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Tableros de Aislamiento Eléctrico Uso Hospitalario (Según Norma IEC 60364-7-710 ó UL1047)

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Tableros de Aislamiento Eléctrico Uso Hospitalario (Según Norma IEC 60364-7-710 ó UL1047)

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Alcance: Transformadores de

energía eléctrica.

TRANSFORMANDO ENERGÍA EN SOLUCIONES

En SUNTEC queremos establecer una relación de confianza con nuestros clientes, utilizando materiales nuevos y de calidad. Comprometido con el respaldo y cumplimiento en

nuestras entregas, con un enfoque de contribución activa y voluntaria al mejoramiento social, económico y ambiental.

SUNTEC una compañía en la que puede confiar, avalada en las certificaciones:

Alcance: Diseño, fabricación y comercialización de transformadores secos y sumergidos en líquido aislante. Reparación y mantenimiento de transformadores en fábrica, en sitio y servicios en campo.

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Certificado deConformidad

CSR - CER420378CSC-0185-1OS - CER328980SA - CER328978

SC 241-1

Nuestros productos son diseñados bajo el cumplimiento de normas nacionales e internacionales.

INENCOVENIN

Alcance: Certificación de conformidad de producto para transformadores y cumplimiento del Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas (RETIE).

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Para comprender el efecto de la electricidad en el cuerpo humano, es necesario considerar que el cuerpo al estar expuesto a una diferencia de tensión, se convierte en una resistencia que hace parte de un circuito eléctrico. Esta diferencia de tensión proviene de los equipos médicos que funcionan con electricidad y están en contacto con el paciente. Estos equipos médicos pueden estar en contacto con la piel ó internamente con los órganos en los diferentes procedimientos médicos al que puede ser sometido el paciente.

La diferencia de tensión aplicada al paciente por los instrumentos médicos en conjunto con la resistencia del cuerpo y la impedancia del circuito de alimentación de los instrumentos, condicionan la corriente que circula a través del cuerpo que en definitiva es la causa de los efectos nocivos sobre el cuerpo humano. De acuerdo a lo anterior, la corriente que circulará a través del cuerpo del paciente dependerá principalmente de la diferencia de tensión del equipo conectado a él y la resistencia eléctrica del cuerpo. Dicha resistencia estriba de la condición física del paciente, el área de contacto en el cuerpo, la masa corporal y la humedad. Por esta razón las zonas donde existe mayor riesgo son al interior del cuerpo donde los fluidos corporales están presentes y los trayectos de circulación de corriente pueden ser más cortos. Los síntomas de la circulación de corriente dependen de su magnitud y puntos de circulación a través del cuerpo, estos efectos son:

• Estimulación eléctrica del tejido excitable (nervio y músculo).

• Calentamiento del tejido y quemaduras.

• Daño del tejido.

Para un paciente existe mayor riesgo debido a que puede estar en condición de indefensión y no manifestar inmediatamente alguna señal de peligro porque puede estar circulando a través de sus órganos muy pequeñas corrientes afectándolos gravemente.

El esquema a continuación representa la conexión eléctrica entre un equipo médico y un paciente. En este caso el circuito secundario del transformador tiene uno de sus conductores referenciado a tierra, dicho conductor es el neutro del circuito secundario. Cuando el conductor L1 (fase) esta en contacto con el paciente por alguna falla interna del equipo médico, la corriente que circula a través de él solo esta limitada por su resistencia, la cual dependiendo de su condición puede llegar a ser de 1000 ohmios. Con esta resistencia la corriente a través de su cuerpo es 120V / 1000 ohmios = 0.12A, es decir, 120mA. Esta magnitud de corriente es peligrosa para la integridad física del paciente; aunque también debe considerarse el personal médico involucrado ya que ellos también están en contacto con los equipos eléctricos y los pacientes, haciendo puente para la circulación de pequeñas corrientes de fuga y estando en riesgo potencial.

Esquema eléctrico de la circulación de corrientes a través del paciente cuando uno de los conductores secundarios esta referenciado a tierra.

Sistemas Eléctricos Aislados en Areas Críticas de Hospitales

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Con el fin de detectar potenciales corrientes de fuga a tierra que pueden ser peligrosas para el paciente, es necesario la disposición de un tablero de aislamiento para uso hospitalario, que se compone principalmente de un transformador de aislamiento certificado para tal fin, un monitor de aislamiento para la detección de pequeñas corrientes de fuga a tierra y sus elementos de protección contra corto circuito.

A mayor número de circuitos y conductores que hacen parte del secundario del transformador, mayor será el valor de capacitancias en paralelo y por lo tanto la corriente de fuga a tierra se incrementa. Considerando esto, es recomendable instalar los tableros de aislamiento muy cerca de los puntos de conexión de la carga y establecer un número reducido de circuitos con el objetivo de mantener la corriente de fuga a tierra tan baja como sea posible.

A continuación se analiza el esquema, donde ninguno de los conductores secundarios esta referenciado a tierra. En este caso la capacitancia a tierra de la red secundaria es muy importante porque al estar conectada en serie con la resistencia del paciente incrementa el valor de la impedancia a tierra limitando de cierto modo la corriente de fuga. Entonces un transformador de aislamiento con baja capacitancia a tierra y conductores secundarios no referenciados a tierra, proporcionan un medio no ideal para el incremento de las corrientes de fuga. Si adicionalmente se dispone de un elemento que mida la corriente de fuga a tierra ó mida baja resistencia a tierra, con alarma cuando se supere cierto valor, se tendrán condiciones controladas para alertar al personal responsable y de esta manera se tomen medidas oportunas cuando se presente el riesgo. Este equipo de medida es el monitor de aislamiento de línea (LIM - Line Isolation Monitor), el cual además de medir una condición de bajo aislamiento de una línea a tierra, tiene una alarma visual y sonora la cual puede ser silenciada en cualquier momento, pero su alarma visual no se desactiva hasta que la situación de riesgo haya sido superada.

El tablero de aislamiento para uso hospitalario integra: el transformador de aislamiento certificado para uso hospitario, el monitor de aislamiento y sus elementos de protección contra corto circuito. Cabe anotar que los interruptores presentes en el tablero de aislamiento no estan en condición de detectar muy bajas corrientes de falla (del orden de miliamperios) y por esto solo actuan cuando la impedancia entre ambas líneas es tan baja que se incrementa la corriente a través de ellos a niveles de corto circuito.

Debido a lo anterior, el tablero de aislamiento para uso hospitalario incluye un monitor de aislamiento, el cual es un dispositivo que mide la corriente de fuga a tierra en miliamperios (según norma UL1047) ó una baja resistencia de fuga a tierra en kilo ohmios (según norma IEC 60364-7-710). Sin embargo el monitor de aislamiento no limita, ni desconecta el circuito, solo da una señal de alarma para que la situación sea conocida y atendida. La razón es la prioridad que se da a la continuidad del servicio ya que hay equipos médicos de soporte vital que no pueden ser desconectados.

Esquema eléctrico de la circulación de corrientes a través del paciente cuando los conductores secundarios no estan referenciados a tierra.

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Las funciones del monitor de aislamiento son:

• Alertar sobre condiciones de fuga a tierra que pueden ser potencialmente peligrosas.

• Medir e indicar la resistencia entre línea y tierra ó la corriente de fuga a tierra según sea la norma aplicable.

• Emitir una alerta audible y visual cuando son superadas las condiciones seguras, sin embargo la alarma audible puede ser silenciada en cualquier momento aún en condición anómala, pero la alarma visual no se desactiva hasta que se retorne a valores seguros de aislamiento.

• Enviar una señal de alarma, en situación anómala a dispositivos remotos conectados a él.

A continuación presentamos el tablero de aislamiento marca Suntec con sus componentes:

En secciones posteriores ampliamos la información sobre las especificaciones técnicas de los tableros de aislamiento marca Suntec y las diferencias constructivas entre las normas IEC y UL.

Transformador de aislamiento certificado para uso hospitalario.

Encerramiento grado de protección IP20 en lámina de acero protegido con pintura eléctrostática.

Interruptor primario del transformador.

Anunciador de alarma local o remoto. (anunciador remoto no se ubica al interior del tablero, se suministra para su instalación externa).

Tableros de Aislamiento Eléctrico Uso Hospitalario 5

Interruptores de circuitos secundarios.

Monitor de aislamiento.

Barra de tierra para referencia de circuitos secundarios.

Tapa frontal desmontable en acero inoxidable No. 304 con acabado pulido y puerta auxiliar para acceso a interruptores .

Tapas removibles con knock outs de 1/2" y 3/4" en las carassuperior e inferior

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Debido a los riesgos que representa la electricidad en los seres vivos y más aún en personas que reciben una atención médica donde pueden estar sometidos a intervenciones o procedimientos en los cuales se utiliza equipo electromédico, se deben tomar las medidas necesarias para reducir estos riesgos.

En un centro médico, un paciente es vulnerable porque puede circular a través de su cuerpo muy bajas corrientes (del orden de miliamperios) que pueden poner en riesgo su integridad física debido a su incapacidad de reacción por un estado de inconciencia o por su estado clínico. Por esta razón, se debe disponer de un tablero de aislamiento eléctrico, diseñado especialmente para reducir los riesgos por electrocución y con un elemento de medida que alerte sobre una condición de bajo aislamiento a tierra o circulación de pequeñas corrientes de fuga las cuales se miden a través de un dispositivo llamado monitor de aislamiento.

Según establece para Colombia el Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas (Resolución No. 90708 de Agosto 30 de 2013 del Ministerio de Minas y Energía), en su sección 28.3.2, es necesario proveer un sistema de potencia aislado no puesto a tierra denominado IT para las siguientes áreas médicas identificadas como críticas:• Quirófanos.• Salas de cirugía.• Salas de neonatología• Unidades de cuidados intensivos• Unidades de cuidados especiales.• Unidades de cuidados coronarios.• Salas de partos.• Laboratorios de cateterismo cardíaco.• Laboratorios angiográficos.• Salas de procedimientos intracardiacos.• Áreas donde se manejen anestésicos inflamables (área peligrosas).

En general el numeral 28.3.2 del RETIE establece que estos sistemas de potencia aislados aplican a “…..los inmuebles dedicados exclusivamente a la asistencia médica de pacientes, como a aquellos dedicados a otros propósitos pero en cuyo interior funcione al menos un área para el diagnóstico y cuidado de la salud, sea de manera permanente o ambulatoria. Igualmente, aplica a clínicas odontológicas, centros de salud y en general aquellos lugares en donde el paciente sea sometido a procesos invasivos con equipos electromédicos”.

Con los requisitos previamente descritos se tienen identificadas las áreas donde se requiere un sistema de potencia aislado (no puesto a tierra), el cual se cual se compone de:

• Conductores especiales de muy bajas corrientes de fuga a través de sus aislamientos.

• Transformador de aislamiento certificado para uso hospitalario.

• Un monitor de aislamiento para detección de fallas a tierra en el menor tiempo posible.

• Interruptores en el secundario del transformador para protección de corto circuito.Todos estos componentes deben estar contenidos y protegidos en un tablero eléctrico cuyas restricciones se incluyen en RETIE.

En los sistemas de aislamiento para uso hospitalario, donde la vida es prioridad, la continuidad del servicio es indispensable, por esta razón los elementos que componen el tablero de aislamiento como el transformador, deben soportar condiciones de sobrecarga y el monitor de aislamiento sirve como elemento de supervisión y alerta sin que se dé la interrupción del servicio y la situación sea manifiesta para tomar los correctivos inmediatos, sin necesidad de suspender los servicios vitales.

Sistemas de Potencia Aislado en Hospitales

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Clasificación de Recintos Médicos de acuerdo a Norma IEC 60364-7-710

La norma IEC 60364-7-710:2002 establece la siguiente clasificación por grupos de recintos médicos de acuerdo al tipo de instalación y los procedimientos a realizar en un determinado lugar:

GRUPO 0

GRUPO 1

GRUPO 2

Recinto médico donde no se utilizan equipos conectados a una red eléctrica.

Recinto médico donde se utilizan equipos eléctricos conectados a una red eléctrica destinados a ser utilizados como se describe a continuación:

• Externamente al cuerpo del paciente.• En cualquier parte del cuerpo, salvo como establece el numeral 710.3.7 de la norma IEC 60364-7-710:2002, es decir los recintos incluidos en el grupo 2.

Recinto médico con equipos destinados a ser utilizados en aplicaciones tales como procedimientos intracardiacos, quirófanos y tratamiento de vital importancia donde la discontinuidad (fallo) de la alimentación puede causar peligro para la vida.

El anexo B de la norma da algunos ejemplos de los recintos clasificados como grupo 2:

• Salas de anestesia.• Salas de operaciones.• Salas de preparación de operación.• Sala de recuperación.• Sala de cateterismo cardíaco.• Sala de cuidados intensivos.• Sala de examen angiográfico.• Habitaciones de bebes prematuros.

En la norma IEC 60364-7-710:2002, las condiciones más exigentes de seguridad se encuentran en recintos médicos clasificados como grupo 2. La sección 710.413.1.5 de dicha norma describe el Sistema Medico IT ó Sistema de Potencia Aislado, el cual es aplicable a locaciones médicas clasificadas en el grupo 2.

En locaciones médicas grupo 2 se requiere un monitor de aislamiento para detección de fallas a tierra (sección 710.413.1.5 de la norma) y un transformador (sección 710.512.1.6 de la norma) para mejorar las condiciones de aislamiento en los circuitos secundarios del sistema. El Sistema IT descrito se caracteriza porque ninguno de los conductores secundarios del transformador de aislamiento está conectado a tierra, es decir, no se dispone de un conductor de neutro.

La norma IEC 60364-7-710:2002 (Requirements for special installations or locations - Medical locations) aunque se trata de una norma de instalación eléctrica, describe los componentes que deben integrar un sistema de aislamiento hospitalario, tales como, el transformador de aislamiento con certificado de conformidad bajo la norma IEC 61558-2-15:2011 (Particular requirements and tests for isolating transformers for the supply of medical locations) y el monitor de aislamiento con certificado de conformidad bajo la norma IEC 61557-8:2014 (Insulation monitoring devices for IT systems). La norma IEC 61558-2-15 especifica los requisitos que debe cumplir el transformador de aislamiento para uso hospitalario e incluye la descripción del encerramiento como componente del transformador.

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Tablero de Aislamiento para Uso Hospitalario

I. Tableros de Aislamiento para Uso Hospitalario según norma IEC 60364-7-710:2002 (Requirements for Special Installations or Locations - Medical Locations)

Descripción de Componentes del Tablero de Aislamiento para Uso Hospitalario Según Norma IEC y RETIETransformador de aislamientoAsí como lo especifica la norma IEC 60364-7-710, nuestro suministro cumple la norma IEC 61558-2-15 (Particular requirements and tests for isolating transformers for the supply of medical locations), tiene bajas corriente de fuga a tierra (<0.5mA) y devanado secundario aislado de tierra (no aterrizado). El secundario no se aterriza para permitir la detección de baja resistencia de fuga a tierra a través del monitor de aislamiento. El transformador de aislamiento no debe ser de potencia menor a 0.5 kVA ni mayor a 10 kVA y su tensión secundaria no deben superar los 250 Vac. Adicionalmente, el transformador junto con los demás componentes del tablero está en capacidad de suministrar el 150% de su capacidad nominal con el fin de permitir grandes fluctuaciones por picos de demanda que puedan requerirse en instantes de emergencias médicas.

Monitor de aislamientoNuestro suministro cumple la norma IEC 61557-8 (Insulation monitoring devices for IT systems), con las siguientes funciones:

• Detección de fallas a tierra en el menor tiempo posible (alarma de baja resistencia entre línea y tierra menor a 50 kΩ, configurable por programación en un rango de 50kΩ a 500 kΩ).• Indicación de temperatura en los devanados del transformador por lectura de sensores Pt100.• Medición de corriente de línea en el devanado secundario del transformador para detección de sobrecarga en el sistema. El sistema cuenta con un transformador de corriente cuya relación de transformación es acorde a la corriente nominal en secundario del transformador e indicación digital del valor medido.• Activación de alarma visual y sonora cuando alguna de las anteriores condiciones de control es superada.• Indicación digital del valor de resistencia e impedancia entre línea y tierra.• Señalización de alarma visual y sonora con señal luminosa. Este elemento puede integrarse al tablero o puede estar ubicado en un lugar remoto de acuerdo a las necesidades del usuario.• Verificación del funcionamiento de las señales de alarma con botón de prueba.

Interruptores automáticosNuestro suministro provee interruptores automáticos para protección contra corto circuito en lado primario y secundario del transformador, con adecuada coordinación para evitar el disparo accidental del interruptor primario por una falla en los circuitos secundarios.

Tablero de distribuciónEl tablero eléctrico de distribución es conforme con los requerimientos RETIE e IEC para esta aplicación. Estos pueden ser para empotrar en muro o montaje en pedestal de acuerdo con la necesidad del cliente. Se proveen con tapa frontal en acero inoxidable para permitir su limpieza sin deterioro y garantizar las condiciones de asepsia y presentación que requieren este tipo de instalaciones.

ConductoresSon especiales y adicionalmente con muy buen aislamiento para garantizar las corrientes de fuga tan baja como pueda ser posible. Dicho aislamiento tiene la propiedad de no perder sus cualidades con la temperatura normal de trabajo y el paso del tiempo.

SUNTEC ofrece dos soluciones alternativas para dar cumplimiento a los estándares de seguridad establecidos por las normas aplicables a las instalaciones eléctricas hospitalarias según se describe en RETIE.

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Transformador de aislamiento

• Transformador monofásico de aislamiento con devanados en cobre, potencias 3, 5, 7.5 y 10 kVA.• Tensión de entrada menor a 600 Vac y tensión de salida menor a 250Vac (de acuerdo con IEC 60364-7-710:2002). • Las tensiones de entrada y salida son a solicitud del cliente.• Capacidad permanente del 150% de su capacidad nominal.• Muy bajas corriente de fuga a tierra.• Bajas pérdidas en el transformador.• Aislamiento del transformador clase H.• Pantalla electrostática entre devanado primario y secundario.• Baja temperatura de operación del transformador respecto a su clase térmica (Elevación de 80ºC).• Bajo nivel de ruido (menor o igual a 35 dB).• Baja corriente de vacío (menor a 3% de la corriente nominal).• Regulación del transformador menor al 5% del voltaje nominal.• Baja corriente inrush (menor o igual a 8 veces la corriente nominal).

Monitor de aislamiento

• Medida de corriente a la salida del transformador, por medio de transformador de corriente, conforme con norma.• Medida de temperatura por medio de sensores PT100 en las bobinas del transformador.• Detección de falla a tierra en el menor tiempo posible, por medida de resistencia (menor a 50 kΩ configurable hasta 500 kΩ).• Indicación visual y sonora cuando se supera las condiciones de carga, temperatura o resistencia de aislamiento a tierra.• Indicación visual, a través de display digital, de las variables medidas (resistencia de fuga a tierra, impedancia de fuga a tierra, temperatura en los devanados del transformador y corriente de línea en el secundario).• Anunciador de alarma para instalación local ó remota.

Tablero eléctrico

• Tapas removibles superior e inferior, con knock outs de ½" y ¾" con el propósito de facilitar el montaje al momento de la instalación.• Tablero de protección en acero laminado en frío, tratado y protegido contra corrosión con pintura electrostática.• Interruptor primario en caja moldeada, con selectividad para evitar el disparo accidental por fallas en circuitos secundarios. • Ocho interruptores bipolares de 20 amperios para circuitos independientes.• Capacidad de expansión hasta 16 interruptores bipolares en el tablero (8 adicionales a los suministrados).• Diseño del tablero apto para empotrar en muro o montaje en soporte tipo pedestal, de acuerdo con requerimiento de la instalación.• Barra interna de conexión a tierra para los circuitos del sistema.• Tablero grado de protección IP20 conforme con RETIE (sección 20.23).• Tapa frontal en acero inoxidable para mejorar las condiciones de asepsia y presentación.• Bajo pedido, posibilidad de puerto de comunicación RS-485 para supervisión remota del tablero.• Bajo pedido, módulo de localización de falla.

Características de los Tableros de Aislamiento bajo Norma IEC 60364-7-710 (2002):

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II. Tableros de Aislamiento para Uso Hospitalario según norma UL 1047:2015 (Isolated Power Systems Equipment)

Transformador de aislamiento

De acuerdo con el requerimiento de la norma UL1047, nuestro transformador cumple la norma UL 5085-1 (General Requirements) y UL 5085-2 (Standard for Low Voltage Transformers), tiene bajas corriente de fuga a tierra y devanado secundario aislado de tierra (no aterrizado). El secundario no se aterriza para permitir la detección de corrientes de fuga a tierra a través del monitor de aislamiento. Según requisito RETIE (sección 28.3.2 - literal H), el transformador de aislamiento no debe tener una potencia menor a 0.5 kVA ni mayor a 10 kVA y su tensión secundaria no debe superar los 250 Vac. Adicionalmente, el transformador junto con los demás componentes del tablero está en capacidad de suministrar de forma permanente el 150% de su capacidad nominal con el fin de permitir grandes fluctuaciones por picos de demanda que puedan requerirse en instantes de emergencias médicas.

Monitor de aislamiento

Como es requisito de la norma UL1047, los componentes en el tablero de aislamiento deben cumplir individualmente los requisitos de las normas particulares allí referenciadas. Por este motivo, nuestro suministro cumple la norma UL1022 (Line Isolation Monitors) con las siguientes características:

• Pantalla digital de dos dígitos y gráfico de barras de tres colores para la lectura e indicación de corrientes de fuga.• Indicaciones de alarma visual y audible, así como LED azul para anunciar que el monitor se está calibrando.• Botón de prueba y autocalibración.• Alarma de falla con un nivel de corriente igual a 5 mA.• Disponibilidad de conexión con indicadores remotos, con o sin pantalla digital.• Fusibles internos para protección del equipo.

A continuación se mencionan los demás componentes que hacen parte del tablero hospitalario según norma UL 1047 y RETIE, cuya descripción, funcionalidad y características son las mencionadas en la sección I. :

• Interruptores automáticos (UL489 - Molded-Case Circuit Breakers, Molded-Case Switches, and Circuit-Breaker Enclosures).• Tablero de distribución (RETIE 20.23 - Tableros eléctricos).• Conductores (Thermoset-Insulated - UL 44).• Barras de conexión a tierra (Grounding and Bonding Equipment - UL 467).• Paneles para interruptores (Panelboards - UL 67).

Descripción de componentes del Tablero de Aislamiento para uso Hospitalario según

Norma UL y RETIE

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Características de los Tableros de Aislamiento bajo Norma UL 1047:2015

Transformador de aislamiento• Transformador monofásico de aislamiento con devanados en cobre, potencias 3, 5, 7.5 y 10 kVA.• Tensión de entrada menor a 600 Vac y tensión de salida menor a 250Vac. Las tensiones de entrada y salida son a solicitud del cliente.• Capacidad permanente del 150% de su capacidad nominal.• Muy bajas corriente de fuga a tierra.• Bajas pérdidas en el transformador.• Aislamiento del transformador clase H.• Pantalla electrostática entre devanado primario y secundario.• Baja temperatura de operación del transformador respecto a su clase térmica (Elevación de 80ºC).• Bajo nivel de ruido (menor o igual a 35 dB).• Baja corriente de vacío (menor a 3% de la corriente nominal).• Regulación del transformador menor al 3% del voltaje nominal.• Baja corriente inrush (menor o igual a 8 veces la corriente nominal).

Monitor de aislamiento• Detección de falla a tierra en el menor tiempo posible por medida de corriente de fuga a tierra (mayor o igual a 5 mA).• Indicación visual y sonora cuando se supera el valor de corriente establecido.• Indicación visual a través de display digital de la corriente de fuga a tierra medida.• Anunciador de alarma para instalación local ó remota.

Tablero Eléctrico• Tapas removibles superior e inferior, con knock outs de ½" y ¾" con el propósito de facilitar el montaje al momento de la instalación.• Tablero de protección en acero laminado en frío, tratado y protegido contra corrosión con pintura electrostática.• Interruptor primario en caja moldeada, con selectividad para evitar el disparo accidental por fallas en circuitos secundarios.• Ocho interruptores bipolares de 20 amperios para circuitos independientes.• Capacidad de expansión hasta 16 interruptores bipolares en el tablero (8 adicionales a los suministrados).• Diseño del tablero apto para empotrar en muro o montaje en soporte tipo pedestal, de acuerdo con requerimiento de la instalación.• Barra interna de conexión a tierra para los circuitos del sistema.• Tablero grado de protección NEMA 1 conforme con RETIE (sección 20.23).• Tapa frontal en acero inoxidable para mejorar las condiciones de asepsia y presentación.• Bajo pedido, módulo de localización de falla.

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