Propuesta de aplicación de calentadores solares en el Hospital General Provincial

Se realizó una propuesta de aplicación de calentadores solares para disminuir el consumo de electricidad y satisfacer las necesidades de los pacientes ingresados del tercer y cuarto nivel de hospitalizados de la institución y su impacto en el Hospital general Docente provincial "Camilo Cienfuegos" que representa el 41 % del consumo total de electricidad en el sector de la salud en la provincia, se aplicó el procedimiento de cálculo para la instalación de calentadores solares del tipo MEGASUM 200 para el servicio de agua caliente utilizada por pacientes hospitalizados del tercer y cuarto nivel de hospitalizados ( salas de ginecología y obstetricia, salones de operaciones y parto) con una gran repercusión en cuanto al beneficio que reporta para la elevación de la calidad de la atención a pacientes. Esta propuesta permite lograr ahorros del orden de 191318 kWh/año, 24324 litros de diesel/año todo ello representa $ 41279.35 MN.

Palabras claves: calentadores solares, insolación, colector, area de captación

Title:"Installation proposal al solar heaters in the Provincial General Hospital."

Abstract.

It was done an application proposal of solar heaters in order to lower electricity consume and satisfy patients necessities in 3rd and 4th hospitalized levels in the institution and its impact in the Provincial General Teaching Hospital. It also represents a 41 % from the whole electricity consume of health fielding Sancti Spíritus. It was applied a procedure for solar heaters installation model MEGASUM 200, and provide hot water used hospitalized patients of 3rd and 4th levels (gynecology and midwifery rooms, operation and childbirth room) it has e transcendental importance due to the benefit it has for increasing peoples kindness conditions this proposal allows us economize about 191318 kWh every year and 24324 liter of combustible (diesel) every year, all of it represents $ 41279.35 MN.

Key words: solar heaters, insolation, collector, captivate area.

Introducción

Cuba desde su etapa inicial del desarrollo energético ha incrementado progresivamente su capacidad generadora así como la demanda.

Los ơctores que influyen sobre la máxima demanda en Cuba están determinados por:

1. Incremento del consumo en el sector residencial (900 MW)

2. Demanda del sector industrial que trabaja dos y tres turnos

3. Sector turístico

4. Salud, red gastronómica y educación

5. Alumbrado público y de protección

6. Mayores pérdidas en las redes

A la falta de combustible se sumaron otros factores negativos tendientes a perjudicar el servicio eléctrico, derivados de la crisis reseciva en que se sumió el país como consecuencia de la situación internacional aludida. La generación bruta del SEN descendió en 20.5 % mientras que el consumo de combustible por kilovatio hora aumento casi en 10 % y se estima su continuo incremento (1)

Cuba tiene una capacidad de generación eléctrica de 2418 MW. en base a generación distribuida, de la cual 1280 MW. Corresponden a generadores de diesel y el resto son motores de fuel oil (540 MW.), cogeneración (529 MW.) y otras tecnologías energéticas renovables (69 MW.). Se han instalado unos 6000 generadores de diesel de emergencia en centros claves de producción y servicios. La potencia combinada de estos generadores es de 690 MW y se espera conectarlos al SEN. (2)

El tratamiento de aguas es el conjunto de operaciones unitarias de tipo físico, químico o biológico cuya finalidad es la eliminación o reducción de la contaminación o las características no deseables de las aguas, bien sean naturales, de abastecimiento, de proceso o residuales. (3)

En el calentamiento de agua para usos domésticos, de servicios e industrial se consumen enormes cantidades de energía. Las formas más comunes de calentar agua se realizan por medio de leña o carbón vegetal, petróleo, gas o carbón mineral, electricidad y radiación solar. (4)

El trabajo tuvo la finalidad de proponer la aplicación de fuentes renovables de energía en el hospital en este caso alentadores solares para el calentamiento de agua para pacientes ingresados en la institución.

Desarrollo.

Calentadores solares

Los calentadores de tubos al vacío tienen el mismo principio de trabajo que los colectores de plato plano, o sea, la radiación es recibida por el absorbedor y llevada en forma de calor hacia un tanque acumulador. La diferencia consiste en que el absorbedor está formado por tubos en los cuales se ha hecho vacío para disminuir las pérdidas de calor. (5)

El sistema de calentamiento de agua con energía solar permite evaluar sus parámetros fundamentales y obtener beneficios como el incremento del ahorro energético y la disminución de la emisión al ambiente del CO2 (6)

Aplicación de calentadores solares en el sector de la salud en Cuba

El Ministerio de Salud Pública le presta una gran atención al cumplimiento de lo planteado en la Resolución del V Congreso con el objetivo de ser cada día más eficientes, prestándole especial atención, entre otras cuestiones, al ahorro de los combustibles sin afectar el cumplimiento de las tareas asignadas al Organismo. (7)

En el sector de la salud se ha trabajado tambien en la introducción de las fuentes renovables de energía. Este tipo de aplicación se puede apreciar en Unidades Asistenciales de Salud Pública en Holguín donde existen tres centros que tienen instalados Calentadores Solares, el Hospital Pediátrico Provincial "Octavio de la Concepción y de la Pedraja", los Hogares de Ancianos "Jesús Menéndez" y "Pedro Vázquez"; las condiciones actuales de estos Calentadores se describen a continuación:

En el Hospital Pediátrico los colectores solares fotovoltaicos están emplazados en la azotea del edificio, sistema de la firma Metro Solar, fueron instalados en dos posiciones, el primero alimenta la sala de terapia intensiva que consta de 12 camas y consiste en un sistema integrado tres colectores conectados entre si, con tanque de almacenamiento (cada uno con capacidad de 250 litros para un total de 750 litros de agua caliente para 24 horas), el cual está formado por 24 tubos de vidrio al vacío con 3 capas cada uno, con capacidad de 3 litros aproximadamente por tubo, montados sobre 2 reflectores en los cuales incide la luz solar emitiéndola de retroceso a los tubos garantizando de esta forma, que se aproveche al máximo la captación de la energía solar que se recibe, presenta además un sistema de flotante que administra el agua a temperatura ambiente (23 a 27 ºC), a medida que se va consumiendo, siendo este un sistema de termosifón, alcanzando el agua en un día normalmente soleado hasta 90 ºC, pero que por las particularidades del clima de la Isla la capacidad se duplica, según explicó Arben Karamani canadiense que donó dichos calentadores al Hospital. (8)

El otro sistema situado presenta 6 colectores de tubos al vacío, unido a seis cabezales instalados a través de tuberías de cobre a un tanque de hierro con capacidad de 1300 litros que alimenta la sala de terapia intermedia con 16 camas. (8)

Material y métodos

Se tomaron los datos necesarios para la aplicación del programa Excel de Copextel como: número de salas, pacientes por salas, cantidad de cubículos, baños por cubículos, todo ello de los informes estadísticas y del departamento de inversiones del Hospital

• 1. Propuesta de aplicación de calentadores solares en el Hospital General Provincial Camilo Cienfuegos de Sancti Spiritus.

En el caso del Hospital se presenta una propuesta de calentadores solares de colector plano aun cuando la tecnología no es tan avanzada como el que se muestra en la figura, se logran ahorros significativos por tanto se coincide con los autores en las ventajas de la aplicación de esta fuente de energía. Los que se proponen para el hospital son comercializados por CUBASOLAR y ofertados por COPEXTEL con las siguientes características: tipo MEGASUM, con un área de captación de 1.65 m⬠una eficiencia de 65 %, entrega promedio de 250 litros/ día, insolación media en la cubierta del colector de 5000 kcal / día y se propone su aplicación en el Hospital para elevar la calidad de los servicios a pacientes ingresados del tercer y cuarto nivel de hospitalizados y el bloque de servicios (área completa de gineco-obstetricia, salones de operaciones y parto) con el consiguiente ahorro energético y económico que proporciona en los mismos en cuanto a consumo de diesel en calderas y electricidad.

Fig.2.- calentador solar MEGASUM 200

Para este trabajo se tuvieron en cuenta los datos de las áreas a trabajar, los servicios que se prestan para introducirlos en dicho programa, en este caso los datos fueron los siguientes:

Tabla No. 2.- servicios del Cuarto nivel bloque de hospitalizados.

Tabla No.3.- servicios del tercer nivel bloque de hospitalizados.

Tabla No.4.- servicios del tercer nivel bloque de Servicios.

Tabla No. 5.- Características de los calentadores solares a instalar son:

Los ahorros por concepto de electricidad y diesel anuales serian:

Por electricidad tercer nivel hospitalizados充室 9600.00

Por electricidad cuarto nivel hospitalizados充室 9600.00

Por electricidad tercer nivel bloque servicios 充.$ 9600.00

Subtotal 充充充充充充室 28800.00

Por ahorro en consumo de diesel en calderas兮.$ 12479.35

Total general 充充充充兮.兤 41279.35

Ahorro físico total anual 191318 Kwh/año y 23323.6 litros de diesel año.

PRI = costo inversión / ahorro total

PRI = 121790.64 / 41279.35

PRI = 2.95 años

Se aprecia que es efectiva la instalación de calentadores solares para el tercer y cuarto nivel de hospitalizados y bloques de servicios ya que en ellos se concentra los principales servicios médicos y salas más sensibles que necesitan que se les brinde este servicio, además de estos beneficios sociales se incluye a ello los considerables ahorro anuales que se obtienen por concepto de ahorro de electricidad y diesel en calderas. Todos estos beneficios serian posible con la instalación de 96 calentadores solares (40 para el tercer y cuarto nivel hospitalizados respectivamente y 16 para el tercer nivel bloque de servicios) del tipo MEGASUM 200, con un area de captación de 1.65 m⬠una eficiencia de 65 %, entrega promedio de 250 litros/ día, insolación media en la cubierta del colector de 5000 Kcal / día (anexo aparecen las tablas con los cálculos efectuados según programa Excel de COPEXTEL)

Conclusiones

• 1. Se determinaron y evaluaron las oportunidades de aplicación de fuentes renovables de energía (calentador solar) en la mayor institución de salud de la provincia con el 41 % dentro de esta estructura de consumo provincial de portadores energéticos.

• 2. se demostró la factibilidad de la aplicación de calentadores solares comercializados por CUBASOLAR y ofertados por COPEXTEL con las siguientes características: tipo MEGASUM, con un área de captación de 1.65 m⬠una eficiencia de 65 %, entrega promedio de 250 litros/ día, insolación media en la cubierta del colector de 5000 kcal / día y se propone su aplicación en el Hospital para elevar la calidad de los servicios a pacientes ingresados del tercer y cuarto nivel de hospitalizados y el bloque de servicios (área completa de gineco-obstetricia, salones de operaciones y parto) con el consiguiente ahorro energético y económico que proporciona en los mismos en cuanto a consumo de diesel en calderas y electricidad

• 3. La aplicación de esta propuesta permite disminuir los consumos de portadores energéticos con un ahorro físico y económico de 191318 kWh/año y 24324 L/año de diesel lo que representa $ 41279.35

Recomendaciones

• 1. Presentar al Ministerio de salud Pública la propuesta de instalación de calentadores solares para su aprobación, financiamiento y posterior montaje.

Bibliografía

• 1. PAEC (2006) "La revolución Cubana, logros y desafíos del desarrollo económico." disponible en http://www.revolucioncubana.cip.cu/ logros y desafíos del desarrollo económico/programa de ahorro de electricidad en Cuba. PAEC. / consultado 25/3/10

• 2. Arrastía Ávila Mario A. (2008) "Generación distribuida en Cuba: cambio a un nuevo paradigma energético." Especialista de divulgación CUBAENERGIA disponible en http://www.cubasolar.cu/biblioteca/energia/energia11

• 3. Martín Francisco, W., Eduardo López Bastida, José Pedro Monteagudo Yanes " Gestión y uso racional del agua (2005) ISBN 978-959-257-179-2 Editorial UNIVERSO SUR Universidad de Cienfuegos.

• 4. Berríz Pérez, L. (1980). "Cálculo de colectores e instalaciones solares." La Habana; Academia de Ciencias de Cuba: IDICT, 126 p.

• 5. Berríz Pérez, L. (2008)"Un fanático de la energía solar: Una anécdota del desarrollo energético sostenible." Revista Energía y Tú. Cuba Solar No. 46 p.41

• 6. Corp Linares, S.; (et al) (2008) "Laboratorio de ensayos de tecnologías energéticas, una herramienta educativa y de experiencia de diferentes equipos y sistemas para facilitar la adopción de políticas y estrategias energéticas bien fundamentadas." Revista energía y tú. Cuba Solar No. 41 p. 36 y 38.

• 7. Chaple Pérez R. (1999). "Buscando el camino hacia la eficiencia energética en el MINSAP: una Propuesta." Ministerio de Salud Pública. Cuba

• 8. Bermúdez Rojas, C.; (et al) "Los Calentadores solares como una forma de fuente renovable de energía alternativa." Dirección Provincial de Finanzas y Precios, Holguín, Cuba. p. 4 y 6

Anexos

Para los tres casos la asignación diaria de agua caliente 42 L/Pacientes-día.

Demanda total de agua =(cantidad de huéspedes * asignación diaria)

Cantidad de equipos =(demanda total/ capacidad del equipo)

Tabla No. 6 Datos preliminares para efectuar los cálculos aplicando programa Excel y resultado de cantidad de equipos por áreas.

Tabla No. 7.- Cálculo de calentadores solares para el tercer nivel bloque de hospitalizados.

Tabla No. 8.- Cálculo de calentadores solares para el tercer nivel bloque de servicios.

Tabla No. 9.- Cálculo de calentadores solares para el cuarto nivel bloque de hospitalizados.

Autor:

Ing. Maria Caridad Gray Cazañas

(Maestrante Hospital General Provincial)

Ing. Tomás Martínez Baracaldo

(Hospital General Provincial)

Ing. Jesús Gabriel González Pérez.

(Maestrante Empresa Avícola Provincial)

Colaborador:

MSc. Ing. Ernesto Luis Barrera Cardoso.

(Profesor yJefe Dpto. CEEPI)

Auspicia: Hospital General Provincial "Camilo Cienfuegos."

Año 2010.