Sistema de suministro eléctrico de laboratorio médico

[Figura: Plano de planta de la disposición de aire de impulsión y retorno de un laboratorio médico. Plano de líneas de colores que incluye lavandería, sala de lavado, cabina de aire limpio, sala reservada, sala de preparación, sala de cultivo 3, sala de cultivo 2, sala de control de calidad, segundo vestuario, zona de cambio de calzado, pasillo de zona general, sala de distribución eléctrica, almacén de consumibles, sala de ensayo 1, sala de preparación, sala de separación celular, sala de cultivo 1, así como pasillo limpio, pasillo de residuos, etc.; en la esquina inferior izquierda se encuentra la tabla de leyendas de salidas de aire y compuertas, y en el lado derecho se incluyen las notas.]

Nota: Cada salida de aire de impulsión HEPA cuenta con una compuerta de volumen de aire del tamaño de conducto correspondiente; cada ramal de aire de retorno cuenta con una compuerta de volumen de aire del tamaño de conducto correspondiente.

Fig. 6-34 Disposición de aire de impulsión y retorno

[Figura: Plano de planta de la disposición de aire de extracción de un laboratorio médico. Plano de líneas de colores con una composición de salas similar a la figura anterior, que incluye lavandería, sala de lavado, cabina de aire limpio, sala reservada, sala de preparación, sala de cultivo 3, sala de cultivo 2, sala de control de calidad, segundo vestuario, zona de cambio de calzado, sala de instalaciones, pasillo de zona general, sala de distribución eléctrica, almacén, sala de cultivo 1, sala de separación celular 2, sala de separación celular 1, sala de preparación, sala de ensayo 1, sala de ensayo 2, así como pasillo limpio, pasillo de residuos, etc.; en la esquina inferior izquierda se encuentra la tabla de leyendas.]

Fig. 6-35 Disposición de aire de extracción

Sección 4 Sistema de suministro eléctrico de laboratorios médicos

Un edificio de laboratorios alberga diversos tipos de laboratorios, así como instrumentos y equipos. Además de mantener el suministro eléctrico para el entorno específico del laboratorio, el sistema de suministro eléctrico también debe cumplir los requisitos eléctricos especiales de los instrumentos existentes y futuros. Para instrumentos con compresores, como centrifugadoras, armarios refrigerados y congeladores de baja temperatura, la corriente necesaria para el arranque del motor suele ser varias veces superior a la corriente de funcionamiento, y el momento del arranque provoca frecuentemente fluctuaciones de tensión en esa línea; si muchos instrumentos de alta potencia están conectados a la misma línea, los instrumentos pueden funcionar de forma anómala. Los instrumentos microelectrónicos, como los comprobadores eléctricos microbianos, los analizadores bioquímicos, los analizadores de sangre y los ordenadores, tienen requisitos relativamente elevados en cuanto a la calidad de la energía eléctrica; el arranque frecuente de instrumentos de alta potencia genera pulsos de tensión que pueden dañar fácilmente los componentes o provocar fallos como fluctuaciones en las lecturas o pérdida de datos. Por tanto, el diseño del sistema de suministro eléctrico de un edificio de laboratorios no solo debe reservar una capacidad excedente suficiente para satisfacer las necesidades de desarrollo futuro, sino que también debe proporcionar un suministro eléctrico ininterrumpido y regulado. Debido a la naturaleza distintiva del laboratorio, el sistema de suministro eléctrico de un edificio de laboratorios presenta características únicas en cuanto a fuentes de energía, cableado, iluminación y seguridad. El consumo eléctrico de un edificio de laboratorios suele ser más del doble del consumo eléctrico existente.

I. Fuentes de energía de los laboratorios

Una fuente de alimentación de laboratorio regulada e ininterrumpida es un componente importante para garantizar el funcionamiento estable de los instrumentos. Para evitar que la inestabilidad de la tensión de red o los cortes de suministro eléctrico repentinos afecten al funcionamiento normal del laboratorio, se suelen instalar fuentes de alimentación de respaldo y reguladores de tensión. Las fuentes de alimentación UPS son las más utilizadas en los laboratorios y se dividen en dos categorías: una es el UPS ordinario, que solo proporciona alimentación ininterrumpida pero no puede regular la tensión; la otra es el UPS en línea, que tanto proporciona alimentación ininterrumpida como regula la tensión. Se pueden seleccionar diferentes fuentes de alimentación UPS según las condiciones reales y los requisitos de los instrumentos.

II. Cableado de la fuente de alimentación del laboratorio

1. Para evitar que los instrumentos de alta potencia interfieran entre sí durante su funcionamiento, generalmente se asigna un circuito dedicado a cada instrumento de alta potencia; los instrumentos microelectrónicos y los aparatos de alta potencia no deben compartir el mismo circuito.

2. Los instrumentos de precisión que requieren alimentación ininterrumpida deben contar con un UPS regulado; los laboratorios que requieren alimentación ininterrumpida, como las salas de cultivo y los laboratorios de bioseguridad, deben utilizar fuentes de alimentación dedicadas de doble protección.

3. Cada laboratorio debe disponer de alimentación trifásica y monofásica, con un interruptor principal de control de alimentación cerca de la puerta del laboratorio, para facilitar el cableado desde el pasillo, el mantenimiento y el encendido o apagado de la alimentación de la sala. Los equipos que deban permanecer en modo de espera después de que terminen los experimentos deben conectarse a un circuito de alimentación dedicado, de modo que el trabajo no se vea afectado cuando se apague la alimentación principal del laboratorio.

4. Se debe tener plenamente en cuenta el consumo eléctrico y el número de tomas de corriente que requieren todos los instrumentos del laboratorio; las mesas de laboratorio deben contar con un número determinado de tomas de corriente trifásicas y monofásicas; los circuitos de las tomas de corriente deben disponer de dispositivos de protección contra fugas eléctricas; las tomas de corriente deben estar situadas lejos de los fregaderos.

5. La fuente de alimentación diseñada debe tener plenamente en cuenta una distribución racional y un uso seguro y cómodo; además de satisfacer las necesidades actuales, se debe considerar el desarrollo futuro del laboratorio, con capacidad de expansión suficiente para cubrir sus necesidades.

6. En lugares húmedos, lugares con gases o vapores corrosivos y lugares con riesgo de incendio o explosión, se deben seleccionar equipos de distribución eléctrica con el rendimiento de protección correspondiente.

7. Dado que los laboratorios químicos contienen gases corrosivos, los conductores de distribución eléctrica deben utilizar cables de núcleo de cobre. En los laboratorios de física se pueden utilizar conductores de núcleo de aluminio.

8. El sistema de puesta a tierra del laboratorio garantiza la seguridad personal y el funcionamiento normal de los instrumentos. Los tipos comunes de puesta a tierra incluyen la puesta a tierra de protección de seguridad, la puesta a tierra antiestática, la puesta a tierra de corriente continua y la puesta a tierra de protección contra rayos.

9. Cuando un edificio (sala) de laboratorios científicos reciba alimentación de dos o más tensiones o frecuencias diferentes, es preferible disponer de dispositivos de protección de distribución independientes, con una distinción o marcado claro. Cuando la alimentación se realice mediante el mismo dispositivo de protección de distribución, se debe proporcionar un buen aislamiento físico. Las líneas de diferentes tensiones o frecuencias deben tenderse por separado y no deben colocarse en el mismo conducto. Las líneas de alimentación del mismo equipo o de la línea de producción del laboratorio y los circuitos de control sin requisitos de antiinterferencia pueden colocarse en el mismo conducto.

10. En los edificios de laboratorios científicos de gran altura o de varias plantas con muchos circuitos, es preferible que los tendidos verticales se coloquen en pozos de tuberías. Es preferible que el cableado de alimentación y el de baja tensión (ELV) cuenten con pozos de tuberías independientes. Cuando se coloquen en el mismo pozo de tuberías, deben tenderse en lados opuestos del pozo. Véanse las Figuras 6-36, 6-37 y 6-38.

[Figura: Plano de diseño de la distribución eléctrica de tomas de suelo de laboratorio (plano CAD, que incluye la distribución de laboratorios/salas auxiliares, los alimentadores de distribución y circuitos de tomas de corriente, los pozos de tuberías y las anotaciones de dimensión/eje)] Fig. 6-36 Plano de diseño de la distribución de energía de las tomas de corriente del laboratorio

[Figura: Plano de diseño de la distribución de energía de las tomas UPS del laboratorio; distribución del laboratorio en toda la planta, que incluye las zonas de laboratorio, las salas auxiliares, los vestuarios/baños/escaleras y ascensores, y las líneas rojas de distribución de tomas UPS, con dimensiones y etiquetas de las salas.]

Fig. 6-37 Plano de diseño de la distribución de las tomas UPS del laboratorio

[Figura: Plano de diseño de los sistemas de baja tensión (ELV) del laboratorio — que incluye la sala de cultivo bacteriano, la sala de inoculación, la zona de preparación de reactivos, la zona de preparación de muestras, la zona de amplificación génica, la sala de lavado, la zona de laboratorio de VIH/zona de amortiguamiento/zona de preparación, el banco de sangre, las zonas de luminiscencia, inmunología, bioquímica, análisis rutinario de heces y orina, pruebas clínicas, recepción de muestras, sala de recepción de fluidos corporales, zona de extracción de sangre, sala de guardia, zona de pretratamiento, consultorio médico, zona de almacenamiento de reactivos, almacén, sala de limpieza, sala de reuniones, oficina del director, vestuarios masculinos/femeninos, escaleras, ascensor de residuos, y el muro cortina curvo en la parte inferior; en el plano se marcan los puntos de información/teléfono de ELV (por ejemplo, 2T, T+F, 2T+2F, 4T+F) y las bandejas portacables de 200×100.]

Fig. 6-38 Plano de diseño de los sistemas de baja tensión (ELV) del laboratorio

III. Iluminación del laboratorio

1. Cantidad de equipos de iluminación del laboratorio

La cantidad de equipos de iluminación necesarios en un laboratorio viene determinada por los siguientes factores: el tipo de trabajo, el color de las mesas de trabajo, los colores del techo y las paredes de la sala de trabajo, la distancia entre la iluminación fija y las superficies de trabajo, y el tamaño del espacio que se va a iluminar.

Una vez determinados los factores anteriores y los estándares de iluminancia necesarios, se puede seleccionar un número determinado de luminarias que cumplan los estándares de iluminancia, como se muestra en la Tabla 6-8.

Tabla 6-8 Estándares de iluminancia del laboratorio

2. Posiciones de instalación de los equipos de iluminación del laboratorio

Los equipos de iluminación deben instalarse de forma perpendicular o diagonal respecto a las superficies de trabajo; esto unifica la distribución y elimina las sombras proyectadas por los objetos. La iluminación instalada de forma paralela a las superficies de trabajo suele generar sombras por parte del personal que trabaja en la mesa y de los armarios situados sobre ella. Cuando no haya armarios sobre la superficie de trabajo, los equipos de iluminación podrán instalarse de forma paralela a la superficie o directamente sobre el lado de trabajo de esta.

Las superficies de las mesas de trabajo de color negro o mate no blanco reducen eficazmente la luz reflejada y el deslumbramiento, aliviando así la fatiga ocular.

Existen muchas formas de instalar las luminarias, entre las que se incluyen los tipos empotrados (ocultos), semiempotrados, suspendidos, montados en pared, de sobremesa y de pasillo. Los distintos tipos de instalación producen diferentes distribuciones de la luz. La combinación de luminarias fijas con iluminación de acento, iluminación focalizada, iluminación de alta intensidad e iluminación de uso especial puede hacer que una sala de trabajo ordinaria sea cómoda, atractiva y visualmente agradable.

3. Selección de tipos de equipos de iluminación del laboratorio

Generalmente se recomiendan las lámparas fluorescentes para la iluminación de los laboratorios: tienen una vida útil larga, una superficie luminosa grande, una eficacia luminosa alta y una emisión de calor baja. En los laboratorios de química analítica, cuando se juzga visualmente el punto final de cambio de color de los indicadores de titulación volumétrica, se puede instalar una lámpara fluorescente en el puesto de trabajo. En los laboratorios con requisitos estrictos de interferencia electromagnética, no se deben utilizar lámparas de descarga de gas. En los laboratorios de materiales radiactivos, las salas estériles, los laboratorios de microorganismos infecciosos y los laboratorios que manipulan sustancias cancerígenas o tóxicas, se deben utilizar luminarias empotradas para salas limpias, el cableado debe estar oculto siempre que sea posible, y los interruptores de luz deben instalarse en el pasillo exterior. Las zonas de laboratorio destinadas a la separación de microorganismos y los experimentos de biología molecular deben proteger eficazmente al personal y las muestras de la contaminación; las lámparas ultravioleta (UV) son el equipo de desinfección más utilizado. Las lámparas UV fijas montadas en un techo liso deben estar a una distancia máxima de 2,1 m del suelo, y el número de lámparas UV debe determinarse según el espacio del laboratorio. Al utilizar equipos de iluminación UV, se debe confirmar que las superficies de los objetos (por ejemplo, los recubrimientos de paredes, las superficies de trabajo) pueden resistir el efecto blanqueador de la luz ultravioleta. El interruptor de control debe estar situado fuera de la puerta y separado de los interruptores de control de la iluminación general; la entrada del laboratorio debe contar con una señal luminosa con texto que indique el estado de funcionamiento del laboratorio; en lugares húmedos, lugares con gases y vapores corrosivos, y lugares con riesgo de incendio o explosión, se deben seleccionar luminarias con el rendimiento de protección correspondiente; se deben instalar luces de señalización de evacuación en las salidas de seguridad y a lo largo de las rutas de evacuación para que el personal en evacuación pueda salir rápidamente en caso de emergencia; se debe proporcionar iluminación en los espacios de servicio de tuberías y alimentarla mediante un circuito derivado independiente o un cuadro de distribución (panel) dedicado. Véanse las Figuras 6-39, 6-40, 6-41 y 6-42.

[Figura: Plano de diseño de la distribución de energía de iluminación del laboratorio]

Fig. 6-39 Plano de diseño de la distribución de energía de iluminación del laboratorio

[Figura: Diagrama unifilar del sistema de distribución de energía del laboratorio y tabla de circuitos; el lado izquierdo muestra la alimentación de entrada, la transferencia de doble alimentación, la medición y la protección contra rayos del cuadro de distribución 2AL2; el lado derecho es la tabla de circuitos de salida 1WL1–1WL26]

Fig. 6-40 Diagrama 1 del sistema de distribución de energía del laboratorio

Cuadro de distribución: 2AL2, 56,0 kW

Anotaciones en el diagrama unifilar izquierdo:

• Línea de entrada (de reserva): WDZBYJ-4×50+E25 → NSX160N-3P/125A+MX
• Línea de entrada: WDZBYJ-4×50+E25 → NSX160N-3P/125A+MX; C65H-4P/50A
• Interruptor de transferencia de doble alimentación: WTS-A-160A/4P
• Medición: V, A, Wh; PD800H-H14; BH-0,66 150/5; WEFPT-125ZR; EFP
• Protección contra sobretensiones: PRD-4P, In = 40 kA
• Nota lateral del disyuntor: con disparo derivado, se desconecta en caso de incendio
• Nota debajo del diagrama: La fuente de alimentación de los equipos se diseñará por separado en la segunda etapa por parte del cuadro de distribución y las tomas de corriente.

Tabla de circuitos del lado derecho:

[Figura: Diagrama unifilar del sistema de distribución de energía de baja tensión del laboratorio, con título «Fig. 6-41 Diagrama del sistema de distribución de energía del laboratorio 2»]

[Figura: Diagrama unifilar del sistema de distribución de energía de baja tensión del laboratorio, con título «Fig. 6-42 Diagrama del sistema de distribución de energía del laboratorio 3»]

IV. Fuente de alimentación SAI del laboratorio

El funcionamiento normal de los equipos médicos hospitalarios debe estar garantizado por un suministro eléctrico estable y fiable; la calidad del suministro afecta directamente al uso normal de los equipos médicos, y los equipos médicos de gran tamaño, alta gama y precisión, en particular, tienen requisitos más estrictos en cuanto a la calidad del suministro eléctrico.

El SAI (Sistema de Alimentación Ininterrumpida, conocido por sus siglas en inglés como UPS) es una fuente de alimentación ininterrumpida de tensión y frecuencia constantes que incorpora un dispositivo de almacenamiento de energía y cuyo componente principal es un inversor. El principio de funcionamiento básico de este SAI es el siguiente: después de que la energía de la red eléctrica entre en el equipo, se rectifica y se convierte en corriente continua; una vía alimenta el cargador para cargar la batería, mientras que la otra proporciona tensión continua para el funcionamiento del inversor; el inversor convierte la corriente continua en corriente alterna de 50 Hz limpia, con tensión y frecuencia estabilizadas, para alimentar la carga. Cuando la red eléctrica presenta anomalías o se interrumpe, el inversor recibe alimentación de la batería y continúa operando, por lo que el inversor está siempre en funcionamiento y el suministro eléctrico a los equipos no sufre interrupciones. Inicialmente, los SAI se utilizaban principalmente para alimentar sistemas informáticos; hoy en día, los hospitales también los emplean como fuente de alimentación para los equipos médicos de relativa importancia. En la industria médica se utiliza una gran cantidad de equipos de precisión, y la red eléctrica pública es propensa a sufrir numerosos problemas durante los picos de consumo eléctrico, como sobretensiones, picos de voltaje, transitorios de voltaje, sobrevoltaje o bajo voltaje, e interrupciones del suministro eléctrico. Estos problemas son muy graves y perturban en gran medida equipos eléctricos como los sistemas informáticos, los equipos médicos, los equipos de comunicaciones y los dispositivos electrónicos, provocando fácilmente daños en los equipos y pérdida de datos, y ocasionando graves pérdidas económicas e inconvenientes laborales a los usuarios. El funcionamiento normal de los equipos de investigación médica y biológica debe estar garantizado por un suministro eléctrico estable y fiable, ya que la calidad del suministro eléctrico afecta directamente al rendimiento de los equipos médicos; en particular, los equipos de investigación médica y biológica de gran tamaño, gama alta, precisión y vanguardia tienen requisitos más elevados en cuanto a la calidad del suministro eléctrico. Por lo tanto, un sistema de alimentación UPS estable y fiable, como fuente de energía de alto rendimiento, es especialmente importante para proteger los equipos médicos y biomédicos. Véase la Fig. 6-43.

[Figura: Plano de diseño de la distribución de energía de los tomacorrientes UPS del laboratorio — plano arquitectónico en color dividido en sala de cultivo bacteriano, sala de inoculación, área de preparación de reactivos, área de preparación de muestras, área de amplificación génica, sala de lavado, área de laboratorio de VIH/área amortiguadora/área de preparación, sala de la planta de tratamiento de agua, cámara frigorífica, área de toma de muestras de sangre, sala de recepción de fluidos corporales, área de luminiscencia, inmunología, bioquímica, análisis clínicos, sala de reuniones, oficina del director, vestuario masculino, vestuario femenino, área de pretratamiento, oficina de médicos, sala de guardia, recepción de muestras, almacenamiento de reactivos, cuarto de almacenamiento, sala de limpieza, baños masculinos/femeninos, ascensor de residuos y otras áreas; las líneas de distribución se muestran en rojo, las posiciones de los equipos/tomacorrientes UPS están marcadas en numerosos lugares y las dimensiones están indicadas en todo el perímetro.]

Fig. 6-43 Plano de diseño de la distribución de energía de los tomacorrientes UPS del laboratorio