Articulo SAIs en Instalaciones Hospitalarias

7/29/2019 Articulo SAIs en Instalaciones Hospitalarias

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SISTEMAS DE ALIMENTACION ININTERRUMPIDA

INSTALACIONES HOSPITALARIAS



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INDICE1.- INTRODUCCIÓN

2.- CONCEPTOS TÉCNICOS RELACIONADOS CON UN SAI2.1.- ¿QUÉ ES UN SAI?2.2.- PARTES FUNDAMENTALES DE UN SAI2.2.1.- RECTIFICADOR2.2.2.- BATERÍAS2.2.3.- INVERSOR2.2.4.- BY-PASS ESTÁTICO Y MANUAL

3.- TIPOS DE SAIS

3.1.- OFF-LINE3.2.- INTERACTIVO3.3.- DOBLE CONVERSION

4.- CONFIGURACIONES DE SAIS4.1.- SAI INDIVIDUAL4.2.- SAI PARALELO REDUNDANTE4.2.1.- PARALELO DISTRIBUIDO4.2.2.- PARALELO CENTRALIZADO4.2.3.- PARALELO CENTRALIZADO HFC4.2.4.- CONFIGURACION REDUNDANTE EN LAS LINEAS: SISTEMA SAI + SISTEMAS DETRANSFERENCIA ESTATICA STS “CROSS”

5.- CASOS PRACTICOS5.1.- SELECCION DE UNA INSTALACION DISTRIBUIDA O CENTRALIZADA5.2.- OPTIMIZACION DE LA POTENCIA DEL SAI5.3.- DIMENSIONADO Y MANTENIMIENTO DE LA BATERIA5.4.- DETERMINACION DE LAS CARACTERISTICAS DEL SAI. BY-PASS ESTATICO YMANUAL

6.- CONCLUSIONES

Para más información sobre SAIs, puede dirigirse a:

CHLORIDE España S.A.U.e-mail: [email protected]

http://www.chloridepower.comO a su delegación más cercana

(ver datos en última hoja)



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1 INTRODUCCION

Los continuos avances tecnológicos tienen un claro reflejo en los avances en materia de

medicina. El desarrollo e implantación de sofisticados equipos electrónicos es una práctica

habitual en nuestros hospitales y gracias a ellos se mejora día a día todas y cada una de laslabores que se desarrollan en un hospital, desde la adquisición y registro de datos de los

pacientes, pasando por los diagnósticos, intervenciones quirúrgicas y finalmente en el proceso

de rehabilitación, por mencionar algunos.

Sin embargo, estos nuevos equipamientos, imprescindibles en cualquier hospital, se

caracterizan, entre otros aspectos, por su total dependencia de un suministro eléctrico de gran

calidad y disponibilidad.

En este sentido, una instalación eléctrica adecuada es la única forma de garantizar un

suministro eléctrico de calidad. Una parte fundamental de esta instalación eléctrica es el

Sistema de Alimentación Ininterrumpida “SAI”, el cual, en conjunción con el resto de los

elementos de la instalación (alimentación alternativa, grupo generador, protecciones, etc.),

representa la solución capaz de ofrecer dicha calidad de onda necesaria para los equipos

médicos, frente a las perturbaciones de la red comercial (microcortes o cortes prolongados del

suministro, variaciones de frecuencia, oscilaciones de la tensión, distorsión armónica, etc.).

Como se deduce de lo anteriormente dicho y aunque parezca obvio, debemos ser conscientesde la importancia de la alimentación eléctrica, sobre todo en aquellas aplicaciones críticas,

situación que se recoge en el nuevo Reglamento de Baja Tensión, en lo que respecta a los

hospitales, al definir no solo los quirófanos como áreas de riesgo, sino en general todos

aquellos sistemas de asistencia vital.



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2 CONCEPTOS TÉCNICOS RELACIONADOS CON UN SAI

2.1.- ¿Qué es un SAI?

SAI son las siglas de Sistema de Alimentación Ininterrumpida. Es decir, se trata de un sistema

que permite garantizar el suministro de energía, de forma continuada, evitando los cortes y

otras anomalías que se producen en la red eléctrica. Esto permite asegurar que los equipos

protegidos por el SAI tienen siempre una tensión adecuada a sus características, dentro de los

márgenes de valor eficaz y frecuencia establecidos.

Tal como su nombre refleja, los SAI deben ser capaces de almacenar energía para cederla en

caso de fallo de la red comercial, esta función la realizan las baterías. Dado que las baterías

son elementos que traban con tensión continua, debe haber un elemento dedicado a

recargarlas, dicha función la realiza el rectificador / cargador de baterías. Así mismo, el SAI

debe ser capaz de proporcionar una tensión alterna que alimente las cargas críticas, dicha

función la realiza el inversor. Igualmente, los SAI deber ser capaces de proporcionar un camino

alternativo, en caso de que el inversor deje de funcionar, bien por sobrecarga, o fallo del

mismo, dicha función la realiza el by-pass estático y el manual, más orientado a labores de

mantenimiento. De esta forma se definen los bloques básicos de un SAI

2.2.- PARTES FUNDAMENTALES DE UN SAI

Veamos en más detalle cada unos de estos bloques que componen un SAI:

2.2.1.- Rectificador/Cargador

Puede considerarse el siguiente esquema como típico para un SAI. En dicho esquema están

identificados los elementos fundamentales.



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El rectificador es el elemento que se encarga de transformar la tensión alterna proveniente de

la red eléctrica en tensión continua. En función de la topología del SAI, este elemento puede

tener dos funciones:

a) Mantener las baterías cargadas, para asegurar el mayor tiempo de autonomía

posible (todas las topologías de SAIs).b) Proporcionar al inversor la energía necesaria para que éste alimente a la carga (sólo

los SAIs del tipo Doble Conversión)

El funcionamiento del rectificador es el siguiente: cuando hay tensión de red presente, el

rectificador se encarga de mantener las baterías completamente cargadas. Para ello mantiene

las baterías en su tensión de flotación, evitando así que se descarguen. Si las baterías se

hayan descargadas, debido, por ejemplo, a un fallo de red, el cargador, automáticamente, las

recargará, mediante una curva UI (cuando las baterías están muy descargadas, la recarga es a

corriente constante, y más adelante, a tensión constante).

Si el SAI es del tipo doble conversión, cuando hay red presente, el rectificador proporciona,

además, energía al inversor para que éste alimente la carga.

2.2.2.- Baterías:

Las baterías son el elemento que utiliza el SAI para almacenar la energía con la que alimentaráa la carga en caso de que la tensión de la red no sea de la calidad exigida. Por ello es

importante asegurar que las baterías cuenten con un ambiente óptimo, con objeto de

aprovechar al máximo su vida útil y su capacidad.

Es de especial importancia mantener la temperatura de las baterías en unos niveles

adecuados, ya que se trata de elementos muy sensibles a este factor ambiental. La

temperatura óptima recomendable se centra entorno a los 20ºC. Así mismo, es importante que

el SAI se adapte a los cambios de temperatura para no acortar la vida útil de las baterías. La

tensión de flotación de las baterías varía en función de la temperatura. Así pues el SAI debe

ser capaz de modificar dicha tensión de flotación a medida que varía la temperatura. Esto



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redunda en una mayor duración de las baterías y un mayor rendimiento del equipo. Además,

permite asegurar en todo momento que se cuenta con la máxima autonomía.

2.2.3.- Inversor:

El inversor se encarga de fabricar la onda senoidal con la que el SAI alimenta a las cargas que

protege. Cuando hay tensión de red, el inversor se mantiene sincronizado con ella. De este

modo pueden realizarse transferencias desde el inversor a la red, o viceversa, de modo

instantáneo, y sin problemas de inversión de fase.

El inversor se alimenta de una tensión continua, proporcionada por las baterías (cuando la

tensión de entrada está fuera de tolerancias), o por el rectificador (cuando la tensión de entrada

es de la calidad requerida) en los equipos de doble conversión. (conmutaciones a alta

frecuencia). Para regular la forma de onda de salida y sus parámetros asociados (valor eficaz,

etc.), el inversor utiliza una tecnología denominada PWM o “modulación por anchura de pulso”.

En función del equipo podremos hacer trabajar al inversor a la frecuencia de la red 59/60 Hz, o

incluso a frecuencias diferentes: Red de entrada 60 Hz, salida 50Hz, de forma que el inversor

trabaje como cambiador de frecuencia.

2.2.4.- By-pass estático y manual.



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El by-pass permite que la carga sea alimentada por la red auxiliar del SAI en aquellos casosen los que el inversor se pare bien por sobrepasar el límite de sobrecarga bien por avería del

mismo. Esto permite, por ejemplo, que ante una sobrecarga el SAI pase a alimentar la carga

mediante la entrada auxiliar, para proteger el inversor. Una característica del by-pass estático

es que tienen un funcionamiento “made – before – break”, es decir, que no se interrumpe en

ningún momento la alimentación de la carga.

El by-pass manual o de mantenimiento consiste en un interruptor manual cuya finalidad

principal el permitir labores de mantenimiento del SAI sin necesidad de interrumpir el suministro

eléctrico de las cargas. Un ejemplo sería el uso del by-pass manual para realizar un cambio de

tarjetas en el SAI. Lógicamente, cuando la carga está alimentada a través del by-pass manual,

queda sin protección contra fallos en la tensión de alimentación. Siguiendo una secuencia

adecuada es posible alimentar la carga sin corte alguno a través del by-pass manual.

Igualmente dispone de protecciones adecuadas para evitar la paralelización de la red auxiliar

con el inversor.



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3 TIPOS DE SAIS

Es evidente que no todos los equipos eléctricos tienen las mismas características en lo que a

requisitos de tensión de entrada se refiere. Algunos aparatos pueden soportar microcortes,

ciertas variaciones del valor eficaz de tensión de entrada, y pequeños cambios de frecuencia.

Otros, en cambio, son más sensibles a estas perturbaciones, por lo que requieren un mayor

nivel de protección.

Es por ello que existen diversos tipos de SAIs, permitiendo ofrecer la protección adecuada

ajustando el coste de dicha protección.

3.1.- Off-Line:

En este tipo de SAIs, la carga está alimentada directamente por la red eléctrica a través de

unos filtros contra picos de tensión. En caso de que la red eléctrica no sea adecuada paraalimentar las cargas, un conmutador transfiere la carga desde la red eléctrica al inversor. Éste

alimenta a la carga hasta el momento en que la tensión de la red vuelve a tener la calidad

necesaria. Con esta topología, el rectificador se encarga únicamente de mantener las baterías

en flotación, o de recargarlas si fuese necesario.

Esta configuración permite un alto rendimiento en funcionamiento normal, ya que no hay

elementos disipativos entre la carga y la red eléctrica. El consumo sería el necesario para la

carga de las baterías.

El inconveniente es que también presenta un menor grado de protección frente a microcortes y

variaciones de frecuencia: la tensión de salida es la misma que la de entrada.

Salida(AC)

Batería (DC)

Inversor

(DC/AC)

Cargador Batería(AC/DC)

FiltroProteccióncontra picos

3.2.- Interactivo:

En este caso, la carga también está alimentada por la red eléctrica. La diferencia, es que existe

un elemento acondicionador, que permite una mayor calidad de la tensión de salida en lo que

respecta a la tensión. Este sistema permite regular la tensión de salida, de modo que tenga un

valor más constante, con lo que la tolerancia de la tensión de entrada podría ser mayor, para



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una misma tolerancia de tensión de salida. Además, incorpora la función de filtrado, que

permite disminuir el ruido proveniente de la red eléctrica.

Batería (DC)

Estabilizador

(AC/AC)

FiltroProtección

contrapicos

Inversor

(DC/AC)

Cargador Batería

(AC/DC)

3.3.- Doble conversión:

Este tipo de SAIs es el que proporciona el mayor grado de protección, ya que la carga es

alimentada continuamente por el inversor. Esto garantiza que tanto la frecuencia como la

tensión de salida sean independientes de la entrada.

Ahora el rectificador no sólo debe cargar las baterías, sino que, además, debe proporcionar la

corriente que necesita el inversor. Por tanto, un mayor grado de protección de la carga se ve

penalizado con un mayor coste y un menor rendimiento. Al igual que en los casos anteriores,

cuando la tensión de entrada sale de tolerancias, son las baterías las que proporcionan la

energía para la carga.

Inversor

(DC/AC)

Int. Est.

(AC/AC)

Rectificador

(AC/DC)

EntradaPrincipal

(AC)

EntradaAuxiliar

(AC)

Batería (DC)

By-Pass manual

(AC/AC)

Inversor

(DC/AC)

Int. Est.

(AC/AC)

Rectificador

(AC/DC)

Batería (DC)

By-Pass manual

(AC/AC)



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4 CONFIGURACIONES

Según las necesidades de consumo y grado de protección, es posible utilizar SAIs en

diferentes configuraciones:

4.1.- Configuración Individual:

Es la más sencilla, y consiste simplemente un único SAI que protege las cargas. La autonomía

que proporciona el SAI depende por una parte del número y capacidad de las baterías

utilizadas y por otra del rendimiento del inversor. En caso de fallo del inversor, el SAI tratará de

alimentar la carga a través del by-pass automático. En caso de que falle completamente el SAI

se podrá utilizar el by-pass manual para alimentar temporalmente la carga y poder realizar

labores de mantenimiento dentro del SAI, aunque se deberá tener en cuenta que la carga no

dispondrá de protección frente a fallos en la red.

4.2.- Configuración paralelo redundante:

Este tipo de configuraciones persiguen aumentar la disponibilidad de las. Consiste en utilizar

dos o más SAIs en paralelo, de tal forma que exista un cierto grado de redundancia en la

configuración (N+1, N+2, N+Y, etc.), donde N es el número de SAI necesarios para alimentar la

carga e Y es el número de SAI redundantes. Esto permite que, en caso de fallo de uno de los

SAIs, la carga pueda seguir alimentada por el sistema SAI paralelo restante. Existen varias

configuraciones:

4.2.1.- Paralelo Distribuido:

Esta configuración utiliza varios SAIs conectados en paralelo, cada uno, incluyendo todos los

elementos típicos de un SAI individual, incluyendo por lo tanto el by-pass estático y manual..

Lógicamente, los SAIs así conectados deben estar preparados para operar de modo

coordinado. Si por algún motivo la carga debe ser alimentada directamente desde la red

eléctrica, se hace a través de todos los by-pass estáticos de los SAIs que estén en paralelo.

Inversor

Int. Est.Rectificador

Batería

Inversor


Batería



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4.2.2.- Paralelo Centralizado:

La diferencia fundamental con la configuración anterior es la utilización de un by-pass estático

general para el sistema, que sirve para alimentar la carga desde la red auxiliar. Ahora cada SAI

individual no precisa de un By-pass estático propio, por lo que o bien está inhibido o bien no lo

incorpora. Lógicamente, el conmutador estático general deberá estar dimensionado para

suministrar toda la potencia que requiere la carga.

InversorRectificadorBatería

InversorRectificadorBatería

4.2.3.- Paralelo HFC:

En esta configuración se combinan las dos posibilidades anteriores, existe un by-pass

centralizado y adicionalmente los by-passes de cada equipo están activos.. De esta forma en

caso de que sea preciso pasar a by-pass, todos los by-pass entrarán en funcionamiento, el

general y los individuales de cada SAI. Esto permite, en caso de cortocircuito en la salida,

proporcionar una mayor corriente instantánea de cortocircuito, y como resultado, una mayor

selectividad de las protecciones aguas abajo del SAI. De esta forma es más sencillo coordinar

el funcionamiento de las diversas protecciones eléctricas, mejorando la respuesta del sistema

antes cortocircuitos y sobrecargas aguas abajo del SAI.



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Inversor


Batería

Inversor


Batería

4.2.4.- Configuración redundante en las líneas: Sistemas SAI + Sistemas

de Transferencia Estática STS “CROSS”

La utilización de un SAI o un sistema paralelo, incrementa la fiabilidad de la fuente de energía

protegida, sin embargo no protege frente a problemas en la instalación eléctrica aguas abajo

del SAI. Así por ejemplo podemos tener una carga crítica alejada del SAI, de forma que si seproduce un corte en la línea, dicha carga dejará de ser alimentada independientemente de lo

sofisticado del SAI.

Para evitar este tipo de problemas Chloride presenta el concepto de redundancia en las líneas

de alimentación. Hemos logrado redundancia en las fuentes a través de la paralelización de

SAIs y ahora podemos extender este concepto a las líneas de distribución, para ello

simplemente tenemos que instalar, lo más cerca posible de las cargas críticas los denominados

Sistemas de Transferencia Estáticos “CROSS” los cuales permitirán seleccionar de forma

automática e inteligente entre dos líneas diferentes.

Las ventajas ofrecidas por estos equipos frente a los tradicionales conmutadores mecánicos

son claras: ofrecen una inteligencia capaz de seleccionar entre una alimentación u otra en

función de la calidad de las mismas (históricos, etc.) a la vez que al tratarse de sistemas

totalmente electrónicos, su velocidad de conmutación permite realizar transferencias sin corte

para la carga, a la vez que su fiabilidad se incrementa de forma sustancial al no incorporar

elementos mecánicos.



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Sistemas de Transferencia Estáticos STS “CROSS”



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5 CASOS PRACTICOS.

Una vez visto los diferentes elementos que conforman un SAI, vamos a ver algunos aspectos

prácticos relacionados con la elección y mantenimiento de un SAI.

5.1.- SELECCION DE UNA CONFIGURACION DISTRIBUIDA O CENTRALIZADA

Chloride dispone, en función de las diferentes topologías, de equipos individuales con

potencias comprendidas entre los 300 VA y 800 kVA. Este rango es tan amplio que cubre

prácticamente todas las posibles aplicaciones que puedan surgir en una instalación real, sin

embargo, puede surgir la duda a la hora de diseñar una instalación entre elegir una

configuración centralizada (un único equipo de gran potencia) o una configuración distribuida

(múltiples equipos de menor potencia). La respuesta no es sencilla y depende en cada caso de

diferentes aspectos, entre ellos, la propia instalación, la flexibilidad perseguida, el presupuesto

económico, etc.

Consideremos por ejemplo una instalación hospitalaria, donde se tienen unas áreas bien

diferenciadas tales como: Quirófanos y salas de intervención, Salas de curas, Laboratorios,

Dpto. administración, etc. Como es lógico cada una de estas zonas tiene unas necesidades

bien diferenciadas en tanto a autonomías, prestaciones, etc., por lo que una solución distribuida

puede adecuarse más favorablemente a las necesidades de cada una de estas áreas a la vez

que preserva la independencia de las mismas evitándose de esta forma que un fallo en una

zona afecta a otras áreas de trabajo. Esta situación es fundamental por ejemplo para una

correcta operación de los quirófanos.

Por supuesto se pueden considerar diferentes grados de descentralización para la

configuración de los SAIs instalados, por lo que un factor determinante a la hora de limitarlo

será el coste de la instalación. Supongamos por ejemplo una instalación que de forma global

precisa una potencia de 800 kVA y veamos cual es el coste de la misma en función de la

potencia de los equipos que utilicemos.

Supongamos los siguientes precios orientativos para los SAIs cuyas potencias utilizaremos

como ejemplo:

Potencia( kVA)

Precio orientativo(Euros)

Nº de equiposnecesarios

Coste totalde la instalación

800 120600 1 120.600400 67600 2 135.200200 43700 4 174.800100 22300 8 178.400

40 12800 20 256.00020 10500 40 420.00010 8400 80 672.000



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Tabla 1. Costes equipos

Fig. 1 Curva coste / Modelo de equipos

Como se puede apreciar por el gráfico anterior, el coste de los SAIs en su conjunto, se

incrementa considerablemente conforme se utilizan equipos de potencia más pequeña.

Paralelamente al coste del propio equipo habría que realizar un análisis de costes de

instalación y mantenibilidad para de esta forma con una visión global determinar el grado de

distribución más optimo valorando los diferentes pros y contras.

Fig. 2 Curva coste mantenimiento / Número de equipos

Comparativa coste SAIsSistema Distribuido / Centralizado

0100.000200.000300.000400.000500.000600.000700.000800.000

0 200 400 600 800

Potencia equipos

C o s t e ( E u r o s )

Nº de equipos

Coste demantenimiento

Costes de mantenimiento Vs Número deSAIs



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5.2.- OPTIMIZACION DE LA POTENCIA DEL SAI

Uno de los parámetros fundamentales que determinan la correcta elección de un SAI es la

potencia de los equipos críticos a alimentar. Se deberá tener en cuenta no solo la potencia

actual sino también las previsiones de crecimiento futuro. En este sentido se debe tener en

cuenta que aunque el inversor de un SAI tiene una cierta capacidad de sobrecarga, no debería

trabajar con un nivel de carga superior al 75%, de forma que ante sobrecargas puntuales, estas

se puedan asumir sin ningún riesgo.

Igualmente se debe tener en cuenta la posibilidad que ofrecen algunos SAIs para:

1.- Actualizar su potencia a la de un equipo superior con ligeras modificaciones

2.- Trabajar en paralelo con equipos que se instalarían en el futuro solucionando de esta forma

la demanda futura.

Si bien el punto 2 es una solución posible, no es siempre la más recomendada ya que a nivel

de fiabilidad es preferible disponer de un único SAI de potencia mayor, que dos SAIs de

potencia menor trabajando en paralelo no redundante.

En lo que respecta a las aplicaciones hospitalarias se debe mencionar que existen equipos

médicos que presentan dos consumos diferenciados en función del estado del equipo, por

ejemplo equipos de tomografía, rayos X, resonancia magnética, los cuales durante el proceso

de exploración pueden tener un consumo de 6 a 8 veces el consumo en condiciones normales.

Por este motivo se pueden estudiar dos tipos de soluciones:

Solución completa: Un SAI alimentará el sistema completo permitiendo en caso de fallo de red

desarrollar y finalizar una exploración durante el tiempo de

autonomía del SAI.

Solución intermedia: Siempre y cuando no suponga un riesgo

para el paciente, en función de la aplicación en cuestión , se

podrá optar por un SAI de potencia menor, de forma que se

alimenten solamente alimentará aquellas secciones de la máquina más críticas

salvaguardando por ejemplo los sistemas informáticos de adquisición de datos, etc.

Ejemplo 1: Sistema de Hemodinámica

Se ha considerado una aplicación real en funcionamiento en los Hospitales de Can Ruti y Parc

Taulí , donde se han protegido sendos sistemas de hemodinámica. Debido a lo crítico de las

operaciones que tienen lugar, una alimentación eléctrica de calidad es vital, evitándose de esta

forma situaciones de riesgo vividas en el pasado debido a la interrupción del suministro

eléctrico en medio de una intervención con catéteres introducidos en las arterias coronarias.



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Algunos fabricantes de este tipo de equipos médicos contemplan como una opción el introducir

un sistema de alimentación complementaria fiable, pero en realidad se debería considerar

estas salas como áreas de riesgo, definidas en el nuevo Reglamento como salas de

intervención, y asimismo considerar al equipo de Hemodinámica como un equipo de asistencia

vital.

Estos equipos utilizados en operaciones del corazón, disponen de tres secciones internas

diferenciadas, una de ella de gran consumo como consecuencia de labores de escaneado. En

los casos indicados el pico de consumo se dispara a por encima de las 100 kVA como

consecuencia de la realización de procesos de escaneado.

La solución aportada por Chloride consiste en un SAI de

pequeña potencia (30 KVA) y un sistema de

transferencia de cargas electrónico CROSS de 170 KVA.

Con red presente el SAI alimenta una parte del equipo

permitiendo realizar todas aquellas funciones salvo la de

escaneado que en principio se considera como poco

crítica en el proceso de operación y que es alimentada a

través del Sistema de Transferencia a través de la red

eléctrica. En caso de fallo del suministro eléctrico el Sistema de transferencia CROSS informa a

la máquina a través de contactos libres de tensión del fallo de red, la cual inhibe la parte de

potencia pasando el SAI a alimentar el resto de dicha sección que si debe estar protegida

adecuadamente.



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Evidentemente se podría alimentar todo el conjunto con un único SAI de 150 KVA, por ejemplo,

sin embargo esta solución además de no introducir un nivel de seguridad superior, supondría

una relación coste prestaciones en principio inferior a la adoptada de acuerdo al esquema

indicado.

Ejemplo 2: Máquina de Resonancia Magnética

En las máquinas de resonancia magnética MR, podemos distinguir también diferentes

secciones en función del consumo y de la criticidad de dicho sección. De esta forma se

detectan picos de consumo de entre 6 a 10 veces. De esta forma para optimizar el uso del SAI

se ha optado por utilizar un SAI para la parte de control y sistemas de salvaguarda de la

información, así como también para la parte de refrigeración, ya que un fallo en dicho sistema

podría dar lugar a una avería en la máquina:

CHLORIDEDibujado

ESQUEMA ELÉCTRICO

Aprobado Fecha

Dibujo Número:

Revisión: 2

Hoja 1 de 3

3 F

+

N

PASO 1

En condiciones normales de red, el CROSSalimenta la máquina de Hemodinámica por la Línea1 y el SAI alimenta la parte de la Máquina cuyofuncionamiento es Crítico.

RED ELÉCTRICA

MÁQUINA HEMODINÁMICA

CROSS 250A

SAI30-50 KVA

3 F

+

N

3 F

+

N

3 F

+

N

3 F

+ N

3 F

+ N

1 2 PASO 2

En fallo de red, se activan las señales básicas delCROSS, las cuales, generan la señal necesaria paradesconectar la parte de "alto consumo" de laMáquina de Hemodinámica.

PASO 3

Al mismo tiempo, el CROSS conmuta a la línea 2procedente del SAI, de manera que todas lasfunciones críticas de la Máquina de Hemodinámicapermanecen protegidas durante el fallo de red.

8 = Avería Fuente de Reserva

6 = Avería Fuente Prioritaria

9 = Fuente Fuera de Sincronismo

7 = Sobrecarga

5 = Común



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De esta forma podemos ver que con un adecuado análisis de la potencia de cada sección y de

la necesidad real de un suministro ininterrumpido, se pueden diseñar soluciones más optimas

tanto en coste como en espacio, etc., sin las cuales seguramente peligraría la rentabilidad y por

lo tanto viabilidad de una instalación de este tipo.

5.3.- DIMENSIONADO Y MANTENIMIENTO DE LA BATERIA

A la hora de especificar las características necesarias del SAI requerido, se debe prestar

atención a la autonomía que deba prestar dicho sistema en función de la carga a alimentar. En

este sentido se deben evaluar diferentes aspectos:

1.- Presencia de una red comercial alternativa

1.- Presencia de un grupo generador

2.- Tipo de carga a alimentar.

3.- Consecuencias de que se llegue al final de la autonomía de las baterías

En función de dichos parámetros se deberá elegir la autonomía del equipo. Se debe recordar

asimismo que el sistema de baterías puede representar un porcentaje importante del precio del

SAI, por lo que un sobredimensionamiento innecesario de la autonomía del equipo dará lugar a

un coste excesivo del equipo. Por el contrario una autonomía inferior a la necesaria puede dar

lugar a graves consecuencias tanto económicas como humanas como consecuencia del corte

de suministro por agotamiento prematuro de las baterías.

Tal como se ha mencionado anteriormente, la batería dada su función, representa una parte

vital de un SAI. Si la batería no es capaz de proporcionar la energía necesaria el SAI perderá

su función de Sistema de Alimentación Ininterrumpida, por ello es de capital importancia cuidar

dicho elemento y asegurar su perfecto estado en cada instante. En este sentido uno de los

factores que más influyen en la vida del sistema de baterías es la temperatura ambiente a la

que se encuentran. Los fabricantes de baterías recomiendan para una máxima duración de la

Sistema derefrigeración

Sistemas de controlSYNTHESIS TWIN 15 kVA

SISTEMA MR



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batería que la temperatura ambiente no supere los 25ºC e indican asimismo que por cada

incremento de 10ºC por encima de los 20ºC, la vida de la batería se reduce a la mitad:

VIDA DE LA BATERIA

10 AÑOS 8 AÑOS 5 AÑOS

TEMPERATURA20 10 8 530 5 4 2,540 2,5 2 1,25Tabla 2

La tabla 2 muestra la importancia de controlar la temperatura del sistema de baterías dentro de

los valores mencionados.

Ejemplo 3: Conservación de Ovocitos y espermatozoides

Las equipos de criopreservación de ovocitos y espermatozoides representan un ejemplo de

sistemas totalmente dependientes de una alimentación no solo fiable sino permanente. La

problemática de estos sistemas, a diferencia de los sistemas informáticos, no radica solo en

que se produzca un microcorte en la alimentación que bloquee el funcionamiento del sistema

(equipos de crioconservación basados en microprocesador), sino en que se produzca un corte

de alimentación lo suficientemente largo para que las muestras se deterioren por un incremento

de la temperatura. En este sentido la determinación de la autonomía del sistema es clave.

Consideremos la siguiente instalación de crioconservación, compuesta por una única

alimentación comercial, sin grupo generador, el SAI es un equipo de bajo coste sin by-passestático, pero con un sistema de baterías para una autonomía de 2 horas. Por razones X los

equipos están en una sala con un sistema de ventilación deficiente que mantiene a una

temperatura elevada al sistema de baterías:

Aire acondicionado:No existe

Temperaturassuperiores a: 30ºC

SAI XRed eléctrica

Grupo electrógenoNo existe

SISTEMAS DECRIOCONSERVACION

Sistema de baterías2 horas de autonomía



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Pasados dos años de la realización de la instalación, se produce un fallo de red y sin motivo

alguno el SAI corta la alimentación y se pierden las muestras. Tras examinar la situación se

realiza el siguiente diagnóstico:

1.- La alta temperatura de la sala ha producido el rápido envejecimiento de las baterías, las

cuales ante un fallo de alimentación de la red, no han sido capaces de mantener la carga

alimentada

2.- Dado que el corte de red comercial ha sido de una duración excesiva y no existía una fuente

alternativa (grupo no presente, segunda acometida no presente), el SAI no ha podido re

arrancar desde red, por lo que las muestras almacenadas se han deteriorado

irreversiblemente.

Acciones de mejora

1.- Estudio e instalación de un sistema de aire acondicionado adecuado que mantenga las

baterías a la temperatura óptima.

2.- Implantación de un sistema de mantenimiento preventivo. Dicho plan puede contemplar la

instalación del sistema de telemantenimiento LIFE.NET de Chloride, por el cual a través de un

módem telefónico, se asegura la correcta monitorización del SAI (temperatura de las baterías,

etc.).

3.- Estudiar la posibilidad de incorporar una alimentación alternativa basada en una segunda

línea comercial o grupo electrógeno.

5.4.- DETERMINACION DE LAS CARACTERISTICAS DEL SAI. BY-PASS ESTATICO YMANUAL

Tal como se ha visto anteriormente, el by-pass estático en un SAI representa un camino

alternativo para alimentar a la carga en caso de que se produzca una sobrecarga en exceso o

el fallo del inversor. Durante dicha situación la carga estaría excepcionalmente alimentada a

través de la red de reserva



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Esta medida supone incrementar de forma considerable la fiabilidad de un SAI en el sentido de

que permite mantener la carga alimentada durante más tiempo (disponibilidad de la carga),siendo un elemento que incorporan normalmente todos los SAI de tecnología doble conversión.

Sin embargo se debe prestar mucha atención a aquellos equipos de bajo coste que por

disponer de otra tecnología (Off-Line o Interactivos) no disponen de by-pass o en aquellos

casos que lo incluyan, por el hecho de ser monotarjeta (toda la electrónica se incluye en una

tarjeta electrónica) en caso de avería del inversor el by-pass queda inutilizado.

Igualmente se deberá prestar atención a la posibilidad de disponer de un by-pass manual, de

forma que en caso de avería total del SAI se pueda restablecer de forma manual pero rápida la

alimentación a la carga desde la red comercial sin tener que desconectar cable alguno.

Ejemplo 4: Sistema de guiado por ordenador para operaciones de cirugía ocular

Los avances de la técnica en sistemas informáticos para aplicaciones médicas son cada vez

más numerosas. Hoy en día, el cirujano dispone de potentes herramientas informáticas que le

guían en operaciones tan delicadas como las de cirugía ocular. Un corte de alimentación en

una operación de este tipo implicaría un riesgo excesivo para el paciente al no poder el cirujano

completar la operación con total seguridad.

Consideremos nuevamente una posible situación problemática en una instalación de cirujía

ocular basado en un ssitema automático de guiado. Por motivos de reutilización de equipos se

ha empleado un SAI ya existente disponible de otra aplicación:

EntradaPrincipal

(AC)

EntradaAuxiliar

(AC)

Inversor Bloqueado porsobrecarga o fallo

(DC/AC)

Int. Est.(AC/AC)

Rectificador(AC/DC)

Batería (DC)

By-Pass manual(AC/AC)



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Durante una operación, se produce un fallo de red, ante lo cual el SAI interactivo arranca el

inversor y mantiene alimentado a los equipos, pero al retornar la red por motivos X el SAI emite

un ruido extraño y corta completamente la alimentación. Ante esta situación el cirujano tiene

que terminar la operación manualmente.

Tras examinar la situación se realiza el siguiente diagnóstico:

1.- El SAI elementos quemados en su tarjeta. Dado que se trata de un SAI de bajo coste, dicha

tarjeta incluye toda la electrónica del SAI, por lo que ante un fallo de este tipo toda la etapa de

potencia de mismo deja de funcionar.

2.- El SAI no dispone de un by-pass estático que le permita alimentar la carga en caso de que

la tarjeta de potencia del inversor se averíe.

3.- El SAI no dispone de un by-pass manual de forma que ante un fallo total del SAI se pueda

alimentar la carga en caso de emergencia desde la propia red sin tener que realizar

desconexiones de cables, etc.

Acciones de mejora

1.- Sustituir el SAI mencionado por un SAI doble conversión con by-pass estático y by-pass

manual.

2.- Implantar un sistema de mantenimiento preventivo. Dicho plan puede contemplar la

instalación del sistema de telemantenimiento LIFE.NET de Chloride, por el cual a través de un

módem telefónico, se asegura la correcta monitorización del SAI (estado de las etapas depotencia, etc.) ante cualquier anomalía del mismo, posibilitando realizar diagnósticos

preventivos de la instalación.

Batería (DC)

Estabilizador

(AC/AC)

FiltroProtección

contra

picos

Inversor

(DC/AC)

Cargador Batería

(AC/DC)

Entradaprincipal

SAI interactivo de bajo coste monotarjeta ysin by-pass manual

Equipo de cirugía ocular



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6 CONCLUSIONES

Los hospitales en general, y, dentro de ellos, determinadas instalaciones tales como los

quirófanos, son lugares en los que un adecuado suministro eléctrico es de vital importancia. Es

por ello necesario asegurar la disponibilidad de energía eléctrica en cualquier situación,

mediante un cuidadoso diseño de las instalaciones.

Se ha visto como los SAIs pueden ayudar a mejorar la calidad del suministro eléctrico, no sólo

en lo referente a su continuidad, si no también en lo concerniente al mantenimiento de sus

parámetros ( valor eficaz de la tensión, frecuencia, etc. )

También a quedado demostrado que la elección correcta de un SAI no es siempre una tarea

obvia, y que es necesario un conocimiento previo de los tipos de SAIs existentes y de su

topología para poder realizar la mejor opción. Es por ello que resulta aconsejable que sean los

expertos en la materia los que estudien cada caso concreto, y ofrezcan las mejores soluciones.



Á

DELEGACIONES DE CHLORIDE ESPAÑA S.A.U.

CENTRAL DELEGACIÓN DE LEVANTEEdificio Europa III Pza Batalla de Carraixet, 5 bajo n.1 - CC/San Rafael, 1 Pol Ind Alcobendas 460133 Meliana VALENCIA28108 Alcobendas (Madrid) Tel: 96 361 44 08 --- Fax: 96 369 15 78

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Articulo SAIs en Instalaciones Hospitalarias