UNIVERSIDAD DE MAGALLANES FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE ELECTRICIDAD PUNTA ARENAS

MONITOREO A DISTANCIA PLANTA OXIGENO HOSPITAL REGIONAL DE PUNTA ARENAS

CLAUDIO ENRIQUE ULLOA ASTORGA -2006-

UNIVERSIDAD DE MAGALLANES FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE ELECTRICIDAD PUNTA ARENAS

MONITOREO A DISTANCIA PLANTA OXIGENO HOSPITAL REGIONAL DE PUNTA ARENAS

TRABAJO DE TITULACION PRESENTADO EN CONFORMIDAD A LOS REQUISITOS PARA OBTENER EL TITULO DE: “INGENIERO EJECUCION ELECTRICIDAD”

PROFESOR GUÍA: SR. RUBÉN CARVALLO BARRIENTOS PROFESOR PATROCINANTE: SR. DAGOBERTO HERNANDEZ AGUILERA.

CLAUDIO ENRIQUE ULLOA ASTORGA -2006-

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo esta dedicado a Jessie y Paloma gracias por toda su paciencia y por darme fuerzas para seguir avanzando.

Quiero agradecer especialmente a la familia Ulloa Astorga y Diaz Barón sin su apoyo no lo hubiera logrado.

Quiero dar las gracias a don Álvaro Osorio N, Rubén Carvallo B, Dagoberto Hernández A, Alejandro Garay A, Directiva Hospital Regional de Punta Arenas, a mis compañeros de trabajo de la Unidad de Electrónica, a la Unidad de Informática, a mis compañeros de curso y profesores de Ingeniería Plan Especial.

CAPITULO 1: INTRODUCCION

CAPITULO 2: OXIGENO ELEMENTO VITAL

CAPITULO 3: PLANTA OXIGENO HOSPITAL DE PUNTA ARENAS

CAPITULO 4: ADQUISICION DE DATOS BASADA EN PC

CAPITULO 5: EQUIPAMIENTO DE LABORATORIO

CAPITULO 6: DESARROLLO DEL PROYECTO

CAPITULO 7: DESARROLLO EN AMBIENTE LABVIEW

CAPITULO 8: CONCLUSIONES

ANEXOS

i

INDICE Pagina RESUMEN……………………………………………………..…...……………………………..…..vi CAPITULO 1: INTRODUCCIÓN. 1.1

Antecedentes……………………………...………………….………………………………1

1.2

Objetivos del Proyecto……………………………………………….………………………2

CAPITULO 2: OXÍGENO ELEMENTO VITAL. 2.1

Introducción………………..………………………….…………………..…………..…......3

2.2

Funciones Respiratorias del Oxígeno……………….….………………………….…...….3

2.3

El Cerebro y la Falta de Oxígeno……………………..…….……….…………………...…3

2.4

Formas de Producir Oxígeno…………..……………..…….………………………………3

2.5

Equipo para Manejo Transporte y utilización de Gases...…………………………….…4

2.6

Peligros del Oxígeno………..………………………..…….………………………………..4

2.7

Detección de Fallas y Fugas.………………………..…….………………...…………..…4

2.8

Norma Vigente para el Oxígeno……………………..…….………………………….……4

2.9

Modelo PSA…………………..……………..…….………………………………….………4

2.10

Proceso de Separación del Oxígeno………………..…….……………………….………5

CAPITULO 3: PLANTA OXÍGENO HOSPITAL DE PUNTA ARENAS. 3.1

Estadísticas de Producción.………………..…………….…..……………….…...………..7

3.1.1

Producción Central de Oxígeno Septiembre 2003 a Marzo 2005……….……………...7

3.1.2

Producción de Oxígeno vs AGA Chile…………. …………………………………………7

3.2

Funcionamiento Planta de Oxígeno de Punta Arenas………………….……………......8

3.2.1

Sistema de Aire Comprimido…………….………….………………………………………8

3.2.2

Secadores y Generadores de Oxígeno……..…...…………………….…………………..8

3.2.3

Banco de Oxígeno para Respaldo………………………...…….………………...……….9

3.2.4

Suministro de Oxígeno a Hospital……………………………….…………..………..….10

3.2.5

Alarmas……………………………….…………………...…………………………………10

ii

3.3

Características de los Equipos..……………….………..……..…………….……………10

3.3.1

Generadores de Oxígeno……………………………….. ……….……………………….10

3.3.2

Compresores de Aire………………………………………….….………………………...11

3.3.3

Estanque de Aire 2m³ Central de Aire………………….………………………………...12

3.3.4

Analizador de Oxígeno Conspec P2259…………………….…………………..………13

3.3.5

Transductores de Equipo Analizador de Oxígeno Conspec…………………………...15

3.3.6

Secadores por Absorción………………….………………………………………………16

3.3.7

Sistema de Respaldo Control Automático Western……………………………………..17

3.3.8

Estanque Receptor de 2m³ para Aire Central Oxígeno…………………………………18

3.3.9

Estanque de 2m³ Oxígeno Limpio………………………………………...………………19

3.3.10 Compresor RIX……………………………………………………………………………...19 3.3.11 Bancos de Respaldo Planta de Oxígeno…………………………………………………20 3.4

Sistema Eléctrico Central de Oxígeno………………………………………………...….21

CAPITULO 4: ADQUISICIÓN DE DATOS BASADA EN PC. 4.1

Introducción………………………………………………………………………………….24

4.2

Transductores…...……………………………………………………………….………….25

4.3

Acondicionamiento de Señales……………………………………………………………25

4.4

Tarjeta de Adquisición de Datos…………………………………………………….........26

4.4.1

Configuración de Tarjetas de Adquisición con Labview………………………………..27

4.4.2

Componentes de Tarjeta de Adquisición de Datos……………………………………..27

4.4.2.1 Interfases…………………………………………………………………………………….27 4.4.2.2 Conjunto de Circuitos Entrada Análoga………………………………………………….28 4.4.2.3 Conversor Análogo Digital…………………………………………………………………28 4.4.2.4 Conversor Digital Análogo…………………………………………………………………28 4.4.2.5 Conjunto de Circuitos de Entrada Salida………………………………………….……..29 4.4.2.6 Conjunto de Circuitos del Contador……………………………………………………….29 4.4.3

Parámetros a medir en Tarjeta de Adquisición de Datos………………………………29

4.4.3.1 Numero de Canales………………………………………………………………………...29

iii

4.4.3.2 Razón de Muestreo…………………………………………………………………………29 4.4.3.3 Resolución………………………………………………...…………………………………30 4.4.3.4 Multiplexado…………………………………………………………………………………31 4.4.3.5 Rango………………………………………………………………………………………...31 4.4.3.6 Ganancia…………………………………………………………………………………….32 4.4.3.7 Canales de Salida Análoga………………………………………………………………..32 4.4.3.8 Entradas y Salidas Digitales……………………………………………..………………..32 4.4.3.9 Tiempos de Entrada y Salidas…………………………………………………………….32 4.4.3.10 Ancho de Código………………………………………………………………………….32 4.4.3.11 Ruido……………………………………………………………………………………….33 4.4.4

Conexiones Entradas Análogas…………………………………………………………...33

4.4.4.1 Modo Diferencial…………………………………………………………………………….33 4.4.4.2 Modo RSE……………………………………………………………………………………33 4.4.4.3 Modo NRSE…………………………………………………………………………….……33 4.4.4.1 Configuración Diferencial…………………………………………………………………..34 4.4.4.2 Configuración Unipolar RSE……………………………………………………………….34 4.4.4.3 Señal NRSE…………………………………………………………………………………35

CAPITULO 5: EQUIPAMIENTO DE LABORATORIO. 5.1

Introducción………………………………………………………………………………….36

5.2

Módulos de Acondicionamiento 5B42………………………………………………..…...36

5.3

Backplanes 5B01………………………………………………………………………...….38

5.4

Adaptador de Conexiones SC-2050…………..……………………………………….….39

5.5

Tarjeta Adquisición de Datos NI-PCI 6025E…………………………………..…………40

5.5.1

Modo de Entrada……………………………………………………………………………42

5.5.2

Diagrama de Distribución de Pines Tarjeta 6025E……………………………………...43

5.5.3

Salidas Análogas y Digitales Tarjeta 6025E……………………………………………..44

5.6

Block de Conexiones CB-50……………………………………………………………….45

5.7

Alarmas de Salida…………………………………………………………………………..46

iv

CAPITULO 6: DESARROLLO DEL PROYECTO. 6.1

Introducción…………….…………………………………………………………...……….47

6.2

Instalación y Configuración del Hardware………………………………….……..………47

6.2.1. Canales de Entrada…………………………………………………………………………47 6.2.2. Parámetros de Pureza de oxígeno ……………………………………………………….49 6.2.3. Parámetro de Dióxido de Carbono……………………………...………………….……..50 6.2.4. Parámetros de Monóxido de Carbono…………………………………………..………..50 6.2.5. Canales de Salida Alarmas………………………………………………………………..53

CAPITULO 7: DESARROLLO EN AMBIENTE LABVIEW 7.1

Introducción………………………………...………………………………………………..55

7.2

Labview Integrado a Redes y Web………………………………………………………..56

7.3

Programa…………………………………………………………….……………………….57

7.3.1

Panel Frontal………………………………………………………………………………...57

7.3.2

Diagrama de Bloques………………………………………………………………………58

7.3.2.1 Adquisición Canales de Entrada…………………………………………………………..58 7.3.2.2 Almacenamiento de Datos…………………………………………………………………59 7.3.2.3 Canales de Salida de Alarma……………………………………………………………...61 7.3.2.4 Publicación de Pagina de Panel de Control Vía Internet……………………………….62 7.4

Mejoras al Proyecto…………………………………………………………………………63

CAPITULO 8: CONCLUSIONES. Conclusión………………………………………………………………...................................64-65

ANEXOS. A

Cuadro de Valores Empresa ETT…………………………………………………………66

A.1

Propuesta Nº1……………………………………………………………………………….66

A.2

Propuesta Nº2……………………………………………………………………………….66

B

Distribución Equipos Planta de Oxígeno………………………………………………....67

v

BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………….……………………..68

vi

RESUMEN

El presente trabajo comprende el monitoreo a distancia de la planta generadora de oxígeno del Hospital Regional de Punta Arenas. El recinto hospitalario actualmente posee una planta de oxígeno, pero sin contar con la infraestructura necesaria en el ámbito de la adquisición electrónica en forma remota de los datos para dar una oportuna respuesta ante cualquier situación o problema acontecido en la generación y distribución de oxígeno clínico desde la planta generadora hasta las distintas unidades de recepción hospitalarias tales como Uci, Pabellón, Pediatría, Neonatología, etc. Para el desarrollo del proyecto se analizará la adquisición de datos y el traspaso de la información de una variable de tipo análoga a una variable de tipo digital para ser comprendida por el funcionario técnico a cargo del proceso. El objetivo del proyecto es monitorear tres tipos de señales diferentes agregándose otras según sea el requerimiento futuro de la planta generadora. .

1

1.1

ANTECEDENTES. En septiembre del año 2003, se instaló en el recinto del Hospital Regional de Punta

Arenas la planta generadora de Oxígeno, obedeciendo el requerimiento del Servicio de Salud de Magallanes de obtener en forma propia el aire medicinal. A su vez la instalación de la planta de oxígeno permitió bajar los costos que, hasta ese momento se efectuaba a proveedor externo; el cual proveía el vital elemento mediante la instalación de un estanque criogénico emplazado en el recinto hospitalario. La construcción de la planta de Punta Arenas tomó por experiencia, lo ocurrido en el Hospital Carlos Van Buren de Valparaíso, la que fue instalada en 2002. Con su implementación se pudo comprobar que producir oxígeno por ellos mismos les costaría alrededor de $100 el metro cúbico cuando se estaba pagando $700 el metro cúbico. En el caso de Punta Arenas y Coyhaique el precio alcanza hasta $1000 el metro cúbico, por razón de que el flete encarece los costos. En el caso del Hospital Carlos Van Buren lo que incentivó a realizar el proyecto fue que reduciría los gastos de oxígeno en un 80%. Indica el Hospital que como promedio se esta ahorrando entre 12 y 14 millones de pesos mensuales, descontando el valor del mantenimiento del equipo. La planta generadora de Punta Arenas, trabaja bajo norma PSA, y produce 280 litros/hora con lo cual satisface la actual demanda del recinto hospitalario, que se compone de 148 tomas murales de oxígeno y 143 tomas de vacio. Además debe entregar una pureza de oxígeno de 93%±3%, sin fluctuaciones por efecto de presión. La planta se encuentra emplazada al interior del recinto hospitalario con una superficie construida de 65,86 mt², y la administración depende de la jefatura de servicios generales del Hospital Regional. Los recursos humanos asociados comprenden un supervisor y tres operadores en turnos rotatorios, con lo cual la planta se mantiene bajo supervisión constante las 24 horas.

2

1.2

OBJETIVO DEL PROYECTO. Dotar a la planta generadora de Oxígeno del Hospital Regional de Punta Arenas de un

sistema electrónico de adquisición de datos mediante software Labview, para entregar la información en línea de los niveles de la planta al operador o supervisor, logrando una mejora en el tiempo de respuesta y resolutividad en caso de falla. Además el sistema electrónico se proyectará para verificar los parámetros de: •

Cantidad de Oxígeno puro en estanque de entrega.

•

Cantidad de Dióxido de Carbono presente en estanque de entrega.

•

Cantidad de Monóxido de Carbono presente en estanque de entrega.

El proyecto además deberá entregar señales de alarma, las que comprenderán: •

Aviso a celular de operador.

•

Aviso sonoro (Bocina de Alarma 24 Volts).

•

Aviso visual (Baliza de Alarma 24 Volts).

•

Aviso página Web (Mediante pagina Web de Hospital Regional).

3

2.1.

INTRODUCCION. El ser humano vive sumergido en un mar de aire. Sin él, la vida no sería posible ya que

es un recurso natural indispensable para el desarrollo de la vida en la tierra. De los gases que lo componen, el oxígeno resulta imprescindible para el mantenimiento de las funciones vitales del hombre. A continuación se nombra sus características principales. •

Definición: Elemento químico gaseoso, incoloro, inodoro e insípido.

•

Símbolo químico: O.

•

Formula química: O2.

•

Peso atómico: 15,9994.

•

Numero atómico: 8.

•

Densidad a 0º c y 101,3 kPa: 1.429 g/l.

2.2

FUNCIONES RESPIRATORIAS DEL OXÍGENO. El sistema respiratorio realiza dos funciones fundamentales para la vida: el transporte de oxígeno del ambiente hasta la sangre y el dióxido de carbono desde la sangre al exterior del cuerpo. Estas dos funciones son inversas.

2.3

FORMAS DE PRODUCIR OXÍGENO. En la producción de oxígeno medicinal, en Chile, se conocen dos formas:

1.

Licuefacción.

2.

Tamizaje Molecular.

2.4

EQUIPO PARA MANEJO TRANSPORTE Y UTILIZACIÓN DE LOS GASES. Los cilindros de alta presión para gases comprimidos son envases de aceros de calidad especial, fabricados sin uniones soldadas y tratados térmicamente para optimizar sus propiedades de resistencia y elasticidad. Estos cilindros son cargados a alta presión, comprimiendo el gas en el reducido espacio interior del cilindro.

4

2.5

PELIGROS DEL OXÍGENO.

1.

Normalmente se respira una mezcla de gases que contiene un 21% de oxígeno y 78% de nitrógeno y un 1% de otros gases.

2.

El Oxígeno es que es un gas oxidante por su propia naturaleza.

2.

El Oxígeno en contacto directo con la materia orgánica se inflama.

2.6

DETECCIÓN DE FALLAS Y FUGAS. INDICADORES:

1.

Manómetros con baja lectura.

2.

Silbidos ininterrumpidos.

3.

Conectores mal instalados.

4.

Fugas por conexión.

5.

Redes en mal estado.

2.7

NORMA VIGENTE PARA EL OXÍGENO.

2.7.1

NCh. Nº 2196 para gases comprimidos, redes de distribución y requisitos para su construcción y funcionamiento.

2.7.2

Norma canadiense CAN/CSA-Z305.6-92. Norma de parámetros de gases que se utiliza como estándar en las platas generadoras

del país, consta esta norma de los siguientes parámetros: 1.

93% Vol. /Vol. pureza.

2.

CO