Interferencia de los armónicos en la operación de los ...

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Ingeniería Eléctrica Facultad de Ingeniería

1-1-2005

Interferencia de los armónicos en la operación de los equipos Interferencia de los armónicos en la operación de los equipos

eléctricos y electrónicos de un hospital de tercer nivel eléctricos y electrónicos de un hospital de tercer nivel

Luz Ángela Parra Medina Universidad de La Salle, Bogotá

Edward Fabián Araújo Ramírez Universidad de La Salle, Bogotá

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Citación recomendada Citación recomendada Parra Medina, L. Á., & Araújo Ramírez, E. F. (2005). Interferencia de los armónicos en la operación de los equipos eléctricos y electrónicos de un hospital de tercer nivel. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_electrica/510

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INTERFERENCIA DE LOS ARMÓNICOS EN LA OPERACIÓN DE LOS EQUIPOS ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS DE UN HOSPITAL DE TERCER NIVEL

LUZ ANGELA PARRA MEDINA

EDWARD FABIÁN ARAÚJO RAMÍREZ

UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

BOGOTÁ D.C. 2005

INTERFERENCIA DE LOS ARMÓNICOS EN LA OPERACIÓN DE LOS EQUIPOS ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS DE UN HOSPITAL DE TERCER NIVEL

LUZ ANGELA PARRA MEDINA

EDWARD FABIÁN ARAÚJO RAMÍREZ

Monografía para optar al Título de Ingeniero Electricista

Director Ing. Luis Hernando Correa Salazar


BOGOTÁ D.C. 2005

Nota de aceptación

_____________________________ _____________________________ _____________________________ _____________________________ _____________________________ ___________________________________

Ing. Luis Hernando Correa Salazar

Director del Proyecto

___________________________________

Ing. Jairo Puentes

Jurado Calificador

___________________________________

Dr. - Ing. Camilo Cortes

Jurado Calificador

Bogotá D.C. Septiembre 24 de 2005

La realización de este trabajo está dedicado a Dios, por darme la fuerza necesaria para prevalecer por encima de las dificultades. A mis padres, por su estímulo, por su ejemplo de inspiración y firmeza de carácter, por su sugestiva fuerza para conducirme por la vida sin detenerme a contemplar el pasado ni soñar con el futuro, por ayudarme a vivir el presente con intensidad. A mis hermanas, por su afecto y comprensión al ayudarme a alcanzar mis logros. A Luis Alberto Villarreal, por su apoyo incondicional, por su inagotable motivación para alentarme a continuar persistentemente con mi meta más preciada. Al Ingeniero Álvaro Venegas (Q.E.P.D.), por su comprensión e invaluable colaboración en los momentos donde las dificultades parecían doblegarme, por sus valiosos consejos que han sido guía importante en mi vida. Y a mis amigos, quienes de una u otra forma me han ayudado con la realización de este objetivo.

Luz Angela

Este trabajo está dedicado A Dios, por su gran misericordia A Mis padres, por su amor y cariño A mi hermano, por su apoyo A mi Abuelo, por su ejemplo A mi familia, por su colaboracion A mis amigos, por su ayuda

Edward

AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan su agradecimiento a:

ING. LUIS HERNANDO CORREA SALAZAR. Ingeniero Electricista, Catedrático de la universidad de La Salle.

ING. FREDY A. CASTRO. Power Quality Director. GENELEC LTDA.

ING. FERNANDO SALCEDO PLAZAS. Exdirector de mantenimiento y planta

física Hospital Universitario San Ignacio.

ING. JUAN CARLOS MOLINA. Director de mantenimiento y planta física Hospital Universitario San Ignacio.

JORGE MARIÑO. Técnico de mantenimiento Hospital Universitario San Ignacio.

ING. JOSÉ EDILBERTO MUÑOZ RUIZ. Ingeniero Electricista, Ministerio de

Minas y Energía.

ING. DAVID APONTE GUTIÉRREZ. Ingeniero Electricista, Ministerio de Minas y Energía.

ELIZABETH CONTRERAS REYES. Secretaria, Facultad de Ingeniería Eléctrica

de la Universidad de La Salle.

A todas aquellas personas que de una u otra forma, directa o indirectamente nos brindaron su colaboración en el desarrollo de este proyecto de grado.

Ni la Universidad, ni el asesor, ni el jurado

calificador son responsables de las ideas

aquí expuestas.

CONTENIDO

Pág.

INTRODUCCIÓN

-15-

1 NORMATIVIDAD EXISTENTE PARA LIMITAR DISTORSIONES

POR ARMÓNICOS

-17-

1.1 NORMAS INTERNACIONALES

-17-

1.1.1 Norma IEC 555-2

-17-

1.1.2 Norma IEC 61000-2-4

-18-

1.1.3 Norma IEC 61000-3-2

-19-

1.2 NORMAS DE GRUPOS DE PAÍSES

-20-

1.2.1 Normalización Europea – EN

-20-

1.2.1.1 Norma EN 50160

-20-

1.3 NORMAS DE PAÍSES

-21-

1.3.1 Norteamérica

-21-

1.3.1.1 Canadá

-21-

1.3.1.2 Estados Unidos

-22-

1.3.2 Suramérica

-24-

1.3.2.1 Chile

-24-

1.3.2.2 Colombia

-25-

1.3.2.3 Perú

-25-

1.3.3 Europa

-26-

1.3.3.1 Alemania Federal

-26-

1.3.3.2 Finlandia

-28-

1.3.3.3 Suecia

-29-

2 EQUIPOS MÉDICOS SUSCEPTIBLES A LOS ARMÓNICOS

-31-

2.1 COMPUTADORES EN LA INVESTIGACIÓN MÉDICA

-33-

2.2 ELECTROBISTURÍ

-34-

2.3 ELECTROCARDIÓGRAFO

-34-

2.4 ELECTROENCEFALOGRAMA

-35-

2.5 ELECTROMIOGRAFÍA

-37-

2.6 EQUIPO DE DIÁLISIS

-37-

2.7 EQUIPOS DE ULTRASONIDOS

-39-

2.7.1 Clasificación

-39-

2.7.1.1 Modo A (Unidimensional)

-39-

2.7.1.2 Modo B (Bidimensional)

-40-

2.7.1.3 Modo M (Movimiento)

-41-

2.7.1.4 Modo C

-42-

2.7.1.5 Flujímetros Doppler (Velocidad-Movimiento)

-42-

2.8 INCUBADORAS

-43-

2.9 LABORATORIO CLÍNICO

-43-

2.10 LÁSER

-44-

2.10.1 Tipos de láser

-44-

2.10.1.1 Láser de cristal aislante

-44-

2.10.1.2 Láser de gas

-45-

2.10.1.3 Láser excimer

-45-

2.10.1.4 Láser sólido aislante

-45-

2.10.1.5 Láser transistorizado de unión P-N

-45-

2.11 RAYOS X

-46-

2.11.1 Fluoroscopia

-47-

2.11.2 Tomografía axial computarizada – TAC

-48-

2.12 RESONANCIA MAGNÉTICA

-49-

2.12.1 Equipos de Imágenes por resonancia magnética

-49-

2.12.2 Espectrómetro de resonancia magnética

-49-

2.12.3 Antenas o bobinas

-50-

2.12.4 Bobinas de gradiente de campo magnético

-50-

2.12.5 Sistema de adquisición de datos

-50-

2.13 RESPIRADORES

-51-

3 COMPORTAMIENTO ARMÓNICO EN EL HOSPITAL

UNIVERSITARIO SAN IGNACIO

-52-

3.1 Análisis circuito 1

-52-

3.1.1 Análisis gráfico circuito 1

-53-


-60-


-60-


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-100-


-108-


-108-


-110-


-111-

3.13 Análisis estadístico

-115-

4 CONCLUSIONES

-122-

5 RECOMENDACIONES

-123-

BIBLIOGRAFÍA

-124-

ANEXOS (FORMATO CD)

LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura 1. Forma de onda especial definida para los equipos clase D

-17-

Figura 2. Nivel aceptable para los armónicos de tensión según el estándar

-27-

alemán

Figura 3. Equipos médicos utilizados en el monitoreo de un paciente

-32-

Figura 4. Electrobisturí

-34-

Figura 5. Electrocardiógrafo

-34-

Figura 6. Diagrama de bloques de un EEG de ocho canales

-36-

Figura 7. Diagrama de bloques de una máquina de diálisis

-38-

Figura 8. Ultrasonido

-39-

Figura 9. Ultrasonido Modo A

-39-

Figura 10. Ultrasonido Modo B

-40-

Figura 11. Ultrasonido Modo M

-41-

Figura 12. Ultrasonido Modo C

-42-

Figura 13. Incubadora

-43-

Figura 14. Diagrama de bloques simplificado de una máquina de Rayos X

-47-

Figura 15. TAC

-48-

Figura 16. Gantry

-48-

Figura 17. Resonancia magnética

-49-

Figura 18. Respirador

-51-

Figura 19. Diagrama de bloques de un respirador

-51-

LISTA DE TABLAS

Pág.

Tabla 1. Límites de corriente armónica para equipos clase D

(Norma IEC 555-2)

-18-

Tabla 2. Niveles de compatibilidad (Norma IEC 61000–2-4)

-19-

Tabla 3. Límites para emisiones de corriente armónica (Norma

IEC 61000-3-2)

-20-

Tabla 4. Límites de armónicos para baja y media tensión (Norma

EN 50160)

-21-

Tabla 5. Aparatos clase A y B, límite para armónicos impares de

orden inferior (Norma canadiense)

-21-

Tabla 6. Aparatos clase A y B, límite de armónicos de corriente

(Norma canadiense)

-22-

Tabla 7. Niveles de distorsión de voltaje permisibles (Estándar

IEEE 519)

-22-

Tabla 8. Límite de distorsión de corriente para Sistemas Eléctricos

de Distribución General (de 120 V a 69 kV) (Estándar IEEE 519)

-23-

Tabla 9. Límite de distorsión de corriente para Sistemas de

Subtransmisión General (de 69 kV a 161 kV) (Estándar IEEE 519)

-23-

Tabla 10. Límite de distorsión de corriente para Sistemas de

Transmisión General (> 161 kV) (Estándar IEEE 519)

-23-

Tabla 11. Máxima distorsión de corriente en el sistema

eléctrico (Norma chilena)

-24-

Tabla 12. Armónicos de tensión para voltajes menores a 110 kV

(Norma chilena)

-25-

Tabla 13. Tensiones armónicas individuales y los DTA (Norma

peruana)

-26-

Tabla 14. Factor de nivel de tensión KN (estándar alemán)

-28-

Tabla 15. Límite de armónicos para tensión (Norma finlandesa)

-28-

Tabla 16. Límite de armónicos de corriente (Norma finlandesa)

-29-

Tabla 17. Potencia del convertidor como porcentaje de la

potencia cortocircuito (Norma finlandesa)

-29-

Tabla 18. Capacidad de convertidores que pueden ser conectados

(Norma sueca)

-29-

Tabla 19. Distorsión Armónica Total - THD (Norma sueca)

-30-

Tabla 20. Algunas aplicaciones clínicas del escáner Modo A

-40-

Tabla 21. Algunas aplicaciones clínicas del escáner Modo B

-41-

Tabla 22. Datos estadísticos de la frecuencia en cada circuito

-115-

Tabla 23. Datos estadísticos de la corriente en cada circuito

-116-

Tabla 24. Datos estadísticos de la THD de corriente en cada circuito

-117-

Tabla 25. Datos estadísticos del voltaje de línea en cada circuito

-118-

Tabla 26. Datos estadísticos de la THD del voltaje de línea en cada circuito

-119-

Tabla 27. Datos estadísticos del voltaje de fase en cada circuito

-120-

Tabla 28. Datos estadísticos de la THD del voltaje de fase en cada circuito

-121-

LISTA DE GRÁFICAS

Pág.

Gráfica 1. Comportamiento de la corriente en la tarde (Cto. 1)

-53-

Gráfica 2. Comportamiento de la corriente en la noche (Cto. 1)

-54-

Gráfica 3. Comportamiento del voltaje de línea en la tarde (Cto. 1)

-54-

Gráfica 4. Comportamiento del voltaje de línea en la noche (Cto. 1)

-55-

Gráfica 5. Comportamiento del voltaje de fase en la tarde (Cto. 1)

-55-

Gráfica 6. Comportamiento del voltaje de fase en la noche (Cto. 1)

-56-

Gráfica 7. Comportamiento de la THDI en la tarde (Cto. 1)

-56-

Gráfica 8. Comportamiento de la THDI en la noche (Cto. 1)

-57-

Gráfica 9. Comportamiento de la THDV de línea en la tarde (Cto. 1)

-57-

Gráfica 10. Comportamiento de la THDV de línea en la noche (Cto. 1) -

58-

Gráfica 11. Comportamiento de la THDV de fase en la tarde (Cto. 1)

-58-

Gráfica 12. Comportamiento de la THDV de fase en la noche (Cto. 1)

-59-

Gráfica 13. Comportamiento de la corriente en la mañana (Cto. 2)

-60-


-61-

Gráfica 15. Comportamiento del voltaje de línea en la mañana (Cto. 2)

-61-


-61-

Gráfica 17. Comportamiento del voltaje de fase en la mañana (Cto. 2)

-62-


-62-

Gráfica 19. Comportamiento de la THDI en la mañana (Cto. 2)

-62-


-63-

Gráfica 21. Comportamiento de la THDV de línea en la mañana (Cto. 2) -

63-


-63-

Gráfica 23. Comportamiento de la THDV de fase en la mañana (Cto. 2) -

64-


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-86-Gráfica 80. Comportamiento de la corriente en la tarde (Cto. 7)

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Gráfica 100. Comportamiento del voltaje de línea en la mañana (Cto. 9) -

94-


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Gráfica 103. Comportamiento del voltaje de fase en la mañana (Cto. 9) -

95-


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Gráfica 110. Comportamiento de la THDV de línea en la tarde (Cto. 9) -

98-


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Gráfica 114. Comportamiento de la THDV de fase en la noche (Cto. 9) -

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-101-

Gráfica 118. Comportamiento del voltaje de línea en la mañana (Cto. 10) -

101-


-101-

Gráfica 120. Comportamiento del voltaje de línea en la noche (Cto. 10) -

101-

Gráfica 121. Comportamiento del voltaje de fase en la mañana (Cto. 10) -

102-


-102-


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-103-


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104-

Gráfica 128. Comportamiento de la THDV de línea en la tarde (Cto. 10) -

104-


104-

Gráfica 130. Comportamiento de la THDV de fase en la mañana (Cto. 10)

-105-

Gráfica 131. Comportamiento de la THDV de fase en la tarde (Cto. 10) -

105-

Gráfica 132. Comportamiento de la THDV de fase en la noche (Cto. 10) -

105-

Gráfica 133. Comportamiento de la corriente (Cto. 11)

-106-

Gráfica 134. Comportamiento del voltaje de línea (Cto. 11)

-108-

Gráfica 135. Comportamiento de la THDI (Cto. 11)

-109-

Gráfica 136. Comportamiento de la THDV de línea (Cto. 11)

-109-

Gráfica 137. Comportamiento de la corriente (Cto. 12)

-111-

Gráfica 138. Comportamiento del voltaje de línea (Cto. 12)

-111-

Gráfica 139. Comportamiento de la THDI (Cto. 12)

-111-

Gráfica 140. Comportamiento de la THDV de línea (Cto. 12)

-112-

ABREVIATURAS CPU: Unidad de control del sistema.

CRT: Tubo de Rayos catódicos.

CW: Onda Continua.

Desv.: Desviación Estándar.

ECG: Electrocardiograma.

EEG: Electroencefalograma.

EMI: Interferencia Electromagnética.

EMG: Electromiografía.

FRU: Unidad de Reconstrucción Rápida.

GR: Gradientes de Campo magnético.

HUSI: Hospital Universitario San Ignacio.

ICC: Máxima corriente de Cortocircuito en el PCC.

Ih: Corriente armónica.

IL: Máxima corriente demandada por la carga en el PCC. IEC: Comisión Electrotécnica Internacional.

IEEE: Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos.

K∋esv: Factor de resonancia.

KA: Factor de Conexión (o de Potencia).

KN: Factor del Nivel de Tensión.

Máx.: Máximo.

Med.: Media.

Min.: Mínimo.

MIS: Sistemas de Información Automatizados.

Mod.: Moda.

MRI: Imágenes por Resonancia Magnética.

PCC: Punto de Acople Común.

PET: Tomografía por Emisión de Positrones.

PSG: Generador de Sucesión de Pulsos.

Prom.: Promedio.

PW: Onda Pulsante.

RF: Radiofrecuencia.

RM: Resonancia Magnética.

SCC: Concejo de Normalización de Canadá.

SConsumida: Potencia demandada por el cliente.

SN: Potencia Nominal de la Red.

TAC: Tomografía Axial Computarizada.

TDD: Distorsión Total Demandada.

THD: Distorsión Armónica Total.

UCCS: Unidad de Cuidados Intensivos Coronarios.

UCIS: Unidad de Cuidados Intensivos.

UPS: Sistema Ininterrumpida de Potencia.

UV: Tensión del armónico v- ésimo referido al fundamental.

Uvzul: Tensión armónica admisible para un cliente individual.


Luz Angela Parra Medina - 15 - Edward Fabián Araújo Ramírez

INTRODUCCIÓN

La presencia de armónicos en las redes de distribución y en las instalaciones eléctricas

produce una gran variedad de problemas, llegando a observarse efectos indeseables en la

operación de los equipos presentes en un hospital.

Debido a que en Colombia ha comenzado el interés por la calidad de la energía, es

importante realizar diagnósticos referentes a esto, a partir del monitoreo de los diferentes

sistemas para identificar las condiciones de operación de los mismos, los eventos

perjudiciales y la manera en que pueden corregirse.

En la actualidad han sido elaboradas investigaciones referentes a armónicos en diferentes

sectores (CORREA, Luis H.1, TORRES, Horacio2, RAMÍREZ, Luz Angela3), pero no se

han desarrollado suficientes estudios en la parte hospitalaria, siendo de gran importancia

por la circunstancia de que allí se debe garantizar la protección de la vida y por lo tanto se

debe garantizar una óptima calidad de la energía.

El presente trabajo se enmarca dentro de una de las líneas de investigación de la Facultad

de Ingeniería Eléctrica de la Universidad “Electricidad Y Control Para El Desarrollo

Industrial”, en el que se busca cuantificar la distorsión armónica presente en el Hospital

Universitario San Ignacio (HUSI) y su incidencia en los equipos hospitalarios.

Para tal propósito, se realizó el monitoreo de los circuitos del HUSI observando el

comportamiento armónico en ellos; estableciendo un patrón estadístico comparativo de los

1 Diagnóstico sobre el deterioro de la calidad de la potencia eléctrica en la industria de Bogotá debido a problemas de armónicos. Universidad de La Salle. 2002 2 Caracterización de armónicos. PAAS - Universidad Nacional. 1995 3 Calidad de potencia eléctrica en el medio hospitalario: Caso clínica Marly y clínica Reina Sofía. Universidad de Los Andes. 2000



circuitos. En el PCC se hizo un análisis siguiendo el estándar IEEE 519, estableciendo de

esta manera los niveles de distorsión presentes en el HUSI.

Este estudio sólo presenta de forma cuantitativa la presencia de armónicos en el Hospital

Universitario San Ignacio con el propósito de servir de guía a quienes pretendan

profundizar en este ámbito y sobre todo para quienes proyecten implementar medidas

correctivas en el HUSI.

El monitoreo del HUSI se realizó en los circuitos alimentados por un transformador de 800

kVA, en el lado de baja tensión de este transformador y en el lado de baja tensión de dos de

los transformadores que alimentan a los equipos de rayos X; debido a las limitaciones del

equipo. El tiempo de registro estuvo limitado por la capacidad de almacenamiento del

equipo (POWER LOGIC 2350), no obstante, para cada circuito la conexión del equipo tuvo

una duración de 24 horas. En este documento se encuentra el análisis estadístico para cada

circuito de los datos capturados por el equipo.

El monitoreo del HUSI se realizó para determinar el contenido armónico, señalar las causas

de ese contenido y su incidencia en los equipos hospitalarios. En cuanto a lo primero se

observó que el mayor contenido de armónicos se presenta en los equipos de rayos X,

posiblemente por su construcción (incluye un transformador y un puente rectificador); en el

transformador de 800 kVA se encontró que la distorsión armónica se presenta en gran

medida en la fase B, por lo que es posible que una reacomodación de la carga solucione

este problema.



1 NORMATIVIDAD EXISTENTE PARA LIMITAR DISTORSIONES POR

ARMÓNICOS Los estándares de los diversos países son muy variados entre sí y son el resultado de la experiencia que los investigadores han recogido al analizar el problema de los armónicos. Existen diferentes niveles de normalización técnica; a continuación se presentan las normas adoptadas por algunos países. 1.1 NORMAS INTERNACIONALES 1.1.1 NORMA IEC 555-24 En el pasado los equipos de baja potencia no encontraban prácticamente ninguna limitación para conectarse a la red. Esto permitió que equipos como televisores se conectaran indiscriminadamente a la red, generando una importante cantidad de armónicos. Para corregir esta situación, la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC, por su nombre en inglés) puso en vigencia a partir de 1995 la norma IEC 555-2, destinada precisamente a los equipos de baja potencia. Esta norma define la categoría de equipos clase D, que son todos aquellos equipos que tienen una corriente de entrada contenida dentro de la “forma de onda especial” mostrada en la figura 1.

Figura 1. Forma de onda especial definida para los equipos clase D. Esta definición está claramente dirigida a los equipos que tienen un rectificador con filtrado capacitivo. 4 Armónicos en Sistemas Industriales [En línea][Consultado Agosto 8, 2004] Capitulo 4. 72-74 P.Disponible en: http://www.elo.utfsm.cl/~ipd411/



En la tabla 1 se presentan los límites de corrientes armónicas para equipos clase D.

ORDEN DE LA ARMÓNICO (n) INTENSIDAD ARMÓNICA MÁXIMA ADMISIBLE

ARMÓNICOS IMPARES 3 2.30 5 0.14 7 0.77 9 0.40 11 0.33 15 0.21

15 ≤ n ≤39 0.15*15/n ARMÓNICOS PARES

2 1.08 4 0.43 6 0.30

8 ≤n ≤ 40 0.23*8/n Tabla 1. Límites de corrientes armónicas para equipos clase D.

1.1.2 NORMA IEC 61000-2-45 Compatibilidad electromagnética. Niveles de compatibilidad para las perturbaciones conducidas de baja frecuencia en plantas industriales. Los requisitos que establece la norma son, entre otros; para tensiones armónicas e interarmónicas. El factor de distorsión armónica total se evalúa considerando los componentes de la tensión desde el 2º orden hasta el 40º orden y también incluye la contribución de los interarmónicos en el rango de frecuencias especificado. La limitación de este factor tiene por objeto el prevenir la presencia simultánea de varias componentes armónicas de amplitud elevada. El factor Distorsión Total Armónica (DTA), denominado por la IEEE-519 de 1992 como THD, no está especialmente relacionado con el comportamiento de tal o cual equipo o dispositivo. Los puntos de conexión interior de clase 3 presentan una elevada tasa de Interarmónicos. Los tipos de equipo se consideran de la siguiente manera: Clase 1. Se relaciona con el uso de equipos muy sensibles a perturbaciones de redes de suministro, por ejemplo instrumentación de laboratorios tecnológicos. 5 TORRES, Horacio; ACERO, Gloria; FLECHAS, Jairo; SAUCEDO, Juan; QUINTANA, Carlos. Calidad de la Energía Eléctrica - CEL. ACIEM. 2001. 43-44 P.



Clase 2. Esta clase aplica a los puntos de conexión común y puntos de conexión interior en el entorno industrial en general. Clase 3. Esta clase se aplica sólo a los puntos de conexión interior en entornos industriales. Se considera esta clase cuando se presenta alguna de las siguientes condiciones: la mayor parte de la carga se alimente a través de convertidores, presencia máquinas de soldar, grandes motores con arranques frecuentes, o cargas que varían rápidamente. La tabla 2 muestra los niveles de compatibilidad.

Clase 1 Clase 2 Clase 3 Variaciones de

tensión, cambio con respecto a la

tensión nominal.

±8%

±10% +10% a -15%

Variaciones de frecuencia ±1% ±1% ±2%

Distorsión total armónica 5% 8% 10%

Tabla 2. Niveles de compatibilidad.

1.1.3 NORMA IEC 61000-3-26 Compatibilidad electromagnética. Límites para las emisiones de corriente armónica (equipos con corriente de entrada ≤16 A por fase). Esta norma especifica los límites a las componentes armónicas de la corriente de entrada que puedan ser producidas por equipos ensayados bajo condiciones específicas. Los ensayos definidos en la norma son ensayos tipo. Para sistemas con tensión nominal menor a 220 V aún no se han considerado los límites. Para efectos de este análisis los equipos se clasifican en cuatro grupos así: Clase A. Equipos trifásicos equilibrados y todos los demás equipos excepto los incluidos en una de las siguientes clases. Clase B. Herramientas portátiles. Clase C. Equipos de iluminación, incluyendo dispositivos reguladores. Clase D. Equipos que tengan una corriente de entrada con una forma de onda especial y con una potencia activa de entrada P ≤600 W.

6 TORRES, Horacio; ACERO, Gloria; FLECHAS, Jairo; SAUCEDO, Juan; QUINTANA, Carlos. Calidad de la Energía Eléctrica - CEL. ACIEM. 2001. 44-45 P.



Los límites de los armónicos de corriente que define la norma se refieren a la corriente de línea para todos los tipos de conexiones, de potencia y de carga. Las corrientes armónicas menores al 0,6% de la corriente de entrada medidas en las condiciones de ensayo, o que sean menores de 5 mA, son despreciadas. Se analiza este tema para régimen permanente y régimen transitorio. Para este último se desprecian las corrientes armónicas que duren no más de 10 s debidas a que una parte del equipo comienza a funcionar o dejar de hacerlo tanto manualmente como automáticamente; sin embargo, para corrientes armónicas transitorias pares de orden 2 hasta 10 y armónicas transitorias impares de 3 a 19, valores de hasta 1,5 veces los límites de la tabla siguiente, se permiten para cada armónico durante un máximo del 10% de cualquier período de observación de 2,5 min. Los límites para emisiones de corriente armónica se presentan en la tabla 3.

Armónico 2 Armónico 3 Armónico 5 Equipos clase A 1,8 A 2,30 A 1,14 A Equipos clase B Aplican los límites de clase A multiplicados por un factor de 1,5 Equipos clase C 2% In (30 * F.P.) In 10% In Equipos clase D -x- 2,30 A 1,14 A

In.: Corriente nominal F.P.: factor de Potencia del circuito

Tabla 3. Límites para emisiones de corriente armónica. 1.2 NORMAS DE GRUPOS DE PAÍSES 1.2.1 NORMALIZACIÓN EUROPEA EN 1.2.1.1 NORMA EN 501607 La norma EN 50160 de 1994 define las “características de la tensión suministrada por las redes generales de distribución”. Las características que describe para baja y media tensión se presentan en la tabla 4.




Orden del Armónico Límite de Armónico para Baja y Media Tensión

2 2,0% 3 5,0% 4 1,0% 5 6,0% 7 5,0% 9 1,5% 11 3,5%

(TDA) máximo 8% Tabla 4. Límites de armónicos para baja y media tensión.

1.3 NORMAS DE PAÍSES 1.3.1 NORTEAMÉRICA 1.3.1.1 CANADÁ8 En Canadá, el SCC (Standards Council of Canada - Concejo de Normalización de Canadá) ha iniciado la elaboración de la norma nacional de requisitos con base en la IEC. Aunque su sistema de energía en baja tensión es de 120 V, se están realizando los análisis correspondientes, de manera que se determinen los valores mínimos aconsejables para los armónicos. Se han tenido en cuenta las impedancias de fase, de neutro, impedancia fase-neutro, impedancia fase-fase para que esta caracterización permita un análisis independiente en cada caso. Igualmente se han considerado las clases de aparatos definidas en IEC 61000-3-2. Se presenta en las tablas 5 y 6, la propuesta para la norma canadiense:

Clase A Clase B

Tensión 120 V 120 V Z real 0,19 p.u. 0,2 p.u.

Z imaginaria 0,94 p.u. 0,5 p.u. Armónicos de corriente 15,00 % 8%

Tabla 5. Aparatos clases A y B, límite para armónicos impares de orden inferior.

8 TORRES, Horacio; ACERO, Gloria; FLECHAS, Jairo; SAUCEDO, Juan; QUINTANA, Carlos. Calidad de la Energía Eléctrica - CEL. ACIEM. 2001. 49 P.



Orden del armónico

Máxima corriente armónica permisible – Clase A

(A)

Máxima corriente armónica permisible – Clase B

(A) 1 17,41 26,11 3 3,75 5,62 5 2,11 3,166

Tabla 6. Aparatos clase A y B. Límite de armónicos de corriente. 1.3.1.2 ESTADOS UNIDOS9 En Estados Unidos los límites de armónicos están establecidos por el estándar IEEE 519 del año 1992 (revisión de IEEE Std 519 del año 1981), titulado “IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power System” (Prácticas Recomendadas y Requerimientos para control de armónicos en sistemas de Potencia). El estándar IEEE-519 establece límites para los niveles de distorsión de voltaje para las compañías suministradoras de energía. Estos límites están en función del nivel de voltaje de suministro tal y como lo muestra la Tabla 7.

VOLTAJE ARMÓNICOS INDIVIDUALES (%) THD (%)

V < 69 kV 3.0 5.0 69 < V < 161 kV 1.5 2.5

V > 161 kV 1.0 1.5 Tabla 7. Niveles de distorsión de voltaje permisibles.

El estándar también establece límites para los niveles de distorsión de corriente que puede ser “inyectada” por parte de los usuarios. Estos límites se establecen para cada uno de los armónicos individuales así como para la distorsión de demanda total (TDD) y están en función del nivel de corto circuito (MVAcc) en el punto de suministro (punto de acoplamiento común) y del valor RMS de la corriente fundamental correspondiente a la demanda máxima promedio de los últimos doce meses (IL).

9 IEEE 519 Recommended Practices and Requirements for Harmonics Control in Electrical Power Systems. 1992.



ARMÓNICOS INDIVIDUALES( IMPARES)

Icc/IL TDDh (%) (h < 11)

TDDh (%) (11 ≤ h <17)

TDDh (%) (17 ≤h <23)

TDDh (%) (23 ≤h <35)

TDDh (%) (35 ≤h ) TDD (%)

< 20 4.0 2.0 1.5 0.6 0.3 5.0 20 a 50 7.0 3.5 2.5 1.0 0.5 8.0 50 a 100 10.0 4.5 4.0 1.5 0.7 12.0

100 a 1000 12.0 5.5 5.0 2.0 1.0 15.0 > 1000 15.0 7.0 6.0 2.5 1.4 20.0

Tabla 8. Límite de distorsión de corriente para Sistemas Eléctricos de Distribución General (de 120 V a 69 kV).

Donde:

THDIITDD

kVMVAkAI

L

hh

LL

cccc

*100(%)

*3)(

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

=

⎥⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

=∑=

=

L

hmäxh

hh

I

ITHD

.

2

2

100(%)

ICC = Máxima corriente de cortocircuito en el PCC. TDD = Distorsión demandada total. THD = Distorsión armónica total. MVACC = Nivel de corto circuito en MVA. IL = Corriente correspondiente a la demanda máxima promedio de los últimos 12 meses.



TDDh (%) (11 ≤ h <17)

TDDh (%) (17 ≤h <23)

TDDh (%) (23 ≤h <35)

TDDh (%) (35 ≤h ) TDD (%)

< 20 2.0 3.5 0.75 0.3 0.15 2.5 20 a 50 3.5 2.75 1.25 0.5 0.25 4.0 50 a 100 5.0 2.25 2.0 0.75 0.35 6.0

100 a 1000 6.0 2.75 2.5 1.0 0.5 7.5 > 1000 7.5 3.5 3.0 1.25 0.7 10.0

Tabla 9. Límite de distorsión de corriente para Sistemas de Subtransmisión General (de 69 kV a 161 kV).



TDDh (%) (11 ≤h <17)

TDDh (%) (17 ≤h <23)

TDDh (%) (23 ≤h <35)

TDDh (%) (35 ≤h ) TDD (%)

< 50 2.0 1.0 0.75 0.3 0.15 2.5 50 3.0 1.5 1.15 0.45 0.22 3.75

Tabla 10. Límite de distorsión de corriente para Sistemas de Transmisión General (> 161 kV).



Las tablas 8, 9 y 10 son aplicables para rectificadores de 6-pulsos y situaciones generales de distorsión. Sin embargo, cuando se usan convertidores con número de pulsos (q) de más de 6, los límites para los armónicos característicos son incrementados por un factor

equivalente a:6q , con tal que las amplitudes de las armónicos no característicos sean

menores que el 25 % de los límites especificados en las tablas. Los armónicos pares están limitados al 25% de los valores para armónicos impares mostrados en las tablas. No son admisibles distorsiones de corriente que generen corriente continua. 1.3.2 SURAMÉRICA 1.3.2.1 CHILE10 El proyecto de Reglamento de la Ley General de Servicio Eléctrico elaborado por la Comisión Nacional de Energía. Versión marzo de 1995, Titulo IX: Disposiciones transitorias establece: En condiciones normales de operación, se debe cumplir para un período de registro de mediciones de una semana cualquiera del año, el 95% de los valores estadísticos de las corrientes armónicas y su índice de distorsión total, indicados en la tabla 11.

Orden del armónico para ISC/IL≥20

Máxima distorsión armónica de corriente en el sistema eléctrico.

Expresada como % del valor de corriente máxima de carga a frecuencia fundamental.

< 11 4,0

11≤ H < 17 2,0

17 ≤H < 23 1,5 Tabla 11. Máxima distorsión armónica de corriente en el sistema eléctrico.

Los armónicos pares de corriente están limitados al 25% de los límites establecidos para los armónicos impares. En todo el sistema eléctrico, en condiciones normales de operación, se debe cumplir para un período de registro de mediciones de una semana cualquiera del año o siete días




consecutivos que el 95% de los valores estadísticos de los voltajes armónicos indicados en la tabla 12.

Orden del armónico Armónicos de tensión para V ≤ 110 kV.En % de V

2 2 3 5 5 6 7 5 9 1,5

Tabla 12. Armónicos de tensión para voltajes menores a 110 kV. El índice de severidad de titilación debe ser evaluado estadísticamente a intervalos consecutivos de diez (10) minutos, durante un período de registro de mediciones de una semana cualquiera del año y no debe exceder en el sistema eléctrico el valor de 1,0 para tensiones iguales o inferiores a 100 kV. 1.3.2.2 COLOMBIA11 La Comisión de Regulación de Energía y Gas – CREG, emitió en 1998 el Reglamento de Distribución de Energía Eléctrica, como parte del Reglamento de Operación del Sistema Interconectado Nacional – SIN; en él se presenta como requisito cumplir con lo establecido en la Norma IEEE 519 de 1992 para el contenido de armónicos de tensión y corriente. 1.3.2.3 PERÚ12 La Norma Técnica de Calidad de los Servicios Eléctricos Decreto Supremo No. 020-97-EM, del 11 de octubre de 1997 y modificada el 11 de marzo de 1999, establece: Los valores eficaces de las tensiones armónicas individuales y los DTA, expresados como porcentaje de la tensión nominal del punto de medición respectivo, no deben superar los valores límites indicados en la tabla 13.

11 TORRES, Horacio; ACERO, Gloria; FLECHAS, Jairo; SAUCEDO, Juan; QUINTANA, Carlos. Calidad de la Energía Eléctrica - CEL. ACIEM. 2001. 56 P. 12 TORRES, Horacio; ACERO, Gloria; FLECHAS, Jairo; SAUCEDO, Juan; QUINTANA, Carlos. Calidad de la Energía Eléctrica - CEL. ACIEM. 2001. 57-59 P.



Tolerancia. % con respecto a la tensión nominal del punto en

mención Orden del armónico

Alta y muy alta tensión Media y baja tensión 2 1,5 2,0 3 1,5 5,0 4 1,0 1,0 5 2,0 6,0

DTA 3 8 Tabla 13. Tensiones armónicas individuales y los DTA

1.3.3 EUROPA 1.3.3.1 ALEMANIA FEDERAL13 Aspectos básicos de Grundsätze fur die Beurteilung von Netzrückwirkungen. Vereinigung Deutscher elektrizitätswerkw: i) Una carga no puede generar más armónicos que los estrictamente necesarios para el cumplimiento de sus propósitos técnicos. Esto significa que debe buscarse, considerando adecuadamente los costos, aquella solución que genere la menor cantidad de armónicos. ii) Cada cliente puede inyectar corrientes armónicas a la red en proporción a su potencia. Esto significa que un consumidor de mayor potencia puede inyectar más armónicos. iii) No son admisibles aparatos que inyectan corriente continua a la red, como por ejemplo rectificadores trifásicos sin transformador de entrada. El "nivel aceptable" para los armónicos de tensión UV (U: tensión, V: orden del armónico) está definido por las curvas de la figura 2. Armónicos en Sistemas Eléctricos. En esta figura se establecen distintos niveles para los armónicos impares no divisibles por 3 (curva 1), para los armónicos impares divisibles por 3 (curva 2) y para los armónicos pares (curva 3).

13 Armónicos en Sistemas Industriales [En línea][Consultado Agosto 8, 2004] Capitulo 4. 65-67 P. Disponible en: http://www.elo.utfsm.cl/~ipd411/



Figura 2. Nivel aceptable para los armónicos de tensión, según el estándar alemán. - Curva 1: Armónicos impares no divisibles por 3.

- Curva 2: Armónicos impares divisibles por 3. - Curva 3: Armónicos pares.

La suma ponderada de los armónicos debe cumplir.

∑=

<40

2

22 5.0*v

Uvv

Tensión armónica admisible que puede ser generada por un cliente individual:

esv

ANvvzul K

KKUUΓ

=**

Donde: Uv : Tensión del armónico v-ésimo referido al fundamental. Uvzul : Tensión armónica admisible para un cliente individual. KN : Factor de nivel de tensión KA : Factor de conexión (o de potencias). K∋esv: Factor de resonancia.



La tabla 14 presenta el factor de nivel de tensión KN.

Nivel de tensión v = 3n ±1 = 2,4,5,7,8

v = 3n = 3,6,9...

Alta Tensión 0,1....0,3 - Media Tensión 0,4....0,7 - Baja Tensión 0,2....0,3 1,0

Tabla 14. Factor de nivel de Tensión KN

El factor de conexión KA se obtiene de la relación:

N

consumidaA S

SK =

Donde: Sconsumida: Potencia demandada por el cliente. SN: Potencia nominal de la red. Esta potencia puede ser igual a la potencia del transformador que alimenta a la barra. 1.3.3.2 FINLANDIA14 El documento "Restriction of harmonics in Electrical Networks" coloca los límites a la distorsión armónica total permitida y a los niveles de armónicos individuales en el punto de conexión. Las tablas 15 presentan los límites de armónicos para tensión y corrientes respectivamente.

TENSIÓN DEL SISTEMA

THD DE TENSIÓN (%)

NIVEL DE ARMÓNICOS INDIVIDUALES

1 kV 5.0 4.0 3 a 20 kV 4.0 3.0 30 a 45 kV 3.0 2.0

110 kV 1.5 1.0 Tabla 15. Límites de armónicos para tensión.

14 Armónicos en Sistemas Industriales [En línea][Consultado Agosto 8, 2004] Capitulo 4. 71-72 P. Disponible en: http://www.elo.utfsm.cl/~ipd411/




THD DE CORRIENTE (%)


3 a 20 kV 10.0 8.0 30 a 45 kV 7.0 6.0

110 kV 5.0 4.0 Tabla 16. Límites de armónicos de corrientes.

Para la capacidad de los equipos convertidores que es posible conectar en un sistema, éste estándar también emplea como un valor de referencia la capacidad de cortocircuito del sistema en el punto de conexión, siendo los valores expresados en porcentaje, esto es presentado en la tabla 17.


THD DE TENSIÓN (%)


< 6 0.5 - 6 1.0 0.5 12 2.0 1.0

> 12 3.0 2.0 Tabla 17. Potencia del convertidor como porcentaje de la potencia

de cortocircuito. 1.3.3.3 SUECIA15 En el documento "SEF Thyristor Committee Report" se limita la capacidad de convertidores en sistemas de tensiones de hasta 24 kV como se presenta en la tabla 18.

NÚMERO DE PULSOS PORCENTAJE DE LA CAPACIDAD DE CORTOCIRCUITO DEL SISTEMA (%)

<6 0.5 6 1.0 12 2.0

>12 3.0 Tabla 18. Capacidad de convertidores que pueden ser conectados

15 Armónicos en Sistemas Industriales [En línea][Consultado Agosto 8, 2004] Capitulo 4. 68 P. Disponible en: http://www.elo.utfsm.cl/~ipd411/



Las restricciones para la distorsión armónica total (THD) dependen de la tensión del sistema de acuerdo a la tabla 19.

TENSIÓN DEL SISTEMA PORCENTAJE THD (%) 430 /250 V 4.0

3.3 kV a 24 kV 3.0 Hasta 84 kV 1.0

Tabla 19. Distorsión armónica total (THD).



2. EQUIPOS MÉDICOS SUSCEPTIBLES A LOS ARMÓNICOS

Los hospitales cuentan con un elevado número de equipos que procuran el bienestar de las personas que allí se encuentran. Estos equipos deben reunir tres condiciones generales: rango, sensibilidad y fidelidad.

a. Rango: es el intervalo entre el valor mínimo y el máximo de una magnitud dentro del cual el instrumento es capaz de registrar adecuadamente.

b. Sensibilidad: es el cociente entre la variación observada en el instrumento y la variación medida.

c. Fidelidad: cuanto más próximo a los valores reales de la magnitud medida sean los datos suministrados por el instrumento.

Se debe tener en cuenta que en algunos casos las mediciones requieren una gran precisión y si bien el recurso empleado permite obtener la información buscada, el instrumento puede introducir sus propios errores y distorsionar los resultados. Un inconveniente que puede presentarse en estos equipos debido a disparos de las protecciones por presencia de armónicos es la interrupción de la energía, lo que puede producir los siguientes problemas:16

a. En sistemas de monitoreo de pacientes en las UCI: análisis incorrecto de tendencia o falsa alarma. Tiempo perdido por reiniciación y reprogramación. Pérdida de datos.

b. En equipos de laboratorio, analizadores de sangre: extensa reprogramación y pérdida de tiempo en reajuste. En contadores de sangre: interrupción de energía por autoprotección, la cual perturba o retarda las corridas de prueba.

c. En monitoreo nuclear: perturbación de la prueba e incapacidad para repetirla debido al límite de exposición del paciente a radiación.

d. Escáner de rayos X/ultrasonido: varía desde efecto nulo hasta descompostura dependiendo de la susceptibilidad del equipo.

e. Computadores de los sistemas de información del hospital: pérdida de tiempo en reiniciación y reprogramación y pérdida de memoria.

A continuación se presentan los equipos que pueden verse afectados por la presencia de armónicos en la red eléctrica y la zona del cuerpo en la que se realizan las pruebas.

16 FINK, Donald,; BEATY, Wayne. Manual de Ingeniería Eléctrica. Primera edición. México. Editorial Mc.

Graw Hill. 1996. 23-3 P.



Figura 3. Equipos médicos utilizados en el monitoreo de un paciente17.

17 DEMARRE, Dean; MICHAELS, David. Bioelectronic Measurements. Englewood Cliffs, New Jersey, Editorial Prentice Hall. 1983. Capítulo 1. 3 P.



2.1 COMPUTADORES EN LA INVESTIGACIÓN MÉDICA18 La investigación médica depende enormemente de los computadores. Todas las aplicaciones para adquisición de los datos, habilidad de guardar y recuperar datos, un proceso de reducción de los datos o transformación a una forma utilizable, el cálculo de variables, reconocimiento de modelos etc., son algunos de los usos más comunes de los computadores. A continuación se enumeran algunas aplicaciones de los computadores: 1. Las computadoras en sistemas de información médicos automatizados (los MIS). 2. El análisis computarizado de ECG mediante algoritmos o programas de sucesión. 3. El análisis computarizado en pacientes monitoreados en UCIs y UCCs. 4. El análisis computarizado en cateterización cardiaca. 5. Computadores que promedian la respuesta de potenciales evocados. 6. El análisis computarizado de la función pulmonar. 7. Evaluación computarizada de laboratorio clínico. 8. Tomografía axial computarizada. 9. Imágenes por resonancia magnética (MRl). 10. Tomografía por emisión de positrones (PET). 11. Análisis computarizado en medicina nuclear. 12. Radiología digital. 13. Imágenes de alta resolución. 14. Imágenes de alta velocidad 15. Biotelemetría. 18 CARR, Joseph J.; BROWN, John M. Introduction to Biomedical Equipment Technology. New Jersey, Editorial Prentice Hall. 2001. Capítulo 22



2.2 ELECTROBISTURÍ19 Figura 4. Electrobisturí

Una máquina de electrocirugía es una fuente ac que opera a una frecuencia de radio (RF). Los dispositivos de electrocirugía típicos operan en el rango de 300 a 3000 kHz. El cirujano acostumbra con la máquina de electrocirugía a cortar tejido y cauterizar vasos sangrantes. Dos electrodos se conectan al generador de energía RF. Un electrodo se dice que es activo y tiene un área transversal muy pequeña (unos milímetros cuadrados) con respecto al

otro electrodo. El electrodo activo normalmente se hace en la forma de una herramienta o sonda y es manipulado por el cirujano. El electrodo pasivo tiene una área mucho más grande que el electrodo activo, del orden de 100 cm2 o más grande. En el pasado, el electrodo pasivo era una superficie de metal llamada placa del paciente. Se colocaba bajo las nalgas o muslo. Más recientemente, sin embargo, muchos hospitales han cambiado aun electrodo de almohadilla que se ata al muslo del paciente con adhesivo. La corriente que fluye en la placa del paciente es igual que la corriente que fluye en el electrodo activo, pero como el electrodo activo tiene un área transversal más pequeña que el electrodo pasivo, la densidad de la corriente en amperios por metro cuadrado (A/m2) es mayor. Como resultado de la diferencia en densidad de la corriente entre los dos electrodos, el tejido bajo el electrodo pasivo se calienta ligeramente, mientras el tejido bajo el electrodo activo se calienta para destrucción. 2.3 ELECTROCARDIÓGRAFO20 Figura 5. Electrocardiógrafo

El electrocardiograma (ECG o EKG) es un gráfico de las variaciones de voltaje que son el resultado del ciclo cardíaco trazadas contra el tiempo. El ciclo cardíaco es la despolarización y repolarización del músculo cardíaco que es función del campo eléctrico que es medido en la superficie del cuerpo donde se localizan los electrodos.

19 CARR, Joseph J.; BROWN, John M. Introduction to Biomedical Equipment Technology. New Jersey, Editorial Prentice Hall. 2001. Capítulo 28 20 DEMARRE, Dean; MICHAELS, David. Bioelectronic Measurements. Englewood Cliffs, New Jersey, Editorial Prentice Hall. 1983. Capítulo 5



Las máquinas de ECG presentan ciertos elementos comunes: Un galvanómetro de bobina móvil e imán permanente (PMMC), que es similar en funcionamiento a la bobina móvil D'Arsoval. Una bobina pequeña enrollada con muchos giros de alambre lleva un imán permanente. La pluma de la escritura está montada, como un indicador, al movimiento de la bobina. El PMMC se construye para que la pluma esté en reposo en el centro de su viaje cuando no fluye corriente en la bobina, pero la pluma se desviará en una dirección cuando fluya corriente en la bobina. La dirección de la desviación de la pluma es determinada por la polaridad de la corriente en la bobina, mientras la cantidad de desviación es determinada por la amplitud de la corriente, la desviación es causada por el campo magnético diminuto del imán permanente. 2.4 ELECTROENCEFALOGRAMA21 Un electroencefalograma (EEG) está caracterizado por la detección y amplificación de potenciales bioeléctricos asociados con la actividad neuronal del cerebro por electrodos puestos en la superficie del cuero cabelludo. Estas señales se trazan, normalmente por una aguja manejada por movimientos D'Arsonval, en papel de registro. El EEG no es periódico, en éste la salida cambia de amplitud, fase y frecuencia. Por esta razón, un grabado de EEG debe tomarse por encima de un periodo considerable de tiempo. El EEG se usa extensamente en las siguientes áreas clínicas: 1. La neurología. Los neurólogos confían fuertemente en los EEGs como una herramienta clínica, usada junto con otras pruebas, tales como EMGs, ecocardiogramas, y exámenes neurológicos, se usa para definir la patología del cerebro del paciente. 2. La neurocirugía. Los neurocirujanos utilizan EEGs para localizar anormalidades patológicas como tumores que removerán quirúrgicamente del cerebro. 3. Anestesiología. Los anestesiólogos utilizan EEGs para determinar los niveles de anestesia administrados a los pacientes. Esto especialmente para una cirugía cardiaca o para pacientes que son difíciles de monitorear. 4. Psiquiatría. Son utilizados EEGs para intentar determinar la presencia o ausencia de una enfermedad orgánica del cerebro y para diagnosticar un desorden mental con más certeza.

21 DEMARRE, Dean; MICHAELS, David. Bioelectronic Measurements. Englewood Cliffs, New Jersey, Editorial Prentice Hall. 1983. Capítulo 7



5. La pediatría. Los EEGs, junto con otras pruebas, como la de potenciales evocados, determinan problemas auditivos y visuales en el recién nacido. Un electroencefalograma presenta técnicas de medida esencialmente idénticas. La señal es detectada por electrodos colocados en un modelo estándar (Es decir, de 10 a 20 sistemas de colocación de electrodos) en el cuero cabelludo. Las señales del electrodo se acoplan a un amplificador diferencial, donde se amplifican y la señal resultante es trazada en papel. El EEG casi siempre es multicanal, de 6 a 16 canales independientes disponibles. El electroencefalograma consiste en una serie de amplificadores diferenciales de canal sencillo, con ganancia variable y circuitos de frecuencia pasa-banda que se conectan al paciente. La salida de cada uno de los amplificadores de ganancia variable y banda-ancha se conecta a uno de los registradores. Los movimientos de la pluma son independientes uno de otro pero aparecen en el mismo papel que es manejado por un solo motor manejador de la gráfica.

Figura 6. Diagrama de bloques de un EEG de ocho canales22.

22 CARR, Joseph J.; BROWN, John M. Introduction to Biomedical Equipment Technology. New Jersey, Editorial Prentice Hall. 2001. Capítulo 13. 383 P.



2.5 ELECTROMIOGRAFÍA23 La miografía graba los efectos mecánicos de reducciones musculares causados por despolarización de fibras musculares. La electromiografía graba los efectos eléctricos de contracciones musculares. El electromiógrafo usa amplificadores semiconductores para amplificar la entrada del pequeño voltaje recogido por los electrodos a un nivel adecuado para la operación de lectura del dispositivo, como un osciloscopio o un altavoz. Las señales estimulantes del electrodo se envían a un estimulador que es sincronizado con un Tubo de Rayos Catódicos (CRT) y una cámara. La frecuencia de las señales de EMG es de 10 Hz a 2 kHz, con una amplitud de 20 µV a 10 mV, dependiendo de la localización de los electrodos y la preparación de la piel. 2.6 EQUIPOS DE DIÁLISIS24 La máquina de hemodiálisis consiste de los siguientes sistemas: l. Un sistema de energía compuesto de una entrada de 120 V, un interruptor de encendido y apagado, un fusible de disparo retardado o un interruptor y distribución eléctrica para las luces, controles, calentadores, y bombas. 2. Un sistema de luz en el tablero de control que consiste en las terminales del tablero, impresión del circuito del tablero, lámparas y transformador. 3. Un sistema re-circulante de solución que consiste en una bomba re-circulante e interruptores, sellos, cubierta y tubos de plástico. 4. Un sistema de desagüe de solución; que consiste en un interruptor de desagüe de compartimiento electromecánico y una válvula, una bomba de desagüe, sellos, cubierta, y tubería de desagüe plástica. 5. Un sistema de baño de diálisis que consiste en una bomba para la solución e interruptores, sellos, cubierta, flujímetro, 120 litros de solución que posee el tanque, tubería plástica y bobina del dializador (entrada y salida de sangre y el baño circundante del dializador).

23 DEMARRE, Dean; MICHAELS, David. Bioelectronic Measurements. Englewood Cliffs, New Jersey, Editorial Prentice Hall. 1983. Capítulo 8 24 CARR, Joseph J.; BROWN, John M. Introduction to Biomedical Equipment Technology. New Jersey, Editorial Prentice Hall. 2001. Capítulo 16



6. Un sistema de control de temperatura, que consiste en un elemento calentador e interruptores, sellos, un calibrador de temperatura de la cubierta, y control. El rango usual de temperatura es de 25 °C a 50 °C. Encima de esta temperatura la alarma es audible incluso estando abierta. 7. La bomba de sangre que consiste en una bomba (peristáltica) e interruptor, fusible de disparo retardado, motor de embrague, circuito de control electrónico de la velocidad del motor, potenciómetro de control de velocidad en el frente del tablero, tubería plástica para el paso de la sangre y la trampa de burbujas. 8. Un monitor de presión positiva-negativa que consiste en una alarma audible, detector de escape de sangre y micro-interruptor del monitor de presión en la línea venosa (retorno al paciente).

Figura 7. Diagrama de bloques de una máquina de diálisis.



2.7 EQUIPOS DE ULTRASONIDOS25

Figura 8. Ultrasonido. Los equipos de ultrasonidos utilizan ondas acústicas con frecuencias más altas que 20 kHz (límite superior del rango audible humano), comprendidas entre 1 y 15 MHz, para explorar los órganos internos del cuerpo. Estas ondas necesitan un medio de propagación. Un factor importante en la observación de estructuras pequeñas es la resolución del sistema. Frecuencias más altas, longitud de onda más corta, mejoran la capacidad de resolución. La energía ultrasónica es difundida por un transductor desde la piel hacia el interior de los órganos. Cuando esta energía golpea una unión entre dos tejidos que tienen impedancia acústica diferente, se devuelven reflexiones al transductor. El transductor es un cristal piezoeléctrico capaz de transmitir en ambos sentidos. Los pulsos tienen aproximadamente una amplitud de 0.01 ms; se emiten a una velocidad de 400 a 1000 por segundo. Entre los pulsos, el cristal recoge los ecos reflejados que se convierten en señales eléctricas para el despliegue en una pantalla. 2.7.1 CLASIFICACIÓN 2.7.1.1 MODO A (UNIDIMENSIONAL) El Modo A visualiza la amplitud del eco en el canal vertical de una pantalla, siendo desviado el canal horizontal por un generador de barrido convencional. Este generador de barrido se activa desde el pulso de la señal y el tiempo que tarda entre el inicio del barrido y la aparición del eco en la pantalla es proporcional a la profundidad.

25 DEMARRE, Dean; MICHAELS, David. Bioelectronic Measurements. Englewood Cliffs, New Jersey, Editorial Prentice Hall. 1983. Capítulo 11



Figura 9. Modo A Actualmente, el Modo A registra la amplitud del eco en función de la distancia; muestra la amplitud del eco en la dirección Y y la distancia en la dirección X que corresponde a la profundidad en el cuerpo. En la tabla 20 se presentan algunas aplicaciones del escáner Modo A.

CAMPO APLICACIONES

Mamografía El diagnóstico y localización de tumores malignos y benignos

Cirugía cardiovascular

Aneurisma Aórtico Expansión del pericardio Embolia pulmonar Estenosis Mitral de la aorta Prolapso mitral

Gastroenterología Absceso en el hígado

Cirugía genitourinaria La localización de cálculos renales Dimensión de la vejiga

Neurología Localización de la línea media del cerebro Presión intracraneal Otros

Odontología Examen de la pulpa Localización de la cavidad

Obstetricias y ginecología Cefalometría fetal Localización de la placenta

Oftalmología

Medida de la longitud axial de ojo Diagnóstico de enfermedades Localización y extracción de cuerpo extraño Sondas especiales

Misceláneo Enfermedades en varios sitios Tabla 20. Algunas aplicaciones clínicas del escáner Modo A.

2.7.1.2 MODO B (BIDIMENSIONAL)

En una imagen Modo B, la amplitud de eco es representada por la intensidad o el nivel gris de la imagen contra el tiempo. La información posicional del haz más la amplitud de los ecos devueltos continúan la amplificación y detección sobre los tejidos en un monitor de tubos de rayos catódicos, dispositivo que es casi invariablemente digital.



Figura 10. Modo M La amplitud de los ecos normalmente se comprime logarítmicamente para acentuar señales de nivel más bajas. Este proceso de condensación reduce el rango dinámico de los ecos devueltos que pueden ser tan alto como 120 dB o tan bajo como 40 dB. Las imágenes ultrasónicas del Modo B exhiben una apariencia granular, que es causada por las interferencias constructivas y destructivas de ondas difundidas por los componentes del tejido cuando llegan a la superficie del transductor. Los escáneres del Modo B modernos pueden adquirir imágenes bastante rápido para supervisar el movimiento de un órgano en tiempo real. En la tabla 21 se presentan algunas aplicaciones del escáner Modo B.

CAMPO APLICACIONES

Cerebro El diagnóstico y localización de tumores malignos y benignos

Cirugía cardiovascular

Aneurisma Aórtico Expansión del pericardio Embolia pulmonar Estenosis Mitral de la aorta Prolapso mitral

Gastroenterología Absceso en el hígado

Cirugía genitourinaria La localización de cálculos renales Dimensión de la vejiga

Neurología Localización de la línea media del cerebro Presión intracraneal Otros

Odontología Examen de la pulpa Localización de la cavidad

Obstetricias y ginecología Cefalometría fetal Localización de la placenta

Oftalmología

Medida de la longitud axial de ojo Diagnóstico de enfermedades Localización y extracción de cuerpo extraño Sondas especiales

Misceláneo Enfermedades en varios sitios Tabla 21. Algunas aplicaciones clínicas del escáner Modo B.

2.7.1.3 MODO M (MOVIMIENTO) Figura 11. Modo M



El modo de movimiento-tiempo se llama normalmente Modo M. Este modo es esencialmente un Modo A pero con aspectos sucesivos al objetivo creado con el Modo B. En este formato, el haz del ultrasonido es fijado en una cierta posición o ángulo y el desplazamiento de un objetivo designado a lo largo de la dirección del haz de la sonda es desplegado como una función

del tiempo. Cada posición instantánea en el Modo M produce información de profundidad sobre un eje, información de tiempo en el otro e información de la intensidad en el brillo de la imagen. Este tipo de imagen es muy útil para registrar el movimiento de estructuras anatómicas, por ejemplo, las válvulas en el corazón. Algunas imágenes modernas se presentan en colores. 2.7.1.4 MODO C

Figura 12. Modo C

Este modo utiliza la transmisión de los ultrasonidos no las reflexiones. El Modo C es una forma de despliegue similar a los

rayos X convencionales en la que un segundo transductor se usa para descubrir el pulso después de cruzar un medio. La imagen obtenida de la atenuación ultrasónica experimentada por el pulso es entonces en 2-D, por lo que muestra de forma particular un despliegue transversal de los tejidos y la profundidad desde la superficie del cuerpo. El tipo de reflexión del Modo C también es posible seleccionando sólo los ecos que se originaron en un cierto plano o en una relativa profundidad constante al transductor. Algunos tomógrafos utilizan este método. 2.7.1.5 FLUJÍMETROS DOPPLER (VELOCIDAD-MOVIMIENTO)26 Los flujímetros Doppler utilizan la técnica de ultrasonidos para medir el flujo de la sangre. Convencionalmente, se han usado dos métodos diferentes para medidas por flujímetros Doppler: onda continua (CW) y onda pulsante (PW). Un sistema de CW consiste en dos elementos piezoeléctricos, uno para transmitir la señal ultrasónica y otro para recibir los ecos devueltos de la sangre, es excitado por un oscilador. El transmisor de los flujímetros Doppler es excitado continuamente con un voltaje

26 ENDERLE John; BLANCHARD Susan; BRONZINO Joseph. Introduction to Biomedical Engineering. San Diego, Academic Press. 2000. Capítulo 15



sinusoidal. La señal del transductor es mezclada con una porción de la onda transmitida en un dispositivo no lineal (como puede ser un diodo). El contenido frecuencial a la salida del diodo mezclador puede hallarse considerando la teoría de la mezcla (mixing theory), en la cual dos ondas sinusoidales de igual o distinta frecuencia son mezcladas y luego pasadas a través de un dispositivo de comportamiento no lineal. La salida del mezclador contendrá varias componentes sinusoidales que representarán todas las posibles combinaciones de suma y diferencia de las señales originales. La diferencia de frecuencias se retendrá, mediante un filtro pasabanda, El espectro normalmente despliega el eje vertical que indica frecuencia de Doppler o velocidad, el eje horizontal que indica el tiempo, y la escala gris la intensidad de la señal Doppler a esa frecuencia o velocidad. Un problema con un CW Doppler es su incapacidad para diferenciar los orígenes de las señales de Doppler producidos por la emisión del ultrasonido. Las señales que vienen de la sangre de dos vasos grandes cercanos, ej., una arteria y una vena, pueden traslapar. Para mitigar este problema debe usarse una onda pulsada Doppler. El ultrasonido consiste en muchos ciclos usados para excitar la sonda. Los ecos devueltos y recibidos por el mismo transductor se amplifican y demodulan. La señal demodulada se prueba entonces y es sostenida por un circuito de muestreo y retención que es activado por pulsos retrasados. El retraso de tiempo permite que la selección de la ubicación a la que los Doppler cambian de frecuencia se monitorea. Siguiendo por un filtro pasabajo, la señal Doppler puede visualizarse u oírse como el CW Doppler. 2.8 INCUBADORAS27 Figura 13. Incubadora

Las incubadoras mantienen una temperatura constante y, a menudo, un nivel de humedad constante. Son dispositivos empleados para mantener a niños prematuros o débiles en un ambiente termoneutral. La cámara debe permanecer bien ventilada manteniendo una temperatura entre 31 y 32 º C; el aire entrante se humidifica y se filtra. Están equipadas con dispositivos

electrónicos para vigilar la temperatura del bebé y la cantidad de oxígeno en la sangre. 2.9 LABORATORIO CLÍNICO28

27 CARR, Joseph J.; BROWN, John M. Introduction to Biomedical Equipment Technology. New Jersey, Editorial Prentice Hall. 2001. 28 CARR, Joseph J.; BROWN, John M. Introduction to Biomedical Equipment Technology. New Jersey, Editorial Prentice Hall. 2001. Capítulo 10



Los dispositivos analíticos normalmente son instrumentos más sofisticados pero retienen características identificables en términos de sus funciones. Ellos incluyen la fotometría, instrumento que usa pequeñas cantidades de energía para analizar las propiedades químicas de las soluciones. Ésta incluye dispositivos tales como espectrómetros, fotómetros, fluorómetros, colorímetros, y densitómetros. Uno de los más nuevos dispositivos usado en laboratorios clínicos automatizados es el contador diferencial de células blancas. El contador recoge las imágenes de diapositivas bajo un microscopio con una cámara de televisión. Una computadora analiza las diferentes formas de las células y da una cuenta de cuántos de cada tipo de células blancas hay en la sangre. Esta medida bioelectrónica es útil para diagnosticar y monitorear las enfermedades de la sangre como la leucemia. El autoanalizador es otro sistema automatizado que realiza una variedad de análisis químicos. El Autoanalizador minimiza normalmente el tiempo de análisis de procedimientos tediosos realizados manualmente, diluyendo, filtrando, mezclando, calentando, y midiendo. Hace todos estos procedimientos de manera automática a una gran velocidad y grado de precisión considerable. 2.10 LÁSER29 Los láseres son las versiones ópticas de MASERs, (amplificación de microondas por emisión estimulada de radiación) se desarrollaron para la amplificación de señales de muy bajo nivel que normalmente serían ocultadas por ruido. Los láseres (amplificación de luz por emisión estimulada de radiación) son simplemente longitudes de onda ópticas variantes. Las características principales de luz del láser son coherencia, monocromaticidad, y baja dispersión. 2.10.1 TIPOS DE LÁSER 2.10.1.1 LÁSER DE CRISTAL AISLANTE Esta categoría de láser es muy similar al tipo sólido aislante. De hecho, los dos son ejemplos los láseres de estado sólido cristalinos bombeados ópticamente. Los dispositivos de cristal aislantes difieren de los láseres de rubí en que usan un elemento de tierra raro, como Neodimio (ND3+), o un material como granate sintético de Ytrio y Aluminio (YAG) abreviado Nd: YAG, o cierto cristal, Nd:Glass. 29 CARR, Joseph J.; BROWN, John M. Introduction to Biomedical Equipment Technology. New Jersey, Editorial Prentice Hall. 2001. capítulo 21



2.10.1.2 LÁSER DE GAS Otra forma común de láser es el láser de gas; incluido en esta clase están láseres de átomo neutros, láseres de gases iónicos y los láseres de vidrio moleculares. Los láseres de gas consisten en un tubo de vidrio llenado a una presión parcial pequeña (0.3 torr) de un gas como He-Ne, dióxido del carbono (CO2) o argón. Láseres de argón y de criptón producen luz en las regiones azules y verdes y son capaces de producir luz coherente en dos o más regiones del espectro. Estos láseres encuentran aplicación sustancial en las áreas médicas y científicas. Por ejemplo, se usan láseres azules para las aplicaciones oftálmicas como "soldador" en las retinas desprendidas en el ojo humano. El láser de Nd:YAG emite un haz típicamente al infrarrojo (1060 nm) pero algunos están en la región visible. Se obtienen los rendimientos de energía de 100 J para varios milisegundos fácilmente. 2.10.1.3 LÁSER EXCIMER Un excimer es una molécula que normalmente no existe excepto en el estado en el que los átomos constitutivos se excitan a un estado de energía más alto. Cuando la energía extra del estado de la excitación se deja como salida del láser, las moléculas excitadas se revertirán al estado establecido de los átomos constitutivos originales. Los láseres excimer típicos mezclan un gas raro (ej. el Argón, Criptón, Xenón) con elementos activos como Cloro, Flúor, Yodo y Bromo. 2.10.1.4 LÁSER SÓLIDO AISLANTE El láser sólido aislante consiste en un material sólido semitransparente como el rubí que es bombeado ópticamente a un estado de excitación por un pulso de luz de un tubo xenón (o similar). El láser de rubí es, quizás, el tipo del sólido aislante normalmente más conocido de láser. Debido al sistema de excitación de tubo de xenón, se llaman láseres del rubí bombeados ópticamente o láseres de cristal sólidos. 2.10.1.5 LÁSER TRANSISTORIZADO DE UNIÓN P-N Llamado también láser de inyección. El diodo láser es muy similar a los diodos P-N y LEDs, salvo el material muy delgado de heterounión P-N (ej., GaAs) formando la unión de P-N que es intercalada entre secciones de AlGaAs que sirven como espejos de resonancia interiores.



La inversión usual que es necesaria para la acción del láser ocurre porque los agujeros del lado P y los electrones del lado N son forzados por el campo eléctrico aplicado en la región de la unión. La banda de conducción producida se vuelve al nivel de energía superior del láser, mientras la banda de balance se vuelve al nivel de energía más bajo. 2.11 RAYOS X30 Los rayos X, son radiaciones electromagnéticas no luminosas de longitud de onda sumamente corta, generalmente menos de 2 Aº ó 2x10-6 m, producidos por bombardeo de los metales pesados por un flujo de electrones que se mueven a gran velocidad en el vacío. Los rayos X pueden penetrar a través del cuerpo los tejidos y pueden afectar placas fotográficas y pantallas fluorescentes. Los rayos X son utilizados en hospitales para estudiar, diagnosticar y tratar enfermedades orgánicas, sobre todo en la estructura interna del cuerpo. La fuente de energía es un tubo de rayos X y las degradaciones negro-blancas dependen de las diferencias de opacidad de los tejidos puestos en el haz de rayos X. Las máquinas de rayos X tienen las siguientes secciones principales: 1. Autotransformadores multi-taps de corriente alterna, que permiten la selección de taps para compensar las variaciones entrantes de la línea. Éstos también le permiten al operador escoger voltajes para las aplicaciones específicas. 2. El circuito del filamento del tubo de rayos X y el transformador, que transforman la línea ac en una fuente de energía para calentar el filamento del cátodo. Esta energía puede ser seleccionada por taps para variar el calor del filamento, lo que varía la corriente del tubo de rayos X y la energía total entregada al paciente. 3. El circuito de alto voltaje del tubo de rayos X, transformador, y puente rectificador, que transforman la línea ac para proporcionar un alto voltaje dc por aceleración de electrones de cátodo a ánodo. El alto voltaje puede ser seleccionado por taps para cambiar el kVp (kilovoltios pico) y la energía de rayos X total entregada al paciente. 4. El circuito de tiempo, que controla el encendido, apagado y la duración de la exposición a los rayos X entregados al paciente. Esencialmente, existen tres mandos básicos en las máquinas de rayos X para controlar la dosis del paciente (calidad, cantidad y tiempo de penetración). Éstos se interrelacionan y 30 CARR, Joseph J.; BROWN, John M. Introduction to Biomedical Equipment Technology. New Jersey, Editorial Prentice Hall. 2001. Capítulo 23



deben escogerse adecuadamente ajustándose a los pacientes delgados u obesos. Estos mandos son el control de calor del filamento (mA) para la energía de exposición, no la profundidad; el control de alto voltaje (kV) para la profundidad de penetración y contraste; y dispositivos de tiempo para la duración de exposición.

Figura 14. Diagrama de bloques de una máquina de Rayos X Entre las categorías de las máquinas de rayos X están: 2.11.1 FLUOROSCOPIA31 Es un examen de rayos X de los órganos internos en movimiento, como el corazón, el estómago y el tracto gastrointestinal. Las imágenes se muestran en sombras oscuras contra un fondo iluminado y se ven en un cuarto oscurecido en una pantalla fluorescente. El paciente puede estar de pie o acostado, la máquina de rayos X se pone contra los tejidos a ser investigados. En muchos casos, el diagnóstico del ultrasonido está reemplazando esta técnica. Para el diagnóstico mediante este método se utilizan sustancias de contraste (opacas a los rayos X), llenando las cavidades corporales. Los niveles de energía son considerablemente menores debido a los tiempos de exposición largos. Pueden observarse las formas anatómicas, tumores y otras patologías que estén afectando el funcionamiento de los órganos.

31 CARR, Joseph J.; BROWN, John M. Introduction to Biomedical Equipment Technology. New Jersey, Editorial Prentice Hall. 2001. Capítulo 23



2.11.2 TOMOGRAFÍA AXIAL COMPUTARIZADA - TAC32 Figura 15. TAC

La tomografía es un sistema de rayos X que puede desplegar, en tiempo real y de modo no invasivo, el interior del organismo. Este dispositivo hace posible usar una serie de exposiciones de rayos X desde ángulos diferentes, produciendo una vista transversal del paciente en lugar del gráfico de la sombra tradicional, grabado por sistemas de rayos X convencionales; usando computadoras los

datos de atenuación de los rayos X se reconstruyen. El proceso, le proporciona al médico alto contraste de las imágenes resueltas virtualmente de cualquier parte del cuerpo y puede reconstruirse en cualquier plano del cuerpo. En una tomografía axial computarizada, un detector de xenón en el lado opuesto del paciente mide cuánto de cada emisión de rayos X se transmite a través del cuerpo. Para hacer una imagen transversal particular, se gira la fuente pulsante de rayos X y el detector alrededor del paciente. Para cada diez de miles de pulsos y posiciones tomadas, una computadora graba la información recibida, compila los datos, y reconstruye una imagen exacta del perfil. El equipo para TAC consiste en una mesa del manejo del paciente, un gantry o garganta que consiste en una fuente de rayos X, y detectores, una computadora y la consola. Figura 16. Gantry El gantry es el lugar donde es introducido el paciente, la computadora es un módulo compuesto por la unidad de control del sistema (CPU), la unidad de reconstrucción rápida (FRU) y la unidad de almacenamiento de datos e imágenes y la consola es el módulo donde se encuentra el teclado para controlar la operación del equipo, el monitor de TV y en algunos casos la unidad de display encargada de la conversión de la imagen digital en una señal de video capaz de ser visualizada en el monitor de TV.

32 ENDERLE John; BLANCHARD Susan; BRONZINO Joseph. Introduction to Biomedical Engineering. Englewood Cliffs, New Jersey, Academic Press. 2000. Capítulo 14



2.12 RESONANCIA MAGNÉTICA33 Figura 17. RM

La RM es una herramienta de diagnóstico usada para obtener imágenes de tejidos del interior del cuerpo humano más precisas que las logradas mediante tomografía axial computerizada En la RM se coloca una sustancia en un campo magnético intenso (hasta 50000 veces mayores que el campo magnético terrestre) que afecta al espín de los núcleos atómicos de algunos isótopos de elementos comunes. Se hace pasar a través de la sustancia un pulso de radiofrecuencia, constituido por ondas

electromagnéticas. Cuando se desconecta la onda, los núcleos liberan un pulso de energía que proporciona información sobre la estructura molecular de la sustancia. La señal análoga por naturaleza, es medida con un conversor analógico-digital, para producir una versión digital de la señal para su almacenamiento y post-procesado. 2.12.1 EQUIPOS DE IMÁGENES POR RESONANCIA MAGNÉTICA El sistema consiste de un receptor y transmisor, amplificadores de corriente, un generador de sucesión de pulsos (PSG), y una computadora principal para el despliegue de la imagen y el desarrollo de mando y sucesión de pulsos. 2.12.2 ESPECTRÓMETRO DE RESONANCIA MAGNÉTICA Debido a la importancia de evaluar exactamente los exámenes de RM, se acostumbra a controlar el examen con un PSG separado. Datos como intervalos de tiempo, gradientes de amplitud, pulsos de ondas de RF, etc., se transmiten desde la computadora principal al PSG previo a empezar una sucesión de pulsos. Una vez el usuario empieza la sucesión, el PSG está al mando del proceso. Para la mayoría de los exámenes el PSG ejecuta la sucesión de pulsos simplemente programada, pero normalmente algún nivel de interactividad está disponible. En lo concerniente a un PSG está el número de palabras de mando disponible para controlar los conversores analógicos-digital y otras líneas de mando y la cantidad de memoria, ambos para la sucesión de pulsos y para la captura de los datos recibidos.

33 ENDERLE John; BLANCHARD Susan; BRONZINO Joseph. Introduction to Biomedical Engineering. San Diego, Academic Press. 2000. Capítulo 16



La computadora principal mantiene la interfaz con el usuario para el despliegue de la imagen y la generación de sucesión de pulsos. 2.12.3 ANTENAS O BOBINAS Son las encargadas de la emisión de RF y de la recepción y amplificación de las señales emitidas por los protones en su proceso de relajación. Se utilizan varios tipos de bobinas adaptadas a las diferentes estructuras anatómicas a las que se destina su uso, así pues encontramos: la bobina de cuerpo (Body) es una parte permanente del equipo, integrada en el imán permite estudiar grandes volúmenes; las bobinas de superficie colocadas sobre el área de interés tienen una gran definición, pero su señal decrece a medida que aumenta la distancia entre la antena y la superficie a estudiar; las de cuadratura, compuestas por dos bobinas perpendiculares entre sí (ejes X y Y) permiten el estudio de planos profundos y las denominadas en codificación de fase (Phase Array) compuestas por múltiples bobinas, permiten estudiar dos segmentos anatómicos simultáneamente (estudios de columna). 2.12.4 BOBINAS DE GRADIENTE DE CAMPO MAGNÉTICO En un campo magnético homogéneo todos los protones se procesarían a la misma frecuencia y ante un pulso de RF todos los protones responderían al estímulo emitiendo señales, haciendo imposible determinar desde que punto nos llega cada señal. Para localizar las señales de los distintos tejidos se aplican campos magnéticos locales que, sumados al principal, provocan distorsiones predecibles del campo magnético externo, con el fin de que no todos los protones precisen la misma frecuencia. Estos campos magnéticos locales los emiten electroimanes colocados en cada eje de coordenadas (X, Y, Z). Se les conoce como Gradientes de campo magnético (GR). La localización de los GR nos permite la obtención de imágenes en cualquier plano del espacio. 2.12.5 SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS El sistema de adquisición de datos es el encargado de medir las señales provenientes de los protones y de digitalizarlas para su procesamiento posterior. Las señales producidas por los protones son usualmente del orden de los nV o µV (en amplitud) y de los MHz (en frecuencia).



2.13 RESPIRADORES34 Figura 18. Respirador

Los ventiladores pulmonares artificiales son dispositivos que se conectan a las vías respiratorias del paciente y se diseñan para aumentar o reemplazar la ventilación del paciente automáticamente. Estos ventiladores consisten en un controlador que opera independientemente del esfuerzo inspiratorio del paciente; un controlador que aumenta o ayuda a la inspiración respiratoria espontánea del paciente. Algunos ventiladores pulmonares son de presión prefijada y otros son de volumen predeterminado. Algunos son de ciclo inspiración - expiración

(volumen, presión, tiempo, o una combinación). Otros son de ciclo expiración - inspiración (presión, tiempo o una combinación). Los límites de seguridad son volumen o tiempo. Los respiradores deben avisar al operador, a través de sus sistemas de alarma audiovisual, que se ha presentado alguna condición diferente a la esperada. Los respiradores han sido afectados por problemas de EMI que fluctúan de extra-respiraciones hasta la cesación del funcionamiento. En general todos los respiradores están compuestos por los mismos elementos:

Figura 19. Diagrama de bloques de un respirador

34 CARR, Joseph J.; BROWN, John M. Introduction to Biomedical Equipment Technology. New Jersey, Editorial Prentice Hall. 2001. Capítulo 11



3. CARACTERIZACIÓN DE LOS ARMÓNICOS EN EL HOSPITAL

La mayoría de los circuitos del Hospital se suplen a través de un transformador de 800 kVA (11.4 / 0.220 kV). El hospital presenta las siguientes características: la potencia activa promedio consumida es de 172,5 kW, la potencia reactiva promedio es de 68,83 kVA y el factor de potencia es de 0.93. Los equipos médicos construidos bajo estándares europeos se suplen a través de transformadores a 440 V para adaptarse a sus características. El monitoreo de cada circuito registró la distorsión correspondiente a la interacción de todas las cargas y no a una de ellas en particular. Para las mediciones se utilizó el analizador de redes SQUARE-D serie POWER LOGIC 2350 en los circuitos de un nivel de tensión de 220 V, mientras que para los circuitos de 440 V se utilizó la pinza medidora de armónicos AEMC 725. El tiempo de registro efectuado por el POWER LOGIC es cada tres minutos, mientras que con la pinza se efectuaron registros cada hora aproximadamente. El monitoreo se realizó en el lado de baja tensión de los transformadores y en los circuitos derivados del transformador principal. Los datos capturados pueden ser almacenados en un computador, utilizando el software suministrado por el equipo; esto permite su accesibilidad por parte del usuario para posteriores análisis. Estos registros se hicieron finalizando el segundo semestre del año 2004. El equipo se conectaba en horas de la mañana y esta conexión duraba 24 horas aproximadamente. Estos registro estuvieron limitados por la capacidad de almacenamiento del equipo; las estadísticas presentadas al final de este capitulo corresponden al registro diario realizado por el analizador. Los circuitos fueron identificados basándonos en el levantamiento eléctrico realizado en el año 2000 y en la información brindada por parte del personal de mantenimiento, debido a que se han realizado modificaciones. A continuación se desglosa el comportamiento de cada circuito en las diferentes etapas o periodos del día, es decir, mañana, tarde o noche según sea la captura realizada por el equipo, debido a que el comportamiento es parecido a lo largo de todo el periodo. 3.1 ANÁLISIS CIRCUITO 1 Este análisis corresponde al circuito trifásico que alimenta la UCI (Piso 5).



Entre las cargas que se alimentan de este circuito se encuentran: fuentes de luz de diversos tipos, desfibriladores, electrocardiógrafos, ventiladores, reguladores de succión, monitores de signos vitales, camillas eléctricas, UPS. La potencia activa promedio consumida por este circuito es de 9.87 kW y el factor de potencia es de 0.85. 3.1.1 ANÁLISIS GRÁFICO CIRCUITO 1 En la tarde el lapso está comprendido entre las 4:13 p.m. y las 5: 13 p.m. y en la noche el lapso está comprendido entre las 10:01 p.m. y las 11:01 p.m.

Gráfica 1. Comportamiento de la corriente de carga en la tarde. (Cto. 1) En la gráfica 1 se observa que la máxima corriente se presenta en la fase B, continuando luego con la fase A y por último la fase C. La máxima corriente para la fase A en este periodo es de 33 A, para la fase B es de 37 A y para la fase C es de 32 A. La mínima corriente para la fase A en este periodo es de 30 A, para la fase B es de 32 A y para la fase C es de 30 A. La corriente entre la fase A y la fase B coincide un 28.57%, la corriente entre la fase B y la fase C coincide un 4.76 %, la corriente entre la fase A y la fase C coincide un 23.80 %, es decir, presentan los mismos niveles. En el 42.87 % las corrientes no presentan magnitudes semejantes.

0

5

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1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T I E M P O ( M I N )

Cor r i ente IA Cor r i ente IB Cor r i ente IC Cor r i ente IN



Gráfica 2. Comportamiento de la corriente en la noche. (Cto. 1) En la gráfica 2 se observa que la máxima corriente se presenta en las fases B y C, que son similares en magnitud, continuando luego la fase A. La máxima corriente para la fase A en este periodo es de 33 A, para la fase B es de 33 A y para la fase C es de 34 A. La mínima corriente para la fase A en este periodo es de 30 A, para la fase B es de 32 A y para la fase C es de 30 A. La corriente entre la fase A y la fase B coincide un 38.09 %, la corriente entre la fase B y la fase C coincide un 19.04 %, la corriente entre la fase A y la fase C coincide un 14.28 %, es decir, presentan los mismos niveles. Las tres fases presentan igual magnitud un 4.76 %.

Gráfica 3. Comportamiento del voltaje de línea en la tarde. (Cto.1) En la gráfica 3 se observa que el máximo voltaje presentado es VAB, continuando luego VBC y VCA que presentan magnitudes similares. El máximo voltaje VAB en este periodo es de 211 V, para el voltaje VBC es de 209 V y para el voltaje VCA es de 209 V. El mínimo voltaje VAB en este periodo es de 208 V, para el voltaje VBC es de 206 V y para el voltaje VCA es de 206 V.

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1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60



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1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60


Vol taj e VAB Vol taj e VBC Vol taj e VCA



Los voltajes VCA y VBC coinciden un 76.19 %, es decir, presentan los mismos niveles. En el 23.81 % los voltajes no presentan magnitudes semejantes.

Gráfica 4. Comportamiento del voltaje de línea en la noche. (Cto. 1) En la gráfica 4 se observa que el máximo voltaje presentado es VAB, continuando luego VBC y VCA que presentan magnitudes similares. El máximo voltaje VAB en este periodo es de 213 V, para el voltaje VBC es de 211 V y para el voltaje VCA es de 211 V. El mínimo voltaje VAB en este periodo es de 208 V, para el voltaje VBC es de 207 V y para el voltaje VCA es de 207 V. Los voltajes VCA y VBC coinciden un 66.66 %, es decir, presentan los mismos niveles. En el 33.34 % los voltajes no presentan magnitudes semejantes.

Gráfica 5. Comportamiento del voltaje de fase en la tarde. (Cto. 1) En la gráfica 5 se observa que el máximo voltaje presentado es VBN, continuando luego VAN y VCN que son muy similares en magnitud. El máximo voltaje VAN en este periodo es de 121 V, para el voltaje VBN es de 122 V y para el voltaje VCN es de 120 V.

202

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1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60


Vol taj e VAB Vol taj e VBC Vol taj e VCA

1 1 7,5

1 1 8

1 1 8,5

1 1 9

1 1 9,5

1 20

1 20,5

1 21

1 21 ,5

1 22

1 22,5

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60


Vol taj e VAN Vol taj e VBC Vol taj e VCN



El mínimo voltaje VAN en este periodo es 119 V, para el voltaje VBN es de 122 V y para el voltaje VCN es de 120 V. Los voltajes VAN y VBC coinciden un 71.42 %, los demás no presentan magnitudes similares.

Gráfica 6. Comportamiento del voltaje de fase en la noche. (Cto. 1) En la gráfica 6 se observa que el máximo voltaje presentado es VBN, continuando luego VAN y VCN; todos son muy similares en magnitud. El máximo voltaje VAN en este periodo es de 123 V, para el voltaje VBN es de 123 V y para el voltaje VCN es de 122 V. El mínimo voltaje VAN en este periodo es 120 V, para el voltaje VBN es de 119 V y para el voltaje VCN es de 119 V. Los voltajes VAN y VBN coinciden un 38.09 %, los voltajes VAN y VCN coinciden un 14.28 %, los voltajes VBN y VCN coinciden un 9.52 % y los voltajes VAN; VBN y VCN presentan magnitudes semejantes un 9.52 %, es decir, presentan los mismos niveles.

Gráfica 7. Comportamiento de la THDI en la tarde. (Cto. 1)

1 1 7

1 1 8

1 1 9

1 20

1 21

1 22

1 23

1 24

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60


Vol taj e VAN Vol taj e VBN Vol taj e VCN

0

2

4

6

8

1 0

1 2

1 4

1 6

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60


T HDIA T HDIB T HDIC



En la gráfica 7 se observa que la máxima THDI se presenta en la fase C, continuando luego la fase A y por último la fase B. La máxima THDI para la fase A en este periodo es de 13.6 %, para la fase B es de 11.5 % y para la fase C es de 13.6 %. La mínima THDI para la fase A en este periodo es de 8.2 %, para la fase B es de 6.2 % y para la fase C es de 9.7 %. Las THDI para la fase A y la fase C son similares un 4.76 %, es decir, presentan los mismos niveles. En el porcentaje restante no se presentan magnitudes semejantes.

Gráfica 8. Comportamiento de la THDI en la noche. (Cto. 1) En la gráfica 8 se observa que la máxima THDI se presenta en la fase C, continuando luego la fase A y por último la fase B. La máxima THDI para la fase A en este periodo es de 17.0 %, para la fase B es de 13.7 % y para la fase C es de 17.0 %. La mínima THDI para la fase A en este periodo es de 8.6 %, para la fase B es de 6.9 % y para la fase C es de 9.1 %. Las THDI de la fase A y la fase C coinciden un 4.76 %, es decir, presentan los mismos niveles y en el 95.24 % no presentan magnitudes semejantes en ningún periodo de tiempo.

Gráfica 9. Comportamiento de la THDV de línea en la tarde. (Cto. 1)

0

2

4

6

8

1 0

1 2

1 4

1 6

1 8

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60



0

1

2

3

4

5

6

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60


T HDVAB T HDVBC T HDVCA



En la gráfica 9 se observa que la máxima THDV presentada es VCA, continuando luego VBC y por último VAB. La máxima THDV VAB en este periodo es de 4.9 %, para la THDV VBC es de 5.1 % y para la THDV VCA es de 5.4 %. La mínima THDV VAB en este periodo es de 3.6 %, para la THDV VBC es de 3.7 % y para la THDV VCA es de 3.8 %. Las THDV VBC y VCA coinciden un 14.28 %, las THDV VAB y VBC coinciden un 4.76 %, es decir, presentan los mismos niveles y en el 80.96 % las THDV no presentan magnitudes semejantes.

Gráfica 10. Comportamiento de la THDV de línea en la noche. (Cto. 1) En la gráfica 10 se observa que la máxima THDV presentada es VCA, continuando luego VBC y por último VAB. La máxima THDV VAB en este periodo es de 4.1 %, para la THDV VBC es de 4.0 % y para la THDV VCA es de 4.2%. La mínima THDV VAB en este periodo es de 3.4 %, para la THDV VBC es de 3.0 % y para la THDV VCA es de 3.3 %. Las THDV no presentan magnitudes semejantes.

Gráfica 11. Comportamiento de la THDV de fase en la tarde. (Cto. 1)

0

0,5

1

1 ,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60



0

1

2

3

4

5

6

7

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60


T HDVAN T HDVBN T HDVCN



En la gráfica 11 se observa que la máxima THDV presentada es VAN, continuando luego VCN y VBN que presentan magnitudes similares. La máxima THDV VAN en este periodo es de 6.3 %, para la THDV VBN es de 5.7 % y para la THDV VCN es de 5.9 %. La mínima THDV VAN en este periodo es de 5.6 %, para la THDV VBN es de 4.8 % y para la THDV VCN es de 4.9 %. Las THDV VBN y VCN coinciden un 38.09 %, es decir, presentan los mismos niveles y en el 61.91 % las THDV no presentan magnitudes semejantes.

Gráfica 12. Comportamiento de la THDV de fase en la noche. (Cto. 1) En la gráfica 12 se observa que la máxima THDV presentada es VAN, continuando luego VCN y por último VBN. La máxima THDV VAN en este periodo es de 5.1 %, para la THDV VBN es de 5.1 % y para la THDV VCN es de 4.8 %. La mínima THDV VAN en este periodo es de 4.8 %, para la THDV VBN es de 4.3 % y para la THDV VCN es de 4.3 %. Las THD VBN y VCN coinciden en un 28.57 %, las THD VAN y VCN coinciden un 4.76 %, es decir, presentan los mismos niveles y en el 66.67 % no presentan magnitudes semejantes. Las corrientes permanecen relativamente constantes, mientras que los voltajes aumentan en la noche. En cuanto a las THDI se observa un aumento en la noche. La THDV presenta una disminución con el paso del tiempo ya sea de línea o de fase. Al analizar el comportamiento entre las THDI y las corrientes se observa generalmente que cuando la corriente aumenta la THDI disminuye, algunas veces, cuando la corriente permanece estable la THDI también permanece estable y en otros casos oscila. En cuanto al comportamiento entre el voltaje y las THDV se observa que en general cuando el voltaje aumenta la THDV también aumenta y al igual que con la corriente cuando el voltaje permanece estable la THDV también permanece estable y en otros casos oscila.

3,8

4

4,2

4,4

4,6

4,8

5

5,2

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60





3.2 ANÁLISIS CIRCUITO 2 Este análisis corresponde al circuito que va hacia el gabinete de emergencia piso 1. Este circuito alimenta al laboratorio, el alumbrado de radiología y la unidad de nefrología del hospital. Entre las cargas que se alimentan de este circuito se encuentran: fuentes de luz de diversos tipos, monitores, máquinas de anestesia, equipo de electrofulguración, reguladores de oxigeno, flujómetros, analizador de electrolitos, congelador para laboratorio, microscopio, incubadora de precisión, contador de células, equipo de hematología, centrifuga, autoclave, computadores. La potencia activa promedio consumida por este circuito es de 92.05 kW y el factor de potencia es de 0.99 3.2.1 ANÁLISIS GRÁFICO CIRCUITO 2 En la mañana el lapso está comprendido entre las 10:48 a.m. y las 11:58 a.m. y en la tarde el lapso está comprendido entre las 2:30 p.m. y las 3:30 p.m.

Gráfica 13. Comportamiento de la corriente en la mañana. (Cto. 2)

0

50

100

150

200

250

300

350

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)

Corrient e IA Corrient e IB Corrient e IC Corrient e IN



Gráfica 14. Comportamiento de la corriente en la tarde. (Cto. 2)

Gráfica 15. Comportamiento del voltaje de línea en la mañana. (Cto. 2)

Gráfica 16. Comportamiento del voltaje de línea en la tarde. (Cto. 2)

205

206

207

208

209

210

211

212

213

214

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)

Volt aje VAB Volt aje VBC Volt aje VCA

0

50

100

150

200

250

300

350

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)

Corr ient e IA Corr ient e IB Corr ient e IC Corr ient e IN

203

204

205

206

207

208

209

210

211

212

213

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)




Gráfica 17. Comportamiento del voltaje de fase en la mañana. (Cto. 2)

Gráfica 18. Comportamiento del voltaje de fase en la tarde. (Cto. 2)

Gráfica 19. Comportamiento de la THDI en la mañana. (Cto. 2)

118,5

119

119,5

120

120,5

121

121,5

122

122,5

123

123,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)

Volt aje VAN Volt aje VBN Volt aje VCN

0

2

4

6

8

10

12

14

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)

THDIA THDIB THDIC

117,5

118

118,5

119

119,5

120

120,5

121

121,5

122

122,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)





Gráfica 21. Comportamiento de la THDV de línea en la mañana. (Cto. 2)


0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)

THDVAB THDVBC THDVCA

0

2

4

6

8

10

12

14

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)

THDIA THDIB THDIC

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)




Gráfica 23. Comportamiento de la THDV de fase en la mañana. (Cto. 2)

Gráfica 24. Comportamiento de la THDV de fase en la tarde. (Cto. 2) Las corrientes y los voltajes van descendiendo a medida que transcurre el día, en cuanto a las THDI se observa una disminución de ésta en las fases A y B en la tarde, mientras que la THDI de la fase C aumenta en la tarde. La THDV presenta un aumento con el paso del tiempo ya sea de línea o de fase. Al analizar el comportamiento entre las THDI y las corrientes se observa generalmente que cuando la corriente aumenta la THDI disminuye y algunas veces, cuando la corriente permanece estable la THDI también permanece estable. En cuanto al comportamiento entre el voltaje y las THDV se observa que en general cuando el voltaje aumenta la THDV también aumenta y al igual que con la corriente cuando el voltaje permanece estable la THDV también permanece estable.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)

THDVAN THDVBN THDVCN

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)




3.3 ANÁLISIS CIRCUITO 3 La medición 3 corresponde al circuito que va hacia el gabinete de emergencia piso 2. Este circuito alimenta salas de cirugía, salas de partos, ecografía, unidad de recién nacidos y salud Colmena Entre las cargas que se alimentan de este circuito se encuentran: fuentes de luz de diversos tipos, monitores, desfibriladores, electrobisturís, equipo láser, ecógrafos, ventiladores neonatales, incubadoras, flujómetros, intercambiadores de calor, neumoinsuflador electró-nico. La potencia activa promedio consumida por este circuito es de 66.64 kW y el factor de potencia es de 0.95. 3.3.1 ANÁLISIS GRÁFICO CIRCUITO 3 Este análisis corresponde al lapso comprendido entre las 2:30 p.m. y las 3:30 p.m.


0

50

100

150

200

250

300

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)

Corr ient e IA Corr ient e IB Corr ient e IC Corr ient e IN






206

207

208

209

210

211

212

213

214

215

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)


120

120,5

121

121,5

122

122,5

123

123,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)


0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)

THDIA THDIB THDIC




Gráfica 30. Comportamiento de la THDV de fase en la tarde. (Cto. 3) En este circuito no se puede apreciar el comportamiento diario de cada variable medida debido a que sólo se realizó el registro de la tarde. En este lapso la mayor corriente se presenta en la fase A y la mayor THDI también se presenta en esta fase; en cuanto al voltaje, VCA y VAN presentan los mayores niveles de tensión y las THDV más altas son VAB y VAN 3.4 ANÁLISIS CIRCUITO 4 Este análisis corresponde al circuito que alimenta las calderas y salud mental Piso 2. Entre las cargas que se alimentan de este circuito se encuentran: calderas, motor de agua caliente, succionador, flujómetro.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)


0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)




La potencia activa promedio consumida por este circuito es de 5.67 kW y el factor de potencia es de 0.94. 3.4.1 ANÁLISIS GRÁFICO CIRCUITO 4 En la mañana el lapso está comprendido entre las 11:06 a.m. y las 12:06 p.m. y en la tarde el lapso está comprendido entre las 4:30 p.m. y las 5:30 p.m.



0

5

10

15

20

25

30

35

40

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)

Corrient e IA Corrient e IB Corrient e IC Corrient e IN

0

5

10

15

20

25

30

35

40

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)

Corr ient e IA Corrient e IB Corr ient e IC Corrient e IN






205

206

207

208

209

210

211

212

213

214

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)


119

119,5

120

120,5

121

121,5

122

122,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60



208

209

210

211

212

213

214

215

216

217

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60


Vol taje VAB Vol taje VBC Vol taje VCA






0

10

20

30

40

50

60

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60



120,5

121

121,5

122

122,5

123

123,5

124

124,5

125

125,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60


Vol taj e VAN Vol taj e VBN Vol t aj e V CN

0

5

10

15

20

25

30

35

40

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60








0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60



0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60



3,2

3,4

3,6

3,8

4

4,2

4,4

4,6

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60





Gráfica 42. Comportamiento de la THDV de fase en la tarde. (Cto. 4) En este circuito la corriente tiende a decrecer en la tarde, lo contrario ocurre con el voltaje y las THD de tensión y corriente. Estos cambios no son muy relevantes ya que son de ± 5 A en corriente y de ± 4 V en tensión; la variación de las THD es de ± 1 %. La fase C es la que presenta la mayor corriente, la mayor tensión es VCA y VAN y en cuanto a THDV las mayores están en VAB y VAN. En este circuito se presenta una singularidad en cuanto a corriente y es que en la tarde la fase B tiene periodos en los que no hay consumo de corriente o se presenta una proporción muy baja comparada con las otras dos fases. 3.5 ANÁLISIS CIRCUITO 5 Este análisis corresponde al circuito que va hacia salud mental Piso 2. Entre las cargas que se alimentan de este circuito se encuentran: fuentes de luz de diversos tipos, laringoscopio, flujómetro, succionador. La potencia activa promedio consumida por este circuito es de 2.03 kW y el factor de potencia es de 0.98. 3.5.1 ANÁLISIS GRÁFICO CIRCUITO 5 En la mañana el lapso está comprendido entre las 10:31 a.m. y las 11:31 a.m. y en la tarde el lapso está comprendido entre las 3:01 p.m. y las 4:01 p.m. y en la noche el lapso está comprendido entre las 9:01 p.m. y las 10:01 p.m.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60







Gráfica 45. Comportamiento de la corriente en la noche. (Cto. 5)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60


Cor r iente IA Cor r iente IB Cor r iente IC Cor r iente IN

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60


Cor r iente IA Cor r iente IB Cor r iente IC Cor r iente IN

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)

Corr ient IA Corr ient e IB Corr ient e IC Corr ient e IN





Gráfica 48. Comportamiento del voltaje de línea en la noche. (Cto. 5)

206

207

208

209

210

211

212

213

214

215

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60



208

209

210

211

212

213

214

215

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60



208

209

210

211

212

213

214

215

216

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218

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)






Gráfica 51. Comportamiento del voltaje de fase en la noche. (Cto. 5)

120

120,5

121

121,5

122

122,5

123

123,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60


Vol taje VAN Vol taje VBN Vol taje VCN

120

120,5

121

121,5

122

122,5

123

123,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60


Vol taje VAN vol taje VBN Vol taje VCN

120,5

121

121,5

122

122,5

123

123,5

124

124,5

125

125,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)






Gráfica 54. Comportamiento de la THDI en la noche. (Cto. 5)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60


THDIA THDIB THDIC

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60


THDIA THDIB THDIC

0

10

20

30

40

50

60

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)

THDIA THDIB THDIC





Gráfica 57. Comportamiento de la THDV de línea en la noche. (Cto. 5)

2,9

3

3,1

3,2

3,3

3,4

3,5

3,6

3,7

3,8

3,9

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60



3,4

3,5

3,6

3,7

3,8

3,9

4

4,1

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)


2,4

2,5

2,6

2,7

2,8

2,9

3

3,1

3,2

3,3

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)






Gráfica 60. Comportamiento de la THDV de fase en la noche. (Cto. 5)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60



0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM P O ( M I N)


0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60





En este circuito la corriente aumenta en la tarde y decrece en la noche, con el voltaje en cambio, se observa que durante la mañana y la tarde permanece constante y luego tiende a aumentar en la noche. En cuanto a la THD de tensión y corriente se observa que en la tarde bajan y en la noche tienden a subir. La fase B es la que presenta los mayores niveles de corriente. El mayor nivel de tensión se presenta en VCA. En cuanto a la THDI, en la mañana la mayor se presenta en la fase A, en la tarde varía y se presenta entonces en la fase C. la THDV para VCN y VAN se presenta con el mismo porcentaje. 3.6 ANÁLISIS CIRCUITO 6 Este análisis corresponde al circuito que va para cirugía Piso 4 y Urgencias Piso 1. Entre las cargas que se alimentan de este circuito se encuentran: fuentes de luz de diversos tipos, reguladores de succión, monitores, máquinas de anestesia, compresor, laparoscopio, desfibrilador, capnógrafos, oxímetros, electrobisturís, equipo láser. La potencia activa promedio consumida por este circuito es de 96.63 kW y el factor de potencia es de 0.97. 3.6.1 ANÁLISIS GRÁFICO CIRCUITO 6 En la mañana el lapso está comprendido entre las 11:19 a.m. y las 12:19 p.m., en la tarde el lapso está comprendido entre las 2:31 p.m. y las 3:31 p.m. y en la noche el lapso está comprendido entre las 8:31 p.m. y las 9:31 p.m.


0

50

100

150

200

250

300

350

400

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60




Luz Angela Parra Medina 80 Edward Fabián Araújo Ramírez




2 07

2 08

2 09

21 0

21 1

21 2

21 3

21 4

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 24 27 30 3 3 36 39 42 45 4 8 51 54 57 6 0


Vo lt aje VAB Vol taj e VBC Vo lt aje VCA

0

50

1 00

1 50

200

250

300

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400

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 2 4 27 30 33 36 3 9 42 45 48 51 54 57 6 0


Co r r i ent e IA Cor r i ent e IB Cor r ien te I C Cor r ie nte I N

0

50

1 00

1 50

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250

300

350

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 2 4 27 30 33 36 3 9 42 45 48 51 54 57 6 0








1 2 0

1 20, 5

1 21

1 21 , 5

1 2 2

1 22, 5

1 2 3

1 23, 5

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 2 4 27 3 0 33 3 6 39 4 2 45 48 51 5 4 57 6 0


Vol taj e VAN Vo lt aje VCN Vol taj e VCN

2 08, 5

20 9

2 09, 5

2 1 0

21 0, 5

21 1

21 1 , 5

2 1 2

21 2, 5

2 1 3

21 3, 5

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 2 4 27 3 0 33 3 6 39 4 2 45 48 51 5 4 57 6 0


Vol taj e VAB Vo lt aje VBC Vol taj e VCA

2 09

21 0

21 1

21 2

21 3

21 4

21 5

21 6

21 7

21 8

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 24 27 30 3 3 36 39 42 45 4 8 51 54 57 6 0


Vo lt aje VAB Vol taj e VBC Vo lt aje VCA






0

2

4

6

8

1 0

1 2

1 4

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 24 27 3 0 33 36 39 42 4 5 48 51 54 57 6 0



1 2 0

1 20, 5

1 21

1 21 , 5

1 2 2

1 22, 5

1 2 3

1 23, 5

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 2 4 27 3 0 33 3 6 39 4 2 45 48 51 5 4 57 6 0


Vol taj e VAN Vo lt aje VBN Vol taj e VCN

1 2 2

1 22, 5

1 2 3

1 23, 5

1 2 4

1 24, 5

1 2 5

1 25, 5

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 2 4 27 3 0 33 3 6 39 4 2 45 48 51 5 4 57 6 0


Vol taj e VAN Vo lt aje VBN Vol taj e VCN






0

0,5

1

1 ,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 2 4 27 30 33 36 3 9 42 45 48 51 54 57 6 0



0

2

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1 2

1 4

1 6

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 24 27 3 0 33 36 39 42 4 5 48 51 54 57 6 0



0

2

4

6

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1 0

1 2

1 4

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 24 27 3 0 33 36 39 42 4 5 48 51 54 57 6 0








0

0,5

1

1 ,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 2 4 27 30 33 36 3 9 42 45 48 51 54 57 6 0



0

0,5

1

1 ,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 2 4 27 30 33 36 3 9 42 45 48 51 54 57 6 0



0

0,5

1

1 ,5

2

2,5

3

3,5

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 2 4 27 30 33 36 3 9 42 45 48 51 54 57 6 0






Gráfica 78. Comportamiento de la THDV de fase en la noche. (Cto. 6) En este circuito las corrientes tienden a disminuir con el paso del día. En cuanto al voltaje se observa que permanece constante durante la mañana y la tarde, aumentando +/- 2 V en la noche. Las THD aumentan en la tarde y decrecen en la noche; esta variación es de +/- 1 - 2 %. El voltaje VBC es el más alto presentado en este circuito. La corriente IB presenta el mayor nivel durante la mañana y la tarde, mientras que en la noche la corriente más elevada se presenta en la fase C. En cuanto a las THD se observa que la mayor en corriente se presenta en la fase B y en voltaje se presentan en VBC y VBN. 3.7 ANÁLISIS CIRCUITO 7 La medición 7 corresponde al circuito que va hacia Rayos X.

0

0,5

1

1 ,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

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1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 2 4 27 30 33 36 3 9 42 45 48 51 54 57 6 0



0

0,5

1

1 ,5

2

2,5

3

3,5

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 2 4 27 30 33 36 3 9 42 45 48 51 54 57 6 0





Entre las cargas que se alimentan de este circuito se encuentran: fuentes de luz de diversos tipos, monitores, reguladores de oxígeno, computadores. La potencia activa promedio consumida por este circuito es de 18.41 kW y el factor de potencia es de 0.97. 3.7.1 ANÁLISIS GRÁFICO CIRCUITO 7 En la mañana el lapso está comprendido entre las 11:10 a.m. y las 12:10 p.m. y en la tarde el lapso comprendido entre las 3:30 p.m. y las 4:30 p.m.



0

20

40

60

80

1 00

1 20

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 24 27 30 3 3 36 39 42 45 4 8 51 54 57 6 0


Cor r ie nte I A Co r r i ent e IB Cor r i ent e IC Cor r ien te I N

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )

Cor rient e IA Cor rient e IB Cor rient e IC Cor rient e IN






206

207

208

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210

211

212

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215

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )

Vol taj e VAB Volt aje VBC Vol taj e VCA

120

120,5

121

121,5

122

122,5

123

123,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )

Voltaj e VAN Vol taje VBN Voltaj e VCN

206

207

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209

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214

215

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )







0

2

4

6

8

10

12

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM PO ( MI N)

THDIB THDIC

120

120,5

121

121,5

122

122,5

123

123,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )


0

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1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )

THDIB THDIC






0

0,5

1

1,5

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2,5

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4

4,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )


0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )


0

0 ,5

1

1 ,5

2

2 ,5

3

3 ,5

4

4 ,5

1 3 6 9 12 1 5 18 21 24 27 30 33 36 39 4 2 45 48 51 54 57 60

TI E MP O ( M IN )

THDVA B THDVBC THDVCA



Gráfica 90. Comportamiento de la THDV de fase en la tarde. (Cto. 7) En este circuito la corriente y la THDI tienden la decrecer hacia la tarde. Las demás variables (VLL - VLN - THDVLL – THDVLN) permanecen estables a lo largo del día. La mayor corriente se presenta en la fase A, en cuanto a voltajes los más altos son VAB y VBN. La mayor THDI se presenta en la fase B y las mayores THDV se observan en VBC y VBN. 3.8 ANÁLISIS CIRCUITO 8 Este análisis corresponde al circuito que va hacia el gabinete normal piso 1. Este circuito alimenta la cocina, la cafetería, medicina interna, recursos humanos, pasillo unidad de diálisis, enfermería, ascensores, aire acondicionado cirugía. Entre las cargas que se alimentan de este circuito se encuentran: fuentes de luz de diversos tipos, estufa de 4 puestos, desfibrilador, succionador, lector de microfilmación. La potencia activa promedio consumida por este circuito es de 101.69 kW y el factor de potencia es de 0.96. 3.8.1 ANÁLISIS GRÁFICO CIRCUITO 8 Este análisis corresponde al lapso comprendido entre las 4:31 p.m. y las 5:31 p.m.

0

0,5

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2

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3

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1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )







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100

150

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250

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350

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450

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )


209

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1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )


120,5

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121,5

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122,5

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123,5

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124,5

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125,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )







0

1

2

3

4

5

6

7

8

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )

THDIA THDIB THDIC

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )


0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )




En este circuito no se puede apreciar el comportamiento diario de cada variable debido a que sólo se registraron datos en la tarde. En este periodo la mayor corriente se presento en la fase C, los mayores voltajes fueron VAB y VBN. En este circuito las THDI se presentan en el mismo porcentaje para la fase C y la fase A. En cuanto a las THDV las mayores se producen en VBC y VBN. 3.9 ANÁLISIS CIRCUITO 9 Este análisis corresponde al circuito donde se encuentran el banco de condensadores automático. 3.9.1 ANÁLISIS GRÁFICO CIRCUITO 9 En la mañana el lapso está comprendido entre las 11:12 a.m. y las 12:12 p.m., en la tarde el lapso está comprendido entre las 3:30 p.m. y las 4:30 p.m. y en la noche el lapso está comprendido entre las 9:30 p.m. y las 10:30 p.m.


0

20

40

60

80

1 00

1 20

1 40

1 60

1 80

200

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 2 4 27 30 33 36 3 9 42 45 48 51 54 57 6 0








2 09

21 0

21 1

21 2

21 3

21 4

21 5

21 6

1 3 6 9 1 2 1 5 1 8 21 24 27 30 3 3 36 39 42 45 4 8 51 54 57 6 0


V o lt aje V A B V ol taj e V B C V o lt aje V CA

0

20

40

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120

140

160

180

200

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )







121

121,5

122

122,5

123

123,5

124

124,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMPO ( MI N)

Vol taj e VAN Volt aje VBN Vol taje VCN

212,5

213

213,5

214

214,5

215

215,5

216

216,5

217

217,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )

Voltaj e VAB Vol taje VBC Voltaj e VCA

209

210

211

212

213

214

215

216

217

218

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )







0

5

10

15

20

25

30

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM PO ( MI N)

THDIA THDIB THDIC

122

122,5

123

123,5

124

124,5

125

125,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )


121,5

122

122,5

123

123,5

124

124,5

125

125,5

126

126,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )







17

18

19

20

21

22

23

24

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM PO ( MI N)

THDIA THDIB THDIC

0

5

10

15

20

25

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM PO ( MI N)

THDIA THDIB THDIC

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )







0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )


3,2

3,3

3,4

3,5

3,6

3,7

3,8

3,9

4

4,1

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )


2,6

2,7

2,8

2,9

3

3,1

3,2

3,3

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )





Gráfica 114. Comportamiento de la THDV de fase en la noche. (Cto. 9) En este circuito no se aprecian cambios considerables a través del día en las variables analizadas. La corriente y el voltaje presentan un comportamiento similar durante todo el día, sin embargo, puede apreciarse que los mayores voltajes presentados son VAB y VBN, mientras que la corriente es la misma para las tres fases a lo largo del día. La mayor THDI se presenta en la fase C; las mayores THDV se producen en VBC y VBN. 3.10 ANÁLISIS CIRCUITO 10 Este análisis corresponde al PCC. El transformador es tipo seco, marca Sierra de 800 kVA. Esta medición se efectuó tomando dos conductores por fase.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )


0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )




Por medio de este transformador se alimentan la mayoría de cargas presentes en el Hospital.



3.10.1 ANÁLISIS GRÁFICO CIRCUITO 10 En la mañana el lapso está comprendido entre las 10:55 a.m. y las 11:55 a.m., la tarde el lapso está comprendido entre las 3:31 p.m. y las 4:31 p.m. y en la noche el lapso está comprendido entre las 9:31 p.m. y las 10:31 p.m.

Gráfica 115. Comportamiento de la corriente en la mañana. (Cto.10)


0

50

100

150

200

250

300

350

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )


0

50

100

150

200

250

300

350

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )

Corr iente IA Corr iente IB Cori ente IC Corri ente IN



Gráfica 117. Comportamiento de la corriente en la noche. (Cto.10)

Gráfica 118. Comportamiento del voltaje de línea en la mañana. (Cto.10)


207

208

209

210

211

212

213

214

215

216

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )


210

211

212

213

214

215

216

217

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )


0

50

100

150

200

250

300

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )




Gráfica 120. Comportamiento del voltaje de línea en la noche. (Cto.10)



119,5

120

120,5

121

121,5

122

122,5

123

123,5

124

124,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )


120,5

121

121,5

122

122,5

123

123,5

124

124,5

125

125,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )


209

210

211

212

213

214

215

216

217

218

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )







0

2

4

6

8

10

12

14

16

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM PO ( MI N)

THDIA THDIB THDIC

0

2

4

6

8

10

12

14

16

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM PO ( MI N)

THDIA THDIB THDIC

120

121

122

123

124

125

126

127

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )

Vol taj e VAN Volt aje VBN Vol taj e VCN





Gráfica 128.Comportamiento de la THDV de línea en la tarde. (Cto.10)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )


2,3

2,4

2,5

2,6

2,7

2,8

2,9

3

3,1

3,2

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )


0

5

10

15

20

25

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

TI EM PO ( MI N)

THDIA THDIB THDIC



Gráfica 129. Comportamiento de la THDV de línea en la noche. (Cto.10)



0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )


0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )


2,3

2,4

2,5

2,6

2,7

2,8

2,9

3

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )




Gráfica 132. Comportamiento de la THDV de fase en la noche. (Cto. 10) Para determinar los máximos valores permitidos de TDD en corriente según la norma determinamos para cada fase el valor de ICC/IL. El Hospital se alimenta de la subestación calle 51, por lo que la corriente de cortocircuito se tomó de la tabla: Niveles de Cortocircuito en Barras de las Subestaciones (kA), suministrada por Codensa. Para la fase A:

Para la fase B:

Para la fase C:

2,3

2,4

2,5

2,6

2,7

2,8

2,9

3

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

T IEMP O ( MIN )


15,22880/19500/

19500

==

=

AAII

AI

LCC

CC

15,22880/19500/

19500

==

=

AAII

AI

LCC

CC

15,22880/19500/

19500

==

=

AAII

AI

LCC

CC



Según la tabla 8, el límite de distorsión para los anteriores resultados es del 8%. Las gráficas THD- TDD se presentan en el Anexo F. El análisis hasta aquí registrado se realizó para un período representativo del día, es decir, se tomó una hora de la mañana, tarde y noche para determinar el comportamiento de la carga del circuito en diferentes momentos del día. El comportamiento diario de cada circuito puede observarse en los anexos A y B. En estos anexos se registran los datos obtenidos mediante el analizador de redes y el comportamiento gráfico de los parámetros analizados en este capítulo respectivamente. En cuanto a las gráficas de forma de onda (Ver Anexo C), se observa que las formas de onda tanto de tensión como de corriente son sinusoidales y en algunos casos las formas de onda presentan pequeñas distorsiones, también puede apreciarse en estas gráficas el desfase entre ondas; en cuanto a los espectros armónicos en tensiones se tiene que los armónicos más representativos son el quinto y en algunos casos el tercero y en corrientes el tercero, quinto, séptimo y noveno generalmente.



Las siguientes dos mediciones se realizaron mediante la pinza medidora de armónicos debido a las características de los transformadores. Los datos registrados por la pinza y el comportamiento gráfico de los circuitos se encuentran en los anexos D y E respectivamente. 3.11 ANÁLISIS CIRCUITO 11 Esta medición se realizó mediante la pinza medidora de armónicos y corresponde al transformador 2 de 150 kVA tipo seco marca TESLA. La carga que alimenta este transformador es un equipo de radiología. 3.11.1 ANÁLISIS GRÁFICO CIRCUITO 11

Gráfica 133. Comportamiento de la corriente. (Cto. 11)

Gráfica 134. Comportamiento del voltaje de línea. (Cto. 11)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1 2 3 4 5 6

T IEMP O ( HO RA S)

Cor rient e IA Cor rient e IB Cor rient e IC

0

5

10

15

20

25

30

35

40

1 2 3 4 5 6

T IEMP O ( HO RA S)

THDIA THDIB THDIC



Gráfica 135. Comportamiento de la THDI. (Cto. 11)

Gráfica 136. Comportamiento de la THDV de línea. (Cto. 11) La máxima corriente se presenta en la fase C. El máximo voltaje presentado es VCA. La máxima THDI representa en la fase A. La máxima THDV se presenta en VAB. Estas variables no presentan magnitudes semejantes, pero su comportamiento es similar. Para determinar los máximos valores permitidos de TDD en corriente según la norma determinamos para cada fase el valor de ICC/IL. Para la fase A:

33,30996,6/19500/

19500

==

=

AAII

AI

LCC

CC

460

465

470

475

480

485

1 2 3 4 5 6

T IEMPO ( H OR AS )

VOLTAJE VAB VOLTAJE VBC VOLTAJE VCA

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

1 2 3 4 5 6

T IEMP O ( HO RA S)




Para la fase B:

Para la fase C:

Según la tabla 8, el límite de distorsión para los anteriores resultados es del 20 %. Al calcular el TDD (Ver Anexo F) se encontró que las tres fases presentan problemas de armónicos, llegando a sobrepasar este límite hasta un 602%. 3.12 ANÁLISIS CIRCUITO 12 Esta medición se realizó mediante la pinza medidora de armónicos y corresponde al transformador 4 de 150 kVA marca OKAYA. La carga que alimenta este transformador es un equipo de radiología.

4847,264035,7/19500/

19500

==

=

AAII

AI

LCC

CC

9508,2456936,7/19500/

19500

==

=

AAII

AI

LCC

CC



3.12.1 ANÁLISIS GRÁFICO CIRCUITO 12

Gráfica 137. Comportamiento de la corriente. (Cto. 12)

Gráfica 138. Comportamiento del voltaje de línea. (Cto. 12)

Gráfica 139. Comportamiento de la THDI. (Cto. 12)

0

1

2

3

4

5

6

7

1 2 3 4 5 6

TIEMPO (HORAS)

COR

RIEN

TE (A

IA IB IC

3 86

3 88

3 90

3 92

3 94

3 96

3 98

4 00

1 2 3 4 5 6

TIEMPO (H0RAS)

VOL

TAJ

E (V

)

VAB VBC VCA

0

1 0

2 0

3 0

4 0

5 0

6 0

7 0

1 2 3 4 5 6

TIEMPO (HORAS)

THD

I (%

)

THDIA THDIB THDIC



Gráfica 140. Comportamiento de la THDV de línea. (Cto. 12) La máxima corriente se presenta en la fase A. El máximo voltaje presentado es VCA. La máxima THDI representa en la fase B. La máxima THDV se presenta en VAB. Al igual que en el circuito 11, estas variables presentan un comportamiento similar. Para determinar los máximos valores permitidos de TDD en corriente según la norma determinamos para cada fase el valor de ICC/IL. Para la fase A:

Para la fase B:

Para la fase C:

3837,4023846,4/19500/

19500

==

=

AAII

AI

LCC

CC

7567,9881973,1/19500/

19500

==

=

AAII

AI

LCC

CC

1429,1160768,1/19500/

19500

==

=

AAII

AI

LCC

CC

0

0 ,5

1

1 ,5

2

2 ,5

3

3 ,5

1 2 3 4 5 6

TIEMPO (HORAS)

THD

V (%

)




Según la tabla 8, el límite de distorsión para los anteriores resultados es del 20 %. Al calcular el TDD (Ver Anexo F) se encontró que las tres fases presentan problemas de armónicos, llegando a sobrepasar este límite hasta un 220,5%.



En general se apreció en el HUSI lo siguiente: Las corrientes y tensiones, al igual que las THD de corriente y de voltaje presentan un comportamiento similar, es decir, se presentan incrementos y decrementos en las tres fases simultáneamente; también se presentan periodos de estabilidad. Mientras se realizó el estudio no se presentó una emergencia médica relevante por lo que en general, la mayor carga en el HUSI se presenta en horas de la tarde y por lo tanto en este periodo los niveles de THD son más bajos. En lo que respecta al voltaje, este se ve incrementado en la noche por la baja en la carga. Según lo registrado en los transformadores de los equipos de rayos X, se están presentando importantes niveles de armónicos en las tres fases. En el caso del transformador 2 se sobrepasa la norma hasta un 602 % y en transformador 4 hasta un 220,5 %. Cuando no se sobrepasa el límite de la TDD establecido por el estándar IEEE 519, gráficamente la THD se encuentra por encima de la TDD, por el contrario, si se sobrepasa este límite se encontrará que la THD se encuentra por debajo de la TDD, esto se puede observar en los transformadores 2 y 4; en el transformador principal, en cambio, la TDD siempre es menor que la THD. Los circuitos del HUSI se encuentran dentro de la regulación existente para frecuencia, tensión y factor de potencia. El rango típico de variación (entre cada registro) de la THDI por circuito encontrado fue:

- Para el circuito 1: Fase A: 0,4 %; Fase B: 0,5 %; Fase C: 0,5 %. - Para el circuito 2: Fase A: 0,3 %; Fase B: 0,6 %; Fase C: 0,7 %. - Para el circuito 3: Fase A: 1,0 %; Fase B: 0,5 %; Fase C: 0,3 %. - Para el circuito 4: Fase A: 0,4 %; Fase B: 1,7 %; Fase C: 0,2 %. - Para el circuito 5: Fase A: 0,7 %; Fase B: 1,2 %; Fase C: 4,0 %. - Para el circuito 6: Fase A: 0,1 %; Fase B: 0,5 %; Fase C: 0,4 %. - Para el circuito 7: Fase A: 0,2 %; Fase B: 0,5 %; Fase C: 0,1 %. - Para el circuito 8: Fase A: 0,2 %; Fase B: 0,5 %; Fase C: 0,1 %. - Para el circuito 9: Fase A: 0,2 %; Fase B: 0,5 %; Fase C: 0,4 %. - Para el TR Principal: Fase A: 0,2 %; Fase B: 0,3 %; Fase C: 0,1 %. - Para el TR 2: Fase A: 1,1 %; Fase B: 6,0 %; Fase C: 0,2 %. - Para el TR 4: Fase A: 3,0 %; Fase B: 0,9 %; Fase C: 0,4 %.

El rango típico de variación de la THDV por circuito encontrado fue de 0,1 en todos los casos. Según esto puede apreciarse que en general, la mayor variabilidad en porcentaje de distorsión se presenta en la corriente.



3.13 ANÁLISIS ESTADÍSTICO Según lo observado en las tablas en todos los circuitos del HUSI se está cumpliendo con las regulaciones existentes en cuanto a frecuencia (60 +/- 0,2 Hz.), por cuanto se advierte que las variaciones de frecuencia no son significativas encontrándose que el valor mínimo registrado entre todos los circuitos de Hospital fue de 59,90 Hz y el máximo de 60,12 Hz. Existen diferencias significativas entre los circuitos del HUSI, es decir, la carga que maneja el hospital no se encuentra equitativamente repartida entre los circuitos existentes, hay circuitos en los que el consumo de corriente es elevado, mientras que en otros es muy bajo. En cuanto a esto se aprecia que el circuito 5 es el que menor corriente consume (7 A) y el circuito 8 el que mayor corriente consume (353 A). Con respecto a la THDI en el circuito 5 se presentan los porcentajes más elevados mientras que en el circuito 7 los más bajos. Las tensiones registradas se encuentran cumpliendo con las normas existentes (+ 5%, -10% de su valor nominal); en cuanto a THDV esta distorsión no supera el 4 %. A continuación en las tablas 22, 23, 24, 25, 26, 27 y 28 se presentan algunos parámetros estadísticos calculados para cada uno de los circuitos monitoreados mediante el analizador de redes POWER LOGIC.

FRECUENCIA (Hz)

CTOS. Máx. Min. Prom. Med. Desv. Mod.

Circuito 1 60,10 59,91 60,00 60,01 0,03 60,02

Circuito 2 60,07 59,93 60,00 60,01 0,024 60,01

Circuito 3 60,10 59,93 60,01 60,01 0,028 60,01

Circuito 4 60,09 59,94 60,01 60,01 0,024 60,01

Circuito 5 60,07 59,92 60,00 60,01 0,025 60,01

Circuito 6 60,10 59,94 60,01 60,01 0,027 60,02

Circuito 7 60,07 59,94 60,01 60,01 0,020 60,01

Circuito 8 60,07 59,94 60,01 60,01 0,020 60,01

Circuito 9 60,12 59,93 60,01 60,01 0,020 60,02

Circuito 10 60,11 59.91 60,01 60,01 0,027 60,00 Tabla 22. Datos estadísticos de la frecuencia en cada circuito [Hz].



4. CONCLUSIONES

Al analizar la relación entre corriente y THDI se observa que en la mayoría de los casos son inversamente proporcionales (Iα1/THDI); este comportamiento indica que son menores las cargas: equipos no lineales, que las cargas: equipos lineales en el hospital. En cuanto al voltaje y la THDV se observa una relación relativamente constante oscilando esta última entre 3 % y 4 %, debido a que la carga varia diariamente.

Según los datos obtenidos se manifiesta un pequeño desbalance en el hospital. Este desbalance se presenta en la fase B, en tanto que las fases A y C manifiestan los mismos niveles de consumo de corriente.

De acuerdo con lo establecido por el estándar IEEE 519, los circuitos que presentan los porcentajes de distorsión más altos son los que manejan los equipos de rayos X. De los circuitos que maneja el transformador principal, el que registra mayor porcentaje de distorsión armónica en cuanto a corriente es el circuito 5 y el que presenta menor distorsión es el circuito 7, y en cuanto a voltaje el circuito 3 es el que mayor porcentaje de distorsión presenta y el circuito 5 el que menor distorsión presenta.

De manera descendente, se encontró que en cuanto a corriente los armónicos típicos que se están presentando son 3, 5, 7, 11, 9 y 13 y en cuanto a voltaje se están presentando el 5 y 3.

Los niveles de armónicos presentes en el HUSI se encuentran dentro de los límites establecidos por tanto no hay riesgo asociado previsible con las medidas realizadas. No existe incidencia de los armónicos especialmente en los equipos que internamente operan con DC. En términos generales, la situación del HUSI no es crítica para la red y tampoco para el mismo.



5. RECOMENDACIONES

Debido a la carencia de información por parte de los fabricantes de equipos médicos en cuanto a armónicos sugerimos hacer estudios en los que se establezcan los armónicos característicos en dichos equipos.

Es importante evaluar periódicamente las instalaciones hospitalarias para determinar de manera confiable los factores que la están afectando, debido a que las fallas presentadas pueden suponer un impacto financiero por la necesidad de adquirir nuevos equipos para sustituir los deteriorados.

Es importante resaltar la preocupación que se manifiesta en el HUSI por mantener sus instalaciones eléctricas de acuerdo con la normatividad existente, pero es conveniente que realicen levantamientos eléctricos cada vez que efectúen cambios significativos en ella, con el fin de tener información actualizada. También se debería establecer una base de datos en la que se registre todo lo relacionado con los equipos eléctricos y electrónicos del HUSI (nombre, marca, modelo, serie, ubicación, estado, problemas presentados, etc.), con el propósito de hacer un seguimiento riguroso a los equipos.

Debido al desbalance encontrado en la fase B, sugerimos realizar una nueva distribución de la carga con el fin de mitigar este problema.

Recomendamos hacerle un seguimiento a los transformadores 2 y 4 por los niveles de armónicos que presentan y realizar un estudio para implementar en estos circuitos filtros para armónicos.



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Interferencia de los armónicos en la operación de los ...

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