Projeto de Instalação Hospitalar: Hospital Nanshan de Shenzhen

Armários de Controle PLC em Aplicações Hospitalares: Funções e Implementações Críticas

Cenários de Aplicação Essenciais

A. Sistemas de Suporte à Vida

Controle de Gases Medicinais

• Função: Regula as pressões de oxigênio ($O^2$), óxido nitroso ($N^{2}O$), e sistemas de vácuo dentro da faixa de 0,4–0,55 MPa, garantindo que as flutuações de pressão permaneçam abaixo de 1%.
• Papel do PLC: Monitora as pressões das tubulações usando sinais de entrada analógicos (4 - 20 mA). Aciona alarmes se os limites de pressão (conforme especificado na EN ISO 7396 - 1) forem violados.
• Segurança: Permite o desligamento automático durante alarmes de incêndio para cumprir os padrões NFPA 99.

HVAC para OR/UTI

• Controle de Precisão: Mantém a limpeza do ar na Classe ISO 5, com temperatura variando de 20 a 24 °C e umidade relativa (UR) entre 40 e 60%.
• Lógica PLC: Implementa o controle de fluxo laminar acionado por acionamento de frequência variável (VFD), mantendo a velocidade do ar em 0,25 - 0,35 m/s. Monitora a pressão diferencial (DP) dos filtros HEPA.

B. Gerenciamento de Energia

Transferência de Carga Crítica

• Implementação: Inicia automaticamente o gerador em menos de 10 segundos quando ocorre uma falha na rede, de acordo com os requisitos UL 1008.
• Lógica PLC: Utiliza uma chave de transferência automática (ATS) de dupla fonte com comutação de transição fechada.

Mitigação de Harmônicos

• Solução: Filtros ativos controlados por PLC reduzem os harmônicos gerados por equipamentos de ressonância magnética (MRI) e tomografia computadorizada (TC) para menos de 5% de distorção harmônica total (THD).

C. Automação Laboratorial

Cabines de Biossegurança

• Controle: Mantém uma velocidade facial de 0,5 m/s enquanto ajusta dinamicamente a posição da janela.
• Registro de Dados: Armazena registros de operação que estão em conformidade com 21 CFR Parte 11.

Requisitos de Controle Especializados

Considerações EMC

Blindagem

• Gabinetes em conformidade com MIL - STD - 461G são usados em zonas de ressonância magnética (MRI) para garantir a compatibilidade eletromagnética (EMC).

Imunidade a Ruído

• Isolamento óptico é empregado para equipamentos de ECG/EEG para atender aos requisitos de imunidade a ruído da IEC 60601 - 1 - 2.

Projeto de Redundância

Arquitetura

• Utiliza CPUs duplas em espera ativa (SIL 3) para máquinas de diálise para garantir a continuidade operacional.

À Prova de Falhas

• Incorpora temporizadores watchdog com um tempo de failover inferior a 100 ms.

Benefícios Operacionais

Segurança do Paciente

• Evita erros na mistura de gases anestésicos por meio do controle de válvulas intertravadas.

Eficiência Energética

• Consegue uma redução de 30% no consumo de energia HVAC por meio de estratégias de ventilação baseadas na ocupação.

Otimização da Manutenção

• Emprega algoritmos preditivos para detectar o desgaste dos rolamentos da bomba por meio da análise de transformada rápida de Fourier (FFT) de vibração.

• Exemplos de Implementação

• Departamento	Modelo PLC	Configuração de E/S Chave
  Suítes de Cirurgia	Siemens S7 - 1500	16 AI (PT100), 32 DO (24 VCC)
  Farmácia	Allen - Bradley CompactLogix	Controle servo de 8 eixos
  Central de Esterilização	Omron NJ501	Robôs SCARA conectados por EtherCAT