camas hospital

8/19/2019 camas hospital

1/217

I


2/217

II

FACULTAD DE CIECIAS DE LA IGEIERÍA

CARRERA DE IGEIERÍA MECATRÓICA

TEMA:

AUTOMATIZACIÓ DE UA CAMADE CUIDADOS ITESIVOS DELHOSPITAL CARLOS ADRADE

MARÍ.CARÁTULA

Tesis previa a la obtención del título de Ingeniero Mecatrónico

Estudiante: Patricio Cevallos Arroyo

Director de tesis: PhD. Fausto Freire

Quito – Ecuador

Octubre 2010


3/217

III

DECLARACIÓ

Del contenido del presente trabajo se responsabiliza el autor

____________________________

Patricio Cevallos Arroyo

1002482402


4/217

IV

Quito, 23 de Septiembre de 2010

IngenieroJorge Viteri.Decano de la Facultad de Ciencias de la IngenieríaUniversidad Tecnológica EquinoccialPresente.-

De mi consideración:

Pongo en su conocimiento que el estudiante de Ingeniería Mecatrónica, Patricio

Cevallos Arroyo, ha culminado el Trabajo de Titulación con el tema

“AUTOMATIZACIÓN DE UNA CAMA DE CUIDADOS INTENSIVOS DEL

HOSPITAL CARLOS ANDRADE MARÍN.

El Trabajo cumple con los objetivos y alcance definidos en el Plan de Titulación, tiene

coherencia lógica y rigurosidad científica, es un aporte significativo teórico como

practico, por lo cual considero está apto para continuar con los procedimientos previosla graduación.

Atentamente,

_______________

Fausto R. FreireDirector del Trabajo de Grado


5/217

V


6/217

VVI

AGRADECIMIETO

Agradezco a Dios que me permitió tomar este camino, y llegar a feliz término en esta

etapa de mi vida.

A la Universidad Tecnológica Equinoccial que me abrió las puertas del conocimiento y

a la cual siempre le deberé mi profesión.

Al Ingeniero Fausto Freire PhD. Que con su acertada dirección y ayuda se logró

materializar este proyecto.

A todas aquellas instituciones, personas y amigos que con sus ideas, apoyo moral, físico

y económico contribuyeron a que este proyecto dejase de ser una visión y se convierta

en una realidad.

Sobre todo a mi familia, en especial a mi madre que se convirtieron en el eje

fundamental para la consecución de este trabajo.


7/217

VII

ÍDICE GEERAL

CARÁTULA .................................................................................................................... II

DECLARACIÓN ............................................................................................................ III

CERTIFICADO DE PRUEBA ........................................................................................ V

AGRADECIMIENTO .................................................................................................... VI

ÍNDICE GENERAL...................................................................................................... VII

ÍNDICE DE FIGURAS ................................................................................................. XII

ÍNDICE DE TABLAS ............................................................................................... XVII

ÍNDICE DE ECUACIONES ....................................................................................... XIX

ÍNDICE DE ANEXOS .................................................................................................. XX

RESUMEN ................................................................................................................... XXI

SUMMARY .............................................................................................................. XXIII

CAPÍTULO I ..................................................................................................................... 1

CAPÍTULO II ................................................................................................................. 21

CAPÍTULO III ................................................................................................................ 70

CAPÍTULO IV ............................................................................................................. 129

CAPITULO V ............................................................................................................... 168

BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................... 171

ANEXOS ...................................................................................................................... 174


8/217

VIII

ÍDICE DE COTEIDO

CAPÍTULO I ..................................................................................................................... 1

1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 1

1.1 Antecedentes ................................................................................................... 1

1.2 Sistematización ............................................................................................... 2

1.2.1 Diagnóstico .............................................................................................. 2

1.2.2 Pronóstico ................................................................................................ 3

1.2.3 Control del pronóstico ............................................................................. 4

1.3 Formulación del problema .............................................................................. 4

1.4 Objetivos ......................................................................................................... 5

1.4.1 Objetivo General ..................................................................................... 5

1.4.2 Objetivos Específicos .............................................................................. 5

1.5 Justificación .................................................................................................... 5

1.6 Alcance ........................................................................................................... 6

1.7 Factibilidad ..................................................................................................... 7

1.7.1 Factibilidad técnica .................................................................................. 7

1.7.2 Factibilidad Económica ........................................................................... 9

CAPÍTULO II ................................................................................................................. 21

2. MARCO DE REFERENCIA ............................................................................... 21

2.1 Características generales de las camas. ......................................................... 21


9/217

IX

2.2 Características de algunas camas del mercado ............................................. 26

2.3 Sensores ........................................................................................................ 28

2.3.1 Galgas Extensiométricas ....................................................................... 28

2.3.2 Celdas de Carga ..................................................................................... 29

2.4 Actuadores .................................................................................................... 37

2.4.1 Actuadores Lineales .............................................................................. 38

2.4.2 Actuadores Lineales Eléctricos ............................................................. 40

2.5 Elementos de Maquinas ................................................................................ 43

2.5.1 Ejes ........................................................................................................ 43

2.5.2 Columnas ............................................................................................... 46

2.5.3 Cojinetes con Contactos de Rodadura (Rodamientos) .......................... 51

2.6 Adquisición y Acondicionamiento de Señales ............................................. 52

2.6.1 Circuitos puente ..................................................................................... 52

2.6.2 Acondicionamiento de señal ............................................................... 54

2.7 Digitalización de la señal e Interfaz con el usuario ...................................... 60

2.7.1 Microcontroladores ............................................................................... 61

2.7.2 Manejo del módulo LCD ....................................................................... 66

2.7.3 Comunicación Serial. ............................................................................ 67

CAPÍTULO III ................................................................................................................ 70

3. METODOLOGÍA ................................................................................................ 70


10/217

X

3.1 Análisis de requerimientos............................................................................ 70

3.2 Diseño simultaneo de componentes .............................................................. 72

3.2.1 Análisis de Celdas de Carga .................................................................. 72

3.2.2 Análisis Amplificador de Instrumentación ............................................ 75

3.2.3 Análisis del Multiplexor de la señal ...................................................... 79

3.2.4 Diseño y cálculo de los diferentes elementos de maquina ................... 81

3.3 Simulación .................................................................................................. 104

3.3.1 Simulaciones parte mecánica .............................................................. 104

3.3.2 Simulaciones de la balanza .................................................................. 122

CAPÍTULO IV ............................................................................................................. 129

4. CONSTRUCCIÓN DEL PROTOTIPO ............................................................. 129

4.1 Construcción de la Parte Mecánica ............................................................. 129

4.2 Construcción de la Balanza......................................................................... 133

4.3 MANUAL DE SERVICIO ......................................................................... 135

4.3.1 Procedimiento para la Resolución de Problemas ................................ 135

4.3.2 Ensamblaje de la Cama ....................................................................... 148

4.3.3 Despiece .............................................................................................. 150

4.4 MANUAL DE USUARIO .......................................................................... 154

4.4.1 Definición de los símbolos del manual ............................................... 154

4.4.2 Introducción ......................................................................................... 155


11/217

XI

4.4.3 Características del paciente ................................................................. 156

4.4.4 Instrucciones de uso ............................................................................ 157

4.4.5 Limpieza .............................................................................................. 163

4.4.6 Mantenimiento ..................................................................................... 163

4.4.7 Resolución de Problemas .................................................................... 166

4.4.8 Especificaciones Técnicas ................................................................... 166

CAPITULO V ............................................................................................................... 168

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................. 168

5.1 Conclusiones ............................................................................................... 168

5.2 Recomendaciones ....................................................................................... 169

BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................... 171

ANEXOS ...................................................................................................................... 174


12/217

XII

ÍDICE DE FIGURAS

Figura 1-1 Diagrama espina de pescado ........................................................................... 2

Figura 2-1 Distribución de los planos en el somier de la cama. ..................................... 23

Figura 2-2 Representación galga extensiométrica tipo cinta. ......................................... 29

Figura 2-3 Celda de carga con galgas extensiométricas ................................................. 30

Figura 2-4 Diferentes tipos de fuerzas que actúan sobre la celda de carga. .................... 34

Figura 2-5 Fuente de alimentación hidráulica ................................................................. 39

Figura 2-6 Fuente de alimentación neumática ................................................................ 40

Figura 2-7 Esquema de construcción de Actuador Lineal marca LINAK ...................... 42

Figura 2-8 Actuador Linak construcción interna ............................................................ 43

Figura 2-9 Valores de K para obtener longitud efectiva ................................................. 47

Figura 2-10 Componentes principales de un contacto de rodadura ................................ 51

Figura 2-11 Arreglos de puente de celdas de carga ........................................................ 53

Figura 2-12 Amplificador diferencial ............................................................................. 56

Figura 2-13 Esquema básico de medición utilizando el amplificador AD620 ............... 58

Figura 2-14 Respuesta a la frecuencia de cuatro tipos filtros. ........................................ 59

Figura 2-15 Configuración del filtro del amplificador de instrumentación para atenuar

interferencia RF ............................................................................................................... 60

Figura 2-16 Arquitectura Harvard simplificada para los microcontroladores ................ 62

Figura 2-17 Amplificador diferencial ............................................................................. 64

Figura 2-18 Seguidor de voltaje ...................................................................................... 65

Figura 2-19 Referencia 2.5V con coeficiente mínimo de temperatura. ......................... 65

Figura 2-20 Pantalla LCD 2x16 ...................................................................................... 66

Figura 2-21 Estructura de un dato enviado forma serial ................................................. 68


13/217

XIII

Figura 2-22 Distribución de pines del integrado MAX232 ............................................ 69

Figura 3-1 Diagrama de conexión de la celda de carga .................................................. 74

Figura 3-2 Conexión del cable de blindaje en Modo común .......................................... 74

Figura 3-3 Distribución de Pines del AD620 .................................................................. 75

Figura 3-4 Curva típica de CMRR vs. Frecuencia, con relación a la entrada ................. 77

Figura 3-5 Diagrama de conexión del integrado TL084 ................................................. 79

Figura 3-6 Circuito multiplexor de señal ........................................................................ 80

Figura 3-7 Diagrama de fuerzas actuantes sobre los brazos. .......................................... 81

Figura 3-8 Área de la columna ........................................................................................ 84

Figura 3-9 Diagrama de Momento Cortante eje Z .......................................................... 86

Figura 3-10 Diagrama de Momento Flexionante eje Z ................................................... 87

Figura 3-11 Diagrama de Momento cortante eje Y ........................................................ 87

Figura 3-12 Diagrama de Momento Flexionante eje Y .................................................. 88

Figura 3-13 Ensamble inferior A del elevador. ............................................................... 92

Figura 3-14 Ensamble superior A de elevador ................................................................ 93

Figura 3-15 Ensamble inferior B del elevador ................................................................ 93

Figura 3-16 Ensamble superior B del elevador ............................................................... 94

Figura 3-17 Base de la cama ........................................................................................... 95

Figura 3-18. Chumaceras ................................................................................................ 95

Figura 3-19 Diferentes pernos y tornillos ....................................................................... 96

Figura 3-20 Somier de la cama ....................................................................................... 96

Figura 3-21 Garrucha ...................................................................................................... 97

Figura 3-22 Celda de carga ............................................................................................. 97

Figura 3-23 Cabecero / piecero ....................................................................................... 98


14/217

XIV

Figura 3-24 actuador lineal ............................................................................................. 98

Figura 3-25 Platina de conexión ..................................................................................... 99

Figura 3-26 separador ..................................................................................................... 99

Figura 3-27 Bocines ...................................................................................................... 100

Figura 3-28 Batería ....................................................................................................... 100

Figura 3-29 planos de la cama ...................................................................................... 101

Figura 3-30 Caja de control........................................................................................... 101

Figura 3-31 Fuerzas aplicadas para la simulación. ....................................................... 104

Figura 3-32 Posición final elevación de la cama .......................................................... 105

Figura 3-33 Diagrama de fuerza aplicada por los actuadores en la elevación. ............. 105

Figura 3-34 Diagrama de desplazamientos y velocidad vertical del somier de la cama.

....................................................................................................................................... 106

Figura 3-35 Posición inicial antes de bajar la cama. ..................................................... 108

Figura 3-36 Posición final. ............................................................................................ 108

Figura 3-37 Diagrama de fuerza aplicada por los actuadores al recuar. ....................... 109

Figura 3-38 Estado inicial de la cama antes de la posición trendelenburg. .................. 110

Figura 3-39 Posición trendelenburg final. ..................................................................... 110

Figura 3-40 Fuerza aplicada por el motor inferior anterior y desplazamiento angular delsomier en la posición trendelenburg. ............................................................................ 110

Figura 3-41 Posición trendelenburg inversa final ......................................................... 112

Figura 3-42 Diagramas de fuerza aplicada y desplazamiento angular del somier. ....... 112

Figura 3-43 Estado inicial de la cama a media altura ................................................... 114

Figura 3-44 Fuerza aplicada por los actuadores en la posición trendelenburg desde altura

media ............................................................................................................................. 114


15/217

XV

Figura 3-45 Fuerza aplicada por los actuadores al realizarse la posición trendelenburg

inverso desde altura media. ........................................................................................... 116

Figura 3-46 Posición inicial y distribución de fuerzas sobre el somier de la cama ...... 117

Figura 3-47 Posición final fowler ................................................................................. 117

Figura 3-48 Fuerza aplicada por el motor superior anterior, desplazamiento y velocidad

angular del plano1 en la posición fowler ...................................................................... 118

Figura 3-49 Posición inicial y distribución de fuerzas sobre el somier de la cama para

elevación de rodillas ...................................................................................................... 120

Figura 3-50 Posición final de elevación de rodillas ...................................................... 120

Figura 3-51 Fuerza aplicada por el motor superior posterior, velocidades y

desplazamientos angulares de los planos 3 y 4 en elevación de rodillas ...................... 120

Figura 3-52 Amplificación celdas de carga .................................................................. 123

Figura 3-53 Simulación pantalla 1 ................................................................................ 124

Figura 3-54 Simulación peso muerto ............................................................................ 125

Figura 3-55 Simulación de encerado............................................................................. 126

Figura 3-56 Simulación de la obtención de peso sin carga adicional ........................... 127

Figura 3-57 Simulación de pesado de paciente ............................................................. 128

Figura 4-1 Diagrama de flujo para la resolución de problemas .................................... 146

Figura 4-2 Despiece rueda/celda ................................................................................... 150

Figura 4-3 Despiece de la base...................................................................................... 151

Figura 4-4 Despiece y armado general.......................................................................... 152

Figura 4-5 Despiece somier .......................................................................................... 153

Figura 4-6 Control de posición de la cama ................................................................... 157

Figura 4-7 Botones posición fowler .............................................................................. 158


16/217

XVI

Figura 4-8 Botones elevación de rodillas ...................................................................... 158

Figura 4-9 Botones elevación de la cama ..................................................................... 158

Figura 4-10 Botones trendelenburg/trendelenburg inverso........................................... 160

Figura 4-11 Ruedas con y sin freno. ............................................................................. 162

Figura 4-12 Batería de Backup ..................................................................................... 165


17/217

XVII

ÍDICE DE TABLAS

Tabla 1 Comparativa de herramientas de diseño CAD. .................................................... 8

Tabla 2 Comparativa de software de diseño Electrónico. ................................................. 8

Tabla 3 Comparativa de lenguajes de programación para microcontroladores. ............... 8

Tabla 4 Cuadro comparativo de tipos de motores. ............................................................ 9

Tabla 5 Inversión Total. .................................................................................................... 9

Tabla 6 Herramientas. ..................................................................................................... 10

Tabla 7 Muebles y equipos de oficina............................................................................. 11

Tabla 8 Activos fijos intangibles. ................................................................................... 11

Tabla 9 Capital de Trabajo. ............................................................................................. 11

Tabla 10 Materia Prima. .................................................................................................. 12

Tabla 11 Mano de Obra................................................................................................... 13

Tabla 12 Suministros. ..................................................................................................... 13

Tabla 13 Mantenimiento y Reparación. .......................................................................... 14

Tabla 14 Arriendos. ......................................................................................................... 14

Tabla 15 Uniformes y Equipos de Seguridad. ................................................................ 14

Tabla 16 Seguros. ............................................................................................................ 14

Tabla 17 Costo de Producción Anual.............................................................................. 15

Tabla 18 Depreciación. ................................................................................................... 15

Tabla 19 Amortización. ................................................................................................... 16

Tabla 20 Gastos Financieros. .......................................................................................... 16

Tabla 21 Precio de Venta. ............................................................................................... 17

Tabla 22 VAN. ................................................................................................................ 18

Tabla 23 Estado de resultados ......................................................................................... 19


18/217

XVIII

Tabla 24 Flujo Neto de Caja ........................................................................................... 20

Tabla 25 Tabla comparativa de camas existentes en el mercado. ................................... 27

Tabla 26 Características del microcontrolador PIC 16F877A ........................................ 63

Tabla 30 Requerimientos del proyecto ........................................................................... 70

Tabla 31 Especificaciones de la celda de carga a utilizar. .............................................. 72

Tabla 32 Cálculo en MDesign......................................................................................... 90


19/217

XIX

ÍDICE DE ECUACIOES

Ecuación (2.1) Esfuerzo Cortante ................................................................................... 45

Ecuación (2.2) Esfuerzo cortante en tensión uniaxial con cortante torsional ................. 45

Ecuación (2.3) Esfuerzo cortante con par torsional equivalente ..................................... 45

Ecuación (2.4) Radio de giro .......................................................................................... 46

Ecuación (2.5) Longitud efectiva .................................................................................... 47

Ecuación (2.6) Relación de esbeltez ............................................................................... 48

Ecuación (2.7) Constante de columna ............................................................................. 48

Ecuación (2.8) Fórmula de Euler .................................................................................... 48

Ecuación (2.9) Formula alternativa de Euler .................................................................. 49

Ecuación (2.10) Carga admisible .................................................................................... 50

Ecuación (2.11) Fórmula de J. B. Johnson ..................................................................... 50

Ecuación (2.12) Voltaje de salida del amplificador diferencial ..................................... 64

Ecuación (3.1) Señal máxima ......................................................................................... 72

Ecuación (3.2) Relación peso voltaje .............................................................................. 73

Ecuación (3.3) Capacidad máxima ................................................................................. 73

Ecuación (3.4) Ganancia del amplificador AD620 ......................................................... 75

Ecuación (3.5) Cálculo de la resistencia para ganancia del amplificador ....................... 75

Ecuación (3.6) Ancho de banda modo diferencial .......................................................... 76

Ecuación (3.7) Ancho de banda modo común ................................................................ 76


20/217

XX

ÍDICE DE AEXOS

Anexo 1 Propiedades de las áreas. ................................................................................ 174

Anexo 2 Propiedades del Acero AISI 4140 .................................................................. 175

Anexo 3. Flujograma de diseño .................................................................................... 176

Anexo 4 Fo tografías del proceso constructivo y pruebas del prototipo ....................... 177

Anexo 5. Prototipo CAD implementado mejoras de diseño. ........................................ 182

Anexo 6 Planos constructivos de la cama y circuitos PCB de la balanza ..................... 183


21/217

XXI

RESUME

La Unidad de Cuidados Intensivos del Hospital Carlos Andrade Marín actualmente

cuenta con 17 camas que poseen sistemas mecánicos e hidráulicos totalmente manuales,

por lo que es necesario implementar un sistema automatizado que permita efectuar los

movimientos de la cama y coadyuven a la recuperación del paciente, que en esta unidad

generalmente se encuentra en estado crítico, además facilite y optimice el trabajo del

personal de enfermería, evitando realizar movimientos manuales que muchas veces son

efectuados de una manera inadecuada pudiendo causar lesiones al personal o daños de

las partes mecánicas de la cama. Con la automatización se brinda mayor comodidad al

paciente y facilidad de manipulación al personal encargado de su cuidado, así como

también extiende la vida útil del mobiliario; para la ejecución de este proyecto se utilizó

las diferentes ramas de la ciencia que engloba la Ingeniería Mecatrónica.

El primer capítulo analiza la problemática y se plantea una solución, se establecen los

objetivos general y específicos, el alcance, justificación, factibilidad técnica y

económica.

En el segundo capítulo se indica una reseña de las camas que existen en el mercado y

sus características, además la base teórica para la ejecución del prototipo en lo

concerniente al diseño de los elementos mecánicos, sensores, adquisición y tratamiento

de señales.

En el tercer capítulo se realizan los cálculos de los diferentes elementos mecánicos y

electrónicos de la cama y balanza respectivamente, se detallan cada una de la piezas del

prototipo y su funcionamiento, para finalizar se ejecutan las simulaciones de cada uno


22/217

XXII

de los movimientos de la cama, utilizando diversas herramientas informáticas donde se

obtienen resultados como la velocidad, desplazamiento, fuerza.

El cuarto capítulo contiene: el proceso constructivo del prototipo, los manuales de

operación y de servicio técnico.

Para concluir el trabajo se presentan las conclusiones y recomendaciones, tomando en

cuenta las sugerencias presentadas por el personal que manipuló el prototipo en la

prueba.


23/217

XXIII

SUMMARY

The Intensive Care Unit of Hospital Carlos Andrade Marin currently has 17 beds that

have manual mechanical and hydraulic systems, so it is necessary to implement an

automated system that allows the movement of the bed and to assist in patient recovery,

who is usually found in critical condition, also ease and optimize the work of nurses,

thereby avoiding manuals movements which are often done in an inappropriate manner ,

this may cause injury to personnel or damage to the mechanical parts of the bed.

With this automation the hospital provides greater patient comfort and ease of handling

personnel responsible for their care, as well as extending the life of the equipment, for

the implementation of this project we are using many scopes of science that are included

in the Mechatronics Engineering.

The first chapter discusses the problem and proposes a solution, establishing the general

and specific goals, scope, justification, technical and economic feasibility.

The second chapter follows a review of the beds on the market and its features, plus the

theoretical basis for the implementation of the prototype with regard to the design of

mechanical elements, sensors, signal acquisition and processing.

In the third chapter, it shown the calculations of the various mechanical and electronic

components of the bed and the scales respectively, detailing each of the pieces of the

prototype and its operation, to end run the simulations for each of the movements of the

bed using several IT tools where the results are as speed, displacement, force.

The fourth chapter contains: the construction process of the prototype, operating

manuals and technical service manual.


24/217

XXIV

To conclude, the project presents conclusions and recommendations, taking the

suggestions made by staff who handled the prototype in the test.

________________________

Ing. Fausto Freire PhD.Director del Trabajo de Grado


25/217

1

CAPÍTULO I

1. ITRODUCCIÓ

El avance de la mecatrónica ha permitido que sistemas, maquinas, procesos que estén

involucrados en los diferentes campos de la ciencia puedan ser automatizados

permitiendo reducir tiempo, riesgos y mejorar la productividad; la medicina no está

fuera de esta tendencia por lo que dentro de este campo existen una infinidad de

instrumentos que pueden ser automatizados.

Esto puede aplicarse a las camas de la unidad de terapia intensiva del hospital, que son

susceptibles a la automatización, al modernizar este tipo de mobiliario, se espera que se

reduzcan costos y reutilizar partes y componentes, que de lo contrario saldrían en

desuso y desechados como chatarra.

Con los conocimientos adquiridos durante los años de estudio y tomando como punto de

partida la cama manual se plantea desarrollar el Proyecto de AUTOMATIZACION DE

UNA CAMA PARA TERAPIA INTENSIVA DEL HOSPITAL CARLOS ANDRADE

MARÍN desde el punto de vista teórico y práctico.

1.1 Antecedentes

La Unidad de Cuidados Intensivos del hospital Carlos Andrade Marín cuenta con 18

camas para este tipo de cuidados, que datan de hace unos 20 años aproximadamente y

no poseen ningún tipo de automatismo; son manejadas a través de manivela y pedales

hidráulicos para colocar la cama en las diferentes posiciones que esta ofrece como son:

Trendelenburg y Trendelenburg inverso, altura ajustable, fowler o espalda, elevación de

rodillas, y posición de auto contorno; el índice de ocupación de este servicio es del

100%, con una estancia en su mayoría prolongada de los pacientes.


26/217

2

Actualmente existen en el mercado camas modernas que permiten realizar todos estos

movimientos, de forma automática pero su precio supera los 30.000 dólares,

convirtiéndose este en un limitante a la hora de modernizar el mobiliario.

1.2 Sistematización

A través del proceso de la sistematización se busca enfocar, entender el problema y sus

futuras consecuencias, así como encontrar una posible solución para esto se analizan

cada una de las siguientes variables:

1.2.1 Diagnóstico

Es necesario identificar cada uno de los problemas y síntomas que conllevan utilizar

camas manuales en la unidad de Cuidados Intensivos del Hospital Carlos Andrade

Marín, para ello se utilizará un diagrama de espina de pescado.

Elaborado por: Patricio Cevallos A.

Procesos

El manejo de este tipo de camas representa un problema ya que muchas veces se

encuentran dañadas y la pérdida de tiempo en su manejo es considerable en un área en

la que no se puede desperdiciar grandes cantidades de tiempo.

Uso de camasmanuales en el áreade Terapia Intensivadel HCAM

Procesos Equipo Materia

Ambiente Personal

Figura 1-1 Diagrama espina de pescado


27/217

3

Equipo

Este tipo de equipo en la actualidad es obsoleto, considerando el gran avance en la

ciencia médica, y las circunstancias en la cuales trabaja.

Materia

El daño en la construcción es constante debido a la incorrecta manipulación, y a los

materiales que se usan en las reparaciones que se realizan en estos equipos.

Ambiente

El ambiente donde este tipo de equipo trabaja es desfavorable para su conservación y

mantenimiento por cuanto, siempre tienen un alto grado de ocupación, lo que impide

realizar un mantenimiento oportuno, además la presencia de fluidos corporales, propios

de los enfermos, como el vertido por accidente de productos de limpieza y

farmacéuticos pueden afectar a mecanismos expuestos y al funcionamiento en si de la

cama, se debe tomar en cuenta también el área donde estas trabajan debe ser de

completa asepsia, ya que estos ambientes deben estar libres de bacterias gérmenes, etc.

Personal

El manejo por parte del personal de estos equipos muchas veces no es el adecuado,

debido al desconocimiento o apuro en sus actividades.

1.2.2 Pronóstico

Bajo este tipo de condiciones el daño o pérdida de funcionalidad en los equipos es

eminente, tarde o temprano; afectando tanto al paciente que utiliza la cama, ya que no

puede recibir el tratamiento ni cuidados necesarios así como a los encargados de su

cuidado, ya que no pueden dar el tratamiento para su dolencia y pueden resultar

lastimados al adoptar una posición inadecuada tratando de que este tipo de camas


28/217

4

funcione; por otra parte se reduce más aun la capacidad de por si pequeña de recibir a

pacientes en esta área del hospital, cuando las camas manuales salen en desuso, y no

existen otras para remplazarlas.

1.2.3 Control del pronóstico

Para mitigar y disminuir los problemas antes enumerados se debe acoplar un sistema

para la automatización de este tipo de camas, que permita reducir al mínimo el

mantenimiento y prolongue la vida funcional de este tipo de equipos, así como evitar el

daño de la parte mecánica por su mala operación; además de reducir las lesiones que se

puedan generar a los encargados de su manejo, cuando las camas no funcionan

correctamente o están dañadas, brindando también un buen servicio y aportando en

parte para el correcto tratamiento a los pacientes que usen este tipo de camas.

1.3

Formulación del problema

El servicio de esta Unidad de Cuidados Intensivos cuenta con camas que poseen

sistemas mecánicos e hidráulicos sin ningún tipo de automatización.

La gran mayoría de los pacientes en esta área del hospital se encuentran inconscientes y

en estados críticos, lo cual no les permite realizar ningún tipo de movimiento y

necesitan de constantes tratamientos terapéuticos para evitar escaras y otros males

derivados de su falta de movimiento. El personal asignado a los pacientes, en este caso

las enfermeras, tienen que realizar los movimientos necesarios de la cama, de forma

manual; lo cual muchas veces es realizado de una manera inadecuada, lo que repercute

en un desgaste rápido y daño de las partes mecánicas de la cama, restringiendo así cada

vez más los movimientos de la misma.


29/217

5

¿La aplicación de ciencias como mecánica, electrónica, programación, ergonomía,

permitió, diseñar una cama funcional?

¿Es funcional el proyecto dentro de esta área del hospital?

¿La automatización de la cama de cuidados intensivos, permitió ahorrar costos, con

relación a la compra de una nueva cama con estas características?

1.4 Objetivos

1.4.1 Objetivo General

Desarrollar una solución de automatización para las camas de la Unidad de Cuidado

Intensivos del Hospital Carlos Andrade Marín.

1.4.2 Objetivos Específicos

-

Analizar el estado y ámbito del problema.

- Diseñar el sistema electro – mecánico del prototipo.

- Diseñar el sistema de control electrónico del prototipo.

- Diseñar la interfaz con el usuario.

- Construir el prototipo propuesto de la cama.

-

Probar la funcionalidad del prototipo.

1.5 Justificación

Gracias a nuevas tecnologías se puede mejorar procesos y maquinas existentes al

automatizarlas, con esto se logra un mejor control, reducción de costos y aumento en la

productividad y seguridad.


30/217

6

La automatización de equipos y procesos es aplicable a cualquier ámbito, desde la

industria hasta el hogar, claro está es también a la medicina. Ya en este campo la

automatización de este tipo de equipo médico esencial en la recuperación de los

pacientes es muy importante ya que permite tener un mejor y más preciso control en los

movimientos de la cama, así como facilitar esta tarea al personal encargado del

paciente, permitiendo al enfermero realizar otras actividades encaminadas al cuidado

del paciente.

Otras de las ventajas con la automatización de la cama, es que se deja abierta la

posibilidad para que los modelos siguientes puedan ser mejorados a través de

modificaciones en el software y hardware, sin necesidad de alterar la estructura

existente.

A nivel internacional ya existe este tipo de camas y son muy utilizadas dentro de las

áreas de cuidados intensivos de los distintos hospitales; dentro del mercado nacional se

empiezan a distribuir este tipo de camas para hospitales y clínicas, pero su costo es

demasiado alto, el cual ronda los 30000 dólares por la unidad mas básica, de allí el

precio se incrementa según los módulos y funciones adicionales que se requieran.

Lo que trata con este proyecto es automatizar una de las camas de la unidad, a un menor

costo y con la mayor cantidad de funciones, que las camas que se pueden adquirir en el

mercado.

1.6 Alcance

Se plantea que el prototipo de la cama posea un sistema electro-mecánico para su

operación, así como un sistema de emergencia que permita operar la cama cuando no

exista suministro eléctrico.


31/217

7

A través del sistema electro-mecánico operado mediante actuadores lineales se espera

controlar las posiciones de Trendelenburg, Trendelenburg inverso y la altura ajustable.

Así como las posiciones Fowler o espalda, posición de autocontorno, y elevación de

piernas.

En la cama vendría integrada una balanza digital permitiendo controlar el peso del

paciente mientras este se encuentre utilizando dicha cama, cabe recalcar que la balanza

debe poseer un sistema de tara (ajuste a cero), para que se pese únicamente al paciente,

mas no los distintos equipos conectados a este.

El control de las diferentes posiciones se plantea hacerlo por medio de un control

electrónico ubicado a un lado de la cama. Se plantea que la cama este conectada además

a una computadora, en donde al momento del ingreso al paciente se recojan los datos

del mismo, como nombre tipo de enfermedad, además de almacenar los datos

correspondientes al peso del paciente recogidos durante su permanencia en la cama.

Para la realización de este proyecto se aplicaran conocimientos de mecánica, actuadores

eléctricos, electrónica, los cuales permitirán cumplir con el desarrollo del mismo.

Con este proyecto se busca no solo beneficiar a esta área del hospital sino también al

resto del sector de la salud que necesite de este tipo de instrumental médico.

1.7 Factibilidad

1.7.1 Factibilidad técnica

Para analizar la factibilidad técnica del proyecto se realizaran tablas comparativas de los

diferentes aspectos a tomar en cuenta, concluyendo con los resultados.


32/217

8

Herramientas de Diseño CAD

Tabla 1 Comparativa de herramientas de diseño CAD.

Ponderación Características SolidWorks AutodeskInventor

AutoCAD

10% Interacción con otros software 8 7 88% Costo de la licencia 4 6 550% Simulación 9 8 820% Análisis de esfuerzos 9 8 812% Manejo de ensambles y piezas 9 6 8


Fuente: Internet y publicaciones varias

Como herramienta de Diseño se planea utilizar SolidWorks ya que de acuerdo con las

comparaciones con otros software similares obtiene una mejor calificación, pese al

costo de su licencia.

Herramientas de diseño Electrónico

Tabla 2 Comparativa de software de diseño Electrónico.

Ponderación Características Proteus Multisim

45% Interacción con otros software 7 915% Costo de la licencia 8 7

40% Simulación 8 8Elaborado por: Patricio Cevallos A.Fuente: Internet y publicaciones varias

Como herramienta para diseño electrónico se piensa utilizar Proteus ya que presenta

simulaciones bastante exactas de los sistemas electrónicos además, cuenta con gran

cantidad de componentes dentro de sus librerías.

Lenguaje de programación para microcontroladores

Tabla 3 Comparativa de lenguajes de programación para microcontroladores.

Ponderación Características Pic Basic Assembler45% Rapidez de respuesta 7 915% Ahorro de código 7 8

50% Portabilidad 9 8Elaborado por: Patricio Cevallos A.Fuente: Internet y publicaciones varias


33/217

9

El lenguaje a utilizar será Pic Basic debido a su portabilidad y facilidad de

programación.

Motores

Tabla 4 Cuadro comparativo de tipos de motores.

Ponderación Características Actuador lineal Servomotor Paso a paso

20% Velocidad 8 7 645% Torque 9 7 620% Control 7 9 815% Costo 8 6 8

Elaborado por: Patricio Cevallos A.Fuente: Internet y publicaciones varias

Los actuadores lineales los cuales constan de motores DC con motoreductor, entregan

mayor fuerza al sistema, característica muy necesaria a la hora de diseño del proyecto,

además este puede ajustarse mejor a los requerimientos ya que solo se debe escoger el

largo del vástago que se mueve linealmente, cabe recalcar que el control de la posicióndel mismo es bastante exacto y fácil de realizarlo.

1.7.2 Factibilidad Económica

Indicadores Económicos: El TIR y VAN serán calculados como si se fuera a constituir

una empresa dedicada a la construcción y fabricación de este tipo de camas, teniendo

como meta fabricar 24 camas por año, esto se lo realizara de esta manera ya que no es posible calcular este tipo de indicadores para la construcción de una sola cama.

Tabla 5 Inversión Total.

IVERSIÓVALORTOTAL

CAPITALPROPIO

CAPITALFIACIADO

Activos Fijos TangiblesHerramientas 1858,4 1200 658,4Muebles y Equipos de Oficina 1484,1 1000 484,1

Total Act. Fijos Tang. 3342,5 2200 1142,5

Pag1


34/217

10

IVERSIÓVALORTOTAL

CAPITALPROPIO

CAPITALFIACIADO

Activos Fijos Intangibles

Total Act. Fijos Intang 24480,0 8000 16480,0

Subtotal Activos Fijos 27822,5 10200,0 17622,5

CAPITAL DE TRABAJOSubtotal Capital de Trabajo 61972,0 20000 41972,0

TOTAL IVERSIÓ 89794,5 30200,0 59594,5

Porcentaje 100,00% 33,63% 66,37%Elaborado por: Patricio Cevallos A.Fuente: Datos obtenidos de cálculos

Terrenos y construcciones no entran como activos fijos tangibles ya que se piensa

arrendar tanto el taller como el vehículo.

Tabla 6 Herramientas.

DETALLE Cantidad Costo Unitario Costo TotalSoldadora 1 400 400Moladora 1 85 85Juegos de llaves 1 200 200Taladro de mesa 1 700 700

Juego de brocas 1 80 80Caja de herramientas 1 150 150Remachadora 1 17 17

Sierra 2 20 40Juego de desarmadores 1 50 50

kit de herramientas electrónica 1 50 50Pinzas 2 25 50

Subtotal 1822

2% imprevistos 36,44TOTAL 1858,44

Elaborado por: Patricio Cevallos A.Fuente: Proformas de almacenes

Pag 2


35/217

11

Tabla 7 Muebles y equipos de oficina.

DETALLE Cantidad Costo Unitario Costo TotalEscritorio 1 170 170Sillas 2 70 140

Teléfono 1 40 40Línea de teléfono 1 60 60

Conexión Internet 256 Kbps 1 50 50Subtotal 4602% imprevistos 9.2

TOTAL 469.2

Equipos de Computo:DETALLE Cantidad Costo Unitario Costo totalProgramador Pics 1 45 45Laptop HP dv4 1420 1 950 950

Subtotal 9952% imprevistos 19.9

TOTAL 1014.9TOTAL 1484.1

Elaborado por: Patricio Cevallos A.Fuente: Proformas de almacenes

Tabla 8 Activos fijos intangibles.

Concepto ValorConstitución de la empresa 1500

Estudio de Prefactibilidad 2000Puesta en marcha 500Software y licencias 20000

Subtotal 24000

2% imprevistos 480TOTAL 24480

Elaborado por: Patricio Cevallos A.Fuente: Internet, publicaciones varias

Tabla 9 Capital de Trabajo.

Concepto Valor

Costos de Fabricación 54735,26Materia prima 36010,08

Materiales directos 1719,72Materiales indirectos 156,67

Pag 1


36/217

12

Concepto ValorMano de Obra Directa 16848,79

Gastos 7236,74Suministros 612,00Mantenimiento y reparación 109,14Arriendos 6120,00

Uniformes y equipo de seguridad 380,46Seguros 15,14

Total Capital de Trabajo 61972,00Elaborado por: Patricio Cevallos A.Fuente: Cálculos obtenidos de Excel

Tabla 10 Materia Prima.

Especificación Costo Total por Cama Costo Total Anual

Actuadores lineales 503.00 12072.00Celdas de carga 360.00 8640.00Caja de control 164.00 3936.00

Sistema backup 147.00 3528.00Control 62.00 1488.00

Estructura metálica 120.00 2880.00ruedas 30.00 720.00Material electrónico 45.00 1080.00

Tablero con recubrimiento 40.00 960.00Subtotal 1471.00 35304.002% imprevistos 29.42 706.08TOTAL 1500.42 36010.08

Materiales DirectosEspecificación Costo Total por Cama Costo Total AnualPernos y tornillos 12.5 300.00

tuercas y arandelas 5 120.00Cable 2 48.00

Discos abrasivos 2 48.00Electrodos 2 48.00Pintura 45.00 1080.00Estaño 0.50 12.00Lubricantes 1.25 30.00Subtotal 70.25 1686.002% imprevistos 1.41 33.72

TOTAL 71.655 1719.72

Pag 2

Pag 1


37/217

13

Especificación Costo Total por Cama Costo Total Anual

Materiales IndirectosPlástico de embalaje 1 24,00

Cinta de embalaje 0,4 9,60Transporte y Aduanas 10 120,00Subtotal 11,4 153.6

2% imprevistos 0,228 3,07TOTAL 11,628 156,67

Elaborado por: Patricio Cevallos A.Fuente: Cotizaciones de almacén

El Costo Total anual se toma como si se fueran a fabricar 24 camas al año.

Tabla 11 Mano de Obra.

Cargo # de personasSueldo básico

individualSueldo mensual

IBS Sueldo Anual IBSDiseñador 1 510 698,22 8378,58Ayudante 2 240 678,32 8139,84

Subtotal 1376,54 16518,42

2% imprevistos 27,53 330,37TOTAL 1404,07 16848,79

Elaborado por: Patricio Cevallos A.Fuente: Comisiones Sectoriales

Tabla 12 Suministros.

Concepto UnidadCantidadMensual Costo Unitario

CostoMensual

Costo TotalAnual

Energía eléctrica Kwh 200 0.07 14 168Agua m3 8 0.5 4 48Internet kbps 1000 29 348

Teléfono min 100 0.03 3 36Subtotal 50 600

2% imprevistos 1 12TOTAL 51 612

Elaborado por: Patricio Cevallos A.Fuente: Estimados básicos

Pa 2


38/217

14

Tabla 13 Mantenimiento y Reparación.

Concepto Valor % del Costo Valor Mensual Valor AnualMuebles y equipos 469.2 3% 1.17 14.08Maquinaria 1858.44 5% 7.74 92.92

Subtotal 8.92 107.002% imprevistos 0.18 2.14

TOTAL 9.09 109.14Elaborado por: Patricio Cevallos A.Fuente: Estimados básicos

Tabla 14 Arriendos.

CONCEPTO Cantidad Valor Mensual Valor TotalTaller y Bodega 1 300 300Vehículo 1 200 200

Subtotal 500

2% imprevistos 10TOTAL 510

Elaborado por: Patricio Cevallos A.Fuente: Estimados básicos

Tabla 15 Uniformes y Equipos de Seguridad.

DETALLE Cantidad Costo Unitario Costo Total AnualOverol de tela jean 2 35 70

Zapatos industriales 2 75 150Respirador de polvo 2 30 60

Protector auditivo 2 4 8Guantes de cuero 1 5 5Gafas de protección 2 15 30

Extintores 1 50 50

Subtotal 3732% imprevistos 7.46TOTAL 380.46

Elaborado por: Patricio Cevallos A.Fuente: Cotizaciones varias

Tabla 16 Seguros.

Concepto Valor Total% de Valor

Total Valor Mensual Valor AnualMuebles y enceres 469.2 1.00% 0.39 4.69

Equipos de computo 1014.9 1.00% 0.85 10.15Subtotal 1.24 14.84

Pag 1


39/217

15

Concepto Valor Total% de Valor

Total Valor Mensual Valor Anual

2% imprevistos 0.02 0.30TOTAL 1.26 15.14

Elaborado por: Patricio Cevallos A.Fuente: Estimados varios

Tabla 17 Costo de Producción Anual.

Costo Total Costo Variable Costo FijoCOSTO DE FABRICACIÓNCostos Directos

Materia Prima 36010.08 36010.08Materiales Directos 1719.72 1719.72Mano de Obra Directa 16848.79 16848.79

Costos Indirectos

Materiales Indirectos 156.67 156.67Suministros 612.00 612.00Mantenimiento 109.14 109.14Seguros 15.14 15.14

COSTOS DE ADMINISTRATIVOSPersonal Administrativo 0 0Gastos Administrativos 0.00 0 0

COSTOS DE VENTASTotal de costos de ventas 0 0

COSTOS FINANCIEROSTotal de costos financieros 7054.14 7054.14

COSTO DE PRODUCCIÓN TOTAL 62525,68 54844.40 7681.28Elaborado por: Patricio Cevallos A.Fuente: Contabilidad de Kester

Tabla 18 Depreciación.

Concepto CostoVidaÚtil %

ValorResidual

Valor aDepreciar

DepreciaciónAnual

Maquinaria 1858.4 10 10.00% $ 92.92 $ 1,765.52 176.55

Muebles yEnceres 469.2 10 10.00% $ 23.46 $ 445.74 44.57

Pag 2

Pag 1


40/217

16

Concepto CostoVidaÚtil %

ValorResidual

Valor aDepreciar

DepreciaciónAnual

Equipos decomputación 1014.9 3 33.33% $ 50.75 $ 964.16 321.35

TOTAL $ 167.13 542.48Elaborado por: Patricio Cevallos A.Fuente: Cálculos Excel

Tabla 19 Amortización.

Concepto Valor Vida Útil % Amortización Anual

Constitución de la empresa 1500 5 20.00% 300.00

Estudio de Prefactibilidad 2000 5 20.00% 400.00Puesta en marcha 500 5 20.00% 100.00

Software y Licencia 20000 5 20.00% 4000.00TOTAL 4800.00

Elaborado por: Patricio Cevallos A.Fuente: Publicaciones SRI

Tabla 20 Gastos Financieros.

Valor

Capital Financiado 59594,54Plazo 10 añosInterés anual 12,00%

Años semestres Pago periódico Interés AmortizaciónSaldo

Insoluto

0 $ 59.594,541 $ 5.195,72 $ 3.575,67 $ 1.620,05 $ 57.974,492 $ 5.195,72 $ 3.478,47 $ 1.717,25 $ 56.257,23

Año 1 $ 7.054,14 $ 3.337,311 $ 5.195,72 $ 3.375,43 $ 1.820,29 $ 54.436,942 $ 5.195,72 $ 3.266,22 $ 1.929,51 $ 52.507,43

Año 2 $ 6.641,65 $ 3.749,801 $ 5.195,72 $ 3.150,45 $ 2.045,28 $ 50.462,162 $ 5.195,72 $ 3.027,73 $ 2.167,99 $ 48.294,16

Año 3 $ 6.178,18 $ 4.213,271 $ 5.195,72 $ 2.897,65 $ 2.298,07 $ 45.996,092 $ 5.195,72 $ 2.759,77 $ 2.435,96 $ 43.560,13

Año 4 $ 5.657,42 $ 4.734,031 $ 5.195,72 $ 2.613,61 $ 2.582,12 $ 40.978,022 $ 5.195,72 $ 2.458,68 $ 2.737,04 $ 38.240,98

Pag 2

Pag 1


41/217

17

Años semestres Pago periódico Interés AmortizaciónSaldo

Insoluto

Año 5 $ 5.072,29 $ 5.319,161 $ 5.195,72 $ 2.294,46 $ 2.901,26 $ 35.339,712 $ 5.195,72 $ 2.120,38 $ 3.075,34 $ 32.264,37

Año 6 $ 4.414,84 $ 5.976,611 $ 5.195,72 $ 1.935,86 $ 3.259,86 $ 29.004,512 $ 5.195,72 $ 1.740,27 $ 3.455,45 $ 25.549,06

Año 7 $ 3.676,13 $ 6.715,311 $ 5.195,72 $ 1.532,94 $ 3.662,78 $ 21.886,282 $ 5.195,72 $ 1.313,18 $ 3.882,55 $ 18.003,73

Año 8 $ 2.846,12 $ 7.545,331 $ 5.195,72 $ 1.080,22 $ 4.115,50 $ 13.888,232 $ 5.195,72 $ 833,29 $ 4.362,43 $ 9.525,80

Año 9 $ 1.913,52 $ 8.477,931 $ 5.195,72 $ 571,55 $ 4.624,18 $ 4.901,632 $ 5.195,72 $ 294,10 $ 4.901,63 $ 0,00

Año 10 $ 865,65 $ 9.525,80Elaborado por: Patricio Cevallos A.Fuente: Estimado Banca privada

Tabla 21 Precio de Venta.

Producto Producción

CPT anual(USD)

Costo totalunitario (USD)

P.V

CPT / PA CU + 12% + 20%

Camas UCI 24 62525.68 2605.24 3438.91Elaborado por: Patricio Cevallos A.Fuente: Calculo estimativo Excel

Costo de Oportunidad:Tasa activa 9.19% Riesgo país 4.12%

Tasa pasiva 5.24% Tasa impositiva 36.25%

Tasa de descuento TD 9.77%

Fuente: Publicaciones Banco Central

Pag 2


42/217

18

Tabla 22 VAN.Años FNC FNCA VANm VAN M

0 -30200,00 -30200,001 6.857,57 $ 6.247,182 7.078,73 $ 6.448,663 7.289,20 $ 6.640,40

4 7.370,36 $ 6.714,335 7.552,79 $ 6.880,536 5.977,29 $ 5.445,26

7 6.120,80 $ 5.575,998 6.239,84 $ 5.684,44

9 6.330,51 $ 5.767,0410 6.388,40 $ 5.819,78

VAN = $ 12.910,49Elaborado por: Patricio Cevallos A.Fuente: Cálculos Excel

TIR

TIR = 18.65%

Elaborado por: Patricio Cevallos A.Fuente: Cálculos Excel

De acuerdo a los indicadores económicos obtenidos y bajo los parámetros que se

calcularon se puede decir que el proyecto es factible.


43/217

19

Tabla 23 Estado de resultados

Concepto Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5 Año 6 Año 7

Ventas brutas 82.533,89 84.267,11 86.036,72 87.843,49 89.688,20 91.571,65 93.494,66

Costo de producción 62.525,68 63.677,41 64.853,33 66.053,94 67.279,77 68.531,34 69.809,19

Utilidad Bruta en

ventas 20.008,22 20.589,70 21.183,39 21.789,54 22.408,43 23.040,32 23.685,47

Gastos Administrativos 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Gastos de ventas 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Depreciaciones 542,48 542,48 542,48 221,13 221,13 221,13 221,13

Amortizaciones 4.800,00 4.800,00 4.800,00 4.800,00 4.800,00 0,00 0,00Utilidad neta en

operación 14.665,74 15.247,22 15.840,91 16.768,42 17.387,31 22.819,19 23.464,34

Costos financieros 7.054,14 6.641,65 6.178,18 5.657,42 5.072,29 4.414,84 3.676,13

Utilidad antes de

participación 7.611,60 8.605,57 9.662,73 11.111,00 12.315,02 18.404,35 19.788,21

15% participación de

trabajadores 1.141,74 1.290,84 1.449,41 1.666,65 1.847,25 2.760,65 2.968,23

Utilidad neta antes de

impuestos 6.469,86 7.314,73 8.213,32 9.444,35 10.467,76 15.643,70 16.819,98

25% impuesto a la renta 1.617,46 1.828,68 2.053,33 2.361,09 2.616,94 3.910,92 4.204,99

Utilidad eta 4.852,39 5.486,05 6.159,99 7.083,26 7.850,82 11.732,77 12.614,98Elaborado por: P

Fuente: Contabil


44/217

20

Tabla 24 Flujo Neto de Caja

Años

Utilidad

Neta Depreciación Amortización

Capital de

Trabajo

Valor

residual Inversión Préstamo

0 89794,54 59594,5

1 4.852,39 542,48 4800,00

2 5.486,05 542,48 4800,00

3 6.159,99 542,48 4800,00

4 7.083,26 221,13 4800,00

5 7.850,82 221,13 4800,00

6 11.732,77 221,13 0

7 12.614,98 221,13 0

8 13.564,04 221,13 0

9 14.587,31 221,13 0

10 15.693,08 221,13 0

61972,00 8466,00

Elaborado por: P

Fuente: Contabil


45/217

21

CAPÍTULO II

2. MARCO DE REFERECIA

Este tipo de mobiliario médico es de suma importancia en el área de cuidados intensivos

para que la recuperación del paciente sea integral, y se minimice el riesgo de sufrir

padecimientos derivados de la falta de movilidad en el paciente.

El cambio regular de posición del paciente ha sido recomendado como medida para

reducir la atelectasia y movilizar secreciones pulmonares, así reduciendo el riesgo de

infecciones en el tracto respiratorio (Griffiths, 2005).

Las enfermeras de la Unidad de Terapia Intensiva están involucradas en el

reposicionamiento frecuente de los pacientes para mejorar su ventilación pulmonar y

controlar la presión de la zona. La inmovilidad incrementa el riesgo de complicaciones

pulmonares. En caso del colapso de los alveolos en el pulmón, se produce atelectasia

conduciendo a una distensibilidad pulmonar reducida. La inmovilidad agrava la

acumulación de mucosidades en los pulmones, culminando en infecciones respiratorias.

Las diferentes posiciones que se logran a través de la automatización de las posiciones

de la cama, coadyuvan a tratar diversos padecimientos y lesiones que se presenten en el

paciente, se logra facilitar el trabajo de las personas encargadas del cuidado del

paciente, así como evitar lesiones que se generan por movimientos bruscos.

2.1 Características generales de las camas.

Dimensiones

Las dimensiones de la cama podrán variar para adecuarse al diseño y a las necesidades

del cliente, pero estas deberán estar enmarcadas dentro las normas como la NBE-CPI/


46/217

22

96, según la cual la anchura libre en puertas de habitaciones, pasos y salidas será 1,05

m. mínimo. La anchura de cada hoja será 1,20 m. máximo, con esto las medidas serán:

H: Altura fija o regulable. Regulable mín. 40, máx. 90 cm.

L: Longitud fija o regulable. Regulable min. 190, máx. 220 cm.

W: Ancho entre 80 y 100 cm.

P: Peso entre 80 y 130 kg.

Posiciones de las camas

Elevación en altura

La altura de la cama de cuidados intensivos debe ser variable. Teniendo como altura

mínima 450 mm y como altura máxima 900 mm medidos desde el suelo. Esto permite a

la cama colocarla en posición de reposo nocturno para el descanso del paciente.

Descendiendo horizontalmente la cama hasta su altura mínima; aumenta la seguridad,

evita daños por caída y facilita el acceso a la cama para el paciente. Además permite

posición de atención al paciente, la cual ayuda al profesional encargado de su cuidado

revisarlo sin necesidad de adoptar posiciones inadecuadas, de acuerdo a su altura.

Trendelenburg –Trendelenburg inverso

En estas posiciones todo el somier de la cama adopta una posición entre -16° y 16° con

respecto a la horizontal, llamándose Trendelenburg a las posiciones comprendidas entre

0 y 16° y Trendelenburg inverso a las posiciones comprendidas entre 0 y -16°.

Fowler

También llamada de espalda, en esta posición, la parte superior de la cama, donde se

asienta la espalda, toma una inclinación entre 0 y 70° con respecto a la horizontal.


47/217

23

Elevación de muslos

En esta posición, el plano del somier sobre el cual descansan los muslos, puede tomar

inclinaciones comprendidas en los 0° y 40° con respecto a la horizontal del lecho,

permitiendo, además flexionar o no las rodillas.

Silla cardiaca

Mediante la combinación de movimientos de la cama como son: fowler o espalda,

Trendelenburg y elevación de muslos se puede llevar a cabo la posición de silla

cardiaca, este tipo de movimiento en una cama de terapia intensiva es imprescindible.

Somier

El somier está compuesto por un número determinado de planos. Puede ser un somier

no articulado de un solo plano, o puede estar formado por 3 o 4 planos articulados, que

permiten variar la posición del paciente en el lecho. El plano de respaldo (1) que

permite la posición fowler. El plano central (2) es fijo. El plano de muslos (3) que

permite la elevación de muslos. El plano de los pies (4) varía según la posición del

plano de los muslos, y a su vez puede regular su altura respecto a la horizontal del punto

más alto del plano (3). Los planos antes descritos se pueden apreciar mejor en la

siguiente figura:

Figura 2-1 Distribución de los planos en el somier de la cama.


12 3

4


48/217

24

El somier puede estar fabricado en diferentes tipos de materiales y formas:

Estructura tubular de acero recubierto de pintura epoxi, poliéster, etc.

Varilla metálica electrosoldada.

Materiales termoplásticos.

Fibra inyectada radiotransparente.

Material compacto HLP.

Estructura

Normalmente la estructura de la cama está fabricada en Acero recubierto en resina

epoxi, pintura epoxi-poliéster, o polvo poliéster puro.

La estructura puede ser fija, o por el contrario, puede variar en altura mediante un

accionamiento de tipo electrónico, hidráulico o manual. También puede ser una

estructura extensible, que permita variar su longitud. Puede tener posicionamiento

Trendelenburg y Trendelenburg inverso, y movimiento de lateralización. La estructura

debe estar preparada para alojar el cabecero y el piecero de la cama, así como diferentes

accesorios como pueden ser un incorporador, porta-sueros, arco balcánico, barandillas

laterales, etc.

Accionamientos

Los accionamientos son todos aquellos sistemas que permiten llevar a cabo los distintos

movimientos que son necesarios en este tipo de camas estos pueden ser:

Manual

Mediante husillos, serretas o manivelas plegables, que permiten regular los planos del

somier y la posición y altura del bastidor.


49/217

25

Eléctrico y Electrónico

Mediante un mando electrónico el cual accionará a uno o varios actuadores eléctricos de

baja tensión, que permitan los diferentes movimientos de la cama. Este tipo de

accionamiento debe llevar baterías o un sistema mecánico de emergencia que permitan

el movimiento normal en caso de fallo del suministro eléctrico normal. Se puede

implementar además una consola auxiliar que permita también el control de los

movimientos accionados a través actuadores eléctricos.

Hidráulico o neumático

Mediante un sistema de elevadores hidráulicos accionados a través de pedales, pueden

realizarse los movimientos de elevación de la estructura de la cama, así como los

movimientos de tren y trendelenburg inverso; de manera similar a la hidráulica un

sistema neumático puede realizar los mismos movimientos.

Tren de rodadura

Ruedas giratorias pivotantes con diámetro de 125 mm o de 150 mm según el tipo de

cama. Pueden ser ruedas de rodadura simple o de rodadura doble (ruedas doble

carenadas). El bloqueo de las ruedas es de dos tipos:

Freno independiente: se bloquean individualmente y en diagonal dos ruedas de

la cama.

Freno centralizado: un pedal con tres posiciones que permite el bloqueo

simultáneo de las cuatro ruedas, el bloqueo de una sola rueda para

desplazamientos unidireccionales, y el desbloqueo simultáneo de las cuatro

ruedas.


50/217

26

ormativas internacionales de diseño y construcción

Existen varias normativas para el diseño y construcción de equipos y mobiliario medico

entre estas normas se citan las siguientes:

UNE-EN 60601-1:1993: Equipos Electromédicos. Requisitos Generales Para La

Seguridad. (Version Oficial EN 60601-1:1990).

UNE-EN 60601-1-1:1996: Equipos Electromédicos. Parte 1: Requisitos

Generales De Seguridad. Seccion Uno: Norma Colateral: Requisitos De

Seguridad Para Sistemas Electromédicos.

UNE-EN 60601-2-38:1997: Equipos Electromédicos. Parte 2: Requisitos

Particulares De Seguridad Para Las Camas De Hospital Electromecánicas.

UNE-EN 60335: Seguridad De Los Aparatos Electrodomésticos Y Análogos.

UNE-EN-46001 Sistemas De La Calidad Para Productos Sanitarios.

Directiva Comunitaria 93/42/CEE De Productos Sanitarios.

De acuerdo a la información obtenida en el INEN, en el Ecuador no existe una

normativa para el diseño y construcción de este tipo de mobiliario, por lo que en este

tipo de diseños se debe considerar las Normas Internacionales vigentes que traten sobre

el tema.

2.2 Características de algunas camas del mercado

En el siguiente cuadro se comparan las características que poseen algunas de las camas

que se pueden encontrar en el mercado local, además de la cama utilizada actualmente

en la Unidad de Cuidados Intensivos del hospital y de la solución de automatización que

se propone en esta tesis.


51/217

27

Tabla 25 Tabla comparativa de camas existentes en el mercado.

Camas para Terapia Intensiva en el Mercado

Características 1 2 3 4 5 6 7

Altura regulable*

Trendelenburg / trendelenburginverso > 12° *

Elevación de rodillas *

Posición fowler*

Función terapéutica tramo piernasmanual

Posición silla cardíaca

Balanza

Capacidad máxima 200Kg

Conexión con PC

Respaldo de batería

Actualizaciones por software ***

*A través de accionamiento eléctrico por medio de un mando central.

** Cama actualmente utilizada en el servicio de Terapia Intensiva del Hospital.

*** Para agregar nuevas características a la cama únicamente con el cambio en el

software de acuerdo a requerimientos específicos del cliente.

Elaborado por: Patricio Cevallos A.Fuente: Publicaciones e Internet.

Para el desarrollo del proyecto se considera algunas características de diversas camas

existentes en el mercado, sin tomar una como referencia específica; presentando así la

solución propuesta en el ítem 7.

ÍTEM DESCRIPCIÓN1 CI healthcare

2 Astaburuaga Cama K23 Total care duo2 hillroom4 Komplet Electrica5 Stryker critical care bed**6 Cama Ferromédica7 Solución de automatización propuesta


52/217

28

2.3 Sensores

Son elementos que producen una señal relacionada con la cantidad que se está midiendo

y se utilizan en muchos campos, para medir diferentes magnitudes físicas entre las

cuales se pueden citar: peso, luminosidad, presión, voltaje, desplazamiento, velocidad,

proximidad, etc.

Al seleccionar un sensor para hay que considerar varios factores:

1.

El tipo de medición que se requiere, la variable que se va a medir, su valor

nominal, el rango de valores, la exactitud, velocidad de medición y confiabilidad

requeridas, las condiciones ambientales en las que se realizará la medición.

2. El tipo de salida que se requiere del sensor, lo cual determinara las condiciones

de acondicionamiento de la señal.

3. Con base en lo anterior se pueden identificar algunos posibles sensores, teniendo

en cuenta rango, exactitud, linealidad, velocidad de respuesta, confiabilidad,

facilidad de mantenimiento, duración, requisitos de alimentación eléctrica,

solidez, disponibilidad y costo.

La elección de un sensor no se puede hacer sin considerar el tipo de salida que el

sistema debe producir después de acondicionar la señal; por ello, es necesaria una

integración idónea entre sensor y acondicionador de señal. (Zemic Europe, 2010)

2.3.1 Galgas Extensiométricas

Principio Básico de funcionamiento

El cambio de la resistencia eléctrica resultado de la tensión o compresión mecánica,

representa el principio básico sobre el cual operan las galgas extensiométricas.

(Murray, 1992)


53/217

Descripción

Existen dos tipos de

De hilo cond

El sensor está constit

flexible, sobre la cua

acaban en dos termin

Semiconducto

Las galgas semicon

sustituye el hilo

semiconductoras tien

Figura

2.3.2 Celdas de C

Principio de

Una modalidad muy

deformímetros de r

elemento cuando ést

este transductor se

cilíndrico, o un bloq

fuerzas para compri29

constructiva

algas básicos:

ctor o lámina conductora

uido básicamente por una base muy delgada

va adherido un hilo metálico muy fino. Las

ales a los cuales se conecta el transductor.

ras

uctoras son similares a las anteriores. En

etálico por un material semiconductor.

en un tamaño más reducido.

2-2 Representación galga extensiométrica ti

rga

uncionamiento

común de transductor para medir fuerza se

esistencia eléctrica para monitorear la d

se estira, comprime o dobla por la aplica

e conoce como celda de carga. La celda

e en el que se colocan deformímetros o ext

ir o flejar a la celda de carga, los defor

no conductora y muy

terminaciones del hilo

ste tipo de galgas se

Este tipo de galgas

o cinta.

Fuente: (Coughlin, 1999)

basa en el empleo de

eformación de cierto

ción de una fuerza. A

de carga es un tubo

nsómetros. Al aplicar

ímetros producen un


54/217

30

cambio de resistencia, el cual es la medida de la deformación y, por lo tanto, de las

fuerzas aplicadas. Por lo general, estos indicadores de presión se utilizan para fuerzas de

hasta 10Mn, su error aproximado por no linealidad es de +- 0.03% del rango total, el

error por histéresis de +- 0.02% del rango total. (Bolton, 2005)

En la figura 2.3 se muestra una construcción típica de una celda de carga con

extensómetros para medir fuerza de compresión. El miembro detector de carga es

suficientemente corto para evitar que la columna se arquee bajo la carga nominal y está

proporcionado para que desarrolle aproximadamente de 1500ε con carga de escala

completa. Los materiales utilizados incluyen acero SAE 4340, acero inoxidable 17-4 PH

y aleación de aluminio 2024-T4. Los medidores de metal tipo hoja se adhieren en los

cuatro lados; los medidores 1 y 3 detectan el esfuerzo directo provocado por Fi y el 2 y

el 4 esfuerzo transversal provocado por la relación de Poisson . Esta disposición da

una sensibilidad 2(1+) veces que la lograda con un solo medidor activo en el puente.

También proporciona compensación por temperatura primaria puesto que los cuatro

medidores están a la misma temperatura. Además, el arreglo es insensible a esfuerzos de

flexión provocados por la aplicación de Fi descentrada o a un cierto ángulo.

Figura 2-3 Celda de carga con galgas extensiométricas

Fuente: (Doebelin, 2005)


55/217

31

La deflexión bajo carga completa de semejantes celdas de carga es del orden de 0.001 a

0.015 in, lo que indica su elevada rigidez. A menudo la frecuencia natural no se valúa

puesto que es determinada casi por completo por elementos de la masa portadores de

fuerza externos al transductor. Esto es especialmente cierto en las muchas aplicaciones

en que la celda de carga se utiliza para pesar. Para alcanzar alta precisión (0.3 a 0.1% de

la carga completa), requerida en muchas aplicaciones es necesaria una compensación

por temperatura adicional. Esto se logra por medio de resistores sensibles a la

temperatura R gc y R mc. Mostrados en la figura 2.3. Estos resistores están

permanentemente adheridos en la parte interna de la celda de carga para que asuma la

misma temperatura que los medidores. Es decir, aunque se desea medir fuerza, los

medidores detectan deformación, por lo tanto, cualquier cambio del módulo de

elasticidad producirá una deformación diferente, aun cuando la fuerza es la misma.

Como todos los metales cambian de módulo con la temperatura, este efecto provoca una

variación de la sensibilidad. (Doebelin, 2005)

Fuerzas actuantes sobre celdas de carga

El entendimiento de la forma exacta en que una carga o fuerza debe ser aplicada a la

celda de carga es de vital importancia para el buen diseño de una balanza o sistema de

peso en plataformas tanques, tolvas, silos, etc. permitiendo además una correcta

selección del modelo de celda de carga adecuado para la aplicación.

o El Ideal

Las especificaciones técnicas de las celdas de cargas han sido determinadas bajo

condiciones de laboratorio, aplicando la carga o fuerza a la celda bajo condiciones lo

más cercanas posibles a la perfección.


56/217

32

En la figura 2.4 (a) vemos una simple aplicación con una celda de carga de tipo viga de

flexión. Uno de los lados está firmemente fijado a una base rígida, con el extremo

opuesto libre para flexionar de acuerdo al peso o carga aplicada. Bajo condiciones

ideales, la superficie será perfectamente plana, horizontal y totalmente rígida.

La carga F se introduce en forma vertical con un mínimo de fuerzas extrañas aplicadas.

Las celdas de carga están preparadas para ser insensibles en lo posible a todas las

fuerzas distintas a la vertical. Lamentablemente, en el mundo real, el montaje de las

celdas y las condiciones de aplicaciones de fuerzas están generalmente alejados del

ideal. Entendiendo los problemas de aplicación de fuerzas descritos a continuación

permitirán prevenir la mayoría de los problemas en la instalación del sistema de pesaje.

Generalmente estas fuerzas o cargas distintas a las verticales se pueden producir por

accesorios de montaje no alineados debidamente, una base poco rígida, expansión o

contracción térmica, deflexión al aplicar la carga etc.

o Fuerzas Angulares

Esta es una condición en que la fuerza F es introducida al orifico de recepción de carga

en un ángulo en relación con el eje central figura 2.4 (b). Esta fuerza se anula si el

componente angular llega a los 90° en relación con el eje central.

Por ejemplo, si la fuerza F está inclinada en 4° en relación a al eje central, en ese caso la

fuerza registrada por la celda de carga se reduce en un 0.4° pues se aplica una fuerza

lateral de 0.1F. Si esta dirección de la fuerza aplicada es constante, la calibración

compensará este error y la balanza será precisa. En cambio, si este ángulo varía al


57/217

33

aplicar el peso, se producirá falta de linealidad en la balanza, fricciones en el sistema

mecánico y errores por histéresis.

o Cargas Excéntricas

Esta es una condición en que la fuerza es aplicada a la celda en forma vertical pero la

línea del eje de acción está apartada del eje del orificio de carga de la celda de carga,

esto se puede apreciar en la figura 2.4 (c)

Esta condición no afectará el normal funcionamiento de la balanza o sistema de pesaje

si la posición es constante, pues al calibrar se compensará el error. En cambio, si este

punto de aplicación varía durante el funcionamiento del sistema, se producirán errores

de linealidad e histéresis.

o Cargas Laterales

Esta es una condición en que la fuerza F (la que se desea medir) está acompañada por

otra fuerza R aplicada a 90° en relación a F, esto se puede ver en la figura 2.4 (d). Esta

fuerza podría ser constante, pero casi siempre varia en el tiempo produciendo errores de

linealidad e histéresis.

La celda de carga ideal debe ser totalmente insensible a estas fuerzas laterales, sin

embargo en la práctica se producen errores de precisión por causa de estas fuerzas y

generalmente no todas las celdas reaccionan en la misma forma ante problemas

similares.

En el sistema de pesaje de la cama no deben existir fuerzas laterales al momento de esta

permanecer permanecer inmóvil y posición para pesaje, sin embargo estas existirán al


58/217

34

momento de la cama ser transportada o cuando no se encuentre en una posición

completamente inmóvil

o Fuerzas Giratorias o de Torque

Generalmente, las fuerzas laterales no actúan directamente sobre un eje neutro,

causando una fuerza de torque, adicional a la fuerza lateral. Una celda puede ser

afectada por fuerzas de torque (T) de muchas maneras. En la figura 2.4 (e) se ilustra una

condición en que la línea de acción de la fuerza lateral, es apartada del eje neutro por

una distancia h resultante del torque sobre Rh.

La figura 2.4 (f) ilustra una condición en que el peso cuelga del eje de la celda por

medio de un perno. Cualquier fuerza lateral aplicada a este sistema tendrá un efecto de

torque mucho mayor, aumentado por la distancia h1 en relación al eje de fuerzas.

Finalmente vemos una fuerza de torque de magnitud Fy como causa de la fuerza

aplicada fuera del eje de carga de la celda, figura 2.4 (g).

Teniendo en cuenta que estas fuerzas son generalmente variables, no es posible

predeterminar la forma en que pueden degradar la precisión del sistema de pesaje.

(Servicios de Pesaje SDP, 2007)Figura 2-4 Diferentes tipos de fuerzas que actúan sobre la celda de carga.

(a) (b)


59/217

35

(c) (d)

(e) (f)

(g)

Fuente: (Servicios de Pesaje SDP, 2007)

Aspectos importantes al elegir y usar celdas de carga

La instalación de celdas de carga en camas hospitalarias requiere cuidadosa atención

para que el sistema sea seguro y preciso. El desempeño de una celda de carga depende

primordialmente en su capacidad para flejar repetidamente bajo condiciones cuando el

peso es aplicado o removido

Para satisfacer los requerimientos, las celdas de carga son usadas principalmente en

conjunción con sistemas de montaje especiales, preferentemente deberán ser montados


60/217

36

rígidamente entre la aplicación y la base. Los soportes de las celdas de carga deben ser

diseñados para evitar los siguientes efectos en la celda de carga:

- Fuerza laterales.

- Momentos de flexión.

- Momentos de torsión.

- Vibraciones para la celda de carga.

Estos efectos no solo comprometen el desempeño de la celda de carga, si no también

pueden conducirla a un daño permanente.

Preferentemente la celda de carga debe ser montada sobre una base rígida que no flejará

mientras el sistema está cargado. La celda de carga además deberá ser soportada po

Documents

camas hospital