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Observaciones sobre las protecciones eléctricas y el transformador de aislamiento, en las instalaciones de usos médicos

31/10/2006
Publicado en Ingeniería Hospitalaria

Carlos J. Vives forma parte de varios comités técnicos y grupos de trabajo en la redacción de Normas, tanto en España (AENOR) como en Europa (IEC y CENELEC) y conoce en profundidad los temas de Seguridad Eléctrica en Instituciones Hospitalarias. Fruto de ello es este análisis de las protecciones eléctricas con transformador de aislamiento, que nos hace notar un aspecto muchas veces olvidado en este tipo de instalaciones, sobre las que han proliferado Normas y Reglamentos desde hace muchos años.

Situación actual

La experiencia en España sobre la utilización de sistemas IT en las instalaciones de usos médicos, suministro a través de transformador de aislamiento, es muy dilatada y podemos decir sin riesgo a equivocarnos que hemos sido uno de los países punteros a nivel mundial en la normalización y aplicación de estos sistemas.

Haciendo un poco de historia, en la segunda edición del Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión, según Orden Ministerial del 19 de Diciembre del 1977, ya incluía la instrucción complementaria 025 apartado 7 “Prescripciones complementarias para establecimientos sanitarios”, se especifica la necesidad de emplear un transformador de aislamiento de usos médicos y como se debían proteger eléctricamente este tipo de instalaciones.

En 1978 apareció la norma UNE 20-615-78 “Sistemas con transformador de aislamiento para usos médicos y sus dispositivos de control y protección”, que complementaba el reglamento. Posteriormente aparecieron la UNE 20-615-80 (1er complemento) y el UNE 20-615-85 (2º complemento), que amplían la del 1978, fundamentalmente en lo referente a pruebas y ensayos de los transformadores y de los vigiladores de aislamiento.

Esta norma mantiene su vigencia hasta la actualidad, siendo de obligado cumplimiento en España, para el transformador de aislamiento y para el dispositivo de vigilancia del nivel de aislamiento, según el actual Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión.

Por otro lado en 1998 apareció la UNE 20460-7-710 “Instalaciones eléctricas en edificios, reglas para las instalaciones y emplazamientos especiales, locales de uso médico”. Este documento sobre instalaciones es una recomendación y no tiene carácter obligatorio al no estar incluida en el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión, ni estar armonizado a nivel europeo.

Finalmente el RD 842/2002 del 2 de agosto, pública el actual Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión, que en la que la ITC-BT-38 se refiere a “Instalaciones con fines especiales, requisitos particulares para las instalaciones eléctricas en quirófanos y salas de intervención”, en donde se mantiene como norma de obligado cumplimiento la UNE 20.615.

Puntualizar que las ITC-BT y todas las normas UNE citadas en el REBT, tienen el rango de ley al considerarse que forman parte del Real Decreto publicado en el BOE. Por otro lado existen todo un conjunto de normas europeas armonizadas UNE-EN, que también son de obligado cumplimiento en España, siempre que no presenten divergencias respecto a la ley de propia de cada país, como por ejemplo a las normas incluidas en el REBT.

Este es el caso de la norma UNE-EN 61558-2-15 sobre “Seguridad de los transformadores, requisitos particulares para los transformadores de separación de circuitos para el suministro de locales de usos médicos”. En donde a petición de AENOR el CENELEC publicó en el UNE-EN 61558-2-15 Corrigendum Diciembre 2003, que esta norma no era de aplicación en España y que la que se debía aplicar era la UNE 20.615:1978.

Desconociendo lo comentado y siguiendo el criterio general de aplicación de las normas europeas, algunos fabricantes, indican que la norma a aplicar es la EN 61558-2-15, lo cual no es cierto en España y si en el resto de países europeos.

Esta situación no es caprichosa, sino consecuencia de que en España se han estado aplicando unos criterios técnicos, basados en unas buenas prácticas, que han demostrado durante casi treinta años su seguridad y eficacia.

Comentar que desde el Comité Nacional, estamos trabajando para incorporar estos criterios técnicos, tanto en la normativa internacional como en la europea, y de esta forma poder armonizar las normativas.

Selectividad de las protecciones en locales de usos médicos

Partiendo de la situación actual, nos vamos a centrar, en una cuestión muy importante en este tipo de instalaciones, que en los últimos años, parece que se esta olvidando en contrapartida a otros criterios como puede ser los meramente económicos.

Tal como se indica en el punto 2.1.3, del REBT del 2002:

Es obligatorio el empleo de transformadores de aislamiento o de separación de circuitos, como mínimo uno por cada quirófano o sala de intervención, para aumentar la fiabilidad de la alimentación eléctrica a aquellos equipos en que una interrupción del suministro pueda poner en peligro, directa o indirectamente, al paciente o al personal implicado y para limitar la corrientes de fuga que pudieran producirse.

Se realizará una adecuada protección contra sobre intensidades del propio transformador y de los circuitos por él alimentados. Se concede importancia muy especial a la coordinación de las protecciones contra sobreintensidades de todos los circuitos y equipos alimentados a través de un transformador de aislamiento, con objeto de evitar que una falta en uno de los circuitos pueda dejar fuera de servicio la totalidad de los sistemas alimentados a través del citado transformador.

El transformador de aislamiento y el dispositivo de vigilancia del nivel de aislamiento cumplirán la norma UNE 20615.

Que a su vez, en el punto 4.4.1 de la norma UNE 20-615-78, puntualiza:

El circuito primario y los secundarios de todo transformador de aislamiento para usos médicos estarán adecuadamente protegidos contra sobrecargas y cortocircuitos. Esta protección se realizará mediante interruptores automáticos con disparo de tiempo inverso para las sobrecargas y dispositivo instantáneo para cortocircuito.

Los dispositivos de protección se elegirán de modo que no perjudiquen la continuidad de alimentación del primario, mediante dispositivo de coordinación selectiva con el interruptor principal del cuadro de mando.

En resumen, se debe seleccionar la protección del primario del transformador adecuada, para evitar que esta corte el suministro, frente al disparo de una cualquiera de las protecciones de los circuitos del secundario. Pero garantizando que el transformador esta adecuadamente protegido contra sobrecargas y cortocircuito, mediante el interruptor automático adecuado.

Lo que en otro tipo de instalaciones es sencillo de realizar, en este caso es mas complejo ya que encontramos con serie de condicionantes, los cuales limitan el rango de soluciones o alternativas. Como que la potencia de salida del transformador no puede exceder los 7,5 KVA y algunos de los circuitos de salida precisan protecciones de mínimo 10 A.

Analicemos lo que sucede en este caso:

7.500 VA / 230 V = 32,60 A

Por lo tanto la protección adecuada del primario será un interruptor automático de 40 A y curva D. Que según la Guía de aplicación de la ICT-BT 22 publicada por el Ministerio de Industria, el disparo magnético de esta protección de curva D se producirá entre 10 y 20 veces de su corriente asignada. Es decir, para este caso, entre los 400 A y los 800 A.

De la misma forma, en el secundario con interruptores automáticos de 10 A y curva B, el disparo magnético se producirá entre 3 y 5 veces su corriente asignada, es decir entre 30 A y 50 A.

Ahora vamos a analizar el efecto sobre el primario, de un cortocircuito en el secundario, a través del transformador de aislamiento. Esto dependerá básicamente de la Vcc, tensión de cortocircuito, del transformador de aislamiento. Ya que la Icc, intensidad de cortocircuito, es proporcional a la In, intensidad nominal, y a la Vcc.

Icc = In x 100 / Vcc

Veamos el caso expuesto, cuando se produzca un cortocircuito en una toma de enchufe del secundario, la protección correspondiente no saltará hasta que la intensidad instantánea no llegue a un valor entre 30 y 50 A.

Tomando un valor medio de 40 A, y conociendo que la protección de primario dispara entre 400 A y 800 A, el transformador tiene que tener una Vcc, entre:

Vcc = 40 x 100 / 400 = 10 %

Vcc = 40 x 100 / 800 = 5 %

Por ello en los proyectos de salas de usos médicos, como quirófanos, desde hace casi 30 años en España, se están empleando transformadores de aislamiento que, además de cumplir la citada norma UNE 20-615, tienen tensiones de cortocircuito altas, del 8 al 10%.

Los cálculos exactos los realiza, la ingeniería eléctrica correspondiente, para cada sala, en función de: la potencia total, la protección máxima de los circuitos de salida, de las curvas de los fabricantes de las protecciones seleccionadas y de la Vcc del transformador de aislamiento.

Es por ello importante, que el dato de la Vcc, quede claramente especificado en el pliego de condiciones, para su cumplimiento por el contratista. De otro modo la selectividad, tan remarcada y exigida en el REBT, no se cumplirá.

Para evitar este grave problema podríamos pensar en colocar un interruptor automático sobre dimensionado, pero entonces tampoco cumpliremos el REBT, al no proteger adecuadamente el transformador. Tal como vamos a ver a continuación, a partir del mismo ejemplo anterior, puesto que si instalamos un transformador con una Vcc del 3%, en el primario se produciría una intensidad de corto circuito de:

Icc = In x 100 / Vcc = 40 x 100 / 3 = 1.333,33A

Es evidente que la protección del primario de 40 A curva D habrá disparado mucho antes, entre los 400 a 800 A, que la correspondiente del circuito secundario llegue a entre 30 A y 50 A. Para evitar esta no selectividad tendremos que aumentar la protección en primario, entre 133,3 A y 66,6 A, lo que es dejar el transformador totalmente desprotegido.

Conclusión

Que dos equipos cumplan una misma norma, no quiere decir que constructivamente sean iguales y que tengan las mismas características técnicas, la norma nos fija unos valores mínimos de cumplimiento general.

Es en el proyecto eléctrico donde se especificarán las particularidades de cada instalación y de los elementos que la componen. Por lo que si modificamos una cualquiera de estas características técnicas, hay que tener presente su influencia en el proyecto.

Por lo que, pedir un certificado de cumplimiento de normas y a partir de aquí seleccionar los materiales más económicos sin consultar al proyectista o sus cálculos, es un grave error, que puede poner en peligro a los usuarios de este tipo de instalaciones, los pacientes.

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