Alta, media e bassa tensione per l’adroterapia oncologica

Il percorso di potenziamento strutturale, tecnologico e organizzativo del cnao è finalizzato a incrementare e differenziare le prestazioni cliniche e allo sviluppo della ricerca medica e tecnologica.

Il Centro Nazionale di Adro­terapia Oncologica (CNAO) è l’unico centro italiano, e fra i soli sei al mondo, che utilizza fasci di protoni e di ioni carbonio per il trattamento di tumori rari o resistenti alla radioterapia con­venzionale, grazie all’efficacia e all’elevatissima precisione delle tecnologie utilizzate, che rispar­miano i tessuti sani circostan­ti la lesione tumorale.

Situato a Pavia, il CNAO è interessato da un progetto di ampliamento cu­rato da un gruppo di professioni­sti coordinato da Studio Calvi (il progetto degli impianti elettrici è stato curato da ECD). Anche gra­zie alla riorganizzazione dell’edi­ficio esistente, i volumi aggiunti­vi consentiranno di aumentare la quantità delle prestazioni di pro­tonterapia e di estendere il cam­po delle ricerche scientifiche, all’interno di un complesso inte­grato dal punto di vista architet­tonico, funzionale e tecnologico.

Il progetto in sintesi

L’ampliamento comprende nuo­ve costruzioni e una sopraeleva­zione, a completamento del com­plesso esistente che accoglie, fra l’altro, un sincrotrone e 3 sale di trattamento per l’adroterapia. Le nuove aree per accoglienza, pre­stazioni sanitarie, ricerca e am­ministrazione saranno accolte nell’ampliamento, attorno a un grande pozzo di luce naturale, in continuità con gli spazi già dispo­nibili.

Anche l’area della protonterapia sarà inserita nel nuovo edificio che, nei livelli ipogei, ospiterà un acceleratore di particelle e una sala per i trattamenti, più tutti i locali tecnici.

La ricerca scientifica disporrà di ampi laboratori e utilizzerà un acceleratore di particelle e un bunker dedicati, per la speri­mentazione della BNCT (Boron Neutron Capture Therapy).

La riorganizzazione delle centra­li tecniche costituisce uno degli aspetti più complessi del proget­to. I lavori, comprese le opere di potenziamento e integrazione degli impianti elettrici e speciali, saranno realizzati mantenendo in attività il centro, secondo un articolato cronoprogramma che prevede il completamento a set­tembre 2024.

PARTICELLE CHE CURANO – I fotoni utilizzati nella radioterapia tradizionale non permettono di trattare alcune neoplasie situate in prossimità di organi vitali. Queste particelle leggere rilasciano sul tumore soltanto parte della loro energia e colpiscono anche i tessuti sani circostanti, perciò la dose somministrata al paziente dev’essere necessariamente contenuta. L’impiego di particelle più pesanti (adroni: dal protone al più complesso e massiccio ione carbonio) permette di regolare il fascio diretto verso le cellule tumorali, aumentando la dose a fronte di una maggiore selettività spaziale, che risparmia i tessuti sani con ridotti effetti collaterali.

L’accelerazione degli adroni necessita di apparecchi specifici e di grandi quantità di energia. Oggi, oltre al CNAO, in Italia sono attivi centri di adroterapia a Catania e Trento, che dispongono però solo dei protoni. L’acceleratore in dotazione al CNAO, costruito in collaborazione con il CERN di Ginevra e l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, eroga anche fasci di ioni carbonio, in grado di distruggere il DNA della cellula tumorale causando un danno 3 volte maggiore rispetto ai fotoni. Gli ioni carbonio sono pertanto particolarmente efficaci nelle forme tumorali radioresistenti e complesse.

Potenziamento AT e MT

Il punto di consegna dell’energia elettrica è una sottostazione si­tuata nei pressi del CNAO, con una sezione AT da esterno com­posta in sintesi da 1 montante a 132 kV e da 2 trasformatori AT/MT (ciascuno 20 MVA), in gra­do di alimentare da solo l’intero complesso e composti da: modu­lo multifunzionale, trasformato­re trifase 132/15 kV, sezionatore trifase e resistenza di messa a terra.

La cabina MT comprende numerosi quadri (distribuzione per rete a 15 kV; protezioni degli stalli AT; BT per i servizi ausilia­ri di stazione), raddrizzatore a 2 rami per caricabatterie e batteria di accumulatori, 2 trasformatori trifase 15/0,69 kV, 2 unità di com­pensazione dinamica di energia reattiva e PLC per la gestione de­gli automatismi di stazione.

Le due cabine di trasformazione MT/BT esistenti sono rispettiva­mente al servizio:

• dell’acceleratore, con 4 trasfor­matori trifase a secco isolati in resina (ciascuno 1.600 KVA);
• degli impianti/edificio, con 3 trasformatori (ciascuno 2.000 KVA) più uno di scorta.

In estrema sintesi il progetto pre­vede:

• l’installazione di un terzo tra­sformatore AT/MT (12 MVA), con caratteristiche simili a quelli già presenti;
• l’adeguamento della sezione MT esistente e una nuova ca bina MT, sempre con dotazione simile di quella esistente, più 2 nuove cabine MT/BT.

Il collegamento delle apparec­chiature AT sarà realizzato con conduttori tubolari in alluminio, mentre gli altri collegamenti so­no previsti in cavi unipolari o multipolari, posati anche in tu­bi di acciaio e pvc nei tratti a vi­sta.

L’attuale rete MT presenta una struttura radiale ad anello aperto, per garantire la massima continuità di servizio: un nuovo quadro permetterà di derivare le linee dirette alle cabine MT/BT, per l’area hi-tech e per i carichi convenzionali. Una linea provve­derà alla chiusura in anello aper­to con il quadro esistente nella sottostazione.

Cabine MT/BT e impianti BT

Le nuove cabine saranno an­ch’esse connesse in anello aper­to, tra loro e con le cabine esi­stenti, attraverso nuove linee in cavi unipolari con operabilità so­lo manuale. La nuova cabina per l’hi-tech sarà composta da:

• 

  quadro MT isolato in aria;

• 4 trasformatori trifase a secco isolati in resina (potenze: 1.600 kVA, 2 x 1.250 kVA, 400 kVA);
• 4 quadri BT (power center) con interruttori generali di arrivo di tipo aperto ed estraibile;
• predisposizione per 3 rifasatori di energia reattiva;
• quadro per i servizi ausiliari;
• soccorritore con batteria e rad­drizzatore caricabatteria;
• prese di servizio e illuminazione ordinaria e di sicurezza.

La cabina di trasformazione per i servizi ospedalieri è simile a quel­la per l’hi-tech, ma è equipaggia­ta con 3 trasformatori (potenze: 2 x 2.000 kVA, 1.250 kVA) ed è predisposta per l’installazione di 8 rifasatori.

Gli impianti BT alimenteranno i quadri secondari di tutte le uten­ze dei sistemi hi-tech e servizi o­spedalieri e, mediante cavi multi­polari o unipolari, le reti per: pre­se FM e apparecchiature situate nell’ampliamento; illuminazione normale, d’emergenza e d’ac­cento; elevatori e altri impianti di sollevamento; impianti speciali, meccanici e dei gas medicali. È i­noltre previsto un impianto foto­voltaico da 59,4 kWp.

Entrambi i sistemi saranno con distribuzione TN-S radiale sem­plice e tensione a 400 V, con al­cune utenze per la protontera­pia a 208 V. L’alimentazione di sicurezza e di riserva è affidata a gruppi di continuità dedica­ti (protonterapia, nuovo CED, u­tenze privilegiate), gruppo elet­trogeno e soccorritore (servizi ospedalieri).

LA PAROLA AL TECNICO

«l collegamento diretto alla dorsale AT è riconducibile non tanto alla potenza assorbita dal sincrotrone (~7 MWp complessivi, responsabile di ca.il 25% del consumo totale annuo), ma al suo funzionamento “pulsante” che provoca notevoli distorsioni armoniche alla tensione negli impianti elettrici interni.

La decisione di alimentare i nuovi acceleratori (potenza complessiva ~1,9 MW) attraverso una linea dedicata risponde alla triplice esigenza di soddisfare i requisiti tecnici dei fornitori delle tecnologie, di incrementare ulteriormente la ridondanza del sistema e di permettere l’esecuzione degli interventi di manutenzione sulle apparecchiature senza pregiudicare il funzionamento dell’intero complesso.

Le soluzioni impiantistiche in ambito elettrico e meccanico configurano un sistema flessibile e resiliente, in grado di erogare al complesso tutti i servizi tecnici con la massima continuità d’esercizio. Uno dei principali obiettivi del progetto è completare le opere, che interessano anche l’edificio esistente, minimizzando l’impatto sulle attività (in primis quella clinica) e i disagi a pazienti e personale.

Confidiamo di terminare il cantiere nell’autunno 2024, ma ci stiamo organizzando per anticipare l’installazione del nuovo sincrotrone, che prevede circa 6 mesi per la posa dei componenti e altri ca. 6 per la messa a punto dell’intero sistema, esteso fino al gantry utilizzato per i trattamenti sui pazienti, con l’obiettivo che possa essere operativo per i primi mesi del 2025»

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Impianti speciali

Gli impianti speciali dell’amplia­mento (BMS, cablaggio struttu­rato, rivelazione e segnalazione d’incendio, EVAC, controllo ac­cessi, videosorveglianza) saran­no integrati con le soluzioni esi­stenti; quindi, costituiranno un’e­stensione e un’implementazione compatibile rispetto a quelli già in funzione.

Il Building Management System esistente si occuperà della ge­stione, del comando e controllo e della regolazione degli impianti meccanici, elettrici, di sicurezza, ecc., e del funzionamento dell’in­tero complesso, secondo modali­tà flessibili e configurabili grazie a sottosistemi ad architettura di­stribuita.

L’interfaccia grafica consentirà il monitoraggio e il controllo di tutti i sottosistemi, con accesso ai dati e all’operatività anche attraver­so dispositivi mobili. L’integra­zione comprende i sistemi di ge­stione aziendale e le applicazioni internet e intranet. L’impianto di cablaggio strutturato compren­de l’infrastruttura fisica passiva al servizio dei sistemi informati­vi, mentre i componenti attivi sa­ranno dimensionati e seleziona­ti dai responsabili IT del CNAO. È prevista la realizzazione di un nuovo CED collegato a quello e­sistente, con relativi rack di zona, e di una rete di distribuzione con cavi in fibra ottica e terminali in cavi UTP cat. 6_A fino ai punti pre­sa, più una rete dati asservita alle apparecchiature hi-tech.

Rivelatori ottici di fumo o com­binati (fumo e calore), situati in ambiente (compresi controsof­fitti e pavimenti sopraelevati), e camere d’analisi, nei condotti a­eraulici, provvederanno alla si­curezza antincendio. L’impianto prevede pulsanti di allarme, tar­ghe ottiche e acustiche, magneti di ritenuta delle porte, moduli di uscita per il blocco degli impian­ti, apertura dei lucernari di area­zione, chiusura delle serrande ta­gliafuoco e l’interfaccia con l’im­pianto EVAC.

Quest’ultimo com­prende alimentazione primaria e secondaria, microfono d’emer­genza, amplificatori anche di ri­serva, generatore di messaggi e segnali di evacuazione, linee per altoparlanti (integrità, disper­sione a terra), processore dell’u­nità di controllo con eventuale software, contatti per l’ingresso d’emergenza e integrità del per­corso critico. Il funzionamento sarà manuale e automatico.

Per il controllo degli accessi sono previsti lettori di badge e modu­li per la gestione dell’apertura e dello stato delle porte (pulsante di sblocco, contatto magnetico, alimentazione elettroserratura), con collegamento a controllori LAN locali (completi di alimenta­tori ausiliari e relè) e in rete con gli altri lettori di zona e con l’im­pianto esistente.

L’impianto di videosorveglian­za, infine, prevede nuove telecamere IP con alimentazione PoE.