Seguranca eletrica

Embed Size (px)

Citation preview

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    1/53

    Segurana Eltricaem ambientes

    Mdico-hospitalar

    Srgio Francisco PichorimBaseado no cap 14 - Webster

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    2/53

    Introduo Nos E.U.A., cerca de 10.000 acidentes por

    ano causados por equipamentos mdicos(dados de 1998)

    Quality Review in Anesthesia, Vol. 10, Issue1, March/April 2007

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    3/53

    Introduo

    Projeto com SEGURANA: tudo que PODE dar errado considerar que

    VAI dar errado .

    Fontes de risco: fogo, ar, gua, drogas,microorganismos, infeco, lixo, som,eletricidade, raio X, materiais cortantes, etc.

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    4/53

    Corrente eltrica pelo corpo

    Estimulao muscular e nervosa

    Aquecimento do tecido / Queimaduras

    Reaes eletroqumicas

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    5/53

    Figure 14.1 Physiological effects of electricityThreshold or estimated mean values are given for each effect in a 70 kg human a 1 to 3 s exposure to 60 Hz current applied via copper wires grasp

    by the hands.

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    6/53

    Parmetros importantes de

    Susceptibilidade Variabilidade dos limites

    Freqncia Durao e momento (onda T fibrilao) Peso do corpo Pontos de entrada (risco menor se pontos

    so na mesma extremidade) derivao I menos sensvel que II e III.

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    7/53

    Figure 14.2 Distrubutions of perception thresholds and let-go currentsThesedata depend on surface area of contact (moistened hand grasping AWG No. 8copper wire). (from C. F. Dalziel, "Electric Shock," Advances in Biomedical

    Engineering , edited by J. H. U. Brown and J. F. Dickson IIII, 1973, 3, 223-248

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    8/53

    Figure 14.3 Let-gocurrent versus

    frequency Percentile

    values indicatevariability of let-gocurrent among

    individuals. Let-gocurrents for women are

    about two-thirds thevalues for men.(Reproduced, with

    permission, from C. F.Dalziel, "Electric

    Shock," Advances in Biomedical

    Engineering , edited byJ. H. U. Brown and J. F.Dickson IIII, 1973, 3,

    223-248.)

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    9/53

    Figure 14.4 Fibrillationcurrent versus shock duration. Thresholds for ventricular fibrillation in

    animals for 60 Hz ac current.Duration of current (0.2 to 5 s)

    and weight of animal bodywere varied. (From L. A.

    Geddes, IEEE Trans. Biomed. Eng ., 1973, 20, 465-468.

    Copyright 1973 by theInstitute of Electrical and

    Electronics Engineers.Reproduced with permission.)

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    10/53

    REDE ELTRICA

    HOSPITALAR Equipamentos mdicos Iluminao Aquecimento e ar condicionado

    Convenincias (TV, frigobar, secador de cabelo, etc, etc)

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    11/53

    ENTRADA: Transformador trifsico

    Potncia de 15 a 300 kVA

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    12/53

    Figure 14.6 Simplified electric-power distribution for 115 Vcircuits. Power frequency is 60 Hz.

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    13/53

    TOMADA UNIVERSAL&

    TOMADA ABNT NBR 14136 - 2002

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    14/53

    Valores mximos nas

    proximidades do paciente rea geral = 500 mV

    rea de cuidado crtico = 40 mV Superfcies condutoras aterradas no

    mesmo ponto de terra. Testes peridicos de tenso e de

    continuidade entre os terras das tomadas

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    15/53

    Presena de Tenso no Paciente

    Principal problema Falha deaterramentoi.e., um curto entre a fase e oterra.

    Uma possvel soluo isolar oscondutores do terra, utilizandotransformadores de isolao.

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    16/53Figure 14.7 Power-isolation-transformer system.

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    17/53

    LIM

    Monitor de Isolao de Linha Monitora a corrente de fuga (resistiva ou

    capacitiva) entre fase e terra e neutro eterra. Alarme para correntes superiores a 5 mA. Custo elevado (US$ 2.000,00) Necessrio em reas com presena de

    umidade e com anestsicos inflamveis.

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    18/53

    Figure 14.7 Power-isolation-transformer system with a line-isolation

    monitor to detect ground faults.

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    19/53

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    20/53

    Grupo Gerador a DieselRATED POWER 64 kWENGINE MODEL 6105ZD

    SPEED 1500 rpmFUEL

    CONSUMPTION 231 g/kW.h

    COOLINGMETHOD RADITOR

    STARTINGMETHOD

    ELECTRICSTARTING

    RATEDVOLTAGE 220 V/ 380 V

    RATEDCURRENT 115 A

    FREQUENCY 50 HZPOWER FACTOR 0.8

    PHASECONNECTION

    3-PHASE4-WIRE

    PACKING SIZEL*W*H (mm)

    2500 * 950 *1300

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    21/53

    Sistema No-Break

    http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/77/Standby_UPS_Diagram.png
  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    22/53

    Macrochoque

    &

    Microchoque

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    23/53

    20A para cachorro 80 a 600 A para humanos

    10A limite aceito como seguro

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    24/53

    M A C R O C H O Q U E

    Resistncia da pele: seca e intacta de 15 k W a 1 MW.

    Valor cai 100 vezes quando a pele estmolhada ou apresenta algum corte!

    Resistncia interna 200W por membro e100W no tronco (= 500W entre braos!)

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    25/53

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    26/53

    Figure 14.8Macroshock due to

    a ground faultfrom hot line toequipment cases

    for (a) ungroundedcases and (b)

    grounded chassis.

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    27/53

    M I C R O C H O Q U E Corrente de fuga: Capacitncias parasitas

    de cabos prximos, ou Resistncia desujeiras, umidade ou m isolao.

    Falta de aterramento ou alta resistncia no

    terra.

    I max = 10 A (normas de 10 a 100 A)

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    28/53

    Figure 14.9 Leakage-current pathways Assume 100 A of

    leakage current from the power line to the

    instrument chassis. (a)Intact ground, and 99.8A flows through theground. (b) Broken

    ground, and 100 A flowsthrough the heart. (c)

    Broken ground, and 100

    A flows through theheart in the oppositedirection.

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    29/53

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    30/53

    Figure 14.11 (a) Large ground-fault current raises the potential of one groundconnection to the patient. The microshock current can then flow out through

    catheter connected to a different ground.

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    31/53

    MICROCHOQUE POR DIFERENA DE

    POTENCIAL DE TERRA ( > 40mV )

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    32/53

    NORMAS

    IEC - International Electrotechnical Commission

    Norma IEC 60.601-1 Norma geral desegurana eltrica.

    Normas IEC 60.601-2-X Especficas para cada tipo de equipamento mdico.

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    33/53

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    34/53

    IEC 60601-2-X MEDICAL EQUIPMENT - PART 2REQUIREMENTS FOR THE SAFETY OF...

    IEC 60601-2-2 HIGH FREQUENCY SURGICAL EQUIPMENT IEC 60601-2-4 CARDIAC DEFIBRILLATORS AND DEFIBRILLATORS - MONITORS IEC 60601-2-5 ULTRASONIC PHYSIOTHERAPY EQUIPMENT IEC 60601-2-10 NERVE AND MUSCLE STIMULATORS IEC 60601-2-12 LUNG VENTILATORS FOR MEDICAL USE IEC 60601-2-16 HAEMODIALYSIS EQUIPMENT IEC 60601-2-19 BABY INCUBATORS IEC 60601-2-22 DIAGNOSTIC AND THERAPEUTIC LASER EQUIPMENT IEC 60601-2-24 INFUSION PUMPS AND CONTROLLERS IEC 60601-2-25 ELECTROCARDIOGRAPHS IEC 60601-2-26 ELECTROENCEPHALOGRAPHS IEC 60601-2-27 ELECTROCARDIOGRAPHIC MONITORING EQUIPMENT

    IEC 60601-2-30 NON-INVASIVE BLOOD PRESSURE MONITORING EQUIPMENT IEC 60601-2-33 MAGNETIC RESONANCE EQUIPMENT FOR MEDICAL DIAGNOS IEC 60601-2-37 ULTRASONIC MEDICAL DIAGNOSIC AND MONITORING EQUIPM IEC 60601-2-38 ELECTRICALLY OPERATED HOSPITAL BEDS IEC 60601-2-40 ELETROMYOGRAPHS AND EVOKED RESPONSE EQUIPMENT IEC 60601-2-51 RECORDING AND ANALYSING SINGLE CHANNEL AND

    MULTICHANNEL ELECTROCARDIOGRAPHS

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    35/53

    Proteo contra choques

    Paciente isolado de qualquer superfciecondutora

    Superfcies condutoras no mesmo potencial

    Pacientes com pele aberta ou ambientemido. Proteo e cuidados extra!

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    36/53

    SISTEMA DE TERRA. Conexes no excedendo0,15W etenso no maior que40mV!

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    37/53

    Ground-faultcircuit

    interrupters

    Custo de US$10,00

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    38/53

    Projeto do EquipamentoEletromdico

    Terra confivel (no desligar o terra!)

    Reduo de corrente de fuga (< 1 A/m) Dupla isolao (gabinete externo,knobs , botes e chaves no condutores.

    Uso de baixa tenso (baterias) Amplificadores com Isolao eltrica

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    39/53

    Figure 14.14 Electrical isolation of patient leads to biopotentialamplifiers(a) General model for an isolation amplifier.

    Isolation barrier

    CM

    CMCMRR

    SIG ISO

    ISO

    Error

    Isolationbarrier

    IsolationCapacitanceand resistance

    -

    +

    -

    +

    Input common

    (a) *IMRR in v/v

    Outputcommon o =

    CMCMRR

    ISOIMRR SIG Gain

    R FISO

    IMRR *~ ~

    ~

    ~

    ~

    Error

    1 a 10 kV e R > 10MW

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    40/53

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    41/53

    Isolamento ptico Digital Monitor de Pulsos Cardacos con Interfaz a PC , C A Centeno e I A Tren

    Facultad Regional Crdoba - Universidad Tecnolgica Nacional

    Isolation barrier

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    42/53

    Figure 14.14 Electrical isolation of patient leads to biopotential amplifiers(c)Simplified equivalent circuit for an optical isolator (Copyright (c) 1989 Burr-

    Brown Corporation. Burr BrownISO100)

    Isolation barrier

    Inputcontrol Outputcontrol

    -

    V

    +V + o

    -

    +

    o = i R K R G

    CR 3 CR 1 CR 2

    i 2

    i i

    i

    i 1

    R G

    AI AI I i 3i 2

    o

    R K = 1MW

    -

    +

    -

    ++

    -

    (c)

    ~

    1 2

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    43/53

    Figure 14.14 Electrical isolation of patient leads to biopotential amplifiers(d) Capacitively coupled isolation amplifier (Horowitz and Hill, Art of

    Electronics , Cambridge Univ. Press. Burr BrownISO106).

    Frequency-to-

    voltage converter(phase-lockedloop)

    OscQ Q

    15 V (Receiver) 15 V (Driver)Isolationbarrier

    (d)

    3 pF

    3 pF

    Freqcontrol

    Analogsignal out, oAnalogsignal in, i

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    44/53

    ISOLAO EM SENSOR DE PRESSO A) Cateter condutor - distribuir a corrente de fuga por todo corpoB) Sensor eltrico de presso isolado da soluo salina

    C) Cateter com fibra ptica

    D) Sensores passivos e telemtricos

    Gel

    Clear plastic4 cm

    Saline Flush valve

    IV tubing

    Electrical cableSilicon chip

    To patient

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    45/53

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    46/53

    Testes

    Resistncia Neutro Terra < 0,2W

    Tenso entre o aterramento e reascondutoras < 20 mV (normas aceitam

    at 500 mV para construes antigas)

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    47/53

    Figure 14.17 Ground-pin-to-chassis resistance test

    Appliance power switch( b h OFF d ON i i )

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    48/53

    Figure 14.18 (a) Chassis leakage-current test. (b) Current meter circuit to be

    used for measuring leakage current.

    To exposed conductivesurface or if none, then 10 by20 cm metal foil in contactwith the exposed surface

    Insulating surface

    Current meterI

    Test circuit

    Open switchfor appliancesnot intended tocontact a patient

    Grounding-contactswitch (use inOPEN position)

    Polarity- reversingswitch (use bothpositions)

    (use both OFF and ON positions)

    This connectionis at serviceentrance or onsupply side of separately derivedsystem

    Buildingground

    H (black)

    N (white)

    Appliance

    GN

    H

    H = hotN = neutral (grounded)G = grounding conductor

    < 500 uA for facility owned housekeeping andmaintenance appliances

    < 300 uA for appliances intended for use in the patient vicinity

    120 V

    G (green)

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    49/53

    Figure 14.19 Test for leakage current from patient leads to ground

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    50/53

    Figure 14.20 Test for leakage current between patient leads

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    51/53

    Figure 14.21 Test for ac isolation current.

    Se aparecer a tenso da linha sobre o paciente!

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    52/53

  • 7/27/2019 Seguranca eletrica

    53/53