Sistemas eléctricos aislados en hospitales

En la medicina moderna la electricidad es un auxiliar muy importante; sin embargo, su uso representa un peligro potencial. Estudios estadísticos realizados en todo el mundo han demostrado que un gran número de accidentes y muertes en las salas de operación son provocados por descargas eléctricas, llegando a alcanzar niveles alarmantes. Éstos coinciden con la utilización cada vez mayor de equipo electromédico empleado en áreas de cirugía, diagnóstico y tratamiento de enfermedades

Por Mauricio Sierra Dupont

El sistema eléctrico aislado se utiliza en todas las áreas críticas (espacios categoría 1), lugares con procedimientos húmedos que no soporten la interrupción de energía y áreas con procedimientos invasivos, por ejemplo: salas de cirugía, de expulsión, terapia intensiva (adulto, infantil y neonatal), de cuidado coronario, áreas de choque, unidad de quemados y salas de procedimientos invasivos.

Las cifras evidencian que el aumento en el número de accidentes coincide con el crecimiento exponencial de equipo electromédico empleado en cirugía, diagnóstico y tratamiento de enfermedades.

Consciente de estos problemas, las áreas de ingeniería eléctrica y proyectos del IMSS, ISSSTE, SSA, apoyados por la Sociedad Mexicana de Ingeniería en Hospitales, han adoptado dentro de sus normas la instalación del sistema de distribución aislado de tierra, siguiendo la NORMA Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2012. Específicamente, el artículo 517 (Instalaciones en Establecimientos de Atención de la Salud), aplicable en todos los sanatorios, clínicas y hospitales en proceso de construcción o remodelación.

Necesidad del uso del circuito aislado en el quirófano
Hay aproximadamente 1 mil ohms de resistencia entre el corazón de un paciente y las partes externas del organismo.

  1. El umbral de percepción de un adulto es un milésimo de Amper. Esta corriente produce una sensación de hormigueo ligero en la yema de los dedos
  2. Entre 10 y 20 milésimo de Amper, la persona experimenta contracción muscular y es más difícil soltar el electrodo
  3. Una corriente de 50 miliamperios (0.050 amps) aplicada externamente provoca dolor, posiblemente desvanecimiento y agotamiento
  4. 100 miliamperios causa fibrilación ventricular
  5. Seis amperios pueden detener el corazón, pero una corriente aplicada directamente al miocardio, entre valores de 10 a 20 millonésimas de Amper puede inducir fibrilación ventricular
  6. Durante un procedimiento médico invasivo, se rompe y penetra la protección superficial de la piel del paciente, membranas, mucosas y córnea. Éstas técnicas de cirugía reducen la resistencia de cuerpo y por estar “conectado” al equipo electromédico, exponen al paciente a corrientes eléctricas sumamente pequeñas (50 a 100 microamperios) y muy peligrosas. Éstas, claro está, pueden causar fibrilación ventricular, paro respiratorio o cardíaco. Las microdescargas de este tipo pueden ser letales, sin causar daño en el tejido.

¿Cómo funciona el circuito aislado de tierra?
Para entender un sistema de energía aislado de tierra debemos examinar cualquier sistema convencional aterrizado puesto a tierra. Cabe recordar que en un sistema monofásico aterrizado, un conductor es la línea, otro el neutro y el conductor de tierra de seguridad. La energía fluye de la línea al neutro, que eventualmente conectará a tierra.

La energía eléctrica busca cualquier tierra para cerrar el circuito, por lo que tomará el camino más corto y de menor resistividad que, en ocasiones, puede ser a través del ser humano. Imaginemos qué sucede sobre un paciente anestesiado, incapacitado de tomar decisiones y efectuar acciones de autopreservación.

El circuito aislado de tierra consta de tres elementos:

  1. Transformador de aislamiento: Es un transformador de tipo multidevanado, con los devanados primario y secundario separados físicamente entre sí, en el que el devanado y los conductores no puestos a tierra del secundario están acoplados sólo inductivamente al devanado y conductores del primario, alimentados por un sistema eléctrico puesto a tierra.
  2. Monitor de aislamiento de línea: Según el artículo 517-160 de la NOM-001-SEDE-2012 es un instrumento de medición diseñado para comparar continuamente la impedancia de cada conductor vivo aislado de tierra del circuito eléctrico aislado, equipado con un circuito interconstruido para probar la alarma, sin incluir la corriente peligrosa de fuga del sistema aislado.
  3. Sistema equipotencial de conexión puesta a tierra: En las áreas de atención crítica, es difícil impedir el paso de corriente accidental desde el cuerpo del paciente a cualquier objeto o superficie metálica conectada a tierra, con las que la persona pueda tener contacto accidental. Si se presenta un problema especial con el corazón del paciente, en estas condiciones puede resultar electrocutado con diferencias de potencial de 5 milivolts y niveles de corriente tan bajos de 10 microamperios, por lo que se requiere protección adicional en las instalaciones eléctricas con la utilización de los sistemas eléctricos aislados instalados en las áreas de atención críticas con procedimientos invasivos.

Normatividad durante el proyecto y la instalación
Todos los hospitales de los sectores público, social y privado, sin importar su denominación, que tengan como finalidad la atención de pacientes que se internen para su diagnóstico, tratamiento médico, quirúrgico o rehabilitación deberán instalar y dar mantenimiento obligado (por los menos una vez al año) a los sistemas de energía aislados en las áreas críticas (espacios Categoría 1), según las Normas Oficiales Mexicanas que se enlistan a continuación: NOM-001-SEDE-2012, NOM-016-SSA3-2012, NOM-025-SSA3-2013, NOM-003-SCFI-2014, NOM-001-STPS-2008 y NOM-029-STPS-2011; así como las normas extranjeras NFPA 20, NFPA-70, NFPA-99, NFPA-101 y NFPA 110.

NOM-001-SEDE-2012, artículo 517-3. Definiciones
Espacios de atención del paciente. Son aquellos lugares o zonas de los establecimientos hospitalarios llamados anteriormente áreas de atención a pacientes, en las cuales se examina o se trata a los enfermos. Están clasificadas como espacios para cuidados básicos, es decir, de atención general, crítica o de soporte, pudiendo ser cualquiera de ellos clasificado como área de procedimientos húmedos.

Espacios de cuidados críticos. Son considerados como categoría 1, antes conocidos como cuartos de cuidados críticos, en el cual es probable que la falla de un equipo o un sistema provoque lesiones mayores, la muerte de pacientes, de las personas que están bajo su cuidado o de los visitantes. Son los servicios de atención especial tales como: terapia intensiva (adulto, pediátrica y neonatal), terapia intermedia, salas de operaciones, área de recuperación, cirugía de corta estancia, urgencias, tococirugía, unidades de cuidados coronarios, hemodiálisis y diálisis peritoneal, área de quemados, salas de angiografía, tomografía computarizada, de resonancia magnética, gabinete de radioterapia y/o áreas similares en las cuales los pacientes están sujetos a procedimientos invasivos y conectados a equipos médicos de alta tecnología energizados mediante contactos grado hospital. Los laboratorios clínicos, de citología y/o áreas donde se almacenan reactivos, medicamentos, vacunas, sangre y hemoderivados serán también consideradas de atención crítica.

Contactos grado hospital y equipos fijos. Todos los equipos y dispositivos médicos utilizados para la atención de los pacientes localizados dentro de una ubicación mojada o húmeda, deberán conectarse a contactos o salidas con protecciones especiales para minimizar los riesgos y los efectos de los choques y accidentes eléctricos por alguno de los medios siguientes:

  1. Un sistema eléctrico aislado que de forma inherente limite a un bajo valor la posible corriente originada al presentarse la primera falla a tierra, sin desconectar el suministro de energía de los equipos médicos
  2. Un sistema eléctrico aislado puesto a tierra debe contar con un dispositivo instalado que desconecte los equipos médicos automáticamente, en caso de que la corriente de falla a tierra exceda un valor de 6 miliamperios

Para determinar cuál de las protecciones antes mencionadas se debe utilizar, es necesario cumplir con lo indicado en el artículo 517-11 Criterios generales de instalación y construcción. Además, hay que considerar las consecuencias de que, al utilizar la protección, dejan de funcionar los equipos y dispositivos médicos conectados y, por consiguiente, el paciente pueda resultar afectado.

No obstante, los circuitos derivados que alimenten solamente al equipo terapéutico y de diagnóstico fijo, podrán alimentarse de un servicio normal puesto a tierra, ya sea monofásico o trifásico siempre que se cumpla con lo siguiente:

  1. El alambrado para los circuitos aislados y de los circuitos puestos a tierra no ocupen las mismas canalizaciones
  2. Todas las superficies conductoras del equipo y dispositivos médicos estén conectadas a un conductor de cobre aislado de puesta a tierra.
  3. Cuando se utilice un sistema eléctrico aislado, el equipo debe estar aprobado para este propósito e instalado de tal manera que cumpla con lo requerido en el artículo 517-160, mientras que para los requisitos de la instalación en albercas y tinas terapéuticas debe consultarse la sección F del artículo 680.
  4. En cuanto a las pruebas mínimas, los interruptores automáticos de falla a tierra y los contactos grado hospital, con este tipo de protección, deben probarse para que operen a valores menores de 6 miliamperios.

NOM-001-SEDE-2012, artículo 517-160. Sistemas de energía aislados
En las instalaciones cada circuito eléctrico aislado debe controlarse por un desconectador o un interruptor automático que tenga un polo para la desconexión de cada conductor vivo del circuito aislado. Esto con el fin de interrumpir simultáneamente los conductores vivos y toda la energía del circuito. Por su parte, un transformador de aislamiento no debe alimentar a más de una sala de operaciones o cama para atención crítica en áreas de terapia intensiva.

Los conductores de los circuitos aislados deben identificarse como se estipula a continuación:

  1. Conductor con aislamiento 1: color naranja con al menos una raya o banda continua de color distinto al verde, blanco o gris en toda la longitud del conductor.
  2. Conductor con aislamiento 2: color café con al menos una raya o banda continua de color distinto al verde, blanco o gris en toda la longitud del conductor.
  3. Para sistemas eléctricos aislados trifásicos, el tercer conductor con aislamiento deberá identificarse en color amarillo, con al menos una raya o banda continua de color distinto al verde, blanco o gris en toda la longitud del conductor.
  4. Cuando los circuitos aislados se conecten a contactos de 120 volts de una fase de 15 y 20 amperios, el conductor naranja con raya o banda continua debe conectarse a las terminales de los contactos para la conexión del conductor puesto a tierra del circuito.

NOM-001-SEDE-2012, artículo 517-63. Ubicación de los sistemas eléctricos aislados
Se debe instalar un sistema eléctrico aislado y su circuito alimentador dentro del local de aplicación de anestesia, siempre que se localice por encima del área peligrosa (clasificada) o dentro de una distinta a esta zona.

NOM-001-SEDE-2012, artículo 517-160. Monitor de aislamiento de línea
Debe diseñarse de tal manera que una lámpara señalizadora de color verde pueda verse fácilmente por las personas dentro de la sala de operaciones o áreas de agentes anestésicos inhalatorios, además de permanecer iluminada cuando el sistema esté adecuadamente aislado de tierra.

A su vez, el tablero de aislamiento se instalará dentro de la sala de operaciones para el personal médico y biomédico. En las áreas de cuidados intensivos, en cambio, se colocará lo más cercano a los pacientes en las cabeceras de las camas.

NORMA NFPA99
En EEUU, a diferencia de México, el Código Nacional Eléctrico (NEC), o la norma NFPA70, hace referencias a las normas NFPA99, NFPA20, NFPA101 y NFPA110, y nuestra norma  NOM-001-SEDE-2012 carece de estos apoyos que son fundamentales. Se espera que la edición 2018 de la NOM-001 lo corrija.

Por ello, muchos ingenieros proyectistas no saben que este documento existe y debe aplicarse al mismo tiempo. Por esto, es necesario mencionar algunos artículos importantes de la NFPA99, como:

NFPA Capítulo 4. Fundamentos

Establece los criterios para las categorías de servicios o sistemas de salud, basados en el riesgo para los pacientes, el personal médico y los visitantes a los hospitales.

NFPA Capítulo 4.1. Categorías de los sistemas de construcción
Aquí se definen cuatro niveles, basados en los riesgos para los pacientes o personal médico, así como cualquier otra persona que labore o visite el hospital. Las categorías de los sistemas son:

Categoría 1: los sistemas de las instalaciones en los que la falla de éstos pueda causar lesiones graves o la muerte de los pacientes, del personal médico o cualquier persona que labore o visite el hospital, deberán diseñarse para cumplir con los requisitos de la Categoría 1 del sistema, tal como se definen en este capítulo 517.

Categoría 2: los sistemas de las instalaciones en los que la falla de éstos pueda causar lesiones menores a los pacientes, personal médico, o cualquier persona otra que labore o visite el hospital, se diseñarán para cumplir con los requisitos de la Categoría 2 del sistema, tal como se define en este capítulo. Se espera que proporcionen un alto nivel de confiabilidad; sin embargo, se pueden tolerar limitaciones en la duración del tiempo de inactividad de los equipos sin un impacto significativo en la atención al paciente. Los sistemas de la Categoría 2 soportan las necesidades de los pacientes, pero no son críticos para el soporte de la vida.

Categoría 3: los sistemas de las instalaciones en los que la falla de éstos no es probable que cause lesiones a los pacientes o personal médico, o cualquier otra persona que labore o visite el hospital, pero que pueda causar incomodidad al paciente, deberán diseñarse para cumplir con los requisitos de la Categoría 3, tal como se define en este capítulo. Se espera la operación normal del sistema de construcción. Estos sistemas soportan las necesidades del paciente, pero la falla de dicho equipo no afectaría inmediatamente su cuidado. Asimismo, este tipo de equipo no es crítico para el soporte de vida.

Categoría 4: estos sistemas no tienen ningún impacto en la atención al paciente y no serían percibidos por las personas en caso de falla.

NFPA Capítulo 6. Sistemas Eléctricos
En ese apartado se enlistan:

  • Los circuitos esenciales para la seguridad de la vida
  • La iluminación de las vías de salida de acuerdo con la norma NFPA 101
  • Salida y señales de acuerdo con la norma NFPA 101
  • Sistemas de comunicaciones del hospital que se utilizan para la emisión de las instrucciones durante condiciones de emergencia

Por su parte, los sistemas eléctricos aislados en áreas críticas deben ser alimentados desde el circuito crítico, de tal modo que en 10 segundos se restablezca la energía a todos los receptáculos de los sistemas eléctricos aislados.

Es recomendable proporcionar lámparas con baterías en salas de parto, de radiología y de operación, donde la pérdida de la iluminación debido a una falla del suministro eléctrico pueda constituir un peligro grave e inmediato a un paciente sometido a cirugía o a un procedimiento invasivo.

En cuanto al circuito de equipos, este deberá estar conectado a los equipos descritos desde el apartado 6.4.2.2.5.3 hasta 6.4.2.2.5.4. de la NFPA-99. Y, al tratarse de los procedimientos invasivos, es decir, aquellos que penetran en la piel, membrana, mucosa o córnea, y que se realizan en un campo aséptico, se debe consultar el apartado 3.3.81 de la edición 2012 de la NFPA99 y la edición 2017 de la NFPA 70.

Mantenimiento
Este punto es de vital importancia para el buen funcionamiento del sistema eléctrico aislado y depende de que el cuerpo biomédico y el equipo médico reporten oportunamente cuando alguno de los indicadores ha dado la señal de alarma.

Para lograrlo, debe capacitarse al personal de que el monitor de aislamiento de línea es un dispositivo para prevenir una situación de peligro. Si este emite una alarma durante una intervención quirúrgica se podrá continuar con la operación, pero es indispensable reportarlo al departamento de mantenimiento.

La norma de la Secretaria de Salud NOM-SSA-3-2012 establece las características mínimas de infraestructura y equipamiento de hospitales y consultorios de atención médica especializada. En el apartado 5.1.13 indica que es necesario llevar a cabo el mantenimiento preventivo y correctivo de la infraestructura física, instalaciones y equipamiento electromecánico del establecimiento, de acuerdo con los estándares, su vida útil y las necesidades de la unidad operativa; asimismo, hay que registrarlo en las bitácoras de control.

El personal que opera los equipos está obligado a comprobar documentalmente haber recibido capacitación en el uso, conservación y mantenimiento de los equipos que opera, según corresponda. Por su parte, la NOM-001-SEDE-2012, en el artículo 517-160 establece que el sistema eléctrico aislado deberá probarse antes de su puesta en operación y después de que exista una falla que encienda la luz roja y opere la señal audible.

Específicamente, en el artículo 517-160 se detalla las pruebas periódicas que son necesarias, bajo un programa y de modo que resulten aceptables a la autoridad competente, para asegurar que los sistemas se mantienen en condiciones adecuadas de funcionamiento. El sistema eléctrico aislado tendrá que probarse y registrar los resultados en la bitácora de control, tal y como lo señalan las secciones 5.1.5 y 5.1.13.1 de la NOM-016-SSA3 vigente.

A su vez, los sistemas eléctricos aislados con todos los circuitos alambrados, los contactos grado hospital y equipos fijos instalados deben ser probados antes de su puesta en operación, cuando exista evidencia de daño y después de cualquier reparación, en intervalos no superiores a seis meses, registrando los resultados de las pruebas en la bitácora de control permanente y constatando la fecha, cuarto o área de prueba, con la indicación si las partidas cumplieron o fallaron.

Descripción de las pruebas

  1. Que la impedancia capacitiva y resistiva a tierra de cualquier conductor de un sistema eléctrico aislado debe exceder los 200 mil Ohms una vez instalado y, posteriormente, en uso
  2. Que el monitor de aislamiento de línea del sistema aislado no deberá alarmarse para corrientes peligrosas de falla de menos de 3.7 miliamperios ni para corrientes peligrosas totales en el umbral de los 5 miliamperios
  3. Que los interruptores de falla a tierra y los contactos con este tipo de protección operen a menos de 6 miliamperios
  4. Que la tensión medida bajo condiciones de no fallas, entre un punto de referencia a tierra y la superficie conductiva expuesta del equipo fijo instalado dentro de la vecindad del paciente, no exceda de 20 milivolts
  5. Que el límite de la impedancia medida entre un punto de referencia a tierra y la terminal para conexión a tierra de los contactos instalados dentro de la vecindad del paciente sea de 0.1 Ohms
  6. Que la corriente de fuga de los equipos de utilización conectados con cordón y clavija, utilizado en la vecindad del paciente, no exceda los 300 microamperios
  7. Que los equipos conectados en forma permanente dentro de la vecindad del paciente, no exceda los 5 miliamperios, probados antes de que se instalen y de que estén conectados a tierra
  8. Que la resistencia del conductor para puesta a tierra de los equipos de utilización, medida desde el chasis o envolvente del equipo hasta la terminal (espiga) para enchufar al contacto sea de 0.15 Ohms para fabricantes y de 0.5 Ohms en campo
  9. Que los pisos conductivos tengan una resistencia promedio menor a 1 millón de Ohms y no inferior a un promedio de 25 mil Ohms
  10. Que se mantenga la polaridad de las conexiones en los contactos y éstos sean físicamente integrados; además de que la fuerza de retención de los conectores de línea y el de puesta tierra no sea menor a 115 gramos
  11. Que se mantenga la continuidad eléctrica, entre el punto de puesta a tierra localizado en la vecindad del paciente con todas las partes metálicas expuestas de equipos e instalaciones y las terminales de conexión a tierra de los contactos instalados
  12. Que el tablero del sistema eléctrico aislado y sus componentes, operen y proporcionen resultados de acuerdo a su diseño, con base en los manuales, instructivos y especificaciones técnicas de los fabricantes, cumpliendo con su instalación, operación, mantenimiento, ajustes y pruebas
  13. El monitor de aislamiento de línea debe ser probado después de su instalación y antes de su puesta en servicio, para esto, cada línea energizada del sistema eléctrico aislado debe conectarse a tierra sucesivamente, a través de una resistencia con valor de 200 por los volts medidos entre las líneas del sistema aislado. Las alarmas de peligro audibles y visibles

Finalmente, es responsabilidad de la administración del hospital implantar y mantener un programa de pruebas regulares a los sistemas eléctricos aislados.

Todo este conjunto de medidas están encaminadas a crear consciencia entre los ingenieros, instaladores y proyectistas acerca de las buenas prácticas de construcción o remodelación de un quirófano, ya que un sistema sin el mantenimiento adecuado está condenado a no cumplir con su propósito que, en este caso, es la protección de la vida humana.

 

Mauricio Sierra Dupont
Estudió Ingeniería Mecánica Electricista en la Universidad Iberoamericana y cuenta con una Maestría en Administración de Empresas por el ITESM. Es fundador y director general de Dupont Elektric México. Cuenta con una amplia experiencia en la aplicación de las NFPA 70 artículo 517, NFPA99 y NFPA101, así como en las normas de Secretaría de Salud NOM-016 y NOM-025