierra integrada, o sea una misma toma de tierra

donde se conecten todos los circuitos de puesta a tierra. Si esto no es posible,

se debe tener en cuenta que las tomas de tierra que deban estar separadas, se

conectarán a la toma de tierra integrada mediante una conexión equipotencial,

siempre teniendo la precaución de que pueden aparecer serios problemas de

corrosión cuando se interconectan tomas de tierra de diferentes materiales.

La toma de tierra se puede realizar de diferentes formas. A continuación se

muestran 3 variantes de cómo determinar la resistencia de toma a tierra. La

decisión de cuál de estas variantes se va a implementar esta influida ,como se

puede observar, por la resistividad del terreno y la facilidad que exista para

obtener uno u otro material.

Conductores horizontales.

La primera variante es la utilización de conductores desnudos enterrados

horizontalmente, de cobre de 35 mm2 de sección, o de acero galvanizado de 95

mm2 de sección, como mínimo. Ésta puede resultar una manera económica de

obtener una buena toma de tierra. El conductor que sea utilizado, debe tener la

longitud necesaria para obtener la resistencia de la toma a tierra que se busca;

en caso de que el conductor resulte muy largo, lo cual sería engorroso a la hora

de enterrarlo, éste puede ser cortado, formando conductores menores los que

pueden ser enterrado de la forma que muestra la figura 4-1.

Figura 4-1. Conductor muy largo que se secciona para enterrarlo.

En estos casos la resistencia de la toma de tierra obtenida resultará ser:

156

L2R

Donde:

R: Resistencia de la toma de tierra.

: Resistividad del terreno.

L: Longitud del cable enterrado.

Placas.

Otra forma podría ser la utilización de placas enterradas. Esta es una manera de

obtener buena toma de tierra. Pletinas de cobre de como mínimo 35 mm2 de

sección y 2 mm de espesor, o pletinas de acero dulce galvanizado de como

mínimo 100 mm2 de sección y 3 mm de espesor, son los electrodos más

corrientemente utilizados.

Figura 4-2. Utilización de placas enterradas.

Las fórmulas a utilizar son:

P n80R

, Para placas enterradas profundas.

P n61R

, Para placas enterradas superficiales.

Donde:


: Resistividad del terreno.

157

n: Número de placas enterradas.

P: Perímetro de las placas utilizadas.

Con el fin de evitar influencias entre placas, éstas deberán estar separadas 3

m, como mínimo.

Picas verticales.

El método de las picas verticales puede ser implementado mediante barras de

cobre o de acero de 14 mm de diámetro como mínimo o barras de acero

recubiertas de una capa protectora exterior de cobre de espesor apropiado.

Figura 4-3. Utilización de picas verticales enterradas.

La resistencia de toma de tierra se calcula mediante la siguiente expresión:

L nKR

Donde:


: Coeficiente de resistividad del terreno.

L: Longitud de cada pica.

n: Número de picas utilizadas.

K: Coeficiente que depende de la relación (D/L), (D separación entre picas y L

longitud

158

de la pica).

El valor de K puede obtenerse de la siguiente tabla:

Nº de picas

K = D / L (Separación entre picas/longitud de las

picas)

0,5 1 1,5 2 3 ó más

1 1 1 1 1 1

2 1,38 1,20 1,10 1,06 1,04

3 en línea 1,5 1,29 1,16 1,10 1,06

3 en triángulo 1,66 1,35 1,21 1,15 1,09

4 en línea 1,79 1,43 1,25 1,17 1,11

4 en cuadro 1,95 1,52 1,29 1,20 1,15

Tabla 4-4. Valores del coeficiente K.

Especificaciones generales.

En cualquiera de las tres variantes se tiene que asegurar que el valor de la

toma de tierra, aislada de todo elemento de naturaleza conductora, sea inferior

a los 10 ohms y se instale fuera del espacio a proteger, a una profundidad de

0,5 m como mínimo, y distribuidos uniformemente. Además se realizará una

toma de tierra por cada bajante que exista de pararrayo.

También se debe tener en cuenta que los sistemas de captura y los bajantes

tienen que fijarse firmemente, para que las fuerzas electrodinámicas o

esfuerzos mecánicos accidentales no hagan que los conductores se rompan o

se suelten. Con este mismo propósito el número de uniones a lo largo de un

conductor deberá reducirse, asegurándose la solidez de las uniones mediante

soldadura o atornillado

Cuando se ponga en práctica la instalación del sistema de pararrayo se tienen

que tener en cuenta todas las especificaciones anteriores, además si las

instalaciones a proteger están confeccionadas con algún material inflamable el

pararrayo se debe separar de ésta.

IV.3.4. Determinación de la zona de protección.

159

Para la determinación de la zona de protección lo primero que se necesita es el

número promedio de tormentas al año (nd). Este valor debe ser proporcionado

por alguna institución especializada en esta función, que radique en la región

en donde se emplazará el campamento médico. Con este dato se prosigue

buscando en la siguiente tabla, el número promedio de descargas eléctricas

atmosféricas por km2 de superficie terrestre (n).

Intensidad promedio de días de tormenta por año (nd)

Número promedio de descargas eléctricas

atmosféricas por km2 de superficie (n)

Hasta 30 1

Más de 30 hasta 50 3



Más de 90 12

Tabla 4-5. Descargas eléctricas atmosféricas.

Luego de obtenido el valor n se pasa al cálculo de N, mediante la siguiente

expresión:

N = (S + 6 hx) * (L + 6 hx) * n * 10-6

Donde:

N: Probabilidad de impactos directos de descargas eléctricas atmosféricas en

una edificación no protegida.

S: Ancho de la edificación.

L: Largo de la edificación.

hx: Altura de la edificación.

Si N > 2, la zona de protección es una zona tipo A que requiere un grado de

protección igual o mayor que el 99.5%.

En el caso que N ≤ 2, entonces se trata de una zona tipo B que requiere un

grado de protección del 95 al 99.5%.

160

Si por algún motivo se imposibilita la obtención del valor de nd entonces se

considerará la zona de protección tipo A, para una mayor seguridad de todo el

personal y el equipamiento.

Zona A. Zona B

Hh 85,00 Hh 92,00

HHr 1,10 Hr 5,10

85,002,01,1 x

x

hHHr

92,05,1 x

x

hHr

v = H - hx v = H - hx

Tabla 4-6. Zonas de protección.

Donde:

H: Altura a la que se encuentra el dispositivo de captura con respecto al suelo.

h0: Altura del cono de protección.

r0: Radio de protección del pararrayos sobre el nivel del suelo.

rX: Radio de protección del pararrayos sobre la estructura.

v : Altura que hay desde la parte superior del objetivo a proteger hasta el

dispositivo de captura.

Vea figura 4-4.

De esta tabla, se obtiene el radio de protección (rX) para cada mástil, a partir de

las dimensiones de cada objeto de obra, la altura del pararrayo H y la zona de

protección, según N.

En condiciones excepcionales tal vez el sistema de pararrayos no se pueda

construir con los valores que se derivan de estos cálculos, pero el ingeniero,

basándose en ellos, deberá hacer un análisis para crear su diseño.

161

Figura 4-4. Área de protección del pararrayos de Franklin

IV.3.5. Determinación de las dimensiones de los pararrayos.

A continuación se muestra una forma práctica de determinar la altura a la que

se debe colocar el pararrayo y la cantidad de mástiles necesarios.

Cantidad de mástiles.

Primero se determinan las dimensiones del objetivo a proteger:

Longitud (L)

Ancho (S)

Altura (hx)

Después se pasa a realizar los cálculos pertinentes:

H = hx + v

Donde:

H: Altura a la que se encuentra el dispositivo de captura con respecto al suelo.

v: Altura que hay desde la parte superior del objetivo a proteger hasta el

dispositivo de

162

captura.

De 3 a 6 metros es el rango de longitud que debe tener v, ya que un valor

mayor se dificultaría mucho asegurar el pararrayo y uno menor se obtendría un

área de protección muy pequeña.

Se debe cumplir que L ≥ 1.5 H.

El número total de mástiles será:

Total de mástiles = A* B

Donde:

A: Número de mástiles según el ancho (S / rxc).

B: Número de mástiles según la longitud (L / rxc).

rxc= ro * (hc - hx) / hx

hc = ho - 0.14 (L - 1.5 H)

IV.3.6. Equipotencialidad del sistema.

Después de haber culminado la instalación del sistema de pararrayos se tiene

que conseguir una equipotencialidad uniendo todas las tomas de tierra y masas

metálicas existentes de un mismo sistema de puesta a tierra. La

equipotencialidad reduce el peligro de incendio, explosión y el riesgo de muerte

en el espacio a proteger, es por eso que este paso se considera de vital

importancia.

IV.4. Regímenes de neutro.

Desde que el hombre comenzó a desarrollar la transmisión y distribución de la

energía eléctrica se sucedieron diferentes tipos de accidentes, los cuales

fueron aumentando en número y peligrosidad a medida que se expandían más

las redes eléctricas. Los accidentes eléctricos pueden ocurrir por contactos

directos o indirectos, siendo de vital importancia evitarlos. Los contactos

directos se limitan aislando las partes activas o alejándolas del alcance de las

personas. Para limitar los efectos de un contacto indirecto se han diseñado

diferentes esquemas de puesta a tierra o como también son llamados,

regímenes de neutro.

163

En la actualidad existen tres regímenes de neutro, los cuales fueron el

resultado de una larga evolución en busca de una mejor protección para las

personas y los bienes. Los esquemas de conexión a tierra utilizados son:

la puesta a neutro TN

la puesta a tierra TT

el neutro aislado IT

Estos tres esquemas se consideran equivalentes en cuanto a la protección de

las personas frente a contactos indirectos, o sea, ellos están diseñados para

controlar los efectos de un defecto de aislamiento. Las principales diferencias

de estos esquemas consisten en el mantenimiento de la instalación y la

disponibilidad de la energía. Por lo que se hace necesario ante la instalación de

cualquier red eléctrica de baja tensión un detallado análisis de las ventajas y

desventajas de cada uno de los esquemas de conexión.

IV.4.1. Riesgos presentes en una deficiente puesta a tierra.

El primer y más importante riesgo es el contacto indirecto por parte de una

persona, el cual se puede originar por causa de una falla de aislamiento. Los

defectos de aislamiento se producen por el deterioro mecánico del aislamiento,

durante la instalación del equipamiento, o por el envejecimiento del aislamiento,

debido al calentamiento. Estos defectos pueden poner en peligro la vida de los

operarios de los equipos, es por esto que en baja tensión se designa una

tensión límite de contacto, durante un tiempo determinado. En el caso que la

tensión de contacto sea mayor que la tensión límite se tiene que reducir la

duración de la aplicación de la tensión de defecto mediante dispositivos de

protección.

Otro riesgo que se corre en una instalación eléctrica es el de incendio, el cual

se materializa debido al calentamiento puntual de un dispositivo o a la

existencia de un arco eléctrico por causa de un defecto de aislamiento.

Pruebas realizadas han demostrado que solo se necesita una falla de corriente

de 500 mA, para que se produzca un incendio. Este peligro se debe tener muy

en cuenta a la hora de diseñar un sistema de conexión a tierra para un

164

campamento, ya que en éste, las instalaciones están confeccionadas con

materiales combustibles.

La disponibilidad de energía es un aspecto esencial a considerar en el

momento de seccionar un esquema de protección de tierra, ya que la pérdida

de fluido eléctrico puede significar, en determinadas instalaciones, la pérdida

de la vida o un riesgo económico de consideración por la pérdida de la

producción. Ejemplo de esto son los hospitales y las industrias de procesos

continuos.

IV.4.2. Esquemas de conexión a tierra.

Los esquemas de conexión se identifican mediante las siguientes

nomenclaturas:

TN: significa que el neutro esta aterrado y las masas están conectadas al

neutro.

TT: en este esquema tanto el neutro como las masas están conectados a

tierra.

IT: en este caso el neutro esta aislado de tierra (flotante) y las masas están

conectadas a tierra.

A continuación se brinda una explicación donde se resumen las características

de los distintos esquemas de conexión.

Esquema IT.

El esquema IT fue el primero que se utilizó en los sistemas de distribución,

pero los inconveniente que presenta ante la aparición del segundo defecto han

provocado que se limite su implementación a lugares específicos. En este

esquema el neutro no se conecta físicamente a tierra, aunque en la práctica el

neutro se encuentra conectado a tierra a través de las capacidades parásitas

de la red.

Para la protección del personal, ante un defecto de aislamiento, se conectan

todas las masas metálicas a tierra.

En este esquema, si ocurre una falla a tierra aparece una pequeña corriente de

filtración a través de las capacidades parásitas de la red. Como esta corriente

es pequeña la diferencia de potencial que aparece en las tomas de tierra es

165

muy baja, por lo que no ofrece peligro para la vida. Como se puede deducir,

ante una primera falla se continúa sirviendo energía, aunque se hace necesario

la localización de esta y su posterior solución para evitar que ante la aparición

de una segunda falla el sistema salga completamente de servicio, además de

los riesgos que representa ésta para la vida así como para los diferentes

bienes. Esta peculiaridad hace que este esquema sea el más empleado en

lugares como hospitales, donde la disponibilidad de energía es de vital

importancia, teniéndose siempre en cuenta que debe existir en la instalación un

personal calificado capaz de localizar y dar solución a las diferentes fallas en

un periodo corto de tiempo.

Figura 4-5. Primera falla, en un esquema IT.

El gran inconveniente de este esquema es la segunda falla, debido a que

cuando ocurre ésta y no se le ha dado solución a la primera, el esquema se

comporta como un TN, en el que no se tiene la posibilidad de limitar la corriente

de falla. Es por ello que el sistema de puesta a tierra IT se debe emplear en

redes no muy largas, para disminuir la probabilidad de aparición de fallas.

166

Figura 4-6. Segundo defecto en un esquema IT.

Para la determinación de la corriente de falla se pueden utilizar las expresiones

siguientes:

FOd CUkI 1

(Neutro aislado)

Si se conecta entre el neutro y tierra una impedancia con el objetivo de fijar el

potencial de la red con respecto a tierra, esto se recomienda en instalaciones

cortas donde se trabaje con redes de distribución de datos, entonces la

corriente de falla se calcula de la siguiente forma:

n

fn

OdZ

CJZUI

311

Donde:

Uo: Tensión de la red.

Cf: Capacitancia de falla de los conductores (este valor debe ser proporcionado

por el fabricante; en caso de no tenerse el dato, se puede suponer un valor

lógico, por ejemplo un quirófano 0,3µF).

k: Coeficiente de valor 4 si el neutro esta distribuido o valor 3 si éste no se

distribuye.

Zn: Impedancia que se conecta entre neutro y tierra (generalmente entre 1 y 2

kΏ).

w: Velocidad angular (para 60 Hz 377 rad/seg).

167

En ambos casos la corriente de falla tiene valores que no ofrecen peligro para

la vida por lo que al realizar una instalación del esquema IT lo que realmente

interesa son los valores de la corriente de falla del segundo defecto. En este

caso la corriente de falla y la longitud, a la cual se le ofrece protección, para

una falla localizada entre una fase y el neutro se pueden calcular de la

siguiente forma:

Lm

SUI

f

d)1(2

8.0 0

2

a

fo

máxIm

SUL

)1(2

8.0

cp

f

S

Sm

Para determinar estos mismos valores pero de una falla fase-fase se

multiplican los valores obtenidos por las expresiones anteriores por la raíz de 3.

Donde:

Sf: Sección de la fase.

Scp: Sección del conductor protector (conductor PE en la figura 4-6.).

ρ: Conductividad del metal para la temperatura de trabajo.

L: Longitud del circuito al cual se le quiere dar protección.

Ia: Corriente de ajuste de las protecciones.

Con el objetivo de limpiar la segunda falla se utilizan protecciones diferenciales,

las que se ajustan tal que Ia sea menor que Id.

En la implementación del esquema IT hay que tener en cuenta que entre las

cargas que se servirán no se encuentren equipos que trabajen con arco

eléctrico (hornos y plantas de soldar) debido a que estas cargas poseen una

baja resistencia de aislamiento.

Esquema TN.

En el esquema TN el neutro se encuentra conectado a tierra y las masas se

conectan al neutro. A la hora de implementar el esquema TN se debe tener la

168

previsión de que en el esquema una falla de aislamiento conlleva a la aparición

de un cortocircuito lo que podría provocar un incendio, esto hace que el

sistema de puesta a tierra TN no sea recomendado para ser utilizado en

lugares donde existan productos inflamables y está prohibido, en algunos

países, su utilización en lugares determinados, por ejemplo los quirófanos.

En la práctica el esquema TN se puede implementar de dos formas, las

llamadas, TN-C y TN-S. La TN–C se basa en la conexión de las partes

metálicas de los equipos directamente al neutro. Esta variante es más barata,

ya que se evita la instalación de un conductor, pero a la vez es más insegura

por lo que no se puede aplicar en lugares con riesgo de incendios. Además se

recomienda que no se utilice esta variante en locales donde existan redes

informáticas u otros sistemas de transmisión de información, ya que la

circulación de corriente por el neutro hace variar las referencias de potencial y

se prohibe su utilización cuando la sección de los conductores activos es

210mm (cobre).

Figura 4-7. Esquema TN-C.

Para la utilización de la variante TN-S se necesita correr un conductor, de

forma tal que todas las partes metálicas se conecten físicamente a él. El

conductor de tierra es aterrado, conjuntamente con el neutro al inicio de la

instalación, en este caso en la salida del generador. Esta variante es más cara

que la anterior, pero a la vez más segura. Con el objetivo de hacer esta

variante más eficiente se puede realizar la conexión a tierra a través de una

impedancia que limite la corriente de falla. Para evitar el efecto de bucle

169

emisor, o sea disminuir la contaminación electromagnética, el conductor de

tierra debe estar lo más cerca posible de los conductores activos; esta

aclaración es también válida para el esquema TT.

Figura 4-8. Esquema TN-S.

Para poner en práctica este esquema se hace necesario calcular la corriente de

falla (Id) y la longitud máxima (Lmáx) a la cual se va a ofrecer protección

después del ajuste de corriente.

Id y L máx se determinan en este caso mediante las expresiones siguientes:

CPF

dRR

UI

08.0

o Lm

SUI F

d)1(

8.0 0

según los datos que se tengan.

Scp

Sm

f

a

f

máxIm

SUL

)1(

8.0 0

Donde:

Uo: Tensión entre la fase y el neutro.

170

Rf: Resistencia del conductor de la fase.

Rcp: Resistencia del conductor protector (conductor PE).

Sf: Sección del conductor de fase.

Scp: Sección del conductor protector (conductor PE).

L: Longitud de la porción del circuito a la cual se le quiere brindar protección

(en metros).

ρ: Conductividad del material a la temperatura de trabajo.

Luego de calculado Id se pasa a ajustar la protección de modo tal que Ia sea

menor que la Id. Para la desconexión, en caso de falla, en este esquema se

recomienda utilizar fusibles o interruptores automáticos.

Esquema TT.

En el esquema TT, tanto el neutro como las masas de los receptores eléctricos

van puestos a tierra, pero en lugares diferentes. En este esquema las tomas a

tierra se hacen a través de impedancias o se aprovecha la impedancia del

suelo, con el objetivo de limitar la corriente de falla. Para la detección de la falla

se instalan protecciones diferenciales las cuales se ajustan para una corriente

de disparo (Is) tal, que operen cuando la tensión de paso iguale la tensión

límite. En este sistema de puesta a tierra las corrientes de falla son mucho

menores a la del TN y a la segunda falla en el IT, por lo que se utiliza en

lugares donde halla peligro de incendio o se quiera evitar el desgaste de los

materiales así como las perturbaciones electromagnéticas. Además, el

esquema TT es el más indicado cuando se trata de buscar una excelente

equipotencialidad entre todos los equipos.

171

Figura 4-9. Esquema TT.

Un modo sencillo de determinar la corriente de falla es:

mn

O

dRR

UI

m

l

SR

UI

Donde:

Uo: Tensión de la red.

Ul: Tensión límite (por lo general valores inferiores a los 25 V).

Rn: Resistencia de puesta a tierra del neutro.

Rm: Resistencia de puesta a tierra de las masas.

SI : Corriente de disparo a la cual se ajustan las protecciones.

Especificaciones generales.

En sistemas en los que se empleen protecciones diferenciales con un bajo

umbral de corriente (36mA) no se recomienda alimentar más de tres

ordenadores con una misma protección diferencial.

Nota 1: En todas las expresiones anteriores se desprecia la resistencia de falla.

172

Nota 2: Ninguno de los métodos de cálculos, que se explican, son exactos

cuando la generación se realiza con grupos electrógenos. Debido a

que durante la falla, la tensión en el grupo electrógeno baja a valores

muy inferiores, con respecto al nominal, ya que la impedancia del

generador es alta con respecto a la impedancia de la red que alimenta.

En este caso se hace necesario emplear métodos de cálculos más

exactos. Estos métodos de cálculo, que han sido explicados, se

pueden utilizar cuando exista la posibilidad de suministrar la energía

eléctrica de la instalación hospitalaria, o de una porción de esta, desde

las redes de distribución.

IV.4.3. Esquema de conexión según el dispositivo transferencial.

Puede que exista la necesidad de conectar el grupo electrógeno de forma tal

que sea un respaldo en caso de que la red falle, También se pueden instalar

dos grupos y transferir la carga de uno a otro, cuando sea necesario.

Esto se puede hacer mediante desconectivos de doble tiro y a través de

dispositivos transferenciales.

Los dispositivos transferenciales pueden ser de tres polos o cuatro polos. Un

dispositivo transferencial de tres polos solo da la posibilidad de conmutar las

tres fases, por lo que el neutro como la tierra física deben ir conectados a una

barra, donde se conectarán el neutro del sistema al neutro del grupo

electrógeno y desde la barra se pasa a servir la carga, en esa misma forma se

conectarán las tierras físicas. Este transferencial de tres polos tiene como

inconveniente que en ningún momento el grupo electrógeno trabaja aislado de

la red. Esto puede propiciar que el grupo sea afectado por cualquier falla que

ocurra en la red. Con el objetivo de prevenir este tipo de afectaciones se han

implementado transferenciales de cuatro polos, los que dan la posibilidad de

aislar el neutro del grupo del de la red.

En el caso de que el grupo sea utilizado para brindar una generación aislada,

no es necesario analizar las características del dispositivo transferencial.

IV.4.4. Como operar un esquema de conexión IT.

Como se explica en la sección 4.2, el esquema de conexión IT es el más

recomendable cuando se debe brindar un servicio continuo; pero presenta el

173

riesgo de la segunda falla, por lo que se hace necesaria la presencia,

permanente, de un técnico especializado. Dicho técnico tiene que ser capaz de

determinar la existencia y posterior ubicación de la primera falla. Con este

propósito se brinda a continuación una explicación de cómo se pueden realizar

estas tareas en condiciones de campaña.

Lo primero que se debe hacer es establecer un control del aislamiento, lo que

es posible realizar de varias formas. La más sencilla es conectar entre cada

fase y tierra una luminaria incandescente, de forma tal que mientras el sistema

se encuentre trabajando sin fallas, las tres luminarias estén encendidas con

igual intensidad luminosa.

En el momento en que aparezca la falla, la luminaria que esta conectada entre

la fase fallada y tierra disminuye su intensidad luminosa con respecto a las

demás, debido a que se encuentra cortocircuitada a través de la impedancia de

falla. Esta forma de control se utilizó mucho en los primeros tiempos de

implementación del esquema IT, pero quedó relegada debido a su

imposibilidad de establecer un control permanente del aislamiento.

Una forma de detectar la falla antes de que ocurra es la medición del

aislamiento mediante la inyección de corriente continua. Para la realización de

este método se conectan entre el neutro y la toma de tierra del conductor

protector, en serie, una fuente de corriente continua y una resistencia, a la que

se le conecta un voltímetro. De este modo la fuente de corriente directa

inyectará una pequeña intensidad de corriente, nunca mayor que 1 mA, la cual

atravesará el defecto y provocará una caída de tensión en la resistencia, la que

es detectada por el voltímetro. El principal inconveniente de este método es

que no permite detectar la ubicación del defecto, por lo que ha sido sustituido,

paulatinamente, por controladores permanentes de aislamiento que inyectan

corriente alterna de baja frecuencia, los que cuentan con dispositivos

electrónicos complejos, lo que dificulta su implementación en condiciones de

campaña.

En la búsqueda de la primera falla, también se pueden implementar diferentes

métodos, el más sencillo es el de ir desconectando las cargas una a una de

forma que al desconectar la carga fallada desaparezca la indicación de falla.

Este método se debe emplear cuando no se cuente con ninguna otra

174

posibilidad ya que en él se pierde la esencia del esquema IT que es la

continuidad del servicio. En la búsqueda de la falla, se creó un método que

utiliza la tensión para detectar ésta. En esta variante lo que se hace es medir la

corriente de todas las derivaciones a tierra y la que dé mayor, es la del

elemento fallado. El principal inconveniente de este método es que no se

puede aplicar en redes de baja capacitancia, debido a que en ellas las

corrientes de fallas son imperceptibles. Para contrarrestar esto se puede

conectar, momentáneamente, en paralelo con el controlador de aislamiento una

impedancia de bajo valor que aumente la corriente de defecto hasta hacerla

detectable a los instrumentos de medición.

La utilización de los métodos antes explicados solo se justifica en condiciones

excepcionales, en las cuales no se pueden adquirir modernas tecnologías,

capaces de realizar esta misma función pero con un mayor grado de seguridad

y eficiencia.

IV.4.5. Los esquemas de conexión en las instalaciones hospitalarias.

En una instalación hospitalaria los esquemas de conexión deben

implementarse siguiendo todas las normas establecidas, ya que de esto

dependen las vidas de los pacientes. El esquema IT es de obligatoria utilización

en los quirófanos, para así poder brindar un servicio continuo de energía

eléctrica. Para asegurar un efectivo funcionamiento de este esquema de

conexión, se tiene que diseñar de forma tal que la máxima corriente de fuga

del circuito, con todas las cargas desconectadas, no supere los 600

microamperes. Esta norma limita mucho la longitud de los circuitos IT (22 m),

por lo que en las instalaciones hospitalarias se hace necesario llegar hasta el

punto donde se va a implementar el esquema IT con un esquema TT o TN. La

conexión entre un esquema aislado y un esquema TT o TN se realiza a través

de transformadores monofásicos de aislamiento los cuales no deben

sobrepasar los 10 kVA.

Los transformadores de aislamiento deben ser diseñados de forma tal que en

funcionamiento su temperatura no supere los 75 ºC. Además tienen que estar

dotados de un blindaje electrostático entre los devanados primario y secundario

175

para lograr un aislamiento de la sala de operaciones con respecto al sistema.

En vacío, su corriente de fuga no puede exceder los 0.5 mA y no pueden estar

provistos de protecciones de sobrecarga tanto por el secundario como por el

primario, en su defecto, se deben utilizar fusibles que protejan contra el

cortocircuito

IV.4.6. Selección de un esquema de conexión.

Haciendo un análisis de todo el contenido de este epígrafe se puede llegar a la

conclusión de que para una instalación hospitalaria el esquema de conexión

ideal es el IT debido a que ofrece una mejor continuidad del servicio. En

condiciones de campaña este esquema requiere de, al menos, un técnico; el

cual cuente con todas las condiciones necesarias para detectar y solucionar la

primera falla que ocurra, en un tiempo relativamente corto. La implementación

de este esquema no se recomienda cuando el circuito eléctrico supera los 22

m, por lo que se hace necesaria la combinación del esquema IT con otro

esquema de conexión, para poder utilizar este esquema en los lugares donde

sea imprescindible.

Siempre que se pueda, se debe implementar el esquema IT pero en caso de

éste no ser posible se tiene que elegir entre un esquema TT o uno TN-S. La

elección más recomendable, si se analiza equipotencialidad, riesgo de incendio

y contaminación electromagnética sería el esquema TT, pero este posee una

gran desventaja con respecto al TN-S cuando se analizan las protecciones que

requieren cada uno de los sistemas de conexión. El esquema TT necesita de

protecciones diferenciales, las que deben trabajar con el menor desbalance

posible entre las fases del circuito, además de necesitar transformadores de

corriente, lo que encarece el sistema de protección .Como se puede apreciar,

un sistema de protecciones para un esquema TT, además de ser más caro, es

mucho más difícil de implementar, así como de adquirir en condiciones de

campaña.

Por estas razones, es recomendable en instalaciones hospitalarias de campaña

la utilización del esquema de conexión TN-S, acompañado del esquema IT en

los lugares que así lo requieran. Este esquema es mucho más fácil de

construir y en su diseño pueden ser minimizados sus principales

inconvenientes, como son el riesgo de incendio y la contaminación

176

electromagnética. Además de poseer un sistema de protección más sencillo

que lo hace mucho más operable.

IV.5. Puesta a tierra de protección.

En nuestro país la puesta a tierra de protección no se realiza en la mayoría de

las edificaciones, solo en aquellas donde su utilización sea obligatoria. La

costumbre de cortar el terminal de tierra de los equipos se ha generalizado

como solución al problema de la inexistencia de una instalación eléctrica

moderna. En las instalaciones hospitalarias la puesta a tierra para protección

es obligatoria y en ella deben estar comprendidos todos los equipos eléctricos.

IV.5.1. Puesta a tierra.

La puesta a tierra comprende toda la ligazón metálica directa sin fusible ni

protección alguna, con una sección adecuada, entre determinados elementos o

partes de una instalación y un electrodo, o grupo de electrodos, enterrados en

el suelo, con objetivo de conseguir que entre el conjunto de instalaciones,

edificios y superficie próxima del terreno no existan diferencias de potencial

peligrosas y que, al mismo tiempo, permita el paso a tierra de las corrientes de

falla o la descarga de origen atmosférico.

La ejecución de una puesta a tierra está compuesta de diferentes partes, las

cuales son:

Toma de tierra.

Línea principal de tierra.

Derivaciones de la línea principal de tierra.

Conductores de protección.

La toma de tierra esta compuesta por él o los electrodos, la línea de enlace con

tierra y el punto de puesta a tierra. En una instalación de puesta a tierra la toma

de tierra tiene la responsabilidad de drenar a tierra las corrientes de falla, es

por esto que una buena toma de tierra debe tener la menor resistencia posible.

Para ello se hace necesario que los electrodos tengan un buen contacto con el

suelo y que sean de materiales poco corrosivos con buena conductividad.

Además las instalaciones que lo precisen, tienen que disponer de un número

177

suficiente de puntos de puesta a tierra, convenientemente distribuidos, que

estarán conectados al mismo electrodo o conjunto de electrodos.

Después de haber realizado la toma de tierra se debe instalar la línea principal

de tierra la que está formada por conductores que parten del punto de puesta a

tierra, y a la cual se conectan las derivaciones necesarias para la puesta a

tierra de las masas, generalmente a través de los conductores de protección.

En la ejecución de una puesta a tierra los circuitos de puesta a tierra deben

formar una línea eléctricamente continua en la que no podrá incluirse en serie

ni masas ni elementos metálicos, cualquiera que sean éstos. Además, siempre

la conexión de las masas y los elementos metálicos al circuito de puesta a

tierra, se efectúa por derivaciones desde éste. Esto se realiza con el objetivo de

evitar la circulación de corrientes de falla por las masas metálicas de los

distintos equipos, lo que provocaría un funcionamiento defectuoso del

equipamiento y por consiguiente una baja confiabilidad de los resultados que

de ellos se obtienen o en el peor de los casos, un diagnostico erróneo.

IV.5.2. Tipos de electrodos.

Con el propósito de asegurar una buena puesta a tierra, los electrodos que se

utilizan deben ser de metales inalterables a la humedad y a la acción química

del terreno, tal como el cobre, el hierro galvanizado, hierro sin galvanizar con

protección catódica o fundición de hierro. Para este último tipo de electrodos,

las secciones mínimas tienen que ser el doble de las secciones mínimas que

se indican para los electrodos de hierro galvanizados. En cuanto a la sección

de un electrodo, ésta no debe ser inferior a ¼ de la sección del conductor que

constituye la línea principal de tierra.

En la sección 3.3, que explica como realizar la conexión a tierra de los

pararrayos, ya se abordó cuáles son las configuraciones de los distintos tipos

de electrodos, por lo que a continuación se pondrá mayor énfasis en ofrecer

datos acerca de las dimensiones físicas de los distintos tipos de electrodos y

las normas para su instalación.

Placas enterradas.

Las placas de cobre no pueden tener un espesor menor de 2 mm y las de

hierro galvanizado de 2.5 mm. En ningún caso la superficie útil de la placa debe

178

ser inferior a 0.5 m2. Su colocación en el terreno en posición vertical y en el

caso en que sea necesaria la colocación de varias placas, se separará unos 3

metros unas de otras.

Picas verticales.

Las picas verticales pueden ser confeccionadas de las siguientes formas:

Por tubos de acero galvanizado de 25 mm de diámetro exterior, como

mínimo.

Por perfiles de acero dulce galvanizado de 60 mm de largo, como mínimo.

Con barras de cobre o de acero de 14 mm de diámetro como mínimo. Las

barras de acero tiene que estar recubiertas de una capa protectora exterior

de cobre de espesor apropiado.

Las longitudes mínimas de estos electrodos no pueden ser inferiores a 2 m. Si

son necesarias dos picas conectadas en paralelo con el fin de conseguir una

resistencia de tierra admisible, la separación entre ellas es recomendable que

sea igual, por lo menos, a la longitud enterrada de las mismas, si son

necesarias varias picas conectadas en paralelo, la separación entre ellas debe

ser mayor que en el caso anterior.

Conductores enterrados horizontalmente.

Estos conductores pueden ser:

Conductores o cables de cobre desnudo de 35 mm2 de sección, como

mínimo.

Platinas de cobre de, como mínimo, 35 mm2 de sección y 2 mm de espesor.

Platinas de acero dulce galvanizado de, como mínimo, 100 mm2 de sección

y 3 mm de espesor.

Cables de acero galvanizado de 95 mm2 de sección, como mínimo. El

empleo de cables formado por alambres menores de 2.5 mm de diámetro

está prohibido.

Alambres de acero, como mínimo, 20 mm2 de sección, cubiertos con una

capa de cobre de 6 mm2 como mínimo.

179

Los electrodos deben estar enterrados a una profundidad que impida que sean

afectados por las labores del terreno y por las heladas y nunca a menos de 50

cm. No obstante, si la capa superficial del terreno tiene una resistividad

pequeña y las capas más profundas son de elevada resistividad, la profundidad

de los electrodos puede reducirse a 30 cm.

El terreno debe estar tan húmedo como sea posible y preferentemente tierra

vegetal, prohibiéndose constituir los electrodos por picas metálicas

simplemente sumergidas en agua. Se ha de hacer lo posible por enterrarlos a

suficiente distancia de los depósitos o infiltraciones que puedan atacarlos, y si

es posible, fuera de los pasos de personas y vehículos.

IV.5.3. Línea principal de tierra.

Los conductores que constituyen las líneas de enlace con tierra, las líneas

principales de tierra y sus derivaciones, tienen que ser de cobre o de otro metal

de alto punto de fusión y su sección debe ser ampliamente dimensionada de tal

forma que cumpla las condiciones siguientes:

La máxima corriente de falla que pueda producirse en cualquier punto de la

instalación, no debe originar en el conductor una temperatura cercana a la

de fusión ni poner en peligro los empalmes o conexiones en el tiempo

máximo previsible de duración de la falla, el cual sólo podrá ser considerado

como menor de dos segundos en los casos justificados por las

características de los dispositivos de corte utilizados.

De cualquier forma los conductores no pueden ser, en ningún caso, de

menos de 16 mm2 de sección para las líneas principales de tierra ni de 35

mm2 para las líneas de enlace con tierra, si son de cobre. Para otros

metales o combinaciones de ellos, la sección mínima será aquella que

tenga la misma conductancia que un cable de cobre de 16 mm2 o 35 mm2

según el caso.

El recorrido de estos conductores será lo más corto posible y sin cambios

bruscos de dirección. No estarán sometidos a esfuerzos y estarán protegidos

contra la corrosión y desgaste mecánico.

180

IV.5.4. Conexión de las masas metálicas.

Los conductores de los circuitos de tierra se instalarán de forma tal que tengan

un buen contacto eléctrico tanto con las partes metálicas y masas que se

desean poner a tierra como con el electrodo. A estos efectos se dispone que

las conexiones de los conductores de los circuitos de tierra con las partes

metálicas y con los electrodos se efectúen con todo cuidado por medio de

piezas de empalme adecuadas, asegurando las superficies de contacto de

forma que la conexión sea efectiva, por medio de tornillos, elementos de

compresión, remaches o soldadura de alto punto de fusión. Se prohíbe el

empleo de soldaduras de bajo punto de fusión, tales como estaño, plata, etc.

Los contactos deben disponerse limpios, sin humedad y en forma tal que no

sea fácil que la acción del tiempo destruya, por efectos electroquímicos, las

conexiones efectuadas. A este fin, y procurando siempre que la resistencia de

los contactos no sea elevada, se protegerán éstos en forma adecuada con

envolventes o pastas, si ello se estimase conveniente.

IV.5.5. Aspectos generales.

Lograr que la puesta a tierra sea eléctricamente independiente es de vital

importancia, en una instalación hospitalaria para la seguridad, tanto de los

pacientes como de los operarios de los equipos. Esto se puede realizar

evitando conectar las tomas de tierra a elementos metálicos que puedan estar

conectados con otras puestas a tierra y separando la toma de tierra de otras al

menos 15 m De no ser posible esto último, las distintas tomas de tierra se

tienen que interconectar a través de inductancias. La independencia eléctrica

toma una importancia mayor si entre los elementos que se prevean conectar a

tierra se encuentra la mesa de operaciones del quirófano, si es necesario en

este caso, se debe realizar una puesta a tierra independiente para la mesa

donde se recomienda utilizar, como electrodo, una malla con el objetivo de

obtener la menor resistencia de puesta a tierra posible.

Hay otros requerimientos que tienen que estar presentes en una buena puesta

a tierra, los cuales no pueden ser violados como son:

En ninguna posición del circuito de puesta a tierra puede ser instalado algún

dispositivo que sea capaz de interrumpir el circuito o alguna porción de este.

181

Se debe evitar realizar la toma de tierra cerca de lugares con riesgo de

incendio como podrían ser conductos de gas, depósitos de combustibles u

otros materiales altamente inflamables.

Se tiene que lograr una equipotencialidad entre todas la tomas de una

misma puesta a tierra.

La resistencia de los conductores incluida la resistencia de las conexiones

de éstos con los tomacorrientes y el equipo, no puede exceder los 0.2 Ώ,

esta es una especificación para locales médicos.

La calidad de una puesta a tierra depende, esencialmente, del cuidado, de la

responsabilidad que se asuma en su realización por parte de los técnicos y del

cumplimiento de todas las normas antes mencionadas.

IV.6. Ejemplo práctico de cómo implementar un sistema de protección

contra sobre tensiones.

Una vez analizado todos los aspectos teóricos que influyen en la elaboración

de un sistema de puesta a tierra eficiente, el siguiente paso a seguir es llevar

todo este cúmulo de información a la práctica.

En los hospitales de campaña que fueron montados en Pakistán, el sistema de

puesta a tierra escogido, se implementó mediante una toma de tierra integral a

la cual se conectó un esquema de conexión TN-S.

La toma a tierra se realizó por medio de picas verticales de cobre, de 2 m de

largo y 14 mm de diámetro y el número de picas estuvo determinado por las

características del suelo en los distintos campamentos, es decir, si el suelo es

muy rocoso o seco, se deben utilizar dos o más electrodos y disminuir la

resistencia de puesta a tierra por los métodos ya explicados.

Se le brindó servicio a las instalaciones médicas a través de un esquema de

conexión TN-S, ya que no se pudo implementar el esquema IT en el quirófano

debido a que no se contaba con transformadores de aislamiento.

En estos hospitales no se hizo necesario implementar un sistema de

protección externa, basado en el pararrayo Franklin, debido a que en esta zona

geográfica no ocurren descargas atmosféricas.

182

Estees un ejemplo práctico de cómo confeccionar el sistema de puesta a tierra

de un hospital de campaña, el mismo está sujeto a variaciones en

dependencia de las condiciones ambientales diferentes.

IV.7. Conclusiones parciales.

Debido a la inmediatez con que tiene que estar funcionando el hospital, se

hace imposible diseñar esquemas de protección con todos los requerimientos

de un hospital convencional. En su lugar se tiene que implementar un sistema

de puesta a tierra más sencillo que se elabore con los medios que estén

disponibles, asegurándose siempre, que tenga el mayor nivel de confiabilidad

posible.

Para la obtención de un sistema de protección eficiente, es de gran importancia

seguir un orden en pasos. Estos son:

Determinar las características del suelo y, en caso de ser necesario,

analizar cómo disminuir la resistividad de éste, en el lugar donde se realice

la toma de tierra.

Analizar si es necesario instalar un sistema de pararrayo tipo Franklin. En

caso de ser necesario asegurarse de que brinde protección a todo el

campamento.

Determinar que régimen de neutro utilizar. Se recomienda brindar servicio a

todo el campamento, mediante un esquema TN-S y si se cuenta con un

transformador de aislamiento, implementar, en el quirófano, un esquema IT

Conectar todas las masas metálicas de los equipos a un anillo protector, el

cual estará puesto a tierra, cumpliéndose con las normas que se establecen

en la sección 4 de este capítulo.

183

Conclusiones Generales.

1. El servicio eléctrico para todo el equipamiento médico es a una tensión de

110 V y a 60 Hz de frecuencia.

2. Para el funcionamiento del hospital de día, la carga está determinada por el

equipamiento del mismo en pleno funcionamiento, o sea, 56.586 kVA que

con el factor de seguridad 1.1 da una potencia de 62.24 kVA, por lo que se

toma como potencia nominal 60 kVA. La planta de 60 kVA estaría

funcionando al 94 % de su capacidad nominal, lo que implica un buen

funcionamiento para la misma.

3. Para el horario nocturno, la carga que va a alimentar el grupo electrógeno

es la carga residencial del personal del hospital (iluminación y calefacción) y

el salón de terapia intensiva, que suman 21.70 kVA, con el margen da 23.87

kVA, por lo que se toma, 25 kVA de potencia nominal. La planta estaría a un

87 % de su capacidad lo que permite que trabaje en el rango donde su

índice de consumo es menor, es decir, que es más eficiente.

4. Es de vital importancia aclarar que en caso de que sea necesario utilizar por

alguna urgencia médica, el salón de operación o alguna de las áreas que no

está contemplada dentro de las que deben funcionar por la noche, es

esencial y prioritario pasar a trabajar con la planta de 60 kVA.


opción la DENYO DCA – 60ESH ·EH.


opción la DENYO DCA – 25ESI ·EI.

7. El transferencial debe ser emplazado lo más cercano posible de los grupos

electrógenos y la PGD, debe emplazarse tratando que los locales a

alimentar queden a distancias similares de esta.

8. Se recomienda brindar servicio a todo el campamento, mediante un

esquema TN-S y se cuenta con un transformador de aislamiento,

implementar en el quirófano un esquema IT

184

Recomendaciones.

El equipamiento médico debe de estar en lugares con un clima adecuado, ya

que en condiciones extremas no se garantiza un buen funcionamiento del

mismo. Es necesario que el equipo funcione en el rango de temperatura que

brinda el fabricante en el catálogo.

El gasómetro es un equipo médico el cual, debido a su diseño, requiere un

servicio de energía de forma continua, ya que constantemente se encuentra

calibrándose y el fabricante no garantiza su buen funcionamiento una vez que

se apague.

Se recomienda comprobar la operación de cada acometida individualmente,

paso a paso, verificando, las tensiones en cada tomacorriente antes de

conectar el equipamiento y provocando cortocircuitos rápidos para verificar la

efectividad de los interruptores instalados.

El transferencial no se explotó a plenitud de sus posibilidades, ya que la

entrada de uno u otro grupo electrógeno no ocurría de forma automática, sino

que era de manera manual. Por lo tanto se recomienda su sustitución por un

interruptor doble polo doble tiro trifásico que son mucho más baratos.

Las pizarras generales de distribución pueden ser confeccionadas, en

situaciones excepcionales, con protecciones que se encuentran a nuestro

alcance y reduce enormemente el costo.

185

Referencia.

1. Colectivo de Autores.Generadores Enfriados por Líquido - Manual de

Aplicación. Cummins Power Generation. EE.UU. 2004.

2. Motors and Generators, NEMA Standard MG 1-1987, National Electrical

Manufacturers Association.

3. Gordon S, Johnson.Generación Eléctrica en Sitio: Un Libro de Referencia.:

Segunda Edición. Electrical Generating Systems Association. EE.UU. 1993.

4. Catálogo: Dimensionamiento de conductores eléctricos de cobre, Procobre,

México.

5. Beeman D., Industrial Power Systems Handbook, Mc GRAW-HILL, 1955.

6. Cuaderno técnico No.158. Cálculo de corrientes de cortocircuitos, Schneider

Electric.

7. Ediciones Técnicas, Marcombo.

8. SA. Llamo L.S, Sistemas Eléctricos 2. Notas del curso. Disciplina Sistemas

Eléctricos, CIPEL, CUJAE.

9. Ministerio de industria y energía. Puesta a tierra. Instrucción MIE BT-039.

186

Bibliografía.

Manual de servicios técnicos. Cardiocid – BB. Copyright COMBIOMED. Enero

2001.

Instruction Manual. Micro Flow Cell Photometer Model AE – 600.ERMA INC.

Instruction Manual. Universal Operating Table TS – 123series. Takeuchi

Manufacturing co. ltd.

Http: // www.virtual.unal.edu.co.Enero 12, 2006.

Http: //www.shimadsu.com. Febrero 12, 2006.

Http: //www.baldor.com. Febrero 15, 2006.

Http: //www.nihonkohden.com. Febrero 15, 2006.

Http: //www.kokusan.co.jp. Febrero 15, 2006.

Http: //www.olympus.com. Febrero 15, 2006.

Http: //www.aloka.com. Febrero 16, 2006.

Http: //www.jms.cc. Marzo 3, 2006.

Http: //www.drager.es. Marzo 3, 2006.

Hazel, Terence. Producción de energía eléctrica integrada en emplazamientos

industriales y edificios comerciales. Cuadernos Técnicos Schneider Electric nº

192.: Versión española. Febrero 2001.

ISO 8528-1. Reciprocating internal combustion engine driven alternating current

generating sets — Part 1: Application, ratings and performance.

ISO 8528-4. Reciprocating internal combustion engine driven alternating current

generating sets — Part 4: Controlgear and switchgear.

Kosow. Electric Machinery and Transformers. : Segunda Edición. Prentice Hall.

Shipp, David. VilchecK, William. Power quality and line considerations for

variable speed. IEEE Transactions on Industry Applications. March/April.1996.

Colectivo de autores. The General electric Story. : Tercera Edición. A Hall of

History Publication, Schenectady. Nueva York, Octubre 1989.

Instruction Manual Denyo. Diesel Generating Sets. Tokyo, Japon.2004.

http://www.virtual.unal.edu.co.enero/

http://www.shimadsu.com.abril/

187

Http: //www.denyo.co.jp. Marzo 3, 2006.

Catálogo de consulta rápida, enero2000/01, Gewiss.

William D. S., Jr., Elements of Power System Analysis, Mc GRAW-HILL, 1997.

Skrotski Vopat. Power Station Engineering and Economy, New York

Catalogue General. Installation, 1997/98.

Catálogo: La protección de cables y equipos en la industria, Moeller, 1999.

Casas Ospina Favio. Tierras. Soporte de la seguridad eléctrica. Edición: Mayo

1998.

Norma Cubana xx-1999. Para protección contra descargas atmosféricas.

Normas UNE 21.185. Protección de las estructuras contra el rayo y principios

generales.

Almirall, Lorenzo. Temas de ingeniería eléctrica

Virgilio Díaz García. Sistemas de distribución y tensiones eléctricas.

Actualización Mayo 2003.

Pomares Arbea, José Felipe. Introducción al tema de Instalaciones

Hospitalarias.

Sistemas de aislamiento para hospitales.

IEC 60364-1

IEC 60601-1

IEC 60601-1-2

IEC 60601-1-3

IEC 60601-1-4

IEC 60601-1-6

IEC 60601-1-8

Norma Cubana IEC 60364-7-710. Publicada por la IEC, 200

Instalaciones eléctricas en edificación. (Locales de usos médicos).

Cuaderno Técnico de la Schneider Electric.

188

CT062 Puesta a Tierra del neutro en una red industrial de MT.

CT158 Cálculo de corrientes de cortocircuito.

CT172 Los esquemas de conexión a tierra en BT (regímenes de

neutro).

CT173 Los esquemas de las conexiones a tierra en el mundo y su

evolución.

CT178 El esquema IT de los esquemas de conexión a tierra de BT.

189

ANEXOS

190

Dimensiones de los Grupos Electrógenos seleccionados:

191

Diagrama de conexión de los generadores:

193

Diagrama del Cableado del Motor:

195

Grupos Electrógenos DENYO DCA – 25ESI ·EI y DCA – 60ESH ·EH:

Especificaciones técnicas:

DCA - 25ESI DCA - 60ESH

Generador Modelo DF - 0270I DB - 0661H

de Frecuencia 50/60 Hz

Corriente Relación de salida 20/25 kVA 50/60 kVA

Alterna Relación de Voltaje 200/220 V

Relación de Corriente 57.7/65.6 A 144/157 A

Factor de Potencia 0.8

No.de Fases Trifásico

No.de Polos 4

Velocidad 1500/1800 rpm

Aislamiento Clase F

Excitación Tipo Brushless(Con Regulador de Voltaje Automático)

Motor Manufacturado ISUZU HINO

Modelo AA - 4LE2 W04D - TG

Tipo 4 Ciclos con Enfriamiento

por Agua 4 Ciclos con Enfriamiento por Agua

Motor Diesel con inyección

directa Motor Diesel con inyección directa,

equipado con turbo

No.de Cilindros 4

Relación de Salida 19.1/23.5 kW 48.5/57.5 kW

Batería 80D26R 80D26R X 2

Combustible Diesel Fuel ASTM No.2 o equivalente

Capacidad del Tanque 70 L 125 L

Aceite del Motor 8.9 L 17.6 L

Cantidad de Anticongelante 7.5 L 13.2 L

Peso Tanque Lleno 564 kg 1240 kg

Tanque Vació 642 kg 1380 kg

196

Especificaciones del generador de Corriente Alterna (Para Tensiones Personalizadas):

DCA - 25ESI 50 Hz 60 Hz

Relación de Salida kVA 20 20 20 20 25 25 25 25

kW 16 16 16 16 20 20 20 20

Relación de Tensión(V) 190/380 400 415 220/440 190/380 200/400 440 240/480

Relación de Corriente(A) 60.8/30.4 28.9 27.8 52.5/26.2 76.0/38.0 72.2/36.1 32.8 60.1/30.1

DCA - 60ESH 50 Hz 60 Hz

Relación de Salida kVA 50 50 50 45 54 60 60 60

kW 40 40 40 36 43.2 48 48 48

Relación de Tensión(V) 190/380 400 415 220/440 190/380 200/400 440 240/480

Relación de Corriente(A) 152/76 72.2 69.6 118/59 164/82 173/86.6 78.7 144/72.1

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