UNINTERRUPTIBLE POWER SYSTEMS FOR CRITICAL HOSPITAL APPLICATIONS
REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.10034914
David Ribeiro de Freitas¹
Victor Martins Isique²
Rafael Nunes da Silva³
RESUMO
O propósito deste artigo é interpretar e propor melhorias, acerca do conceito de energia ininterrupta, para a Resolução da Diretoria Colegiada 50 da Agência Nacional de Vigilância Sanitária e para a Norma Brasileira 13534 da Associação Brasileira de Normas Técnicas, com ênfase em locais como centro cirúrgicos, salas de hemodinâmicas, Unidades de Tratamento Intensivo (UTIs) e similares (caracterizados como Grupo 2 pela NBR 13534), onde as operações possuem alto risco e criticidade, provendo assim requisitos técnicos para o fornecimento de energia elétrica segura e confiável aos equipamentos eletromédicos de sustentação à vida. Através do estudo dos Estabelecimentos Assistenciais de Saúde (EAS), da pesquisa que abrange a análise das características e topologias de uma Uninterruptible Power Supply (UPS), bem como das Instalações Elétricas Hospitalares, o trabalho emprega em sua metodologia a minuciosa revisão dos elementos relativos à energia ininterrupta contidos na RDC 50 e na NBR 13534, consolidando as alterações propostas em um quadro comparativo, com a introdução de dois novos conceitos: o Sistema Emergencial de Gerador de Longa Autonomia (SEGLA) e o Sistema Emergencial Ininterrupto de Autonomia por Baterias (SEIAB). Finalmente, a relevância do artigo é evidenciada por meio de um estudo de caso exemplificado, que envolve a Operação de Jatene, um procedimento médico de longa duração e alta complexidade destinado a salvar a vida de recém-nascidos.
Palavras-chave: UPS, Nobreak, Hospital, Normatização, EAS
ABSTRACT
The purpose of this article is to interpret and propose improvements, regarding the concept of uninterrupted energy, to the Resolution of the Collegiate Board (RDC) 50 from Brazilian National Health Surveillance Agency (Anvisa) and to the Brazilian Standard (NBR) 13534 from Brazilian Association of Technical Standards (ABNT), emphasizing places such as surgical centers, hemodynamic rooms, Intensive Treatment Units (UTIs) and similar (characterized as Group 2 by NBR 13534), where operations have high risk and criticality, thus providing technical requirements to the offer of safe and reliable electrical energy to life support electromedical equipment. Through the study of Health Care Establishments (EASs), a research that covers the analysis of the characteristics and topologies of an Uninterruptible Power Supply (UPS), as well as Hospital Electrical Installations, the work applies in its methodology a in-depth review of the elements related to uninterruptible energy contained in RDC 50 and NBR 13534, consolidating the proposed changes in a comparative detailed chart, with the introduction of two new concepts: the Long Autonomy Emergency Generator System (SEGLA) and the Autonomous Uninterruptible Battery Emergency System (SEIAB). Finally, the relevance of the article is shown through an exemplified case study, which involves the Jatene Operation, a long-lasting and highly complex medical procedure aimed at saving newborns’ lives.
Keywords: UPS, Nobreak, Hospital, Standardization, EAS
1. INTRODUÇÃO
A preservação da vida humana é, se não o mais importante, um dos mais relevantes assuntos discutidos desde a afirmação do homo sapiens como ser racional. Assim como em qualquer outro ser vivo, o instinto de sobrevivência é algo intrínseco e natural. A preservação da saúde e integridade física são componentes fundamentais para a manutenção da vida e por isso, o ser humano, de modo a garantir sua própria existência, desenvolveu e continua a desenvolver a Medicina, “(…) ciência que estuda a saúde em sua totalidade. Seu objetivo é prevenir e combater doenças, manter a qualidade de vida e promover o bem-estar, seja ele individual ou coletivo” (MINISTÉRIO DA SAÚDE).
As atividades medicinais são executadas pelos profissionais competentes, com as técnicas adequadas e também (em certas situações) dispondo de equipamentos eletromédicos conectados aos pacientes, dispositivos com uma única ligação à rede elétrica, que são utilizados nos procedimentos de tratamento, diagnóstico, e monitoramento, detectando ou fornecendo energia elétrica (IEC apud TÜV RHEINLAND). Para o equipamento eletromédico preconizado pela norma 60601-1 da International Electrotechnical Commission (IEC) (Em português, Comissão Eletrotécnica Internacional), é afirmada a necessidade de um projeto de instalação elétrica que atenda aos requisitos mínimos de confiabilidade exigidos pela Medicina. A instalação não pode, em hipótese alguma, ser suscetível a falhas elétricas de qualquer natureza, e deve ser funcional de forma ininterrupta, isto é, operabilidade independentemente de cortes temporários no fornecimento regular de energia elétrica.
Por esse motivo, o emprego de uma Uninterruptible Power Supply (UPS) (em português, Fonte de Alimentação Ininterrupta, também conhecida como “nobreak”) uma tecnologia que, conforme BARRETO & FERREIRA (2018), dispõe de bancos de baterias para suprir, durante um determinado período, a energia elétrica demandada por cargas essenciais é imprescindível, sendo uma alternativa altamente confiável, valiosa e pertinente para o tratamento de pacientes, em especial para aqueles submetidos a cirurgias complexas ou que venham a apresentar um quadro cujo risco é de vida.
Este trabalho é dividido em seis sessões: 1. Introdução: onde é apresentado o assunto, a justificativa e objetivos; 2. Revisão Bibliográfica: o conteúdo teórico, normativo e tecnológico utilizado com base para a construção do documento; 3. Metodologia: as propostas de intervenção e melhorias para os padrões normativos atuais; 4. Resultados e Discussão: a consolidação das ações proposta; 5. Considerações Finais: o posicionamento final sobre a pesquisa e o tema em estudo e; 6. Referências Bibliográficas.
1.1. JUSTIFICATIVA
Devido à natureza vital da área médica, as atividades críticas de um hospital não podem parar, sejam elas realizadas em uma sala de cirurgia, uma Unidade de Tratamento Intensivo (UTI) ou até mesmo em uma maternidade. Por este motivo, é dever de uma autoridade técnica, competente e habilitada na área da engenharia elétrica, dimensionar os sistemas eletroeletrônicos necessários para o fornecimento de energia ininterrupta confiável, para garantir a total operabilidade dos equipamentos eletromédicos, pois a falha destes sistemas pode trazer danos irreversíveis aos pacientes.
No Brasil, diversos eventos envolvendo a interrupção do fornecimento de energia elétrica em estabelecimentos de saúde ocorreram nos últimos três anos, ocasionados por falhas nos geradores (CALDAS, 2021), poda não autorizada de árvores (MORAES, 2021) e descargas atmosféricas (RIBEIRO, 2023). Até mesmo bolsas de sangue foram perdidas em um dos casos (SERPA, 2021), insumo de valor imensurável e essencial para diversos tipos de procedimentos médicos. O estresse de um apagão (ou blackout) dificulta ainda mais o trabalho das equipes médicas, que em condições nominais laborais, já estão em um ambiente onde o tempo não é um aliado. Na Figura 1, conforme notícia do Portal G1 PI, elaborada por Lucas Marreiros, moradores realizaram uma “gambiarra” (solução improvisada) para manter um dos equipamentos eletromédicos de um paciente ligado, a forma encontrada de, como abordado na introdução deste artigo, manter a vida através do instinto de sobrevivência.
Figura 1 – “Gambiarra” para manter respirador de criança ligado
Fonte: Adaptado de G1 PI (2021)
Se houvessem instalados Sistemas de Energia Ininterrupta corretamente dimensionados e com manutenção adequada, os casos supracitados teriam um desfecho muito mais distenso, pois a mitigação da falha é realizada ativamente pela UPS.
Este trabalho se justifica pelo Artigo 25 da Declaração Universal dos Direitos Humanos (ONU apud UNICEF), bem como através do Artigo 6º, Capítulo III, da Constituição Federal (BRASIL, 1988), nos quais garantem a saúde, os cuidados médicos e a preservação da vida como direitos fundamentais do ser humano. Os Sistemas de Energia Ininterrupta para Aplicações Críticas Hospitalares são essenciais para o atendimento ao que se é exigido constitucionalmente, e corroboram com a execução dos procedimentos médicos, através do fornecimento contínuo de energia elétrica.
1.2. OBJETIVOS (GERAL E ESPECÍFICOS)
O trabalho foi desenvolvido de modo a atender o objetivo geral através dos objetivos específicos. Exclui-se do escopo deste artigo: o desenvolvimento ou dimensionamento de uma UPS; questões financeiras relacionadas ao CAPEX (custo de implantação) e OPEX (custo de manutenção) do sistema proposto; a resolução de questões políticas e burocráticas relacionadas às autoridades e órgãos normativos citados, quanto à revisão dos documentos a serem estudados; questões de natureza médica e; todo e qualquer outro ponto não discriminado implícita ou explicitamente através dos objetivos específicos.
1.2.1. OBJETIVO GERAL
Interpretar e propor a revisão da RDC 50 e da NBR 13534 acerca do conceito de “Sistemas de Energia Ininterrupta” em ambientes do Grupo 2.
1.2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Os objetivos específicos são discriminados conforme as subdivisões que seguem, compreendendo o equipamento, a instalação e a regulamentação nacional. Cada tema será abordado no decorrer deste estudo.
1.2.2.1. UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY (UPS)
Compreender a filosofia de um sistema ininterrupto em sua essência, estudar a UPS, suas topologias e usos; abordar os principais distúrbios da rede elétrica e o papel da UPS na mitigação destes e; ratificar a importância desta tecnologia em ambientes hospitalares.
1.2.2.2. INSTALAÇÕES ELÉTRICAS HOSPITALARES
a) Estudar os requisitos das instalações elétricas conforme a Resolução da Diretoria Colegiada (RDC) 50 e a Norma Brasileira (NBR) 13534, as particularidades quanto o sistema de aterramento e seus equipamentos específicos, a seletividade e coordenação, a importância das proteções, e o uso de geradores de emergência junto às UPSs.
1.2.2.3. REGULAMENTAÇÃO NACIONAL
Discorrer sobre energia ininterrupta conforme a RDC 50 e a NBR 13534, fomentar e propor a alteração e melhoria das leis e padrões normativos atuais, promovendo boas práticas de engenharia para projetos elétricos hospitalares.
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
O Estado da Arte do tema a ser desenvolvido foi assimilado através do estudo dos documentos classificados conforme lista que segue, devidamente evidenciados nas Referências Bibliográficas: leis, normas e regulamentos, de acordo com sua relevância para o âmbito jurídico e técnico; notícias sobre o tema em estudo, disponibilizadas por veículos de comunicação conhecidos, através da publicação na internet; monografias de graduação e especialização: com o escopo voltado às instalações hospitalares e energia ininterrupta (nobreaks e UPSs); artigos técnicos e publicações (fascículos) do portal O Setor Elétrico e; documentos de fabricantes: catálogos, manuais, sites, datasheets, estudos de caso e similares.
2.1. ENERGIA ININTERRUPTA – CONCEITO
Com o avanço tecnológico e, especialmente, o desenvolvimento da indústria eletroeletrônica, os dispositivos eletrônicos se tornaram ubíquos, encontrando aplicação em praticamente todos os setores da sociedade. Nos segmentos cruciais para o bem-estar social, como telecomunicações, informática, cuidados de saúde, transporte, finanças, indústria e energia, é essencial que certos aparelhos operem de maneira adequada e sem interrupções, a fim de prevenir potenciais falhas e prejuízos aos consumidores (GONÇALVES apud BALBINOT, 2014, p. 12).
O fornecimento contínuo de energia pode parecer uma conquista impossível, porém, na realidade, existem alternativas eficazes e disponíveis no mercado, capazes de assegurar essa funcionalidade vital. Existem maneiras de disponibilizar a energia ininterrupta, através das UPSs e grupos gerados.
As Fontes de Energia Ininterrupta (ou UPS, sigla para “Uninterruptible Power Supply“) são dispositivos projetados para fornecer energia elétrica contínua e estável para equipamentos importantes, mesmo em situações de interrupção ou variação no fornecimento de energia da rede elétrica. Elas são usadas também para proteger dispositivos sensíveis contra oscilações de tensão, picos, surtos e outros distúrbios mais elétricos comuns.
2.1.1. TOPOLOGIAS DE UPSS
Existem três topologias básicas de UPS, sendo elas: a Standby (offline), Line Interactive e a de Dupla Conversão (Online): que utiliza a tecnologia mais avançada e confiável dentre as três. Ela mantém os dispositivos alimentados pela energia proveniente bateria, convertendo continuamente o sinal da rede elétrica de corrente alternada para contínua e depois novamente em corrente alternada com uma forma de onda controlada por microprocessadores. Isso garante uma energia mais estável, confiável e protegida contra diversas anomalias da rede. É ideal para setores onde a continuidade e qualidade do fornecimento de energia não podem sofrer com interrupções momentâneas, pois não há o efeito de “pisca” (interrupção de curtíssima duração).
2.1.1.1. UPS STANDBY (OFFLINE)
Figura 2 – UPS Standby
Fonte: RASMUSSEN, Neil (2010, p. 2)
Também classificada como UPS Offiline, é ilustrada pela Figura 2. Trata-se de uma das topologias mais utilizadas, principalmente em computadores domésticos, onde são conhecidas popularmente como nobreaks. Este equipamento é considerado como “standby” (em português, expressão para “no aguardo”) porque a alimentação em condições normais fica sempre pela rede, aguardando uma eventual falha de fornecimento para alterar a posição do comutador de transferência, e passar a alimentar a carga pela bateria. Possui baixo custo e dimensão, porém sua autonomia não é adequada para longas interrupções, e seu chaveamento entre os modos não é instantâneo, ou seja, há uma interrupção de curtíssima duração (RASMUSSEN, 2010, p. 2).
2.1.1.2. UPS LINE INTERACTIVE
Figura 3 – UPS Line Interactive
Fonte: RASMUSSEN, Neil (2010, p. 3)
Representada pela Figura 3, este modelo de UPS mescla características da UPS Standby e da UPS de Dupla Conversão Online. Em condições normais, a bateria é sempre carregada e a alimentação é proveniente da rede convencional. No caso de uma falha, o inversor passa a utilizar a carga da bateria para geração de corrente alternada. Conforme BARBIAN apud BARRETO & FERREIRA (2018), esta topologia possui também alta confiabilidade, baixo custo e a capacidade de reduzir interferências da rede. No entanto, a comutação ainda sim pode apresentar um efeito de interrupção de curtíssima duração, pelo tempo de abertura da chave e da ativação do inversor CC/CA, o que pode ocasionar danos em componentes mais sensíveis.
2.1.1.3. UPS DE DUPLA CONVERSÃO (ONLINE)
Figura 4 – UPS de Dupla Conversão Online
Fonte: RASMUSSEN, Neil (2010, p. 5)
Trata-se da topologia mais confiável dentre as três. Como mostrado na Figura 4, seu nome faz jus à forma de operação: ela converte duas vezes a energia: de AC para DC (retificador), entrando no Link DC que alimenta a bateria e o inversor, e depois de DC para AC (inversor), provendo assim a energia elétrica segura para a carga (O SETOR ELÉTRICO, 2011, p. 4). Em condições normais, a carga é alimentada pelo inversor enquanto as baterias são carregadas. Quando há uma ausência de energia na entrada, o circuito a jusante continua a ser alimentado pelo inversor, mas as baterias entram em descarga, fornecendo a energia ininterrupta sem interrupções de curtíssima duração. Essa topologia ainda conta com um bypass utilizado quando o dispositivo está em sobrecarga ou falha do ramo inversor. Apesar de suas vantagens, suas dimensões e custo são também elevados (KARVE apud APOLINÁRIO, 2017, p. 12).
2.1.2. DISTÚRBIOS NA REDE ELÉTRICA
O sinal elétrico ideal seria aquele que, independentemente de fatores internos e externos, apresentasse como constante as características a seguir: tensão de pico Vp (em volts), a velocidade (ou frequência) angular ⍵ (em radianos por segundo), defasagem φ (em radianos) e forma senoidal pura. Como consequência, a tensão instantânea v(t) seria sempre exatamente o que é disposto na Equação 1, que modela o cenário ideal.
No entanto, como em todo sistema real, é impossível a existência de um sinal perfeito. Diversos fenômenos influenciam a Qualidade de Energia Elétrica (QEE) e são ilustrados conforme abaixo:
a) Interrupção (outage ou blackouts): é a ausência da energia no ramal de entrada da edificação. Pode ser causada por motivos indesejados (atuação de dispositivos de proteção, falhas na distribuição e geração) ou intencionais, como ocorre em manutenções programadas;
b) Afundamento instantâneo de tensão (sags ou dip): se “caracteriza por uma redução momentânea de tensão, com uma duração aproximada de 3 a 4 ciclos senoidais (aproximadamente, 48 a 64 ms)” (CAPELLI apud BARRETO & FERREIRA, 2018, p. 18);
c) Elevação instantânea de tensão (surge): discrimina-se como “um crescimento na tensão com duração de meio ciclo por minuto. Geralmente são associadas a curto-circuito fase-terra, onde as fases não defeituosas sofrem uma elevação de tensão” (ARRUDA apud BARRETO & FERREIRA, 2018, p. 19);
d) Afundamento momentâneo de tensão (brownouts): “uma drástica redução no valor da tensão eficaz da rede elétrica por um intervalo relativamente longo de tempo.” (ROCHA apud BARRETO & FERREIRA, 2018, p. 19);
e) Elevação momentânea de tensão (swell): “caracterizado pelo aumento da tensão eficaz, geralmente causado por uma grande variação na demanda de um sistema elétrico.” (ROCHA apud BARRETO & FERREIRA, 2018, p. 19);
f) Transitório impulsivo (spikes): é um fenômeno ocasionado por descargas atmosféricas, associados à forma de onda de um impulso. Modifica instantaneamente os valores de tensão e corrente do sistema. (ARRUDA apud BARRETO & FERREIRA, 2018, p. 19);
g) Variação na frequência: ocorre quando a frequência da rede é diferente da nominal (no caso do Brasil, 60Hz). Pode acontecer principalmente em sistemas alimentados por um grupo motogerador cujo controle de rotação e sincronismo não é adequado;
h) Ruídos: Conforme PIMENTEL apud BARRETO & FERREIRA (2018) “são sinais elétricos com frequência inferior a 200 kHz, que se somam ao sinal de potência principal, podendo afetar tanto a tensão quanto a corrente, ocasionando problemas na rede”. Tendem a afetar com maior severidade os equipamentos eletroeletrônicos sensíveis;
i) Distorção harmônica: ocasionada por carga não lineares, que cortam parte do ciclo senoidal. Como consequência, sinais múltiplos da frequência fundamental (60Hz) são injetados na rede, aumentando a corrente de neutro (retorno) e distorcendo a forma de onda original;
A Figura 5 relaciona os nove distúrbios da rede elétrica supracitados com a mitigação destes, através das diferentes topologias de UPS. É evidenciado que a tecnologia de dupla conversão online tem a capacidade de garantir uma QEE superior ao que é fornecida pela concessionária, dada sua construção.
Figura 5 – Distúrbios da Rede Elétrica e a Mitigação por Topologia de UPS
Fonte: APOLINÁRIO adaptado de GUERRERO (2017)
2.1.3. CONSIDERAÇÕES DE PROJETO, INSTALAÇÃO E MANUTENÇÃO
Em conformidade com o “Capítulo IX – Projeto de Instalação de UPS” do portal O Setor Elétrico (2011), bem como com a consolidação das informações referenciadas neste artigo, os itens abaixo são as regras de ouro para um bom empreendimento, podendo ser adaptados, aprimorados e complementados de acordo com a especificidade do projeto.
a) A capacidade do sistema deve considerar a potência das cargas e a autonomia necessária, bem como as condições ambientais do local e a demanda real;
b) Operações que não podem sofrer interrupções de curta duração (milissegundos) devem ser obrigatoriamente alimentadas por UPSs de dupla conversão online. A redundância de UPSs e grupos geradores deve ser estudada em casos mais críticos;
c) Sempre que existir, a UPS deve ser alimentada pela barra de emergência do Centro de Controle de Motores (CCM), onde se encontra o grupo motogerador a montante. Em novos projetos, a criação da barra de emergência para cargas críticas é imprescindível.
d) O sistema de aterramento à jusante a UPS deve ser obrigatoriamente IT, com um DSI (Dispositivos Supervisor de Isolamento) instalado;
e) Todos os circuitos devem ser protegidos com dispositivos contra sobrecarga e curto-circuito, conforme NBR 5410, seletivos e coordenados, com suportabilidade adequada aos níveis de curto-circuito da instalação (Com exceção do circuito do transformador isolador mencionado na NBR 13534, que não deve ser dotado de proteção contra sobrecargas);
f) Durante a montagem eletromecânica do sistema, os cabos e condutores devem ser crimpados com terminais adequados, apertados com torque necessário e tagueados (identificados) com materiais apropriados;
g) O ambiente na qual a UPS se encontra deve ter sua temperatura controlada por sistema de Heating, Ventilating and Air Conditioning (HVAC) (em português, Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado) para preservar a bateria do equipamento, possuir sistema de Sistema de Detecção e Alarme de Incêndio (SDAI) e meios de extinção adequados, bem como iluminação de emergência e rotas de fugas;
h) O layout da instalação deve permitir o manejo dos equipamentos, painéis e cabos sem necessidade de desligamento de outros elementos;
i) O plano de manutenção deve conter medidas preventivas e preditivas, instruções de limpeza, conforme as recomendações do fabricante da UPS;
j) Todos os operadores da equipe devem ser treinados de modo a garantir o entendimento da tecnologia empregada;
k) O comissionamento e startup do sistema deve ser realizado na presença do corpo técnico responsável pelo projeto, integrantes da manutenção e um técnico da empresa fabricante da UPS;
l) Todos os materiais e equipamentos, cuja certificação é compulsória, devem ser de alta qualidade, aprovados pelo Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (Inmetro) e em conformidade com os padrões normativos aplicáveis. Para os cabos e condutores, recomendam-se os fabricantes associados à Qualifio;
m) Os documentos de engenharia e de fornecedores devem ser arquivados de forma organizada, em um Engineering Document Management System (EDMS) (em português, Gerenciamento Eletrônico de Documentos de Engenharia) dispostos de um pacote editável (formatos “.dwg”, “.docx”, “.xlsx” e similares) e pdf representativo, com controle de revisões, rastreabilidade, permissões por grupos de usuários e armazenamento em nuvem com backups regulares (E-CLIC, 2019).
2.1.4. ENERGIA ININTERRUPTA EM APLICAÇÕES COTIDIANAS
Os dois cases apresentados a seguir mostram que a autonomia de sistemas quando expostos a falhas de fornecimentos é cada vez mais importante no dia a dia. Seja para a preservação de informação ou controle do tráfego de veículos, os sistemas ininterruptos são essenciais.
2.1.4.1. TECNOLOGIA DA INFORMAÇÃO E DATACENTERS
Os equipamentos eletroeletrônicos utilizados na TI são altamente sensíveis a qualquer tipo de distúrbio da rede elétrica. Um corte no fornecimento de energia pode resultar em danos físicos irreversíveis, perda de dados, corrupção de software e inatividade do sistema, tendo também como consequência um grande prejuízo financeiro. Em pequenos centros de dados, a aplicação de uma UPS de baixa potência pode ser suficiente, considerando o porte do estabelecimento. No entanto, em locais maiores, o sistema ininterrupto é dotado também de geradores a diesel. Todavia, tais sistemas estão a cada dia sendo substituídos por soluções mais ecológicas. Como citado por Joe Kava, VP da Google (conteúdo traduzido):
“Nas raras ocasiões em que um datacenter do Google é afetado por uma queda de energia, temos que estar prontos para aumentar milhões de watts de eletricidade de backup em segundos. Este é um desafio assustador, que nossa indústria normalmente enfrenta usando geradores a diesel. Mas agora pretendemos demonstrar que uma solução melhor e mais limpa avançou o suficiente para manter a Internet funcionando.” (KAVA, 2020).
A ideia da gigante Google é a instalação de um sistema baseado em baterias (similar à UPS de dupla conversão online). Um dos benefícios dessa tecnologia é que não há emissão de gases poluentes quando o sistema é solicitado (conteúdo traduzido):
“Na Bélgica, em breve instalaremos o primeiro sistema baseado em bateria para substituir geradores em um data center em hiperescala. Em caso de interrupção de energia, o sistema ajudará a manter as pesquisas, e-mails e vídeos de nossos usuários em movimento, sem a poluição associada à queima de diesel.” (KAVA, 2020).
2.1.4.2. SINALIZAÇÃO DE TRÂNSITO
As metrópoles brasileiras concentram inúmeros veículos: carros de passeio, ônibus da rede de transporte público, utilitários e veículos de emergência. O grande fluxo diário é notado principalmente durante o horário de pico, quando há o retorno das pessoas que trabalham nas zonas comerciais para as zonas residenciais periféricas.
Habitualmente, não é muito intuitivo pensar que, até mesmo semáforos podem ser equipados com nobreaks, no entanto, sempre que um cruzamento tem seu sinal semafórico desligado, toda passagem de veículos e pedestres se torna mais dificultosa, podendo também resultar em atropelamentos e colisões. Até mesmo o amarelo intermitente (acionado pelo equipamento quando há algum problema de controle) é perigoso, pois todas as partes (condutores e pedestres) ficam desorientadas.
A falha de um semáforo pode ser ocasionada por interferência de chuvas e também quando há furto de cabos. Para o primeiro caso, uma fonte de energia independente seria suficiente para a mitigação da problemática, uma vez que a alimentação do equipamento passaria a não depender totalmente da rede elétrica. Dada a importância da sinalização de trânsito, a Secretaria Municipal de Trânsito (Setran) de Curitiba realizou a instalação de nobreaks conforme apresentado pela notícia da Gazeta do Povo:
“Os acumuladores de energia foram instalados, ainda em fase de teste, em dois pontos da cidade: na Rua Mariano Torres e na Avenida Affonso Camargo. Mês passado, a energia caiu em uma das esquinas e os motoristas nem notaram, uma vez que a reserva foi acionada imediatamente. Depois de realizados testes, técnicos da Setran vão fazer laudos sobre o funcionamento do sistema.” (BREMBATTI, 2014).
O esquema de funcionamento é ilustrado pela Figura 6:
Figura 6 – Infográfico: Nobreak para Semáforos
Fonte: Adaptado de Gazeta do Povo (2014)
Ainda com os dados da matéria, o investimento inicial foi de três a cinco mil reais por equipamento, de acordo com a capacidade. A ideia, em princípio, era de prover o sistema para cerca de 30% dos 1140 cruzamentos sinalizados de Curitiba. A autonomia mencionada é em média 6 horas, tempo em que o aparelho consegue fornecer energia elétrica para os semáforos até o restabelecimento da energia elétrica (BREMBATTI, 2014). Os ganhos dessa aplicação são substanciais, desde a redução de acidentes de congestionamento como até a redução de acidentes de trânsito. Ademais, a tecnologia permite que os agentes de trânsito sejam poupados de tarefas do tipo, possibilitando o remanejo para situações de maior relevância.
2.2. A IMPORTÂNCIA DA ENGENHARIA NA REDUÇÃO DAS FILAS DE CIRURGIAS NO SUS
Com uma população de mais de 203 milhões de pessoas, conforme Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) em seu site interativo, as instalações hospitalares precisam ser suficientes para a manutenção da saúde e vida dos brasileiros. O Sistema Único de Saúde, conhecido popularmente pela sua sigla “SUS” é a porta de entrada para a saúde, em especial para as camadas mais carentes da sociedade.
“O Sistema Único de Saúde (SUS) é um dos maiores e mais complexos sistemas de saúde pública do mundo, abrangendo desde o simples atendimento para avaliação da pressão arterial, por meio da Atenção Primária, até o transplante de órgãos, garantindo acesso integral, universal e gratuito para toda a população do país. Com a sua criação, o SUS proporcionou o acesso universal ao sistema público de saúde, sem discriminação. A atenção integral à saúde, e não somente aos cuidados assistenciais, passou a ser um direito de todos os brasileiros, desde a gestação e por toda a vida, com foco na saúde com qualidade de vida, visando a prevenção e a promoção da saúde.” (MINISTÉRIO DA SAÚDE).
Criado em 1990, através da Lei nº 8080, O SUS desempenha desde então a justiça social, mediante diversas frentes de trabalho, como a Estratégia de Saúde da Família (ESF), o Serviço de Atendimento Móvel de Urgência (SAMU) 192, o Programa Saúde na Escola, o Programa Academia da Saúde, o Combate à Dengue, a Farmácia Popular e outros (MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2011).
Não diferente, durante a Pandemia do COVID-19, foi (e continua a ser) o maior aliado da saúde pública: por meio do Programa Nacional de Imunizações (PNI), mais de 515 milhões de doses das vacinas contra o SARS-CoV-2 foram aplicadas, em um esquema vacinal completo, conforme o “Vacinômetro COVID-19” do Ministério da Saúde. A Figura 7 mostra a enfermeira Mônica Calazans, a primeira brasileira a receber a vacina contra a COVID-19 (SECRETARIA MUNICIPAL DA SAÚDE, 2021).
Figura 7 – Mônica Calazans, primeira brasileira vacinada contra a COVID-19
Fonte: Governo do Estado de São Paulo apud Secretaria Municipal da Saúde
Todavia, o sistema tem suas problemáticas. As filas para cirurgias não são totalmente compreendidas em números, existe uma grande dificuldade para organizar o cenário atual. A crise da COVID-19 agravou ainda mais o quadro, como explicado por Marília Louvison, vice-presidente da Associação Brasileira de Saúde Coletiva (Abrasco), em uma entrevista para a Agência Brasil:
“Na maioria do país, os hospitais estão com muita dificuldade de recursos e equipes para retomar os processos, reorganizar seus serviços cirúrgicos e recompor as possibilidades de avaliação das filas, para poder realizar os procedimentos e resolver a vida de muitas pessoas que estão aguardando.” (LOUVISON apud LISBOA, 2023).
Por esse motivo, o Programa Nacional de Redução das Filas de Cirurgias Eletivas, Exames Complementares e Consultas Especializadas foi lançado. A expectativa é de que mais de R$ 600 milhões sejam investidos (LISBOA, 2023). Em uma perspectiva positiva, 4 anos seriam necessários para zerar as filas, bem como o capital de R$ 3,5 bilhões (LOUVISON apud LISBOA, 2023).
Para o atingimento do cenário ideal supracitado, os ocorridos abordados na Justificativa deste artigo não podem se repetir. Dito isto, consolida-se a importância da Engenharia para a redução das grandes filas de espera: permitir a execução das cirurgias através da provisão de sistemas de engenharia confiáveis.
2.2.1. LEGISLAÇÃO E REGULAMENTAÇÃO NACIONAL – RDC 50, NBR 13534 E NORMAS COMPLEMENTARES
Atualmente, o documento mais importante para o projeto de instalação é a RDC 50 da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa), com poder de lei. Por outro lado, o maior referencial normativo para o tema em estudo é a NBR 13534 “Instalações elétricas de baixa tensão – Requisitos específicos para instalação em estabelecimentos assistenciais de saúde”, de janeiro de 2008. Desde então, foram publicadas duas confirmações, em 2014 e 2018, sem alterações. Esta norma é um complemento da NBR 5410 “Instalações elétricas de baixa tensão”, de 2004.
A RDC 50, da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa), de fevereiro de 2002, diz quanto às prescrições para os requisitos técnicos para projetos e intervenções em Estabelecimentos Assistenciais de Saúde (EASs), porém em um nível de detalhamento inferior para a parte elétrica, tendo em vista que o escopo principal desta agência é de caráter sanitário. A NBR 13534 é citada cinco vezes, porém em sua revisão de 1995, o que torna o cenário normativo totalmente obsoleto e desconectado.
A NBR IEC 60601-1, de 2010, “Equipamento eletromédico – Parte 1: Requisitos gerais para segurança básica e desempenho essencial” também é um documento importante (DE SOUZA, 2020, p. 19), onde se é explanado os requisitos das cargas a serem alimentadas pelo Sistema de Energia Ininterrupta em estudo.
Outras normas são também cabíveis, como a Norma Regulamentadora (NR) 10 “Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade” do Ministério do Trabalho, a série NBR 5419 (Partes 1, 2, 3 e 4), que aborda a “Proteção contra descargas atmosféricas”, a NBR 10898 “Sistema de iluminação de emergência” e até mesmo a NBR ISO 9001, quanto um empreendimento (projeto) necessita ter “a capacidade de demonstrar conformidade com requisitos especificados de sistemas de gestão da qualidade.” (ABNT, 2015): a área hospitalar possui exigências rigorosas por conta de sua própria natureza.
2.2.2. PROJETO DE INSTALAÇÃO
O Projeto de Instalação de um EAS deve seguir integralmente a norma RDC 50 da Anvisa, respeitando a NBR 5410, acrescentando-se o que é mencionado pela NBR 13534. Além disto, a NR 10 também é um referencial normativo com poder de lei, porém voltado não aos requisitos de projeto, mas sim aos de segurança do trabalho, em todas as etapas.
Quanto ao vínculo da NR 10 com a NBR 13534, voltado aos requisitos de projeto, o Prontuário da Instalação Elétrica (PIE) se assemelha com a Documentação da Instalação acrescida em 6.1.8, isto é, são diretrizes que se completam, corroborando para um nível ainda maior de detalhamento da documentação.
“A documentação da instalação elétrica deve estar concluída antes do início da execução e ser atualizada à medida que os serviços forem executados. O usuário da instalação deve receber toda a documentação técnica, incluindo registros, desenhos, esquemas unifilares e respectivas modificações, bem como instruções para operação e manutenção.” (ABNT, 2008).
Em termos de projeto, quanto à caracterização dos locais, A NBR 13534 classifica os ambientes hospitalares em três Grupos: 0, 1 e 2, em concordância com o tipo de atividade, complexidade e risco envolvido. A Tabela 1 representa visualmente tais Grupos. A Tabela 2 por sua vez, destaca os locais do Grupo 2.
Tabela 1 – Grupos conforme NBR 13534
Fonte: Adaptado de ABNT (2008) & RDI BENDER
Tabela 2 – Locais do Grupo 2 e Classe, conforme Tabela B.101 (Anexo BB)
Fonte: Adaptado de ABNT (2008)
A Tabela B.201 do Anexo BB da norma correlaciona os locais médicos dispostos na RDC 50 com o Grupo e a Classe, determinando os tempos de restabelecimento da energia em caso de falha na alimentação. A Tabela 2 acima é a adaptação da B.201, com apenas os locais do Grupo 2. A “Classe” é o valor em segundos no qual a alimentação deve ser restabelecida, no caso de uma interrupção, e é definida pela Tabela AA.101 – Classificação dos serviços de segurança necessários em locais médicos do Anexo AA.
O foco deste artigo é o estudo e aplicação de sistemas de energia ininterruptos em ambientes classificados como Grupo 2, pois são nestes locais onde “a descontinuidade da alimentação pode resultar em morte” (ABNT, 2008). Todavia, o conhecimento desenvolvido pode ser expandido para o Grupo 1 sempre que julgado necessário, com as adaptações convenientes, ou em casos em que o insumo a ser conservado é de grande importância, como bolsas de sangue e similares, evitando assim a perda elucidada pelo caso do Hospital de Base de Brasília (SERPA, 2021).
2.2.3. ATERRAMENTO IT MÉDICO
Sendo também parte fundamental do projeto de instalação, independentemente de sua natureza (residencial, comercial, industrial ou hospitalar), o aterramento elétrico é imprescindível como componente de segurança. Compreendido como a “ligação intencional de parte eletricamente condutiva à terra, por um condutor elétrico” (ABNT apud O SETOR ELÉTRICO, 2011), é responsável destinar as correntes de fuga para o solo, evitando assim acidentes com pessoas (choques elétricos) e propriedades (explosões devido ao centelhamento em um ambiente potencialmente explosivo, como aqueles enriquecidos com oxigênio).
Atualmente, existem três tipos de aterramento, como exemplificado pelo portal O SETOR ELÉTRICO (2010): TN (formado pelo TN-C, TN-S e TN-C-S), TT e IT, onde cada letra tem um significado específico:
A primeira indica a ligação da alimentação (transformador) com o solo (terra), sendo: “T”, um ponto diretamente aterrado (neutro aterrado) ou “I”, alimentação isolada da terra (neutro flutuante). A segunda, por sua vez, diz respeito ao aterramento das massas quanto ao solo (terra), sendo: “T” para as massas aterradas com sistema próprio, “N” as massas ligadas diretamente ao ponto aterrado da fonte (neutro aterrado) ou “I”, para massas sem aterramento. Existe ainda a possibilidade de uma terceira indicação para os sistemas TN: “C” quando há o condutor PEN (aterramento e neutro combinados em um único condutor), “S” quando o condutor de aterramento é separado ou “C-S”, um circuito misto com partes “C” e outras em “S”. A Figura 8 representa visualmente cada ligação.
Figura 8 – Esquemáticos de Aterramento (TN-S, TN-C-S, TN-C, TT e IT)
Fonte: Adaptado de EATON
Cada tipo de aterramento tem suas vantagens e desvantagens. O TN é normalmente utilizado em instalações de consumidores residenciais (COPEL apud PEREIRA, 2019, p. 18). O TT é adequado para grandes sistemas de distribuição, pois seria inviável um terra distribuído, logo o aterramento é feito individualmente (ABNT apud PEREIRA, 2019, p. 19). O IT, todavia, possui um nível de investimento e complexidade maior, visto que o sistema é dotado de um resistor de aterramento e equipamentos de medição da isolação elétrica. No entanto, seus benefícios são notórios, tanto que deste foi originado o IT Médico (NUPEHA apud PEREIRA, 2019, p. 20).
2.2.4. EQUIPAMENTOS DA INSTALAÇÃO
A instalação para salas do Grupo 2 deve conter, obrigatoriamente, três equipamentos básicos, disposto nas alíneas de a) à c):
a) Transformador de Separação (ou Isolação): empregado para isolar galvanicamente o circuito das salas do Grupo 2 da rede elétrica. Deve ser dotado de características eletromecânicas adequadas à aplicação (WEG, 2018, p. 5). Em conformidade com a IEC 61558-2-15, monofásico, com potência entre 0,5kVA à 10kVA, com corrente de fuga inferior a 0,5mA (ABNT, 2008, p. 8);
b) Dispositivo Supervisor de Isolamento (DSI): equipamento “que supervisiona permanentemente a resistência de isolamento entre rede e terra e sinaliza imediatamente quando um valor específico de baixo isolamento é encontrado” (RDI BENDER), são projetados e desenvolvidos com base nos requisitos da IEC 61557-8 (ABNT, 2008, p. 6);
c) Anunciador: equipamento que “(…) dispara um alarme assim que a resistência de isolamento monitorada pelo DSI estiver abaixo do ajustado ou no máximo, quando atingir 50kΩ.” (RDI BENDER).
As alíneas de d) à h) representam as recomendações de um sistema IT Médico (CASTELLARI apud SILVA, 2019, p. 42), já considerando os itens supracitados e acrescentando as diretrizes que seguem:
d) A potência do transformador isolador deve ser entre 8kVA e 10kVA;
e) Todos os disjuntores devem ser bipolares (para seccionamento total da fonte de energia), independentemente da tensão do secundário, que pode ser no máximo 250V (ABNT, 2008, p. 8);
f) Deve ser considerado o uso de piso antiestático nas salas do Grupo 2;
g) Em hipótese alguma, Interruptores Diferenciais Residuais (IDRs) ou Disjuntores Diferenciais Residuais (DDRs) devem ser instalados em equipamentos de sustentação à vida, localizados nas salas do Grupo 2, pois qualquer fuga iminente tem o potencial de desarme de circuitos vitais para os pacientes;
h) O Quadro de Distribuição (QD) deve ser instalado o mais próximo possível da sala de cirurgia, em local apropriado e seguro.
Com o uso do aterramento IT Médico, no caso de uma primeira falta (fase L1 ou L2 em contato com qualquer massa aterrada, ou não), os dispositivos de proteção não atuam, pois o transformador de separação isola galvanicamente a alimentação do circuito das salas do Grupo 2, isto é, não há referência do secundário com o terra (nenhum ponto aterrado para circulação de uma alta corrente).
A Figura 9 representa a instalação elétrica com o aterramento IT Médico e os demais equipamentos, conforme as diretrizes do Projeto de Instalação, condizentes com a NBR 13534.
Figura 9 – Blocodiagrama do Sistema de Isolação e Aterramento IT Médico (WEG)
Fonte: WEG (2018)
Em um sistema IT convencional, a corrente de retorno durante uma primeira falta é muito baixa, pois o neutro é aterrado com uma impedância de alto valor (como provado pela primeira Lei de Ohm, onde o fluxo de elétrons é inversamente proporcional à resistência elétrica), o que permite operabilidade até mesmo nesta possível condição adversa. A falta somente ocasionará uma atuação de um dispositivo de proteção quando L1 e L2 estiverem em curto-circuito.
“Quando ocorre um curto em uma instalação comum, o cabo de neutro tem a mesma referência do terra, com isso, o disjuntor capta o curto quando há corrente entre fase e terra. No transformador de isolamento isso não ocorre, pois, o neutro não é referenciado no terra. Simplificadamente, quando uma pessoa toca num condutor energizado do sistema IT, ela se torna a referência terra, com isso, se uma segunda pessoa tocar no outro cabo energizado do mesmo circuito ela receberá a descarga.” (POWER INSPIRED apud PEREIRA, 2019, p. 26).
Porém, independentemente da operabilidade em situação de primeira falta, deve haver uma indicação sempre que esta ocorrer, de modo a coordenar a manutenção do sistema ou equipamento defeituoso. Esse é o papel do DSI em conjunto com o Anunciador e demais componentes que agreguem à rede de monitoramento e automação. É de suma importância que o Projeto de Instalação acompanhe também um plano de manutenção preventiva, preditiva (e corretiva, quando necessário) de modo a assegurar a confiabilidade do sistema.
2.2.5. SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS (SPDA)
Trata-se do sistema que visa a proteção da edificação e estruturas contra raios, compreendidos como “descargas elétricas de grande extensão (alguns quilômetros) e de grande intensidade (picos de intensidade de corrente acima de um quiloàmpere), que ocorrem devido ao acúmulo de cargas elétricas em regiões localizadas da atmosfera” conforme o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), e é abrangido pelas normas ABNT NBR 5419 (Partes 1, 2, 3 e 4).
O papel do SPDA é direcionar o fluxo de cargas para a terra, por meio de um caminho seguro e apropriado, enquanto protege instalações, equipamentos e pessoas. Composto por diversos elementos, como hastes metálicas, caixas de inspeção, captores, condutores e acessórios de fixação, é parte fundamental de um projeto elétrico. A importância deste sistema é explicitada na reportagem sobre o ocorrido em Montes Claros: “Por causa do acontecimento, na tarde de segunda-feira, o hospital suspendeu o atendimento, pois ficou sem o fornecimento de luz elétrica. O gerador próprio de energia da unidade hospitalar também foi danificado.” (RIBEIRO, 2023). O gerador, que serviria de backup,também foi comprometido, inviabilizando totalmente qualquer tipo de manobra de contingência.
As proteções do SPDA são majoritariamente passivas. O Dispositivo de Proteção contra Surtos (DPS) é um equipamento que vem em complemento, preconizado pela NBR 5410. Possui um funcionamento simples, baseado nas curvas de um varistor: componente que tem sua resistência elétrica inversamente proporcional à tensão a qual lhe é aplicada. Em linhas gerais, quando a tensão em seus terminais é alta o suficiente, o varistor entra em curto-circuito, direcionando o surto para a terra. A IEC 61643-1 classifica esses dispositivos em três grupos diferentes (EATON), conforme a Tabela 3:
Tabela 3 – Classes de DPS
Fonte: Elaboração Própria
A escolha do DPS deve seguir os critérios abaixo, ordenados pela relevância Tabela 4.
Tabela 4 – Fatores para o Dimensionamento de um DPS
Fonte: Elaboração Própria
2.2.6. GERADORES DE EMERGÊNCIA
Também conhecidos como motogeradores, grupo motogeradores ou simplesmente geradores, são máquinas que transformam energia mecânica em elétrica, através de um acoplamento, que aproveita a rotação de um eixo de um motor alimentado pela queima de combustível (normalmente gás natural ou diesel). São muito empregados em indústrias e segmentos nos quais um eventual corte no fornecimento de energia elétrica pode causar prejuízos financeiros, físicos e de valor (perda de informação, por exemplo). De potências variadas, esta máquina elétrica pode ser da ordem de kilovolt-amperes (kVA) até megavolt-amperes (MVA), dependendo de seu porte e características de projeto.
A necessidade deste item é tanta que, em 2001, o Ministério da Saúde instituiu o Programa Nacional de Ampliação de Acesso a Fontes Alternativas de Geração e Fornecimento de Energia Elétrica, através da Portaria Nº 783, cujo objetivo é mitigar as problemáticas relacionadas à falta de energia elétrica em hospitais, por meio do financiamento de grupos geradores a diesel. Entretanto, ainda hoje é possível constatar que muitos hospitais não possuem este equipamento à disposição, e quando têm, a manutenção não é adequada.
Apesar de sua relevância para os EASs, um gerador a diesel não tem startup imediato, isto é, sua partida para operação pode levar de segundos a minutos. Esse fato é desfavorável para os requisitos de um local do Grupo 2, cuja Classe é 0,5 (segundos para realimentação). Por este motivo, durante o chaveamento, é importante que haja uma fonte independente que venha a suprir a alimentação dos dispositivos eletromédicos. A UPS de dupla conversão online vem de encontro e é a solução mais adequada, inclusive para proteger os circuitos dos efeitos do chaveamento entre o ramal da concessionária e o de emergência.
2.2.7. SELETIVIDADE E CASCATEAMENTO
A seletividade é compreendida como a capacidade de um conjunto de dispositivos de proteção isolar a falha, sendo esta mitigada através do trip (desarme) do circuito problemático, sem afetar assim os demais. A NBR 13534 é bem clara em seu item 6.3.101, onde preconiza: “Os dispositivos situados em série devem ter suas características de atuação selecionadas para garantir que só o dispositivo responsável pela proteção do circuito onde ocorrer a falta atue (seletividade).” (ABNT, 2008, p. 10).
O Cascateamento, também conhecido como “backup” ou “proteção de retaguarda”, é dado quando um dispositivo de proteção a montante protege outro a jusante, através de sua alta capacidade de interrupção de curto-circuitos. Nesta configuração, o sistema é cascateado, isto é, os dispositivos mais a jusante são de calibre inferior, o que resulta em uma economia de capital de investimento. A Figura 10 mostra os valores de corrente de curto-circuito máximas para a seletividade (parcial) entre a associação de modelos T5 e T3. Quando há seletividade total, a letra “T” é indicada na coordenada. Neste caso, é parcial, pois ambos disjuntores são MCCBs com níveis energéticos muito próximos. Outro ponto a ser notado é que, em todos os casos, a maior corrente de curto-circuito admissível será a suportada por T5, por conta do cascateamento. Em um sistema ininterrupto, a coordenação seletiva e cascateada é crucial para a total disponibilidade de fornecimento e é preconizada pela NBR 13534.
Figura 10 – Exemplo de Seletividade Energética: gráfico (esquerda) e tabela (direita)
Fonte: Adaptado de ABB
3. METODOLOGIA
Em conformidade com o objetivo geral deste artigo, a metodologia empregada tem como base a revisão da RDC 50 e da NBR 13534, onde os pontos serão avaliados e intervenções serão propostas. A Figura 11 representa a estrutura normativa existente, onde a RDC 50 cita e transcreve os requisitos atuais.
Figura 11 – Estrutura Normativa Atual
Fonte: Elaboração Própria
A Figura 12 por sua vez, representa a alteração proposta, onde a NBR 13534 contemplará, além do escopo deste trabalho (energia ininterrupta), os demais requisitos voltados aos pontos das normas NBR 5410, NBR 5413 e NBR 5419 citados pela RDC 50, consolidando-os em um único documento voltado aos EASs. A RDC 50 por consequência não deverá transcrever nenhum texto das NBRs, mas apenas referenciar as normas.
Figura 12 – Estrutura Normativa Pretendida
Fonte: Elaboração Própria
3.1. PROPOSTA DE INTERVENÇÃO – RDC 50
É o instrumento de maior importância para a determinação dos requisitos técnicos de um EAS, pois suas prescrições estão asseguradas legalmente. Embora o caráter geral do regulamento seja de âmbito sanitário, o projeto elétrico e seus requisitos são dispostos em “7.2. Instalações Elétricas e Eletrônicas”, através de preconizações e referências às normas ABNT NBR 5410, NBR 13534 e NBR 5419. No entanto, para que a estrutura normativa pretendida seja alcançada, a RDC 50 deve ser revisada de modo a não determinar os requisitos do projeto elétrico e nem mesmo transcrever a informação das normas ABNT, mas obrigar o seguimento destas.
Todas as adições de requisitos técnicos devem ser feitas através das normas ABNT, tendo em vista que esses são documentos cuja periodicidade e facilidade de revisão são favoráveis em relação às leis. Desta forma, não seria necessário alterar a lei sempre que houvesse uma atualização nas NBRs, tendo em vista que, ao exigir o uso da última revisão, a RDC 50 automaticamente acompanhará a evolução normativa com as tecnologias e recomendações mais atuais. Este é o cenário ideal, diferente do existente, no qual a RDC 50 está totalmente desatualizada, pois é um documento de 2002 e que cada revisão demanda de um esforço não somente de um corpo técnico, mas também de motivações políticas.
3.1.1. INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E ELETRÔNICAS (GERAL)
Em “Nos casos não descritos nesta resolução, são adotadas como complementares as seguintes normas:” (MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2002) deve ser alterado para que o leitor considere que as normas NBR não sejam complementares, mas obrigatórias. Embora o cumprimento da NBR 13534 seja garantido através da Portaria do Ministério da Saúde n° 2662 de 22/12/1995 mencionada na RDC 50, é de grande importância que a informação conste diretamente no corpo da resolução e não tão somente em um link externo.
3.1.2. INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E ELETRÔNICAS (NBR 13534)
No fragmento “ABNT NBR 13.534 – Instalações de elétrica em estabelecimentos assistenciais de saúde – requisitos de segurança, exceto a tabela B3 – Classificação dos locais, substituída pela listagem apresentada no item 7.2.1;” (MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2002) considera a versão antiga da NBR 13534, datada de novembro de 1995, no qual cita a extinta tabela B3, que foi substituída pelo Anexo BB da versão de 2008. O texto deve ser atualizado apenas com o novo título da NBR 13534.
3.1.3. SISTEMAS DE EMERGÊNCIA (NOMENCLATURA)
O texto “(…) Em razão das questões acima descritas, estas instalações requerem um sistema de alimentação de emergência capaz de fornecer energia elétrica no caso de interrupções por parte da companhia de distribuição ou quedas superiores a 10% do valor nominal, por um tempo superior a 3s.” (MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2002). O termo “sistema de alimentação de emergência” deve ser alterado para “Sistema Emergencial de Gerador de Longa Autonomia (SEGLA)”, em conformidade com a NBR 13534.
3.1.4. SISTEMAS DE EMERGÊNCIA (CLASSES)
O termo “Classe 0.5” considera o conceito da antiga NBR 13534. Por esse motivo, deve ser alterado para “Classe ininterrupta”. A descrição “Trata-se de uma fonte capaz de assumir automaticamente o suprimento de energia em no máximo 0,5s e mantê-la por no mínimo 1h. Essa classe destina-se à alimentação de luminárias cirúrgicas.” (MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2002) deve ser alterada de modo a explicitar a obrigatoriedade de um Sistema Emergencial Ininterrupto de Autonomia por Baterias (SEIAB), para as cargas essenciais conforme a NBR 13534.
3.1.5. SISTEMAS DE EMERGÊNCIA (LISTAGEM E TABELA B3 DE 1995)
O texto “A seguir é apresentada listagem que substitui a tabela B3 – Classificação dos locais, da norma NBR 13.534 – Instalações elétricas em estabelecimentos assistenciais de saúde.” (MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2002) e sua listagem devem ser removidos. A RDC considerou a versão de 1995 da NBR 13534, onde havia a Tabela B3. No entanto, nenhuma informação deve ser transcrita para a lei, a determinação deve ser o total seguimento das últimas revisões das normas citadas.
3.2. PROPOSTA DE INTERVENÇÃO – NBR 13534
O conceito de energia ininterrupta é implícito, tendo em vista que a norma não especifica quais são as fontes de segurança. Por este motivo, a intervenção foca em discriminar tal ideia em dois sistemas, que também deve ser incluídos na revisão da NBR:
a) Sistema Emergencial de Gerador de Longa Autonomia (SEGLA): Sistema que emprega geradores para fornecer energia elétrica durante situações de emergência. É projetado para operar continuamente por longos períodos, garantindo a disponibilidade de energia em locais críticos. Sua autonomia deve ser de no mínimo 24h;
b) Sistema Emergencial Ininterrupto de Autonomia por Baterias (SEIAB): Trata-se de um sistema que ininterruptamente garante o fornecimento de energia elétrica com alto nível de qualidade e imune às perturbações da rede elétrica. A autonomia mínima deve ser de 3h e é atingida através da alimentação pelo SEGLA e dimensionamento do banco de baterias. Deve ser uma UPS de dupla conversão online ou tecnologia superior.
3.2.1. ALIMENTAÇÃO (4.2.3.101 REGRA GERAL)
O item 4.2.3.101 menciona que “Em locais médicos, a distribuição elétrica deve ser concebida e executada de forma a facilitar a transferência automática entre a alimentação normal e a alimentação de segurança (ver Anexo BB e 6.6.6)” (ABNT, 2008, p. 4). A filosofia empregada é clara: o circuito a jusante é alimentado diretamente pela fonte normal e, caso haja algum problema com esta, o circuito é chaveado para a fonte de segurança. O texto deve ser revisado considerando que os circuitos dos grupos 1 e 2, sistemas de combate a incêndio, iluminação de emergência e similares também deve estar ligados ao Sistema Emergencial de Gerador de Longa Autonomia (SEGLA), pois assim é possível realizar um load shedding (descarte de cargas) e manter as mais críticas em operação.
3.2.2. DOCUMENTAÇÃO DA INSTALAÇÃO (6.1.8)
Em “Esta documentação deve estar prontamente disponível para inspeção, sempre que necessário.” (ABNT, 2008, p. 9), o texto deve ser atualizado adequando-se aos recursos tecnológicos atuais, como o uso de ferramentas digitais e backup em nuvem.
O subitem da documentação, o texto “relação das cargas permanentemente conectadas a fonte de segurança, com indicação das correntes nominais e, no caso de cargas de motor, as correntes de partida;” (ABNT, 2008, p. 9) deve ser dividido em dois, sendo o primeiro para mencionar as cargas ligadas ao Sistema Emergencial de Gerador de Longa Autonomia (SEGLA) e o segundo para contabilizar e relacionar os circuitos do grupo 1 e 2 alimentados por um Sistema Emergencial Ininterrupto de Autonomia por Baterias (SEIAB), dedicado e individual para cada local.
3.2.3. REQUISITOS GERAIS PARA ALIMENTAÇÃO DE SEGURANÇA DOS LOCAIS DOS GRUPOS 1 E 2 (6.6.6.101.2)
Em “6.6.6.101.2 Se a tensão em um ou mais condutores, no quadro de distribuição principal, sofrer uma queda superior a 10% de seu valor nominal, a alimentação da carga deve ser assumida, automaticamente, pela fonte de segurança” (ABNT, 2008, p. 11) o texto deve ser expandido de modo a especificar a fonte de segurança, mencionando que os locais do grupo 1 e 2 devem ser alimentados pelo SEGLA e SEIAB (áreas especificadas pelo Anexo BB).
3.2.4. REQUISITOS ESPECÍFICOS PARA A ALIMENTAÇÃO DE SEGURANÇA (6.6.6.102.1 ALIMENTAÇÃO DE SEGURANÇA COM TEMPO DE COMUTAÇÃO ≤ 0,5S)
Em 6.6.6.102.1, o título “Alimentação de segurança com tempo de comutação ≤ 0,5s” deve ser atualizado para “Alimentação de segurança ininterrupta.” A filosofia de energia ininterrupta deve ser explícita e direta. Do ponto de vista da carga, as interferências da entrada não devem ser perceptíveis.
Em conformidade a alteração acima, o texto “Ocorrendo, no quadro de distribuição, falta de tensão em um ou mais condutores, uma fonte de segurança especial deve restabelecer, em 0,5s no máximo, a alimentação dos focos cirúrgicos e outras fontes de luz essenciais, como, por exemplo, as de endoscopia, e deve ser capaz de manter essa alimentação por 3h no mínimo.” (ABNT, 2008, p. 12) deve ser atualizado para explicitar que um Sistema Emergencial Ininterrupto de Autonomia por Baterias (SEIAB) deve sempre alimentar as cargas mencionadas, por um período de no mínimo 3h.
Em “Ocorrendo, em um ou mais condutores do quadro de distribuição principal dos serviços de segurança, uma queda de tensão superior a 10% da tensão nominal, por um tempo superior a 3s, os equipamentos relacionados em 6.6.8.101 e 6.6.8.102 devem ter sua alimentação restabelecida por uma fonte de segurança em até 15s no máximo, sendo que esta fonte deve ser capaz de manter a alimentação por 24h no mínimo.” (ABNT, 2008, p. 12). O termo “fonte de segurança” deve ser alterado para “Sistema Emergencial de Gerador de Longa Autonomia (SEGLA)”.
3.2.5. REQUISITOS ESPECÍFICOS PARA A ALIMENTAÇÃO DE SEGURANÇA (6.6.6.102.3 ALIMENTAÇÃO DE SEGURANÇA COM TEMPO DE COMUTAÇÃO MAIOR QUE 15S)
Idem ao item anterior, o tipo de fonte de segurança deve ser explícito “Outros equipamentos, que não aqueles citados em 6.6.6.102.1 e 6.6.6.102.2 e necessários à continuidade dos serviços do estabelecimento assistencial de saúde, podem ser conectados manual ou automaticamente a uma fonte de segurança capaz de manter sua alimentação elétrica por um período mínimo de 24h. (…)” (ABNT, 2008, p. 12). O termo “fonte de segurança” deve ser alterado para “Sistema Emergencial de Gerador de Longa Autonomia (SEGLA)”.
3.2.6. CIRCUITOS DE ILUMINAÇÃO DE SEGURANÇA (6.6.8.101.1 ILUMINAÇÃO DE SEGURANÇA)
“Em caso de falha da rede, uma fonte de segurança deve garantir, dentro de um tempo de comutação não superior a 15s, a iluminância mínima necessária nos seguintes locais (…)” (ABNT, 2008, p. 12). É necessário alterar o termo “fonte de segurança” para “Sistema Emergencial de Gerador de Longa Autonomia (SEGLA)”.
3.2.7. ANEXO AA (TABELA AA.101 – CLASSIFICAÇÃO DE SERVIÇOS DE SEGURANÇA PARA LOCAIS MÉDICOS)
As classes “0”, “0,15” não são citadas na norma. Em linhas gerais, todas devem ser unificadas em uma única, denominada “ininterrupta”.
A “NOTA 1” cita que “De um modo geral, não é necessário prover alimentação ininterrupta para equipamentos eletromédicos. Entretanto, determinados equipamentos controlados por microprocessador podem exigir uma alimentação desse tipo.” (ABNT, 2008, p. 16) deve ser atualizada de modo a garantir sempre uma alimentação confiável para os equipamentos eletromédicos.
A “NOTA 4” menciona “A classificação apresentada na tabela é a mesma que consta na ABNT NBR 541 0. Na prática, porém, a classe 0,15 não é levada em conta nesta Norma.” (ABNT, 2008, p. 16) e deve ser removida após a criação da classe “ininterrupta”.
3.2.8. ANEXO BB (TABELA B.101 – APLICAÇÃO DOS CRITÉRIOS DE GRUPO E CLASSE AOS LOCAIS MÉDICOS)
Em conformidade com os itens supracitados, as atualizações conceituais abaixo são demandas: A classe “0,5” deve ser atualizada para “ininterrupta”.
Para os itens marcados com a letra “b” sobrescrita: “Focos cirúrgicos e fontes de luz para endoscopia utilizados nestes locais devem ter sua alimentação restabelecida em até 0,5s.” o texto deve ser atualizado de modo a garantir a alimentação destes circuitos por um Sistema Emergencial Ininterrupto de Autonomia por Baterias (SEIAB).
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
O conteúdo foi dividido em duas subseções.
4.1. RESULTADOS
A Tabela 5 resume os resultados para a RDC 50 e as Tabelas 6 e 7 para a NBR 13534.
Tabela 5 – Resumo das Intervenções Propostas para a RDC 50
Fonte: Elaboração Própria
Tabela 6 – Resumo das Intervenções Propostas para a NBR 13534 (Parte 1)
Fonte: Elaboração Própria
As principais modificações apresentadas na Tabela 6 dizem respeito ao conceito de “fonte de segurança”, e atualização em algumas seções (como sobre a documentação). A Tabela 7, a seguir, é uma continuação da Tabela 6 e oferece novas definições de classe, tempos de comutação e reforça a orientação de alimentar todos os equipamentos eletromédicos por um SEIAB mesmo quando estes possuem uma bateria interna.
Tabela 7 – Resumo das Intervenções Propostas para a NBR 13534 (Parte 2)
Fonte: Elaboração Própria
Um ponto importante sobre o SEGLA é que não foi definida a tecnologia a ser empregada, isto é, pode ser um grupo motogerador a diesel ou gasolina, desde que atenda aos requisitos de confiabilidade e autonomia. Com isso, abre-se a possibilidade da aplicação de novos métodos (mais sustentáveis e eficientes), como o uso de geradores a hidrogênio verde (procedente de uma fonte limpa, renovável e de baixo impacto ambiental), algo não muito distante de um futuro a médio prazo, como mostrado no evento “Le Paris de l’hydrogène”, através da Figura 13 (Energy Observer, 2021).
Figura 13 – Torre Eiffel Iluminada por Hidrogênio Verde
Fonte: Energy Observer (2021)
Os resultados obtidos através das Tabelas 5, 6 e 7 são satisfatórios e contribuem para a conquista do objetivo proposto. Para tal, a RDC 50 e a NBR 13534 devem ser retificadas. A atualização periódica das normas ABNT é inevitável para que os novos projetos de engenharia sejam sempre elaborados respeitando os mais altos padrões de segurança, qualidade e confiabilidade, especialmente na era contemporânea, onde diversas tecnologias são desenvolvidas diariamente.
4.2. DISCUSSÃO
Este estudo restringiu-se às questões de natureza técnica, voltadas à engenharia elétrica, área do conhecimento cujos autores possuem competência. Contudo, sendo a ciência uma virtude multidisciplinar e interconectada, é de grande relevância a contextualização de um caso real no qual a medicina certamente se beneficia (ou se beneficiará) dos Sistemas de Energia Ininterrupta para Aplicações Críticas Hospitalares.
Como dito por GRINBERG (2016), a Cirurgia (ou Operação) de Jatene é um procedimento extremamente complexo, que visa o tratamento de uma cardiopatia na qual a criança nasce com as grandes artérias em lados opostos. Se não tratada, resulta em um risco de 90% de morte.
“(…) o procedimento consiste na inversão da posição da artéria aorta e da artéria pulmonar, colocando-as na posição correta, para que o sangue que passa pelo pulmão e é oxigenado seja distribuído pelo corpo da criança e permitindo que o cérebro e todos os órgãos vitais recebam oxigênio” (GRINBERG, 2016).
Esse procedimento foi desenvolvido pelo cirurgião Adib Domingos Jatene (1929-2014) e realizado com êxito pela primeira vez em maio de 1975. Ainda conforme a referência, Marcelo Jatene (doutor e filho de Adib) menciona que a cirurgia “Costuma ser uma operação trabalhosa e complexa, com tempo total de realização entre 5 e 6 horas” (JATENE apud GRINBERG, 2016). Sendo assim, os sistemas SEGLA e SEIAB propostos mostram-se extremamente importantes para a sua realização, devido à complexidade, criticidade e longa duração. Em hipótese alguma o fornecimento de energia pode ser interrompido durante tal procedimento.
É possível citar dois casos recentes onde o procedimento de Jatene foi executado no Brasil. No primeiro, uma criança que nasceu no Hospital das Clínicas da UFMG/Ebserh foi submetida e teve alta (NORMAND, 2021). No segundo, um recém-nascido de 12 dias também passou pelo procedimento, no Hospital Municipal de Araguaína, Tocantins: foi também um sucesso. (BENEVIDES, 2022). Certamente as condições laborais corroboram com o trabalho do corpo médico, os verdadeiros responsáveis pelo êxito em ambos os relatos.
Curiosamente, além de desenvolver a técnica discorrida acima, Adib Jatene foi o ministro da saúde responsável pela Portaria do Ministério da Saúde n° 2662 de 22/12/1995, documento este que obriga o seguimento da NBR 13534 (naquele tempo considerando a última publicação, também datada de 1995) em novos projetos de engenharia, reforma ou ampliação de EASs, como mencionado no Artigo 1º. A ideia da criação de padrões para as EASs surgiu há 28 anos e se desenvolveu com o passar do tempo até ser revisada (a ideia de energia ininterrupta) neste artigo.
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Como executado neste trabalho, o engenheiro é também o profissional responsável por questionar, avaliar e estudar as normas existentes, defender seus pontos de vista (com base em sua competência teórica adquirida ao longo da graduação e experiência), discutir melhorias e garantir a total operacionalidade de suas criações.
O trabalho atingiu seu objetivo geral proposto, pois obteve êxito em interpretar e propor a revisão da RDC 50 e da NBR 13534 (em “4.1. Resultados”). Mostrou que os Sistemas de Energia Ininterrupta para Aplicações Críticas Hospitalares propostos são de fato uma necessidade real, conforme discorrido durante a revisão do Estado da Arte e reafirmado no decorrer do debate (em “4.2. Discussão”).
Além da competência dos autores, o orientador foi decisivo para a coordenação e estruturação do estudo, através dos feedbacks e reuniões. O know-how da Air Liquide Brasil foi uma peça chave, por intermédio dos colaboradores André Kovatch e Ricardo Mata, que contribuíram com suas experiências e conhecimentos da área de Healthcare, possibilitando novas perspectivas para o artigo.
Como sugestão para futuros estudos, é entendida a necessidade de continuar com a revisão da NBR 13534, acrescentando e adequado para as EASs os itens referentes à iluminação de interiores, bem como sobre os Sistemas de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA), representados respectivamente pelas normas NBR 5413 e NBR 5419. Deste modo, a estrutura normativa proposta na metodologia será atendida e o Comitê Brasileiro de Eletricidade (ABNT/CB-03) receberá conteúdo técnico de alta relevância para as discussões e ações futuras.
Conclui-se que o seguimento da regulamentação nacional aplicável é indispensável para qualquer atividade, seja qual for a área de atuação. Todavia, essa deve ser sempre atualizada e revisada, pois um regimento obsoleto é omisso e perde sua eficácia de forma proporcional ao tempo desde sua última revisão.
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¹David Ribeiro de Freitas
Discente do Curso Superior de Engenharia Elétrica da Universidade São Judas Tadeu
E-mail: davidribeiro99@outlook.com
²Victor Martins Isique
Discente do Curso Superior de Engenharia Elétrica da Universidade São Judas Tadeu
E-mail: victor.m.isique@gmail.com
³Rafael Nunes da Silva
Docente do Curso Superior de Engenharia Elétrica da Universidade São Judas Tadeu
E-mail: rafael.nunes@saojudas.br