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.png7/27/2019 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