O PAPEL DA ENERGIA ELÉTRICA NOS HOSPITAIS por Alberto Coutinho – Diretor Executivo de Projetos e Tecnologias Tecnologias da ELETEL
1. INTRODUÇÃO/CONTEXTO ATUAL: O Sistema de energia elétrica é a principal e mais importante facilities em um Hospital, sendo responsável em manter em pleno funcionamento todos os sistemas e equipamentos que suportam os processos de negócios, procedimentos clínicos e assistenciais da instituição. As instalações elétricas de um Hospital são as mais complexas de se projetar, comparadas a qualquer outro tipo de empreendimento, pois tudo que se pensa em infra-estrutura e tecnologia é aplicável e utilizado nas organizações organizações hospitalares. Claramente, nas décadas de 70 e 80 os proprietários e administradores de Hospitais, não esperavam o “boom” (expansão) que aconteceu na Área de Saúde, bem como a grande quantidade de equipamentos eletromédicos, sistemas e tecnologias que são necessários atualmente para manter a sua operação. Em muitas destas organizações, ainda são as instalações elétricas projetadas nesta época, com suas reservas técnicas esgotadas e componentes elétricos com seus ciclos de vida alcançados, que suportam as atuais aplicações hospitalares. Nos dias de hoje, cada vez mais, os Hospitais necessitam de sistemas elétricos confiáveis e seguros, que possuam alta disponibilidade operacional e que estejam preparados para funcionar em situações emergenciais. Desta forma as instalações elétricas devem ser cuidadas da mesma forma que é tratada a saúde dos pacientes.
2. CLASSIFICAÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA NOS HOSPITAIS: Dentro do sistema elétrico no ambiente hospitalar, a energia é classificada conforme a sua característica de fonte de fornecimento e, portanto, de acordo com a confiabilidade do seu sistema de suporte. Sendo assim temos:
2.1 Sistema de Energia Elétrica Normal: Trata-se da energia fornecida pela Concessionária Local, sem nenhum tipo de tratamento ou condicionamento, utilizada para aplicações de baixa responsabilidade, sendo: (Iluminação, Tomadas de uso geral, equipamentos e instalações de uso não específico). As cargas elétricas ligadas neste tipo de energia ficam condicionadas somente ao fornecimento da Concessionária, isto é, as instalações e equipamentos por ela alimentados. Assim, eles estarão sujeitos a paralisações em casos de cortes de fornecimento de energia, bem como sujeitos a toda e qualquer perturbação que o sistema elétrico externo ao hospital possa apresentar, tais como: harmônicas, distorções, ruídos, transientes e etc.
2.2 Sistema de Energia Elétrica de Emergência: Em condições normais de fornecimento pela Concessionária de energia, esta classificação se comporta com os mesmos fatores que a energia normal, isto é, com influência de agentes externos ao sistema elétrico do hospital, porém, quando da falta de energia elétrica da Concessionária ou anormalidades externas, o sistema de emergência será alimentado por Grupos Motores Geradores (GMG’s) que entram automaticamente em funcionamento em até 15 segundos, conforme as normas aplicáveis. Este tipo de energia é utilizado em áreas de grande responsabilidade nas atividades hospitalares, quer sejam no nível assistencial, quer seja no nível de segurança destas atividades e das pessoas que dela se utilizam. Por possuir esta característica, de pouco tempo de interrupção quando da falta da energia normal da Concessionária, sua utilização concentra em: •
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Equipamentos específicos operacionais, que podem suportar um breve intervalo de falta de energia elétrica, sem que, contudo percam suas características operacionais, quando esta estiver restabelecida; Iluminação de suporte (corredores, salas, enfermarias, quartos, etc.); Tomadas de equipamentos importantes, porém de uso específico; Suportar todas as cargas críticas ligadas no Sistema No-Break; Instalações especiais tais como: Pronto Socorro, Centro de Diagnóstico, Hemodiálise e outros.
2.3 Sistema de Energia Elétrica Ininterrupta – UPS- No-breaks Os “UPS” (Uninterruptible Power Supply), conhecidos como No-Breaks, são equipamentos que devem estar ligados no sistema de energia de emergência e, portanto, alimentados por duas fontes de energia, isto é, pela Concessionária em regime normal e pelo sistema de Geradores quando da falta de alimentação externa. Esta energia é condicionada eliminando todas as influências externas. A energia fornecida pelo “No-Break” é de alta qualidade, isto é, sem variações de tensão, freqüência e outras perturbações pertinentes do sistema elétrico convencional. Por possuírem bancos de baterias autônomos, não ocorre a interrupção do fornecimento de energia elétrica quando ocorre o corte, nem no período que os Geradores necessitam para assumir a carga. Garantindo assim, a continuidade ininterrupta dos serviços que dependem desta fonte de energia elétrica. Os Sistemas No-Breaks são utilizados em áreas previstas em normas que necessitam de energia elétrica de altíssima qualidade e confiabilidade, bem como, para alimentar equipamentos e sistemas de elevada criticidade quanto ao desempenho de suas funções na falta de energia elétrica. As áreas e equipamentos onde se devem usar este tipo de equipamento são fundamentalmente:
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Centro Cirúrgico; UTI’s; RPA/RPO (Recuperação pós Anestésica/Operatória); Salas de Emergência; Pronto Socorro - Setores de Emergência; Laboratório – Equipamentos Interfaceados; Setores que possuem procedimentos invasivos; Todos os setores que possuem equipamentos de apoio a vida. Setores de Diagnóstico por Imagem para os equipamentos de processamento e comando; Central de Segurança; Sistemas de CFTV; Sistema de Detecção de Incêndio; CPD/Datacenter; Rede de Computadores (Switches / Vo_IP); Postos de Trabalho de Informática vitais as atividades do hospital (Internação, Postos de Enfermagem, Farmácias, etc.); Outros ambientes de aplicações especiais.
Sendo assim, cada tipo de área, equipamento ou até departamento pode possuir um ou mais tipos de energia elétrica com tratamento diferenciado pela sua característica de fonte, portanto, faz-se necessário definir no projeto como identificá-las durante uma nova instalação, prepararando os sistemas elétricos para que no decorrer do tempo seja possível realizar ampliações, reformas e também atividades de manutenção. Deve ser previsto atendimento diferenciado para as cargas deformantes do Hospital, tais como motores, elevadores, Raios-X, tudo para que estas cargas não gerem interferências nos sistemas elétricos que suportam as demais cargas elétricas.
3- COMPONENTES DO SISTEMA ELÉTRICO NOS HOSPITAIS: Após a classificação das cargas conforme as fontes de energia, devem ser dimensionados e implementados os seguintes componentes para o Sistema Elétrico de um hospital:
3.1 Instalações em Média Tensão (MT): No território brasileiro, geralmente são disponibilizados pelas Concessionárias Locais, infra-estruturas de Média tensão em 13,8kV, 21kV e 34,5kV, para os Hospitais. 3.2 Subestação Rebaixadora de Tensão: A Subestação elétrica é o local onde ocorre o rebaixamento da Tensão fornecida pela Concessionária para as tensão de alimentação das cargas elétricas do Hospital (380V, 220V e 127V). Na Subestação também são posicionados os principais Quadros Gerais de Baixa Tensão - QGBT’s para distribuição primária das categorias e classes de Energia (Normal, Emergência e No-Break).
3.3 Sistema de Geração e Co-Geração de Energia: Existem as seguintes modalidades para gerar energia de forma alternativa nos Hospitais, sendo: Geração Stand By – Sistema de Geração em Emergência Geração em horário de ponta – Paralelismo com a Concessionária Geração PRIME – Planta de Geração de Energia (24 horas) Co-Geração de Energia – Planta de Geração de energia (24 horas) com reaproveitamento térmico; Para atender as normas vigentes as organizações Hospitalares devem possuir a Geração Stand-By ou Sistema de Geração em Emergência, restabelecendo energia para as cargas críticas em até 15 segundos. • • • •
3.4 Sistema No-Breaks: Sistema de Energia Condicionada para atender as áreas de altíssima criticidade (exemplos de áreas citadas no item 2.3). Pode ser adotado o conceito de No-Breaks Centrais ou Distribuídos, porém, para setores de missão crítica devem ser utilizados equipamentos redundantes. 3.5 Sistema IT Médico: Este sistema é responsável pela monitoração de corrente de fuga e resistência de aterramento em áreas hospitalares como: Centro Cirúrgico / UTI/ Salas de Emergência, visando a proteção complementar para os médicos e pacientes. 3.6 Distribuição de Energia em Baixa Tensão: A distribuição de energia nas dependências hospitalares se dá através de através Busways, Cabos e Painéis nas categorias (Normal, Emergência e No-Break), bem como, a distribuição em réguas eletromédicas, réguas estativas e demais acessórios de apoio. 3.7 Sistemas de Iluminação: Para um sistema de iluminação adequado para um Hospital deve ser realizado estudo e cálculo luminotécnico envolvendo aspectos arquitetônicos (estéticos) com o desempenho funcional dos ambientes, em face ao enquadramento das normas técnicas aplicáveis. Deverá ser dimensionado sistema de Iluminação Normal, Emergência, Blocos Autônomos, bem como iluminação de balizamento para rota de fuga. 3.8 Sistema de Proteção contra Descargas Atmosférica Sistema responsável pela proteção predial contra efeitos decorrentes de fenômenos atmosféricos. 3.9 Sistema de Aterramento Equipotencial Deve ser instalado Sistema confiável de aterramento para que todas as instalações tenha a mesma referência (equipotencialização) 3.10 Protetores de Surtos: Deve ser instalados para proteção complementar das cargas importantes. Estes dispositivos geralmente são instalados nos quadros parciais do Departamentos.
3.11 Seletividade Elétrica: Objetiva a coordenação das proteções elétricas em face aos riscos ocasionados por distúrbios (curto circuito, sobre-corrente, sub-tensão, potência reversa, e outros) das instalações elétricas a serem projetadas. 4- SEGURANÇA, CONFIABILIDADE E ALTA DISPONIBILIDADE Estes três pilares são aspectos imprescindíveis para o sucesso das instalações elétricas nos empreendimentos hospitalares. As instalações devem ser concebidas para operar em situações de emergência, para isto, o sistema elétrico deve estar dotado de contingências de fontes e distribuição de energia para que sejam realizadas manobras sem comprometer a continuidade da operação do Hospital. Segue algumas considerações importantes para aumentar a segurança e confiabilidade nos sistemas elétricos: •
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Verificar a possibilidade de possuir segunda entrada de energia junto a Concessionária; Realizar estudo para implantação de Unidade Autônoma de Energia em Média Tensão para manter 100% do complexo hospitalar na falta de energia, neste caso existe a possibilidade da redução de custo, com o sistema operando em horário de ponta (ex: das 17:30h ás 20:30h em SP). Para potências acima de 2MW o retorno deste investimento se dá entre 05 a 07 anos; As Subestações devem possuir Transformadores Redundantes conforme recomenda as normas vigentes para EAS (Estabelecimentos e Assistência a Saúde). Em casos que existam somente um único transformador, e havendo uma falha neste, mesmo tendo a energia da Concessionária, ou do Sistema de Geração em Média Tensão não é possível restabelecer a energia para as dependências internas do Hospital; Os Quadros Gerais de Baixa Tensão (QGBT´s) devem possuir dispositivos de contingência e By-pass para possibilitar manobras emergenciais, bem como desligamento parcial do sistema para atividades de manutenção. Para as principais cargas ligadas nos QGBT´s, deve ser utilizado disjuntores extraíveis e possuir componentes sobressalentes nas dependências do Hospital em caso de falha/avaria. Mesmo tendo Unidade Autônoma de Energia, os Hospitais não devem abrir mão do Sistema de Geração em Baixa Tensão, este sistema terá o papel de restabelecer a energia com agilidade para os setores críticos. Caso o Hospital não possua um sistema autônomo de energia (Usina) o Sistema de Geração em Baixa Tensão deve ser constituído por Grupo Motores Geradores (GMG´s) redundantes/ Sistemas de Sincronismo e Paralelismo e Chaves de Transferências Automáticas de alta confiabilidade. O Sistema de Abastecimento, Atenuação Acústica e Descarga de Gases, também deverão ser bem estudados para garantir o funcionamento integral da solução. Para o sistema de Geração de Energia deve ser considerado a utilização de no mínimo 02 Geradores, sendo que um deles tenha capacidade de assumir todas as cargas críticas.
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A distribuição das diferentes classes e categorias de energia no decorrer das dependências hospitalares, também devem ser dotadas de contingências para possibilitar manobras emergenciais, bem como desligamento parcial do sistema para atividades de manutenção e ampliação de carga ( Ex: Bus-ways e Painéis elétricos principais de cada andar/setor) Deve-se utilizar tomadas elétricas específicas para as diferentes categorias de energia e suas aplicações, com tipos e cores diferenciadas. O Controle de acesso aos painéis elétricos instalados nos departamentos é aspecto fundamental para se evitar desligamentos acidentais. Estes painéis devem ser acessados somente por profissionais habilitados. O Hospital deve possuir Sistema de Automação e supervisão predial integrado com os sistemas elétricos. Este sistema deve gerenciar a vida e a saúde dos sistemas e equipamentos elétricos que suportam a Instituição, apresentando indicadores confiáveis para tomadas de decisões estratégicas (Ex: Controle de demanda, registro de eventos e falhas, controle de Grandezas elétricas de geradores e No-Breaks e outros)
5- O QUE FAZER PARA PROTEGER SUA INSTITUIÇÃO DE PROBLEMAS ELÉTRICOS: Como todos os sistemas existentes em um Hospital, as instalações elétricas também são passíveis de apresentarem defeitos e falhas. A pior situação para os executivos hospitalares é a falsa sensação de segurança no sistema elétrico, ou seja, em situações emergenciais o sistema não funcionar. Para esclarecer este tema deve-se solicitar ao responsável pelo sistema elétrico do Hospital realizar as seguintes ações: •
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Realizar o levantamento completo de suas instalações elétricas, tendo os projetos e As-builts devidamente atualizados; Efetuar Medições Registradas periódicas para analisar o contexto de carga e demanda atual; Após análise dos projetos e medições, diagnosticar a situação existente apresentando para o Corpo Diretivo do Hospital os pontos críticos, os riscos e vulnerabilidades da Instituição; Realizar estudos de casos, simulando situações adversas de falhas e verificando como o seu atual sistema está preparado para não comprometer a continuidade da operação do Hospital; Propor ações de melhoria que devem ser tomadas por criticidade (de imediato, a curto/médio e longo prazo) visando resgatar a confiabilidade e segurança nas instalações elétricas;
Antes de se contratar um projeto para regularizar determinada anormalidade é fundamental desenvolver um plano Diretor de Infra-estrutura (Facilities) alinhado com o Plano de Negócios da Organização. A equipe multidisciplinar constituída para a elaboração do Plano Diretor de Infra-estrutura deve possuir visão global das necessidades atuais e futuras da organização, quer no aspecto técnico como empresarial. O plano será uma carta de navegação para os administradores hospitalares, implementar os projetos de forma integrada ao cronograma de ações do Hospital;
Durante o processo de adequação “retrofitting” de determinados equipamentos e instalações elétricas que tiveram seus ciclos de vida alcançadas, deve ser contratado um projeto de engenharia e posteriormente ser elaborado um planejamento altamente seguro com logística eficiente para que os serviços possam ser executados sem colocar em risco a Instituição e seus pacientes. Em muitos casos será necessário realizar instalações provisórias confiáveis e até mesmo alugar equipamentos (Geradores/Transformadores) para não comprometer a segurança das atividades.
6. CICLOS DE VIDA DAS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS: Os projetos elétricos devem proporcionar para o empreendimento uma infra-estrutura preparada para no mínimo 25 anos de utilização, desta forma, em face da responsabilidade do sistema elétrico é importante manter as instalações conforme as considerações abaixo:
6.1 Documentação das Instalações Elétricas (As-Builts) Os diagramas unifilares, trifilares e funcionais de toda a instalação elétrica deverão estar sempre atualizados, de forma a fornecer subsídios confiáveis quando da elaboração de novos projetos e principalmente nas intervenções da manutenção em caso de defeitos.
6.2 Manutenções preditivas e preventivas: •
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Rotinas de Manutenção” Deve ser criada uma rotina de manutenção semanal, mensal e anual, conforme a criticidade de cada tipo de instalação. As manutenções devem ocorrer sem prejudicar a continuidade de operação do Hospital. Termografia: A termografia (medição remota de temperatura através da radiação infravermelha) é uma ferramenta utilizada para se detectar pontos de aquecimento no sistema elétrico, causados principalmente por maus contatos. Por se tratar de medição sem contato físico e sem desligamento do sistema, permite a inspeção de grande quantidade de equipamentos em espaço reduzido de tempo. Deve ser realizada anualmente e sempre que uma manutenção preventiva esteja programada, facilitando as intervenções corretivas necessárias. Testes de componentes sobressalente (Spare Parts): Os componentes de alta responsabilidade que possuem peças sobressalentes (disjuntores de média tensão, disjuntores abertos de baixa tensão, etc.) devem ser testados anualmente, de forma a garantir sua integridade quando de sua necessidade de substituição. Comissionamento: A energização de uma nova instalação elétrica deverá ser precedida da realização de comissionamento elétrico, de forma a se garantir o perfeito funcionamento do sistema e se ter um banco de dados para acompanhamento de manutenções preventivas.
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Aferição das proteções Anualmente deverá ser realizada a aferição das proteções principais do sistema elétrico, garantindo sua perfeita atuação na ocorrência de defeitos. Deverão ser programadas manutenções preventivas anuais para os Painéis de Média Tensão, Transformadores e Quadros de Distribuição de Baixa Tensão. Geradores de emergência Diariamente deverá ser verificado o nível e o sistema de aquecimento da água de arrefecimento bem como o sistema de carregador e baterias de acumuladores. Quinzenalmente ligar os geradores em carga, caso não tenham sidos solicitados neste período.
7. CONSIDERAÇÕES FINAIS: Conforme o exposto acima, os Hospitais que estão preparados para enfrentar uma falta de energia prolongada (black-out), são aqueles que possuem sistemas de Geração de Energia Contingentes. A situação mais segura é quando a Instituição possui um Sistema de Geração de Energia em Média Tensão (Usina de Energia) e Sistema de Geração em emergência em Baixa Tensão. Vale ressaltar que o sistema elétrico quando não é bem concebido e implementado de forma inadequada, gera falhas e defeitos inesperados, fazendo às vezes a Instituição e seus principais executivos passarem por situações constrangedoras. É fundamental acertar na concepção do projeto elétrico e posteriormente na fase da instalação, onde se devem utilizar equipamentos certificados e de alta qualidade. É importante estar cercado de bons profissionais com larga experiência para estas implementações. Em virtude das constantes atualizações e crescimento das organizações hospitalares, a complexidade e responsabilidade dos Sistemas Elétricos tende a aumentar cada vez mais, portanto, é importante que os Hospitais possuam um time de profissionais habilitados em definir os conceitos dos novos projetos e gerenciar as instalações elétricas. “A inteligência deve estar dentro das Instituições”, pois será este “time” de profissionais que acompanharão o dia a dia do Sistema Elétrico.
