Accidentes y sistemas de protección relacionados con la seguridad eléctrica hospitalaria

Introducción
Los  principales  contribuyentes a  los accidentes  eléctricos  en hospitales son:   equipo  en mal estado, el alambrado defectuoso y los más comunes son por corrientes de fuga en el equipo. Los problemas eléctricos son la segunda causa de incendios en los hospitales, en mayor medida por la violación de las normas del buen uso de equipo y reglamentos de instalaciones [11].

Debido a la alta sensibilidad de los equipos electrónicos/biomédicos, estos pueden fallar si su sistema eléctrico de alimentación no está construido de acuerdo con normas de ingeniería.

Accidentes

Accidentes que se deben a error humano, como una falsa maniobra, error en la manipulación de los contactos y protección de los equipos mal puestos o erróneamente protegidos. Es muy común ver en algunas Salas de Cirugía cables de prolongación en el suelo, multitomas en que la conexión a tierra no existe o está mal conectada, conductores en que la pérdida del material aislante se suple con tela adhesiva, etc. [5].

Se considera  que el 33% de estos sucesos adversos son causados porque las técnicas  quirúrgicas no consideran la resistencia del cuerpo del paciente y lo expone a la corriente eléctrica  del  equipo circundante. El  mayor riesgo es para los pacientes  a los que se les practica cirugía dentro de la cavidad toráxica. El  creciente uso de equipos, tales como monitores cardiacos, inyectores de tinte, catéteres cardiacos y otros instrumentos auxiliares de cirugía  aumenta la amenaza de electrocución cuando se usan dentro del sistema circulatorio [6].

En electrocirugía, toda pieza del equipo que entre en contacto con el paciente es un riesgo posible para él. Nos referimos a los electrodos de E.C.G. agujas monitores, catéteres monitores, etc. Y no solo la cantidad de equipos son una amenaza para el paciente, también lo son para los médicos, enfermeras y personal alrededor incluyendo personal de mantenimiento y limpieza.

Todos estos riesgos por circulación  de corrientes de falla o de fuga al circular por el cuerpo humano pueden producir  tensiones de contacto o electrocución  por Fibrilación Ventricular, la cual consiste en el movimiento anárquico del corazón, el cual deja de enviar sangre a los distintos órganos [11]. En lugar de producirse una sola pulsación a diferente tiempo en los ventrículos, es posible que varios impulsos se originen al mismo tiempo en diferentes lugares (taquicardia irregular polimorfica), todos ellos estimulando al corazón a latir. En consecuencia, se producen latidos mucho más rápidos y desordenados que pueden alcanzar los 300 latidos por minuto [2] la tensión arterial experimenta una oscilación e inmediatamente decrece en cuestión de un segundo hacia valores mortales.

La fibrilación ventricular es la principal causa de muerte por choque eléctrico [12], y el valor de la corriente que puede producirla, depende de parámetros fisiológicos como anatomía del cuerpo, estado del corazón, duración del camino y tipo de corriente AC o DC [3]. A muy altas frecuencias disminuye el riesgo de fibrilación ventricular pero prevalecen los efectos térmicos. La corriente continua, en general, no es tan peligrosa como la alterna [12].

Las diferentes partes del cuerpo humano presentan para la corriente eléctrica una impedancia compuesta por elementos resistivos y capacitivos, se incrementa progresivamente desde nervios, vasos sanguíneos, músculos, piel, grasa y finalmente el hueso. Durante el paso de la electricidad la impedancia de nuestro cuerpo se comporta como una suma de tres impedancias en serie:

1. Impedancia de la piel en la zona de entrada.
2. Impedancia interna del cuerpo.
3. Impedancia de la piel en la zona de salida.

En la figura 1 se ve el camino que puede seguir una corriente de falla, a través de cuerpo, donde Rp es la resistencia del cuerpo. Estas corrientes de fuga tienen dos componentes: uno capacitivo y otro óhmico; en las redes eléctricas existen acoplamientos capacitados en los filtros de red, entre devanados primarios, níƒÂºcleo y carcasa de transformadores y también entre conductores de red y tierra [6].

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Figura 1. Corriente de fuga, sistema TN-S [7]

El nivel de peligro real para un paciente cateterizado y quirúrgico va del orden de 10mA con un nivel máximo de 180 mA [5, 6]. En efecto una corriente de fuga intracardiaca de 0,1 miliamperios presenta la gran posibilidad de iniciar una fibrilación,  pero si el catéter se encuentra en un gran vaso se requiere de dos miliamperios para que se produzca igual efecto.

Las corrientes de fuga o de derivación se pueden originar por diferentes causas: fallas de aislamiento en cables,  acoplamientos electromagnéticos, mal funcionamiento del sistema eléctrico y las propias de los equipos electrónicos, así estos trabajen perfectamente. Los equipos biomédicos son muy sensibles a la calidad de la onda de tensión, por eso es necesaria la alimentación desde un sistema IT.

Sistemas de protección

Es habitual que en los países existan reglamentaciones alrededor de  las buenas prácticas en ingeniería. Para el caso de la ingeniería eléctrica, existen recomendaciones, normas nacionales e internacionales, códigos y reglamentos de obligatorio cumplimiento. Lo que significa que la seguridad física de los pacientes está asegurada desde las constituciones de cada país. En Colombia el Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas (RETIE) exige la instalación de estos tableros de aislamiento.

Normalmente se han usado redes TN-S en las instalaciones eléctricas, las cuales cuentan con tres conductores activos A, B, y C un conductor de Neutro N y un conductor de protección PE. En los circuitos de redes TN-S debe considerarse instalar protecciones Diferenciales por RCD, desde circuitos principales hasta equipos, con una apropiada coordinación desde 300 mA hasta 30 mA.

La protección contra sobretensiones transitorias  por descargas, debe considerarse instalando Supresores de Tensión DPSs,  preferiblemente Clase BCD y con corriente de fuga cero.

Sistema aislado IT

Quizás las normas más aceptadas a nivel mundial son las expedidas por la Comisión Internacional Electrotécnica o IEC, y en este caso a la fecha tiene la norma  más reciente que incluye mayor seguridad al considerar los más recientes adelantos tecnológicos: se trata de la IEC 60364-7-710: 2002-11, la cual se explicará a continuación:

- Esta norma internacional considera la instalación de un  sistema  de distribución aislado IT (tablero) para áreas de atención a pacientes donde no puede permitirse interrumpir o aplazar el procedimiento por una primera falla o caída del suministro eléctrico.

- Este sistema IT mejora la confiabilidad y disponibilidad del sistema eléctrico, reduce y detecta la circulación de corrientes de fuga.

- La norma IEC 60364-7-710 define grupos de áreas funcionales desde la 0, 1 y 2, donde el grupo 1 corresponde a salas de fisioterapia o hidroterapia y  salas de diálisis, que requieren sistemas eléctricos tipo TN-S  con protección por RCD y sistemas aislados IT con monitoreo.

En las salas del grupo 2 de tratamiento vital donde el paciente depende de equipos biomédicos y el procedimiento no puede ser suspendido, corresponde a salas de cirugía, anestesia, tratamiento postoperatorio, salas de cuidado intensivo, salas de cateterización y salas de examen angiográfico. Se exige un sistema eléctrico aislado IT con monitoreo permanente para alimentar equipo biomédico. También se utiliza un circuito TN-S con monitoreo RCD para grandes cargas como equipo de rayos X y mayores de 5 KVA.

Los circuitos aislados IT se alimentan desde una fuente segura, ya sea por un generador o UPS. Con un nivel de tensión no superior a 250 v. y se debe disponer de vigilancia de la tensión.

Los transformadores de aislamientos tienen la capacidad de “filtrar” ciertos fenómenos de mala calidad de potencia, ruidos, etc. Una capacidad inferior a 10 KVA es lo ideal y se requiere uno por cada área del grupo 2 (sistema IT independiente), esto es, por cada sala de cirugía si existen cargas trifásicas, debe haber un transformador trifásico separado. Estos transformadores de aislamiento deben cumplir con IEC 61558-2-15 y tienen especificaciones particulares como: tensión de corto circuito ≤ 3%, corriente Io ≤ 3%, corriente inrush ≤ 12 corriente primario. Además deben tener sensor de temperatura en devanados tipo PTC.

Es importante que el monitor de aislamiento cumpla con IEC 61557-8 además que tenga una impedancia interna > 100 kΩ y una indicación (alarma) de la resistencia de aislamiento cuando sea ≤ 50 kΩ. Es importante detectar una primera falla de aislamiento del sistema, la cual se relaciona con las corrientes de fuga a través de impedancias de acoples capacitivos de cables, accesorios y equipos eléctricos/biomédicos. Además, es indispensable contar con monitoreo de la carga y la temperatura del transformador de aislamiento, así como disponer de indicación visual y acústica para el personal médico presente, en casos de bajo nivel de aislamiento y alta temperatura del transformador.

Es obligatorio prestar atención a los tiempos de conmutación entre la alimentación de la red y las fuentes alternas, ya sean por planta de generación o UPS. Por ejemplo, no deben permitirse en la iluminación tiempos de conmutación en salas del grupo 2 mayores de 1 segundo. Una buena práctica con el objetivo de aumentar la confiabilidad es  tener una transferencia automática lo más cercana a la carga, en este caso, a la entrada de cada tablero de aislamiento.

Solo se obtiene un alto grado de seguridad para el paciente, médicos y personal asistente cuando se cumple con diseños y rutinas de mantenimiento de acuerdo con las regulaciones de buenas prácticas de ingeniería.

Conclusiones

-Con el objetivo de proteger la vida de los pacientes y del personal médico y operativo, es vital contar con instalaciones eléctricas diseñadas y construidas de acuerdo con normas adecuadas.
-Un sistema aislado IT ofrece más confiabilidad y disponibilidad a los equipos biomédicos instalados en áreas clínicas.
-Además de la instalación de estos sistemas especiales es importante un plan de mantenimiento e inspección.
-Un sistema de centralizado localizador de fallas de aislamiento permite optimizar las actividades de mantenimiento, reduciendo costos y evitando detener procesos en áreas médicas.
-La seguridad y confiabilidad eléctrica en los hospitales debe formar parte de un sistema con todas las protecciones eléctricas posibles, desde las termomagnéticas, diferenciales y DPSs con una apropiada coordinación de éstas.
-Con el fin de evitar costosas pólizas de seguros, es conveniente garantizar unas buenas instalaciones eléctricas.

El Hospital agradece la colaboración editorial del ingeniero Yuri Alexis Rizo Delgado para este artículo.