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Dimensionamiento de Tubería de Gases Medicinales Bajo la Norma NFPA 99

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CES - Ecuador

¿ Qué es la Norma NFPA 99 ?

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• NFPA ? • Viene de la siglas en inglés de National Fire Protection Association • Qué es la NFPA 99 ? • La NPFA son códigos, estándares, prácticas recomendadas y guías desarrollados por especialistas de diferentes áreas para tener un consenso en temas de seguridad de elementos que pueden presentar cierta explosividad. • La NFPA tiene 19 capítulos que establecen los criterios para minimizar los riesgos de incendio, explosión y eléctricos en instalaciones que proveen cuidados médicos a los humanos. 2

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NFPA 99 en Dimensionamiento de Tubería

• ¿ Qué nos dice la NFPA 99 respecto del dimensionamiento de tubería ?

• La NPFA en toda su extensión NO explica nada sobre el dimensionamiento de tubería para gases medicinales.

• La única recomendación que se encuentra dentro de la NFPA 99 en cuanto a tubería para gases medicinales son los diámetros mínimos vacío Ø 3/4“ y el resto de gases medicinales Ø1/2“ .

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¿ Cómo Dimensionar Tubería con la NFPA 99 ?

• Mike Frankel es un representante y parte del comité de la NPFA 99 especializado en el dimensionamiento de tubería para instalaciones medicas. • Mike Frankel escribió un libro “Facility Piping Handbook”, actualmente en el mercado se encuentra su 3ra Edición.

• CES-Ecuador tuvo la fortuna de hablar y compartir con Mike Frankel para poder dimensionar tubería de gases medicinales en base a un punto de vista muy cercano a lo recomendado por la NFPA 99. 4

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Pasos Para Dimensionar Tubería de Gases Medicinales por Mike Frankel (NFPA 99)

• 1er Paso: Localizar la toma de gas medicinal y su uso en un plano.

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• 2do Paso: Para cada gas medicinal localizamos la toma más alejada y comenzamos a trabajar de manera regresiva hacia las líneas (tuberías) principales. Determinamos el número de tomas, el flujo requerido por cada una de estas y el factor de diversidad de cada toma.

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• 2do Paso: • ¿ Que es el FACTOR DE DIVERSIDAD ? • Es la razón entre la suma de demandas máximas individuales de varias subdivisiones de una instalación o sistema (que pueden ocurrir en distintos instantes del tiempo) y la demanda máxima del conjunto (instalación o sistema completo).

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• 3er Paso: Calcular el flujo ajustado de todas las tomas del sistema (ACFM), multiplicando los flujos por los factores de diversidad. Sume todos los flujos ajustados del sistema, para determinar la capacidad requerida por el sistema SCFM = “Standar Cubic Feet per Minute”, Pies cúbicos estándares por minuto ACFM = “Actual Cubic Feet per Minute”, Pies cúbicos reales por minuto

Ejemplo: (% Factor de Diversidad) • Cirugía especial o cardiovascular = 0,5 SCFM = 100 % = 0.5 ACFM • Cirugía menor

= 0,5 SCFM = 75 % = 0,375 ACFM

• Radiología

= 0,5 SCFM = 10% = 0,05 ACFM

TOTAL = 0,925 ACFM 8

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• 4to Paso: Establezca un plano general desde la central de gases medicinales hasta el punto más lejano. Mida la distancia de la tubería del sistema. A la distancia medida del sistema AÑADA UN 50% MAS DE TUBERÍA POR LOS ACCESORRIOS UTILIZADOS. Este será el total de tubería. Ejemplo: (+50% Accesorios de tubería) • Distancia tubería medida del sistema

= 100 mts (Metros reales de tubería)

• Compensación accesorios tubería +50 % = 150 mts (Metros en cálculos tubería)

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• 5to Paso: Establezca la presión requerida para el punto más lejano del sistema y la caída de presión permitida para el sistema. • 6to Paso: Divida los metros de tubería (+50% tubería) en tramos de 100 pies. Según la caída de presión permitida establezca el factor de perdida de presión por cada 100 pies. Ejemplo #1: • Metros tubería sistema = 100 mts. • Metros tubería sistema +50 % = 150 mts. • 150 mts factor (100 pies / 30.48 mts) = 492.1 pies • 492.1 pies (divido 100 pies) = 4.92 tramos

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Pasos Para Dimensionar Tubería de Gases Medicinales por Mike Frankel (NFPA 99) Tabla pérdida de presión para O2, N2O y Aire Comprimido

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• 6to Paso:

Del ejemplo #1, 4.92 tramos aproximado 5 tramos: • Flujo del sistema = 17.7 SCFM • Ø tubería ½ “ • Según tabla la pérdida de presión cada 100 pies (1 tramo) = 3.92 psi • 5 tramos = 19.6 psi • Si la presión del sistema es de 55 psi restamos 19.6 psi = 35.4 psi

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• Resumen:

• Calcular los ACFM con los factores de diversidad • Distancia toda la tubería sistema +50 % • Dividir la tubería en tramos de 100 pies (30.48 mts) • Sumar las pérdidas según la tabla • Ver el diámetro de tubería más adecuado para el sistema • La pérdida de presión permitida usualmente es del 5%

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Ejemplo para Dimensionar Tubería Gases Medicinales Ejemplo: • El Hospital de SOLCA de Quito tiene proyectado la construcción de 2 edificios nuevos para hospitalización. Los edificios nuevos son iguales a los que se tiene en la actualidad. Aparte de esto el cliente pide que para los 2 edificios de hospitalización halla una línea directa de O2 desde el Tanque LOX.

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Ejemplo para Dimensionar Tubería Gases Medicinales Esquema de distribución de gases medicinales para una planta. Son 6 plantas por los nuevos edificios.

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Ejemplo para Dimensionar Tubería Gases Medicinales Resumen medidas 2 edificios: • Ramificación = 60 mts (1 Planta) X 6 Plantas = 360 mts • Línea secundaria = 20 mts (Línea secundaria) X 6 Plantas = 120 mts • Línea principal = 3 mts (Por piso) X 3 pisos = 9 mts • Línea principal = Planta baja a tanque LOX = 180 mts = > 189 mts

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Ejemplo para Dimensionar Tubería Gases Medicinales Ramificación: Según norma NFPA 99 tubería mínima Ø ½”

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Ejemplo para Dimensionar Tubería Gases Medicinales Ramificación (1 planta): • SCFM Toma O2 •Tenemos 15 tomas O2; 1 Toma O2 =10 Lpm ; 1 Toma O2 = 0,35 SCFM • Factor de diversidad el 50 %

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Ejemplo para Dimensionar Tubería Gases Medicinales Ramificación (1 planta): • 15 tomas O2 X 0.35 SCFM = 5.25 SCFM • 5.25 SCFM X 50 % (Factor Diversidad) = 2.625 ACFM • Tubería Ø ½” = 60 mts; + 50% Accesorios = 90 mts • Tubería Ø ½” = 90 mts divido para 100 pies (30.48 mts) = 2.95 tramos (3 tramos)

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Ejemplo para Dimensionar Tubería Gases Medicinales Ramificación (1 planta): • Aproximamos a 3.5 SCFM • Aquí perdemos 0.16 psi cada 30.48 mts (100 pies) • Tenemos 3 tramos X 0.16 psi = 0.48 psi. • Esto quiere decir que en la tubería de Ø ½” de 60 mts perdemos 0.48 psi para la ramificación. • Para las 6 plantas perdemos 0.48 psi X 6 = 2.88 psi en RAMIFICACIONES

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Ejemplo para Dimensionar Tubería Gases Medicinales Línea Secundaria (1 planta): • SCFM 15 tomas O2 = 2.625 ACFM • Tubería Ø 3/4” = 20 mts; + 50% Accesorios = 30 mts

• Tubería Ø 3/4” = 30 mts divido para 100 pies (30.48 mts) = 0.98 tramos (1 tramos) • Aproximamos a 5.3 SCFM y perdemos 0.04 psi en tubería de Ø 3/4” cada 30.48 mts • Esta perdida de 0.04 psi X 6 plantas = 0.24 psi en TUBERIA SECUNDARIA

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Ejemplo para Dimensionar Tubería Gases Medicinales

Total pérdidas en RAMIFICACIONES + TUBERÍA SECUNDARIA

• 2.88 psi en RAMIFICACIONES • 0.24 psi en TUBERIA SECUNDARIA • Total RAMIFICACIONES + TUBERIA SECUNDARIA = 3.12 psi

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Ejemplo para Dimensionar Tubería Gases Medicinales Línea Principal: • SCFM Tomas O2 • SCFM 15 tomas O2 = 2.625 ACFM (Solo para 1 planta) • 2.625 ACFM X 6 Plantas = 15.75 ACFM (Este es el flujo que soporta la línea principal) • Sumando los bajantes y la distancia al tanque LOX tenemos 189 mts • Tubería Ø 1” = 189 mts; + 50% Accesorios = 283.5 mts aproximamos a 284 mts

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Ejemplo para Dimensionar Tubería Gases Medicinales Línea Principal: • Tubería Ø 1” = 284 mts divido para 100 pies (30.48 mts) = 9.31 tramos (10 tramos)

• Cada 30.48 mts perdemos 0.11 psi • Esto multiplicamos 0.11 psi X 10 tramos = 1.1 psi PERDIDAS LINEA PRINCIPAL 24

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Ejemplo para Dimensionar Tubería Gases Medicinales Total pérdidas en RAMIFICACIONES + TUBERÍA SECUNDARIA + TUBERIA PRINCIPAL

• 2.88 psi en RAMIFICACIONES • 0.24 psi en TUBERIA SECUNDARIA • 1.1 psi en TUBERIA PRINCIPAL

• PERDIDA TOTAL PSI SISTEMA O2 HOSPITAL DE SOLCA = 4.22 psi

• Según la NORMA NFPA 99 la presión de gases medicinales debería ser de 55 psi. En la toma mas lejana de O2 estamos garantizando 55 psi – 4.22 psi = 50.78 psi

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Dimensionar Tubería de Vacío

• Un buen vacío esta considerado generalmente entre 15 – 20 in Hg

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Dimensionar Tubería de Vacío

• Debido a la altura que se encuentra Quito 2850 msnm se tiene que ajustar el flujo de los SCFM por un factor de conversión de 1.40 • Ejemplo si la tabla nos indica que para la sala de operaciones la toma de vacío tiene un flujo de 1.5 SCFM a este valor lo tenemos que por 1.40 lo cual nos da un valor del flujo de la toma de 2.1 SCFM

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Pasos Para Dimensionar Tubería de Vacío por Mike Frankel (NFPA 99)

• 1er Paso: Determinar el número de tomas de vacío en el sistema. Categorizar a las tomas en el grupo A o B. Utilizar la tabla adjunta:

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• 2do Paso: Calcular el flujo SCFM por cada toma. Luego para cada tramo (ramificación) sumar la categorías A ó B. Multiplicar por el factor de corrección de altura (1.40). Finalmente multiplicar por el factor de diversidad correspondiente.

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Pasos Para Dimensionar Tubería de Vacío por Mike Frankel (NFPA 99) • 3er Paso: La presión de vacío en la bomba en el punto más remoto tiene que ser de al menos 14 in Hg. Usualmente 5 in Hg de pérdida en la tubería nos da un buen margen de seguridad en el vacío. • 4to Paso: Los tramos de tubería medidos dividir en tramos de 100 pies (30.48 mts) utilizar la tabla y con los scfm ver las pérdidas de fricción.

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Ejemplo: • Sala de operaciones con 3 tomas de vacío. • Según la tabla 1.5 SCFM multiplicado por el factor de 1.4 nos da 2.1 ACFM •Tenemos 130 mts de tubería de Ø ¾” en el punto más remoto. • Dividimos 130 mts para 30.48 mts (100 pies) = 4,26 tramos aproximamos a 5 tramos. • Según la tabla con ese ACFM tenemos una pérdida de 0,27 in Hg cada 30.48 mts (100 pies) = 1 tramo • Multiplicado por 5 tramos nos da 1,35 in Hg de caída de presión. • Si solo tenemos esas 3 tomas de vacío con esa distancia y la bomba da 20 in Hg, la presión en la tomas más lejana sería de 18,05 in Hg. • Con esta este vacío garantizamos un buen suministro de vacío en la sala de operaciones. 32

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Preguntas ?

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