gases medicos

ING. ROBERTO GUZMANENERO 2011

INTEGRANTES CARNÈ

CARLOS ENRIQUE CANEL LOPEZ 2005-11979WILLIAM GIOVANNY COLINDRES 2001-12643

SISTEMAS DE DISTRIBUCION DE GASES MEDICOS

2SISTEMAS DE DISTRIBUCION DE GASES MEDICOS

INTRODUCCION

Los gases medicinales han ido cobrando progresivamente importancia a lo largo de los tiempos conforme han ido evolucionando las técnicas medicas ya que por sus características específicas son utilizados para consumo humano y aplicaciones medicinales en instituciones de salud y en forma particular.

Los hospitales necesitan una gran variedad de gases para llevar a cabo su actividad diaria. Tanto la calidad, cantidad y variedad de los mismos está creciendo debido a nuevas aplicaciones, aplicaciones existentes más utilizadas y a la utilización de técnicas más precisas.

El presente trabajo se enfoca específicamente en redes de distribución de gases medicinales, ya que es de suma importancia que un ingeniero mecánico tenga conocimientos básicos de cómo realizar la instalación y mantenimiento de un sistema de distribución de gases médicos, ya que realizarlo implica tomar en cuenta varios factores como lo son el material de la tubería así como sus accesorios, las presiones de consumo para que se distribuya y se puedan utilizar adecuadamente los equipos y también realizar una serie de cálculos en los que se puedan tomar todas las consideraciones del caso para que se distribuyan correctamente los gases.


OBJETIVOS

GENERAL:

Adquirir los conocimientos básicos para el diseño, instalación y mantenimiento de sistemas de distribución de gases medicinales.

ESPECIFICOS:

Investigar los elementos que intervienen en un sistema de distribución de gases médicos así como el tipo de material en tubería y sus accesorios

Conocer los métodos que se utilizan para realizar los cálculos de diámetros de tuberías.

Conocer las técnicas que se utilizan para la instalación y mantenimiento de tuberías.


MATERIAL DE LA TUBERÍA

El material recomendado según normas internacionales NFPA 99 y CGA para la conducción de gases medicinales obedece a tener en cuenta factores como:

Presión Corrosión Temperatura Presencia de humedad ó impurezas Riesgos de incendio

Etas características las tiene la tubería de cobre tipo K y L sin costura y rígida (NFPA 99 5.1.10.1.4), la tubería de cobre tipo L es utilizada hasta ciertos diámetros, a diferencia de la tipo K que permite ser instalada en todos sus diámetros.

Su instalación pueden ir aparente ó empotrada, para conexión de accesorios soldados, en este caso se tiene previsto la instalación empotrada y por cielo raso falso.

En casos que la tubería vaya por piso debe ir encamisada en PVC. Las tuberías de gases medicinales no podrán instalarse en ductos donde exista posibilidad de estar expuestas al contacto con aceite.

Previo a su instalación cada tubo debe ser biselado “escareado” con una herramienta libre de grasa ó aceite. (NFPA 99 5.1.10.5.3)

Es importante utilizar corta tubing y corta tubo afilado para evitar deformaciones y que las partículas de los cortes ingresen al interior del tubo, estas herramientas deben estar libre de grasa, aceite u otro componente que no sea compatible con el oxigeno. (Norma NFPA 99 5.1.10.5.2.1) Las tuberías de gases medicinales irán identificadas con etiquetas en tramos no mayores de 6.1 mts.

Igualmente deben ir identificadas en los tramos donde la tubería de deriva y como mínimo una calcomanía por habitación las cuales tengan el nombre del gas e indique la dirección y sentido de flujo y a


su vez la tubería deberá ir pintada con el color que identifique el gas conducido. (NFPA 99 5.1.11.1)

Bajo ningún concepto las redes de tubería para gases medicinales deberán ser utilizadas como conexión a tierra.

CODIGO DE COLORES TUBERÍA Los colores de tubería que identifican cada gas medicinal serían los siguientes: Oxigeno (Verde) Aire (Amarillo) Vacio (Blanco) Oxido Nitroso (Azul) Evacuación gases (violeta)

RECOMENDACIONES PARA LAS APLICACIONES

Es responsabilidad del diseñador elegir el tipo de tubo de cobre que se usará en una aplicación en particular.

Con frecuencia, la resistencia, maleabilidad y otros factores comunes determinan la elección. Los reglamentos para instalaciones hidráulicas determinan qué tipo de tubería es posible usar. Una vez tomada la decisión,es útil conocer qué tipo de tubo ha funcionado y cuál puede servir con buenos resultados de manera económica en las aplicaciones:

SELECCION DEL TUBO CORRECTO

Sistemas medicinales no inflamables. Utilice tubos para gas medicinal del tipo K o L, para el uso de gas medicinal deberá cumplir con las pruebas de limpieza según las normas: CGA-G-41 (Asociación de Gas Comprimido), CSA-Z 3051 (Canadian Standars Association) y NFPA-99C (National Fire Protection Association).

DIMENSIONAMIENTO DE SISTEMAS DE PRESIÓN

El diseño de un sistema de suministro de gases con tubería de cobre implica determinar el tamaño mínimo del tubo para cada parte del


sistema total, equilibrando las interrelaciones de seis parámetros principales de diseño:

• Presión principal disponible.• Presión requerida en los diferentes accesorios.• Pérdidas de presión estática debido a la altura.• Consumo de agua (litros por minuto o galones por minuto) en el sistema total y en cada una de sus partes.• Pérdidas de presión debido a la fricción del flujo de gases en el sistema.• Limitaciones de la velocidad basadas en el ruido y en la erosión.

El diseño y el dimensionamiento siempre deben apegarse a los reglamentos vigentes. Sin embargo, en el análisis final, el diseño también debe reflejar el juicio y los resultados de los cálculos de ingeniería; muchos reglamentos, especialmente los de diseño, incluyen datos y guías de diseño para dimensionar los sistemas de distribución de gases.

Presión. En cada elemento del sistema de distribución debe haber una presión mínima de 8 psi (0.56 kg/ cm2) para que éste funcione de manera adecuada, salvo en los casos de que algunos requieran una presión mínimamayor para su correcta operación, por ejemplo:

Es posible que los reglamentos y las prácticas locales difieran de lo anterior, por lo que debe consultarse siempre, todo lo relativo a los requerimientos de presión mínima. La presión de agua máxima disponible para alimentar a cada elemento depende de la presión de servicio hidráulica en el punto donde empieza el sistema de distribución del edificio (un segmento o zona de éste).

Esta presión depende de la presión principal local, de los límites impuestos por los códigos locales, de la presión que desea el diseñador del sistema o de una combinación de las anteriores.

En cualquier caso, la presión no debe ser mayor a 80 psi (5.62 kg/cm2). Sin embargo, la presión total del agua no siempre está disponible en cada elemento debido a las pérdidas de presión inherentes en el sistema, las cuales incluyen: las correspondientes al flujo que pasa por el medidor de agua, las pérdidas estáticas al subir el agua a grandes alturas en el sistema, así como las pérdidas por fricción que se producen en el flujo a través de las tuberías, conexiones, válvulas y equipo.

CAIDAS DE PRESION ADMISIBLE


Pérdidas de presión debido a la fricción. La presión disponible para llevar el gas a través del sistema de distribución (o una parte de éste) es la presión principal menos:

1. La pérdida de presión en el medidor.2. La presión necesaria para elevar el gas hasta el elemento más alto (pérdida de presión estática).3. La pérdida de presión en las conexiones.

La presión disponible que queda debe adecuarse para superar las pérdidas de presión debido a la fricción que encuentra el flujo de la demanda total (elementos de uso intermitente más continuo) a través del sistema de distribución y sus diversas partes. La operación final consiste entonces en elegir los diámetros de los tubos de acuerdo con las pérdidas de presión debidas a la fricción. En la práctica real, la operación de diseño quizás requiera repetir los pasos para reajustar la presión, velocidad y tamaño, con el fin de alcanzar el mejor balance de la presión principal, el tamaño del tubo, la velocidad y la presión disponible en los elementos, de acuerdo con el flujo de diseño que se requiere en las diferentes partes del sistema.La tabla de perdida de presión por friccion muestra la relación entre el flujo, la caída de presión debido a la fricción, la velocidad y el tamaño del tubo de cobre para agua, tipo K, L y M. Estos son los datos que se requieren para completar el cálculo del dimensionamiento. Para diámetros de tubo por arriba de 1/4", casi no hay diferencia entre los tres tipos de tubo en términos de las pérdidas de presión, lo cual se debe a que la diferencia en el área la sección transversal de estos tipos se vuelve insignificante a medida que aumenta el tamaño del tubo.

Los valores de pérdida de presión en la tabla de perdida de presión por friccion se dan en kg/cm2 por metro de tubería, de acuerdo al tipo de tubo y diámetro nominal. Al medir la longitud de un sistema o de cualquiera de sus partes, debe medirse la longitud total de tubo, y para estimaciones cercanas, debe considerarse un valor adicional como tolerancia relativa a las pérdidas de fricción que ocurren como consecuencia de las válvulas y las conexiones en la línea. La tabla de longitud equivalente de conexiones muestra estas tolerancias para diversos diámetros, tipos de válvulas y conexiones.Use velocidades inferiores a 2.5 mts por segundo cuando las temperaturas excedan los 60°C y en los casos en que se recurra a tubos con diámetros de 1/2" y valores menores para protegerlo contra la turbulencia local de alta velocidad debida a errores humanos (por ejemplo, protuberancias en los extremos de los tubos que no se escarearon de manera adecuada o un número inusual de cambios abruptos en la dirección de flujo). Las condiciones localmente agresivas del agua pueden combinarse con estas dos consideraciones y producir problemas de erosión, si las velocidades son demasiado elevadas.


La tabla de perdida de presión por friccion aplica sólo para tubos de cobre y no debe utilizarse con otros materiales hidráulicos. Otros materiales requieren tolerancias adicionales para la corrosión, incrustaciones y picaduras que no son necesarias en el caso del cobre. Lo anterior se debe a que el cobre mantiene por lo general una superficie interna lisa a lo largo de su vida de servicio.

VALORES NOMINALES DE PRESIÓN/RESISTENCIA ALREVENTAMIENTO

Como en el caso de todos los materiales, la presión interna permisible para cualquier tubo de cobre en servicio se basa en la fórmula utilizada en el código de la American Society of Mechanical Engineers para tuberíaa presión (ASME B31): donde:

P= 2S (t min –C) Dmax–0.8(tmin–C)

P = presión permisible (psi)S = máximo esfuerzo permisible por tensión (psi)tmin = espesor mínimo de la pared (pulgadas)Dmáx = diámetro exterior (pulgadas)C = una constante

Para el tubo de cobre, de bido a la resistencia superior a la corrosión de este material, el código V31 permite que el factor C sea 0, así la fórmula se vuelve:

P= 2St min Dmax–0.8tmin

El valor de S en la fórmula es la resistencia de diseño permisible (ASME B31) para servicio continuo a largo plazo del material del tubo. Ésta es sólo una pequeña fracción de la resistencia a la tensión final del cobre o de la resistencia al reventamiento del tubo de cobre. Muchos años de experiencia, de servicio y pruebas han confirmado su seguridad. El valor del esfuerzo permisible depende de la temperatura de servicio y del temple del tubo, estirado o recocido.

En la tabla de presiones de trabajo interno las presiones de trabajo internas nominales se muestran para el tubo de cobre flexible y rígido, tipo K, L y M, en el caso de temperaturas de servicio de 10° a 205°C. Los valores nominales para el tubo estirado pueden utilizarse en sistemas soldados y en sistemas que utilizan uniones mecánicas


diseñadas de manera correcta. Algunos fabricantes de conexiones proporcionan información acerca de la resistencia de estos últimos.Cuando se usa soldadura común o soldadura con plomo para unir tubos, deben considerarse los valores nominales de recocido; el calor utilizado en estos procesos de unión podría recocer (ablandar) el tubo rígido. Por esta razón, los valores nominales recocidos se presentan en la tabla 2b para el tipo M y para tubos ACR.

SISTEMAS DE TUBERÍA DE GAS MEDICINAL NO COMBUSTIBLE

Las normas de seguridad para el oxígeno y otros gases medicinales requieren el uso de tubos de cobre tipo K o L. Se tienen que cumplir unos requisitos especiales de limpieza, ya que el oxígeno bajo presión puede causar la combustión espontánea de algunos aceites orgánicos (el residuo de aceite de lubricación usado durante la fabricación del tubo), y para la seguridad de lospacientes que reciben gases medicinales. Los fabricantes deben suministrar los tubos de cobre para las líneas de gas medicinal en excelentes condiciones,limpios, tapados o encapsulados. Se debe tener cuidado cuando se quitan los casquillos y se instala el tubo para prevenir la contaminación del sistema. Elinstalador debe cerciorarse, al igual que el departamento de inspección, que se hayan cumplido los requisitos de limpieza del reglamento.

CALCULO DEL DIAMETRO DE TUBERIAS

Longitud real de un tramo de tubería

La longitud real de un tramo de tubería es la cantidad en metros de tubería instalada en dicho tramo. Cuando se t ienen accesorios en el tramo, la longitud considerada para el dimensionamiento tendrá en cuenta el efecto de los accesorios.


Longitud equivalente por accesorios

Al circular el gas por la tubería se produce una caída de presión en el la y en los accesorios: válvulas, tees, codos, etc.Con el f in de faci l i tar los cálculos, se acostumbra reemplazar los accesorios por tramos de tubería de igual diámetro y que ocasionen una caída de presión igual a los accesorios. El parámetro uti l izado para hacer esta sustitución es la relación longitud/diámetro, característ ica de cada accesorio. Conocido el diámetro de la tubería con que se trabaja, la longitud equivalente del accesorio se calcula mult ipl icando dicho diámetro por la relación longitud/diámetro del accesorio.

Long. Equiv. por accesorio = Tubería x Relación

Long/Diámetro

A continuación se presenta un l istado de accesorios con su respectiva relación longitud/diámetro para el cálculo de longitudes equivalentes.

ACCESORIORELACIÓN

LONGITUD/DIÁMETROCodo a 45° 14Codo a 90° 30Tee (con f lujo a 90°) 60Tee a f lujo 20

Nota : Se desprecia la caída de presión en reducciones,

uniones rectas y válvulas esféricas de paso directo (sin

reducción de sección).

Fórmula a utilizar en el dimensionamiento de la red

La relación entre los parámetros que intervienen en el dimensionamiento de una tubería que transporta un f luido compresible, bajo condiciones isotérmicas y para tuberías horizontales, se encuentra expresada en la fórmula general, derivada de la apl icación de la ley de conservación de la energía:

Q=7 ,57∗10−4∗T bPb

∗( 1f )0,5

∗[(P12−P22)GTLZ ]0,5

∗D2,5


Q = Flujo, en metros cúbicos por hora a Pb y T b .

Pb= Presión base absoluta, en bar.

T b= Temperatura base, en K.

( 1f )0,5

= Factor de transmisión, sin dimensiones.

P1 = Presión absoluta de entrada, bar.

P2 = Presión absoluta de sal ida, bar.

G = Gravedad específ ica (aire = 1)

T = Temperatura promedia del gas que f luye, en K.

L = Longitud de la tubería, en metros.

D = Diámetro interno de la tubería, en mil ímetros.

Z = Factor de compresibi l idad a las condiciones

promedias.

Z = Es tomado igual a uno (1) para presiones

menores de 7 bar.

Para el factor de transmisión, diferentes investigadores han propuesto fórmulas para calcularlo, algunos en función del número de Reynolds, otros en función del diámetro de la tubería.

En la parte práctica se uti l izan fórmulas más simples, obtenidas como resultado de largos procesos investigativos experimentales, teniendo en cuenta, entre otros, las presiones en juego y los t ipos de materiales uti l izados.

Para el cálculo de las redes internas en el s istema de EE.PP.M. E.S.P., se apl ican las siguientes fórmulas:

a) Para presiones inferiores o iguales a 70 mbar se uti l iza la Fórmula de Pole:

Q=3 ,04 x 10−3∗C∗( hD5GL )0,5


b) Para el caso de presiones mayores a 70 mbar, sin superar la Máxima Presión de Operación Permisible según la NTC-3838, se apl ica la fórmula de Müller:

Q=0 .13

G0 .425∗[ P12−P22L ]

0.575

∗D2.725

Donde :

Q: Caudal de gas [m3 / h]. (Condiciones estándar de referencia)G: Gravedad específ ica del gas.h : Caída de presión [ mbar ].L: Longitud total de la red [m]. (Longitud real + Longitud equivalente por accesorios)D: Diámetro de la tubería [mm]. C: Factor en función del diámetro, según la siguiente tabla:

Tabla 1. Factor C en función del diámetro para la

ecuación de Pole

DIÁMETRO NOMINAL [ pulg] FACTOR C3/8 - 1/2 1,653/4 - 1 1,80

1 ¼ -1 ½ 1,982 2,163 2,344 2,42

Nota importante : La fórmula de Pole no es vál ida para la

tubería f lexible de acero inoxidable corrugada t ipo CSST y

por lo tanto, para el dimensionamiento de la red interna

con esta tubería se uti l izarán la metodología y tablas

aprobadas por la AGA y la NFPA o las del fabricante y la

NTC-4579.

Descripción del procedimiento de cálculo para una instalación

interna

En el cálculo de una instalación interna es conveniente


seguir un proceso predefinido que faci l i te su real ización.

A continuación se sugiere el procedimiento siguiente:

- Elaborar el esquema de la red tres dimensiones.

- Tener en cuenta las longitudes reales de los tramos

que componen la instalación.

- Calcular, con base en la potencia de cada artefacto y

el poder caloríf ico superior del gas uti l izado, el f lujo

en m3/h de cada tramo.

- Asumir los diámetros a uti l izar y con éste y los

accesorios, calcular las longitudes equivalentes. Con

el caudal de cada tramo y su longitud total se calcula

la caída de presión. Luego se verif ica que dicha caída

de presión entre el medidor y cada artefacto a gas,

esté dentro de l ímites permitidos.


INSTALACIÓN Y PRUEBA DE LOS SISTEMAS DE TUBERÍA DE

GAS MEDICINAL

1. Antes de la instalación, toda la tubería, las válvulas, las conexiones y los otros componentes para los sistemas de gas medicinal no combustible, se deben limpiar por completo, de aceite, grasa y otros materiales fácilmente oxidables, como si se preparara para un servicio de oxígeno. Se tendrá especial cuidado en el almacenamiento y manejo. Dichos materiales se debenencapsular o tapar para prevenir que se contaminen de nuevo antes del ensamble final. Y justo antes del ensamble final, se debe examinar el interior del material para asegurarse que no esté contaminado.

• Los materiales se pueden preparar en una instalación equipada para limpiarlos, lavarlos y purgarlos, o se pueden preparar en sitio. No se debe utilizar el tricloroetileno en ninguna operación de limpieza en sitio, y el tetracloruro de carbono en ninguna limpieza en general.

• Los materiales preparados en el sitio del trabajo se deben limpiar en una solución de un limpiador alcalino, como carbonato de sodio o fosfato trisódico, y agua caliente (proporción de 1/2 kg por 12 litros de agua). Tal vez sea necesario limpiar el material con un cepillo para asegurar una limpieza completa. Después de lavarse, los materiales se deben enjuagar por completo en agua caliente y limpia.

2. Todas las juntas de tubería soldadas con plata se deben efectuar usando materiales de relleno.• Para las juntas de cobre con cobre se debe usar un metal de relleno, cobre fosforado (serie BCuP) sin fundente.

• La soldadura entre metales diferentes, como cobre y plata, se debe efectuar usando un fundente apropiado con un metal de relleno de cobre fosforado (serie BCuP) o uno de plata (serie BAg). Aplique el fundente con moderación sólo al tubo limpio, de manera que evite dejar cualquier exceso dentro de las conexiones terminadas. Es aceptable el uso de barras que ya llevan un fundente para la soldadura con plata.

• Durante el proceso de soldar, se debe purgar el sistema de manera continua con nitrógeno seco y libre de aceite para prevenir la formación de escamas dentro de la tubería. La purga se debe mantener hasta que la junta esté fría al tacto.


• Se debe limpiar el exterior de todos los tubos, juntas y conexiones con agua caliente después del ensamble para quitar cualquier exceso de fundente y permitir una inspección visual clara de las conexiones soldadas.

• Se debe efectuar una inspección visual de cada junta soldada para asegurar que la aleación ha fluido totalmente alrededor de la junta en la unión del tubo con la conexión. Donde se haya usado fundente, asegúrese de que el residuo de fundente solidificado no haya formado un sello temporal que podría retener la presión de prueba.

3. Las juntas roscadas en sistemas de tubería deben estañarse o sellarse con cinta de politetrafluoroetileno (cinta teflón) u otro sellador apropiado para servicios de oxígeno. Los selladores se deben aplicar sólo a las roscas macho.


MANTENIMIENTO SISTEMAS DE TUBERÍA DEGAS MEDICINAL

PRUEBAS REDES GASES MEDICINALES

Se realizaran las pruebas necesarias para verificar y garantizar el buen funcionamiento del sistema de gases medicinales. BARRIDOS EN LA RED Los barridos en las redes se realizan con aire y deben ser efectuados por sectores.Esta se hace con el fin de retirar partículas que se hayan incorporado a la red en el momento de su instalación y puedan afectar el buen funcionamiento de la misma. Al realizarse el primer barrido con aire el segundo debe ser realizado con un intervalo de tiempo de mínimo 5 minutos para terminar de arrastrar partículas restantes.

PRUEBA DE ESTANQUEIDAD

La prueba de presión o estanqueidad se realiza a una presión de 150 PSI, durante un tiempo de 24 horas con una caída de presión máxima del 5 %. En caso contrario debe repetirse después de realizarse las correcciones necesarias al sistema.

PRUEBA DE DETECCIÓN DE FUGAS

Mediante la aplicación de agua Jabonosa se busca antes de realizar la prueba de presión detectar y corregir fugas de gas en el sistema.


Es posible que si la prueba de presión no brinda los resultados satisfactorios deba aplicarse la prueba de detección nuevamente para localizar las fallas del sistema. Si mediante la aplicación de las pruebas y luego de realizar los ajustes requeridos no se obtienen resultados satisfactorios deberá hacerse el cambio de todos aquellos elementos (accesorios) que puedan presentar fallas.

PRUEBA DE GASES CRUZADOS

La prueba de gases cruzados se realiza para verificar que en cada una de las líneas instaladas fluye únicamente un gas y que este es el indicado para dicha línea. Debe repetirse hasta que se tenga la certeza de que no se tienen problemas de dualidad de gases en alguna de las líneas.

CONCLUSIONES

Es importante seguir las recomendaciones de las normas para gases médicos donde queda perfectamente establecido una cantidad de recursos técnicos, como diferentes tipos de dispositivos, roscas e identificaciones donde se garantiza la imposibilidad de interconectar gases de diferentes tipos, evitando así accidentes producto del error humano.

En el sistema de distribución de gases médicos en una institución, intervienen distintos sectores desde que se provee el gas en la central de almacenamiento o abastecimiento, hasta el acople de las unidades terminales donde es administrado al paciente.

Es importante tomar en cuenta al momento de realizar la instalación todas las técnicas ya establecidas para tuberías de cobre ya que son las que regularmente se utilizan para este tipo


de gases y también definir un plan de mantenimiento preventivo para así lograr que el funcionamiento de todos los equipos se encuentre en optimas condiciones y así evitar perdidas o fugas e incremento de costos.

BIBLIOGRAFIA

Referencia Electrónica: www.procobre.orgManual de Tuberías de Cobre

Manual Del Ingeniero Mecanico, 3ª. Edicion

Referencia Electronica:www.google.com

http://www.procobre.org/


Tema: Descripcion del sistema de gases medicinales

gases medicos

Documents

Transcript of gases medicos