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Categories Instalación eléctrica de equipos médicos

¿Qué significa que su Resonador Magnético hizo “Quench”? – Parte 3

En la primera y segunda entrega de este artículo hablamos del principio de funcionamiento de un resonador magnético, y del quench como una falla asociada a la evaporación del helio líquido que refrigera el magneto del equipo. Si quiere recuperar su lectura puede hacer click aqui:

Qué significa que su resonador magnético hizo Quench – Parte 1

Qué significa que su resonador magnético hizo Quench – Parte 2

En esta tercera y última entrega hablaremos de las medidas preventivas para que un quench no ocurra, visto desde las instalaciones eléctricas hospitalarias.

Para hablar de prevención, lo primero es que hay que reconocer es qué se debe prevenir. En el caso del quench, siendo esta una falla de carácter termodinámico, su prevención está orientada a garantizar las condiciones óptimas de refrigeración del equipo.

El corazón del sistema de refrigeración del resonador magnético, encargado de mantener en estado líquido el helio, es el comprensor del sistema.

La clave en el óptimo funcionamiento del compresor, desde el punto de visto eléctrico, es que el voltaje del equipo sea apto para su operación, ya que una condición de trabajo con bajo voltaje se traduce en un aumento de corriente eléctrica (Amperaje) provocando calentamiento en los devanados y daño del aislamiento.

Con base en este criterio, a continuación presentamos las recomendaciones eléctricas básicas de EnergyMed para evitar un quench en su resonador magnético:

  1. Durante el proceso de instalación:

  • Al momento de diseñar la instalación del equipo, asegúrese de conocer el comportamiento en el tiempo del voltaje de la barra o tablero eléctrico de la cual se derivará la conexión.
  • Verifique la naturaleza de las cargas conectadas al tablero, con el fin de prever una posible reducción en el voltaje del equipo al momento del arranque de equipos motorizados.
  1. Una vez instalado:

  • Preste especial atención a la incorporación de cargas a la barra de conexión del equipo. En caso de que se vaya a conectar un equipo que demande grandes bloques de energía, calcule cuáles pueden ser los efectos de su conexión en el perfil de voltaje de la barra de conexión de su resonador magnético.
  • Ejecute un plan de mantenimiento preventivo del tablero primario y secundario de distribución del equipo, con el fin de identificar y evitar puntos calientes en el sistema.

Cuando de prevención de fallas de sus equipos médicos se trata, es fundamental contar con un programa robusto de mantenimiento de sus instalaciones eléctricas hospitalarias. Recuerde que al menos el 60% de las fallas de sus equipos médicos son por razones eléctricas.

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¿Qué tener en cuenta al instalar un angiografo?

Antes de Instalar un angiografo debemos saber que un angiografo es un equipo de imagenología que basado en el uso de un tubo de rayos x permite obtener imágenes en tiempo real de lo que pasa en el sistema vascular. Este equipo se usa para los procedimientos de radiología y cardiología intervencionista.

Las imágenes que se obtienen con el uso del equipo, permiten realizar procedimientos terapéuticos para corregir anomalías del sistema cardiovascular de manera mínimamente invasiva, es decir, en lugar de intervenir el cuerpo quirúrgicamente, se interviene por dentro de la misma arteria, en algunos casos implantando prótesis o insertando balones de dilatación que recuperan el flujo de alguna arteria obstruida.

El uso de esta tecnología trae consigo muchísimas ventajas, mientras que a su vez representa desde el punto de vista eléctrico uno de los puntos de riesgo eléctrico más alto: la conexión de un conductor eléctrico directamente al músculo cardíaco del paciente. Este riesgo es manejable con el diseño e instalación de un sistema eléctrico especial, el cual contempla dos aspectos eléctricos esenciales, plasmados como requisitos legales de obligatorio cumplimiento en Colombia en el Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas RETIE, especialmente en el artículo 28.3.2 Instalaciones en instituciones de asistencia médica:

  1. Sistema de Potencia aislado: un laboratorio de angiografía, por ser considerado como un área médica crítica, exige la instalación de un tablero de aislamiento, el cual incluye tres elementos principales:
    1. Un transformador de aislamiento, el cual cumple la función de producir una tensión de utilización de los equipos dentro de la sala (120 V) aislado del Sistema de Puesta a Tierra, que impide el paso de la corriente de falla a través del paciente.
    2. Monitor de aislamiento de línea, capaz de monitorear corrientes de fuga de unos pocos miliamperios, así como alertar de fallas en el sistema.
    3. Interruptores del tablero y barra de tierra.

Estos tres elementos buscan cumplir con los siguientes objetivos:

  • Limitación de las corrientes de fuga, desde el punto de vista de la conectividad entre el paciente y el equipo.
  • Evitar interrupciones del suministro eléctrico que sean innecesarios, es decir, garantizar la continuidad del fluido energético.
  1. Sistema de Potencia Ininterrumpida: es esencial mantener la continuidad del servicio de energía eléctrica en los laboratorios de angiografía debido al nivel de intervención de los procedimientos realizados, ya que una pérdida de la imagen en tiempo real de la intervención durante una falla eléctrica puede poner en riesgo la vida del paciente. Este sistema debe estar debidamente respaldado por el Sistema de Energía de Emergencia del Centro de Salud.

Estos elementos son imprescindibles al momento de instalar un angiografo, donde la seguridad del equipo, el personal y los pacientes siempre es fundamental.

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Preoperatorio de instalación de equipos médicos

Dentro de todos los proyectos que realizamos en EnergyMed debemos reconocer que el que más nos apasiona es el diseño y ejecución de instalaciones eléctricas para equipos médicos.

La razón es muy simple: es lo que toca la fibra de nuestra misión de poner la ingeniería al servicio de garantizar y cuidar la vida humana. Simplemente fascinante.

Dentro de la ejecución de nuestros proyectos de equipos médicos, la experiencia nos ha enseñado que la fase más importante es la planificación, eso que nosotros llamamos Preoperatorio de Instalación de Equipos Médicos.

A continuación describiremos los exámenes preoperatorios que realizamos con el fin de garantizar el éxito técnico, financiero y médico del proyecto:

Evaluación física: revisión minuciosa del espacio en el cual se instalará el equipo médico.

Esta fase nos permite conocer y hacer las observaciones técnicas necesarias para adaptar el diseño, la infraestructura y el sistema eléctrico existente a las necesidades del equipo médico a instalar.

Evaluación tecnológica: revisión de la tecnología del equipo médico a instalar con el distribuidor de equipos médicos.

En esta etapa nos concentramos en definir con precisión cada detalle físico, electrónico y funcional del equipo médico y su instalación, para determinar con certeza los criterios eléctricos para el diseño de su instalación bajo todo el espectro de sus condiciones de operación tanto normal como de emergencia.

El objetivo del levantamiento es contemplar en el diseño y ejecución las medidas necesarias para garantizar las condiciones de seguridad del paciente previstas por el equipo, la seguridad del personal y la del equipo.

Evaluación financiera: Aclaramos junto con la dirección del Centro de Salud los planes financieros del nuevo equipo a instalar.

Es necesario alinearse con las expectativas financieras del nuevo equipo. Temas como el retorno de la inversión, fortalecimiento de la estrategia competitiva del centro de salud frente a sus pares del sector son las bases en las que se fundamentan las medidas de seguridad ante funcionamiento normal y de emergencia del equipo.

Evaluación médico funcional: Concretamos de la mano con el director médico o científico de la institución sus expectativas respecto a los diagnósticos o  procedimientos a realizar con el nuevo equipo médico.

El criterio médico es indispensable para diseñar un plan eléctrico que asegure la disponibilidad del equipo médico, y que a su vez garantice la seguridad del paciente, el médico y el equipo médico.

También es fundamental aclarar y discutir cuál es el procedimiento a seguir en caso de falla eléctrica, a fin de sentar las bases para el protocolo de emergencia a seguir.

El resultado de estos exámenes y su coordinación son la base para los criterios de diseño y ejecución de la obra eléctrica, que forman parte de nuestros servicios Prescripción e Intervención respectivamente.

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¿Qué significa que su Resonador Magnético hizo “Quench”? – Parte 2

En la primera parte de este artículo describimos en términos simples el principio de funcionamiento de un resonador magnético. Si deseas volver a ver el artículo puedes hacer click aquí.

Ahora, en la segunda parte expondremos las razones físicas por las cuales ocurre el famoso “quench”.

Como mencionamos en el primer artículo, un electroimán debe su magnetismo a la corriente eléctrica que se transporta en cables que se enrollan miles de veces en un bucle. Estos electroimanes son fabricados con una aleación de metal especial que tiene la propiedad de perder totalmente su resistencia eléctrica cuando se enfría a temperaturas extremadamente bajas.

Aunque esta tecnología es compleja y relativamente costosa, hace posible la construcción de imanes con una potencia sin precedentes, estabilidad y homogeneidad del campo magnético que generan, los cuales son atributos indispensables para la realización de una resonancia magnética.

Para lograr que la temperatura de las bobinas permita comportarse como un superconductor, los electroimanes se refrigeran mediante helio líquido, un producto costoso y cada vez más raro que fluye a temperaturas cercanas al cero absoluto: Las bobinas del imán están encerradas en una carcasa “tipo termo” para minimizar la fuga de calor.

Un quench es el fenómeno en el cual el electroimán se vuelve inutilizable, ya que los conductores que forman la bobina pierde su estado superconductivo por un incremento de su temperatura, debido a que el helio líquido que los refrigera pasa a estado gaseoso y es liberado al ambiente.

Un quench ocurre de la siguiente manera:

En condiciones normales de operación, los conductores están inmersos en un líquido que lo mantiene lo suficientemente frío como para que su resistencia eléctrica sea igual a cero.

Gracias a esto, imaginemos que los bucles de cable en la bobina del electroimán, quizás unos 15 kilómetros o más en algunos magnetos, están completamente sumergidos en helio líquido y que los electrones de la corriente eléctrica viajan a través de la “autopista” de la superconductividad.

Luego que el helio contenido en “el termo” baja por alguna razón. La parte superior de la bobina comienza a quedar fuera del helio líquido, y al principio, los conductores permanecen fríos.

Baja aún  más el helio líquido y se incrementa la cantidad de conductores fuera del refrigerante, y así empieza a calentarse la parte de la bobina expuesta, perdiendo su propiedad de superconductividad. Para este punto, la corriente de los conductores va a seguir circulando, pero ya no lo hará en un conductor sin resistencia, por lo que la temperatura se incrementará cada vez más.

Un electroimán típico conduce alrededor de los 500 Amperios, así que tan solo 1 Ohm de resistencia de los conductores puede liberar una energía de 250 kilowatios. En realidad, este pico tiene una duración de un instante y luego decae, dado que la energía total almacenada en la bobina es limitada y se descarga rápidamente, pero este calor tendrá el efecto de convertir mucho del helio líquido en gas.

Cuando el helio pasa de su estado líquido a gas, se expande en un factor de 800 veces su volumen, por lo que un resonador que contiene mil litros de helio líquido puede producir un volumen de 800 mil litros de helio en estado gaseoso durante un quench total, y todo el gas va a buscar escapar del equipo inmediatamente hacia la atmósfera.

Para evitar que el helio se caliente y cambie su estado físico se usa un sistema de refrigeración que incluye un compresor. Este sistema de refrigeración permite que el helio se conserve en estado líquido.

Así que el punto crítico principal para prevenir que su resonador magnético sufra un quench es garantizar el óptimo funcionamiento de su sistema de refrigeración: Cuando el sistema de refrigeración falla, el imán puede perder el helio líquido rápidamente.

Si el aire acondicionado en la sala de equipos falla y la habitación se calienta, el compresor del sistema de refrigeración se apagará y el hielo líquido comenzará a “hervir” rápidamente y el imán puede quedar quedar inutilizable con relativa rapidez.

El segundo punto crítico es que el imán también puede calentarse debido a la falta de energía eléctrica o un componente roto en el sistema de refrigeración del imán, por lo que hay que cuidar meticulosamente las condiciones eléctricas operativas de toda la instalación.

Los equipos de resonancia magnética son diseñados para recuperarse de un quench y ser nuevamente energizado. Pero es un procedimiento costoso y lento: los ingenieros de servicio tendrán que gastar un tiempo considerable y herramientas especiales y el suministro de helio líquido. En algunos casos, si la temperatura del magneto se ha igualado con la de la sala, hará falta el uso de bombas de vacío para el proceso de enfriamiento.

Debido a que las herramientas y el helio líquido no están siempre disponibles inmediatamente, si tu resonador sufre de un quench, usualmente pueden pasar muchos días antes de que pueda ser usado nuevamente.

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¿Qué significa que su Resonador Magnético hizo “Quench”? – Parte 1

Cuando participamos en un proyecto de instalación de un resonador magnético, los ingenieros de proyectos de la casa que comercializa el equipo prestan especial atención al proyecto eléctrico asociado.

En muchas oportunidades, los médicos, el departamento de mantenimiento e incluso la dirección general del hospital o clínica no comprenden cuán complejos son los requerimientos eléctricos del equipo, los cuales están asociados a los requisitos de seguridad de los pacientes, a los requisitos de disponibilidad del servicio que prestan, y el costo total de la instalación eléctrica, hasta que se pone sobre la mesa la palabra “Quench”.

La posibilidad de que ocurra un “Quench” en el equipo paraliza a todo el mundo, sobretodo a aquellos que han tenido la oportunidad de conocer de cerca la ocurrencia de esta falla en algún equipo, y sus implicaciones de indisponibilidad del equipo y sobretodo su efecto económico.

Pero, ¿Qué es un Quench?

Es por esto que en esta oportunidad, en EnergyMed nos daremos a la tarea de definir en tres pasos este fenómeno de los Resonadores Magnéticos, desde lo más básico de la siguiente manera.

Parte 1: Qué es un Resonador Magnético, su principio de funcionamiento y sus requisitos constructivos.

Parte 2: Qué es un Quench, por qué ocurre.

Parte 3: Medidas preventivas para que un Quench no ocurra, visto evidentemente desde el punto de vista eléctrico del equipo.

Procedamos entonces con la primera parte de artículo.

¿Qué es un resonador magnético?

Un resonador magnético es un equipo de imagenología que aprovecha la alta composición acuosa del cuerpo humano para crear imágenes detalladas de cualquier parte del cuerpo.

Como ya sabemos, el cuerpo humano está compuesto en al menos un 70% de agua, y a su vez las moléculas de agua están compuestas por dos átomos de hidrógeno junto con uno de oxígeno, el famoso H2O.

A partir de este principio es cuando mencionamos una de las ramas de la física más importantes del último siglo, la física cuántica, y que es la parte de la física que estudia el comportamiento de las partículas infinitesimales que conforman la unidad de masa más pequeña conocida comúnmente por el hombre: el átomo.

Sin sumergirnos mucho en este universo, en el cual las leyes de la física clásica de Newton no se cumple, básicamente un resonador magnético usa la capacidad de orientación magnética del protón que conforma la molécula de hidrógeno presente en el agua para reorganizarlas magnéticamente y reproducir eso en una imagen.

Ahora la siguiente pregunta podría ser: ¿Cómo un resonador orienta estas partículas?. Y la respuesta es: con electromagnetismo.

Un electroimán es un tipo de imán en el que el campo eléctrico se produce mediante el flujo de una corriente eléctrica a través de una bobina de un material conductor.   Es así como la circulación de una corriente a través de una bobina es capaz de producir un campo magnético, normalmente entre 0,5 y 1,5 Tesla, que orienta las partículas.

Cuando se añade energía adicional, en forma de una onda de radio, al campo magnético, el vector magnético es desviado. La frecuencia de la onda de radio que hace que los núcleos de hidrógeno para resonar depende del elemento buscado, hidrógeno en este caso, y la fuerza del campo magnético.

La fuerza del campo magnético se puede alterar electrónicamente de pies a cabeza utilizando una serie de bobinas, llamadas bobinas eléctricas de gradiente, y, al alterar el campo magnético local por estos pequeños incrementos, diferentes partes del cuerpo resonarán dependiendo de las frecuencias aplicadas.

Cuando la fuente de radiofrecuencia se desconecta el vector magnético vuelve a su estado de reposo, y esto provoca una señal, que es también como una onda de radio, para ser emitida. Es esta señal que se utiliza para crear las imágenes de Resonancia Magnética utilizando bobinas receptoras alrededor de la parte del cuerpo en cuestión, algo así como unas antenas, que mejoran la detección de la señal emitida.

A continuación presentamos una imagen que ilustra la ubicación de los elementos descritos anteriormente:

Finalmente, un resonador magnético es un equipo capaz de escanear el cuerpo humano de manera no invasiva con el uso de electroimanes. Estos electroimanes, que son un material conductor, con propiedades físicas tales como un calentamiento proporcional a la cantidad de corriente que por ellas circulan, ponen de manifiesto la necesidad de un sistema de refrigeración capaz de mantener la temperatura de las bobinas en un nivel seguro. Este refrigerante es el helio.

En la siguiente entrega de este artículo, explicaremos las implicaciones de este sistema de refrigeranción, y su relación con el famoso “Quench”.

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