CAPITULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN

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CAPITULO IV

RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN

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72 CAPÍTULO IV

RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN

1. ANALISIS Y DISCUCIÓN DE LOS RESULTADOS

A continuación, se presentan los resultados obtenidos de las cinco fases establecidos para el desarrollo de un sistema de climatización de salas quirúrgicas para clínicas tipo 1 en la ciudad de Maracaibo.

1.1. DESARROLLO DE CADA FASE DE LA INVESTIGACIÓN

FASE I: ESTUDIO DEL LOCAL

Esta fase comprende el objetivo Diagnosticar la situación actual del sistema de climatización en áreas quirúrgicas para clínicas tipo 1 en la ciudad de Maracaibo. A través de la observación directa se realizó el estudio riguroso de carga, estableciendo las características más adecuadas para una sala quirúrgica, se consideraron otros aspectos de la sala quirúrgica. La recopilación de los datos consistió en parámetros establecidos por Carrier para el desarrollo de una sala quirúrgica, entre los parámetros se describe en destino de local, sus dimensiones, la iluminación, material de construcción, así como también la ventilación y el tipo de uso de la misma. Para el desarrollo de

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la misma se utilizó una lista de verificación en base a los parámetros establecidos por el manual de Carrier. En el cuadro 2 se muestran los resultados obtenidos.

Cuadro 1.

Parámetros analizados

Sección Descripción Dimensiones Cantidad

Orientación del edificio

N/A N/A N/A

Puntos cardinales Estructuras permanentes

próximas

Superficies reflectantes

Destino del local Hospital o clínica N/A N/A

Dimensión del local Sala quirúrgica 5.36x5.56

metros N/A

Altura de techo Sala quirúrgica 2.8 metros d

altura N/A

Columnas y vigas N/A N/A N/A

Materiales de construcción

Bloques de cemento con friso 20cm de espesor Cemento

N/A N/A

Condiciones de circunambiente

Espacio acondicionado

controlado N/A N/A

Ventanas N/A

Puertas Puerta de vidrio doble de 2

cm de espesor 2.10x0.80 2

10. Escaleras, ascensores y

escaleras mecánicas N/A N/A N/A

Sección Descripción Dimensiones Cantidad

11. Ocupantes Personas con intensidad de

trabajo medio N/A 8

12. Alumbrados

2000 vatios luces fluorescentes

1000 vatios luces LED

N/A  12

 8

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Cuadro 4 (Cont…)

13. Motores N/A N/A N/A

14. Utensilios, maquinaria comercial y equipos electrónicos

2000 vatios respirador 1000 vatios monitor de pulso

1000 vatios electrocauterio

N/A

 1

15. Ventilación 100% de aire fresco N/A N/A

16. Almacenamiento térmico 24horas N/A N/A

17. Funcionamiento continuo

u intermitente Continuo N/A N/A

Fuente: Arguelles, Montenegro y Rosas (2018)

Como dimensiones para la sala quirúrgica se tomaron 30mts2 como estándar para ellas, así como también una altura de techo de 2,8mts. Para las puertas se tomaron las de vidrio doble de 2cm de espesor para tener un mejor acceso a la zona, de igual manera se determinó que el tipo de funcionamiento sería continuo debido a las características y fin de la misma.

FASE II: INSTALACIONES HOSPITALARIAS

En la presente fase se da respuesta al objetivo Seleccionar los criterios más afines al área para el sistema de climatización en áreas quirúrgicas para clínicas tipo 1 en la ciudad de Maracaibo, teniendo como actividades revisión del movimiento del aire en y entre los diversos departamentos, para luego analizar los requisitos específicos para ventilación y filtración para diluir y eliminar la contaminación, especificando las conciliaciones necesarias para las instalaciones, basando en lo establecido por el manual de ASHRAE.

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Cuadro 2.

Eficiencia de los filtros para la ventilación central y sistemas de aire acondicionado en hospitales generales.

Eficiencias del filtro, % Número mínimo

de filtro Designación de área No. 1 No. 2 No. 3

3

Sala de operaciones ortopédica

25 90 99,97

Sala de operaciones de trasplante de médula ósea

Sala de operaciones de trasplante de órganos

2

Salas de operaciones de procedimientos generales

25 90

Salas de parto cuarto de los niños Unidades de cuidados intensivos

Salas de cuidado del paciente Salas de tratamiento Áreas diagnósticas y relacionadas

1

Laboratorios Almacenamiento estéril 80

1

Áreas de preparación de alimentos

25 Lavanderías

Áreas administrativas Almacenamiento a granel

Áreas de espera sucias

Fuente: manual ASHRAE 1999

En referencia a la eficiencia de los filtros para la ventilación central y sistemas de aire acondicionado se muestran la cantidad de filtros y la eficiencia necesaria para cada área de las instalaciones, siendo la de mayor cuida las

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salas de operaciones ortopédicas, trasplante de medula ósea y trasplante de órganos.

Cuadro 3.

Influencia de hacer la cama en el conteo bacteriano en el aire en los hospitales.

Influencia de hacer la cama en el conteo bacteriano en el aire en los hospitales

Cuenta por metro cúbico

Item Dentro del cuarto

del paciente

Pasillo cerca de la habitación del

paciente

Antes de hacer la cama 1200 1060

Durante el arreglado de la cama 4940 2260

10 min después 2120 1470

30 min después 1270 950

Antes de hacer la cama 560

Tender la cama con intensidad normal 3520

Tender la cama vigorosamente 6070

Fuente: Manual ASHRAE 2007

El cuadro 5, se refiere al conteo bacteriano presente al realizar el acomode de la camada en diferentes modalidades dentro del cuarto del paciente, así como también el pasillo cerca de la habitación del paciente.

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Cuadro 4.

Relaciones de presión general y ventilación de ciertas áreas del hospital.

Funciones del espacio

Relación de presión con

áreas adyacentes

Cambios mínimos de aire al aire libre por hora

Cambios de aire totales mínimos por hora

Todo el aire agotado directamente

al aire libre

Aire recirculado dentro de las

unidades de habitación

Humedad relativa

(%)

Temperatura de diseño

(C°)

CIRUGÍA Y ATENCIÓN CRÍTICA

Cuarto de operaciones Positivo 4 20 - No 30-60 17-27

Cuarto de operación/ sitoscopia Positivo 4 20 - No 30-60 20-23

Sala de parto Positivo 4 20 - No 30-60 20-23

Cuarto de recuperación - 2 6 - No 30-60 24±1

Cuidado Intensivo o critico Positivo 2 6 - No 30-60 21-24

Cuidado intensivo recién nacidos Positivo 2 6 - No 30-60 22-26

Cuarto de tratamiento - 2 6 - - 30-60 21-24

Habitación de Enfermería Positivo 5 12 - No 30-60 24-27

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Cuadro 7 (Cont...)

Funciones del espacio

Relación de presión con

áreas adyacentes

Cambios mínimos de aire al aire libre por hora

Cambios de aire totales mínimos por hora

Todo el aire agotado directamente

al aire libre

Aire recirculado

dentro de las unidades

de habitación

Humedad relativa

(%)

Temperatura de diseño

(C°)

Cuarto de Traumatología Positivo 5 12 - No 30-60 22-26

Cuarto de Traumatología critico - 3 15 - No 30-60 22-26

Almacenamiento de gases anestésicos Negativo - 8 Si - - -

Endoscopia - 2 6 - No 30-60 20-23

Broncoscopia Negativo 2 12 Si No 30-60 20-23

Sala de espera de emergencia Negativo 2 12 Si - 30-60 22-26

Área de triaje Negativo 2 12 Si - - 21-24

Sala de espera de radiología Negativo 2 12 Si - - 21-24

Cuarto de procedimiento quirúrgico Positivo 3 15 - No 30-60 21-24

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Finalmente, en referencia al cuadro se muestran las relaciones de presión general y ventilación de las áreas del hospital. Dentro de ella se especifican las diferentes áreas, así como también su humedad relativa y su temperatura de diseño correspondiente a cada área. El diferencial de presión causa una variación en el flujo de aire de un área, el cual se produce al abrir una puerta entre sala quirúrgica y el área adyacente produciendo un intercambio en el flujo de aire y para sala quirúrgica seria de tipo positiva con lo cual se logra extracción de aire de la sala hacia el área adyacente y no viceversa.

Según el Instituto Nacional de la Salud En Madrid, España en su libro “Guía práctica para el diseño y mantenimiento de la climatización en quirófanos”, (1996, p. 17), señala “afecto de cálculo del caudal del ventilador del extractor respecto al climatizador será inferior en orden al 15%”.

A continuación, la diferencia entre el diseño de los quirófanos antiguos, a los modernos.

Figura 1. Modelo de quirófanos antiguos.

Fuente: Trox Technik.

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Seguidamente un modelo de los nuevos diseños aplicados a dichas áreas.

Figura 2. Modelo de quirófanos nuevos.

Fuente: Trox Technik.

FASE III: ESTIMACION DE LA CARGA DEL ACONDICIONAMIENTO DE AIRE

Dentro de esta fase se determinaron las cargas térmicas para el sistema de climatización en áreas quirúrgicas para clínicas tipo 1 en la ciudad de Maracaibo. Para ello se utilizó como herramienta el software block load. Las actividades para lograr el objetivo fueron Determinación del calor procedente del exterior, y del calor procedente del interior del local.

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Figura 3. Block load (región)

Fuente: Software Block Load de Carrier.

En esta imagen se puede observar la región y localización específica del local, así como también las temperaturas correspondientes a la estación de verano e invierno, aunque para esta región las temperaturas de invierno no son aplicables.

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Figura 4. Block load (información general).

Para la siguiente imagen, se muestra el tipo de sistema, la duración de operación del equipo y el suministro de aire.

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Figura 5. Block load (factores de seguridad).

Para esta se muestra la vía de retorno de aire y el factor de seguridad tanto para calor sensible como calor latente.

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Figura 6. Block load (carga de información general).

Para la siguiente se describen las dimensiones del quirófano y su altura piso-techo.

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Figura 7. Block load (condiciones internas).

Para en esta se muestran las condiciones internas del quirófano, para el cual se usarán bombillos de fluorescente y led con un consumo de 3000 vatios y equipos eléctricos con un consumo de 4000 vatios. En cuanto a su ocupación será de 8 personas con una actividad de tipo medio, por último, se muestra el calor latente y calor sensible emitido por cada una de las personas presentes en el área.

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Figura 8. Block load (paredes, ventanas, puertas).

En ella se muestra las condiciones de las paredes, ventanas y puertas las cuales se encuentra en cero (0) debido a estas conectan con área internas totalmente acondicionadas y no externas.

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Figura 9. Block load (techo y tragaluz).

En esta se muestran las mismas condiciones ya mencionadas en la imagen anterior siendo aplicadas a los techos.

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Figura 10. Block load (flujo de aire).

Para este caso se puede observar el suministro de aire, para el cual a este modelo será de 100 porciento de aire fresco.

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Figura 11. Block load (pisos).

En esta se muestra el tipo de piso en donde estará presente el quirófano, el mismo estará en planta baja.

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Figura 12. Block load (partición).

En este caso muestra en la imagen el área correspondiente al techo del quirófano.

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Figura 13. Resultados block load (información general del sistema de aire).

Para esta se muestran los resultados obtenidos por el software block load, la misma muestra la necesidad de un equipo con la capacidad de 14.3 toneladas y un flujo de aire de 1552 CFM.

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Figura 14. Block load (resultados del diseño de sistema).

En esta se describen las diferentes secciones del área, el calor latente y sensible que estas emiten en referencia al sistema diseñado.

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Figura 15. Block load (resultados diseño de zona).

En esta se describen las diferentes secciones del área, el calor latente y sensible que estas emiten en referencia a la zona diseñada.

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Figura 16. Block load (carta psicrométrica).

Esta muestra los resultados de la carta psicrométrica obtenidos por el programa, en base a los datos suministrados al mismo.

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Figura 17. Block load (resultados para la ventilación).

Se muestra el flujo de aire requerido para el área.

Figura 18. Block load (horario de funcionamiento del sistema).

Se muestra el tiempo en que el equipo estará operativo, la variación de la temperatura, el flujo de aire en CFM y la variación de calor sensible y total del sistema.

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Figura 19. Block load (horario de funcionamiento del área).

Se muestra la variación de temperatura en área durante las 24 horas, de igual manera se puede observar la variación de calor sensible dentro de la misma.

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Figura 20. Block load (resultados psicrométricos del sistema verano).

Esta se especifica la información del sistema y la información de la zona en temporada de verano. Dentro de la tabla del sistema se describe la temperatura de bulbo seco, la humedad relativa, el flujo de aire, el calor sensible y el calor latente presente en cada componente del sistema. Dentro de la tabla de la zona se muestra el calor sensible dentro del área, la temperatura dentro de la misma y su flujo de aire.

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Figura 21. Block load (resultados psicrométricos del sistema invierno).

Dentro de esta se muestran las condiciones de cada componente del sistema, así como también del área, durante el invierno.

FASE IV: CALCULO DE UN SISTEMA DE DUCTOS PARA AIRE ACONDICIONADO

Para la fase IV se desarrolla el cálculo de ductos dando cumplimiento a parte del objetivo elaborar un modelo de sistema de climatización en áreas quirúrgicas para clínicas tipo 1 en la ciudad de Maracaibo, de acuerdo a los criterios seleccionados. Así mismo, la metodología utilizada para dichos cálculos fue el método de igual fricción. Utilizando como herramienta el

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software Mc Quay DuctSizer con el cual se obtuvieron los resultados, mostrando, alguno de ellos, en las siguientes figuras.

Figura 22. DuctSizer (calculo 1).

Fuente: Software Mc Quay.

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Figura 23. DuctSizer (calculo 2).

Fuente: Software Mc Quay.

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Figura 24. DuctSizer (calculo 3) Fuente: Software Mc Quay.

Seguidamente se suministran dos modelos referentes a la caída de presión del sistema de ductos, dentro de la misma se especifica el caudal para cada tramo, la longitud y dimensiones de los ductos, los filtros a utilizar, sus correspondientes valores de perdida por fricción y su pérdida real para cada tramo en la ruta crítica del sistema de ductos para la sala quirúrgica.

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En tal sentido, se selecciona aquel cálculo que tenga mayor caída de presión (cuadro 6), ya que, es el que proporciona más pérdidas para el sistema.

Cuadro 5.

Calculo de caída de presión Modelo 1

Calculo de caída de presión - Propuesta 1

# Tramo Caudal (cfm)

Velocidad (pies/min)

Longitud (pies)

Diámetro equivalente

(pulgadas)

Lado A (pulgadas)

Lado B (pulgadas)

# Reynolds

Perdida por fricción

(pulg.

De H2O / 100 pies)

Pérdida real (pulgadas

de H2O) Filtro

Alumifil 0.080

Filtro Bolsa 0,220

1 - 2 1.552,00 1.332,60 1,64 14,61 24,00 8,00 169,00 0,177 0,003

Maquina 1,000

3 - 4 1.552,00 1.242,90 1,64 15,13 26,00 8,00 163,24 0,149 0,002

4 - 5 348,00 834,30 6,23 8,75 8,00 8,00 63,00 0,138 0,009

5-6 348,00 133,48 1,64 21,86 20,00 20,00 25,00 0,002 0,000

Filtro Absoluto Delta AB-44

0,480

7-8 348,00 133,48 1,64 21,86 20,00 20,00 25,00 0,002 0,000

8-9 348,00 834,30 6,56 8,75 8,00 8,00 63,00 0,138 0,009

9-10 286,00 685,70 5,25 8,75 8,00 8,00 52,00 0,096 0,005

10-11 174,00 732,30 5,57 6,87 8,00 5,00 41,90 0,154 0,009

11-12 62,00 380,60 10,17 5,47 5,00 5,00 18,00 0,059 0,006

Total 1,743

Fuente: Arguelles, Montenegro, Rosas (2018)

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Cuadro 6.

Calculo de caída de presión Modelo 2.

(pulgadas)

# Reynolds

Perdida por fricción (pulg. De H2O / 100 pies)

de H2O)

Filtro

Alumifil 0.080

Filtro Bolsa 0.220

1 - 2 1.552,00 1.332,60 1,64 14,61 24,00 8,00 169,00 0,177 0,003

Maquina 1,000

3 - 4 1.552,00 1.242,90 1,64 15,13 26,00 8,00 163,24 0,149 0,002

4-5 1.204,00 1.214,60 2,95 13,48 20,00 8,00 142,10 0,164 0,005

5-6 1.204,00 1.162,90 15,00 13,78 21,00 8,00 139,00 0,147 0,022

6-7 903,00 872,20 2,00 13,78 21,00 8,00 104,30 0,085 0,002

7-8 602,00 581,00 2,00 13,78 21,00 8,00 63,50 0,040 0,001

8-9 301,00 290,00 2,00 13,78 21,00 8,00 34,70 0,011 0,000

9-10 301,00 721,60 4,92 8,75 8,00 8,00 54,80 0,105 0,005

Filtro Absoluto Delta AB-4

0,480

Total 1,520

Para conocer detalles sobre el diseño de ductos y modelo sugerido, ver anexo B, C y D.

De igual manera se calculó la ductería de extracción (cuadro 9) y su correspondiente cálculo de caída de presión (cuadro 10). Para la cual se tiene como información para seleccionar el ventilador correspondiente. Así mismo en los anexos E, F, G, H y I podrá encontrar la marcación de los tramos para determinar la ruta crítica, así como también el diseño propuesto para dicha ductería.

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Cuadro 7.

Cálculo para extracción de modelo de quirófano

Caudal suministrado por el equipo de A/A

1552 CFM Rejilla de retorno

Según norma se debe extraer

aproximadamente 80 - 85 %

Caudal a extraer (Total) 1241,6 CFM Entre las 4 esquinas que posee el

quirófano 310,4 CFM

Toma superior 25% (Según Trox) c/u 77,6 CFM RR-H1-12"x4"

Toma inferior 75% (Según Trox) c/u 232,8 CFM RR-H1-12"x8"

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Cuadro 8.

Cálculo para extracción de modelo de quirófano

(pulgadas)

# Reynolds

Perdida por fricción (pulg. De H2O /

100 pies)

de H2O)

Rejilla RR-H1-10"x10" 0,037

1 - 2 232,80 592,70 6,23 8,49 17,00 4,00 43,00 0,076 0,005

2 - 3 310,40 644,10 4,92 9,64 17,00 5,00 52,60 0,078 0,004

3 - 4 310,40 645,10 16,70 9,39 16,00 5,00 52,60 0,078 0,013

4 - 5 620,80 776,50 9,67 12,19 16,00 8,00 81,60 0,081 0,008

Total 0,066

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De igual forma, se realizó el cálculo de los difusores de suministro utilizando las tablas de selección de un fabricante local reconocido en el área. A continuación, la tabla mencionada para tal fin.

Figura 25. Tabla para selección de difusores de suministro lineales.

Fuente. Manual Maier.

Para ver los difusores seleccionados, ver anexo D. Estos fueron seleccionados para la creación de la cortina de aire alrededor de la mesa de cirugía.

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Figura 26. Modelo de difusor lineal de una ranura.

Fuente. Manual Salvador Escoda.

Así mismo fueron seleccionados los terminales filtrantes que se ubican justo encima de la mesa de cirugía. Ver anexo D. Seguidamente, podrán conseguir las formas referenciales que se usaron en dicha investigación.

Figura 27. Modelo de terminal filtrante.

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Figura 28. Modelo de terminal filtrante y difusores.

Cabe señalar, que el difusor seleccionado para nuestra investigación, fue, el difusor FL. Ya que este difusor ofrece un flujo laminar sin posibilidad de creación de turbulencia interna sobre la mesa de cirugías.

Para la ductería de extracción de aire, desde el quirófano hasta el exterior, este trabajo se apoyó en el manual de MAIER para seleccionar las rejillas de extracción. A continuación, la tabla utilizada para tal fin.

Figura 29. Tabla para selección de rejillas de extracción.

Fuente. Manual Maier.

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FASE V: SELECCIÓN DEL EQUIPO

Como parte del objetivo, Elaborar un modelo de sistema de climatización en áreas quirúrgicas para clínicas tipo 1 en la ciudad de Maracaibo, de acuerdo a los criterios seleccionados, se realizó la selección del equipo en base al modelo sugerido. Debido a que el equipo necesario para estas salas se diseña en base a los datos suministrados al fabricante, no se puede determinar un modelo como tal ya definido.

Esta selección del equipo se realiza, suministrando todas las condiciones dadas por el cálculo de carga y por los requerimientos que el quirófano tenga.

Entre algunas de las características que el equipo debe presentar, tenemos, el equipo debe tener doble pared (interna y externa), este debe poseer una hermeticidad máxima para evitar que partículas no deseadas entren en él, así mismo debe contar con una filtración especial de tipo UV. A continuación, una muestra de cómo debe ser el equipo a seleccionar.

Figura 30. Modelo de equipo especializado para quirófanos.

Fuente. Trox Technik.

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Figura 31. Modelo de equipo especializado para quirófanos, detalle interno.

Fuente. Trox Technik.