Proyecto de aplicación de sistemas de cogeneración en hospitales en Colombia (página 3)

Se cambiara un motor de 2.4 HP por uno de 1 HP

Ahorro energético=1,05 Kw-h=25,2 Kw-h/día= 9072 Kw-h/año

Ahorro = 9072 Kw-h/año x $190/Kw-h = $ 1.723.680/año

Costo del motor : $ 322.000 (Siemens)

Resumen:

4.2.2. Potencial de Ahorro Económico Térmico.

Se valorizan las pérdidas calculadas en el ahorro técnico y un costo de vapor de $ 54/Lb vapor.

• Lavandería.

Ahorro estimado:

1.125.000 Lb vapor / año x $54/Lb vapor = $60.750.000/ año

• Cocina:

Ahorro estimado:

1.011.240 Lb vapor/año x $54/lb vapro = $ 54.606.960/año

• Esterilización:

Ahorro estimado:

1.025.640 Lb vapor/año x $ 54/Lb vapor = $ 55.384.560/año

• Sistema de Distribución (trampas, fugas, etc)

Ahorro estimado:

257.000 Lb vapor/año x $ 54/Lb vapor = $ 13.882.000/año

No se calcula costo de inversión ya que por ser muy bajo el costo normalmente se hace por gastos de mantenimiento.

4.2.1. Potencial Total de Ahorro económico.

Lo anterior significa que para lograr un URE de 13.907,99 GJ/año (2.494,26 BEP) se requieren inversiones cercanas a $ 37.000.000 para la clínica.

La diferencia con el cálculo del numeral 5.1. obedece a las pérdidas en el sistema de distribución en dicho numeral no se tuvieron en cuenta.

4.3. INDICES ENERGÉTICOS.

4.3.1. Referencia: Clínica nivel 4

Para el cálculo de los índices energéticos se tomará el promedio de las mediciones tanto eléctricas como térmicas en cada centro de consumo y se definirán las siguientes bases:

Para los centros de consumo: lavandería, cocina y esterilización se tomaron el total de camas del hospital o sea 972 camas.

ÍNDICES ENERGÉTICOS. (GJ/ año-cama)

4.3.1.1. Índices Energético Mejorado.

Lavandería. Libra-vapor/día

1. Tecnología 826.5

2. Operación calandrias 2.232.0

3. Plancha 522.0

4. Fugas 3.125.0

_______

TOTAL 6.705.5

Lb/año = 6.705 x 360 = 2.413.980 lb/año

Gal/año = 2.413.980/46.6 lb/gl = 5.180 gl/año

GJ/año = 5.180 gl/año x 0.16297 GJ/gl = 8442.2

Nuevo = GJ real – GJ ahorro.

GJ nuevo = 29.953.69 – 8.442.26 = 24.511.45

Índice Mejorado Lavandería = 21.511.49 / 972 = 22.186.5/año-cama

Cocina. #/día. Lb/año.

Ahorro operación 2.809 1.011.240

Gl/año = 1.011.240 Lb/año/ 46.6 Lb = 21.743 Gl/año

GJ/año = 21.743 x 0.16297 = 3.536.5 GJ/año

GJ nuevo = 10.143 GJ/año – 3.536 GJ/año = 6.607 GJ/año

Indice mejorado = 6.607/972 = 6.79 GJ/año-cama.

Esterilización.

Nota: en este centro de consumo se incluyen las pérdidas por la fuga de vapor en la antigua línea de lactarios.

Ahorro/día = 2.849 Lb/día = 1.025.640 Lb/año

Gl/año = 1.025.640 Lb/año / 46.6 Lb/gl = 22.009 Gl/año.

GJ/año = 22.009 Gl/año * 0.16297 GJ/gl = 3.586.8 GJ/año.

GJ nuevo = 11.007.09 – 3586.8 = 7.420.2 GJ/año

Indice mejorado = 7.420.2/ 972 = 7.63

Resumen.

Índice anterior Índice nuevo

GJ/año-cama GJ/año-cama

Esterilización 11.32 7.63

Cocina 10.44 6.79

Lavandería 30.82 22.18

4.3.2. Referencia: nivel 1

Base tomada:

# de camas: 21

Energía térmica = no hay

Horas de trabajo: 8 horas/día.

Se aclara que el consumo de iluminación es muy bajo debido a la buena iluminación solar que tiene el hospital.

Energía solar

5.1. GENERALIDADES.

Es fácil ver y sentir el poder del sol, como él calienta la tierra. Hoy nosotros estamos en capacidad de utilizar la potencia del sol de numerosas maneras, incluyendo el uso para el calentamiento del agua y enfriamiento de edificios. Muchos edificios son diseñados para tomar las plenas ventajas del calentamiento solar, lo que produce un retorno de la inversión inmediatamente. La calefacción solar puede usarse para proporcionar agua caliente o calentar el aire en un edificio. La calefacción solar puede ser pasiva o activa donde mediante el diseño de sistemas mecánicos se aumenta el calor ganado de la luz del sol.

Existen dos tipos de calentadores solares:

• a) Calentadores solares pasivos:

En la calefacción solara pasiva, el sol hace todo el trabajo, es decir no hay ninguna ayuda mecánica adicional.

Estos sistemas incluirán un colector solar para calentar el agua y un tanque de almacenamiento para almacenar agua caliente.

• b) Calentadores solares Activos:

El calentador solara activo, usa principios similares al calentamiento solar pasivo, sin embargo el solar activo toma la potencia del sol y la amplifica.

Los colectores solares son el corazón de la mayoría de los sistemas de energía solar activos. El colector absorbe la energía solar y la transforma en energía térmica. Esta energía térmica puede entonces ser usada para suministrar agua caliente a residencias o establecimientos comerciales.

Existen dos tipos básicos de sistemas de calentamiento solar activo, dependiendo si el aire o el líquido es calentado en el colector solar.

El sistema basado en liquido calienta agua o una solución anticoagulante en un colector "hydronic" y el basado en aire en un "colector de aire".

Ambos sistemas colectan y absorben las radiaciones solares y transfieren el calor solar al espacio interior o a un tanque de almacenamiento.

Los sistemas líquidos son los mas usados cuando un almacenamiento esta incluido en el sistema.

5.2. COLECTORES SOLARES.

Los colectores térmicos solares, son la clave de los sistemas solares activos y son diseñados de acuerdo a los requerimientos de temperatura específicos y condiciones climáticas para diferentes usos.

Hay diferentes tipos de colectores solares:

• Colectores de plato plano.

• Colectores evacuadores de tubo

• Colectores concentrados.

• Colectores de aire transpirado.

Las residencias y edificios comerciales que requieren temperaturas por debajo de los 200°F usan colectores de plato plano o colectores de aire transpirado, mientras que las aplicaciones que requieran mas de 200°F usan colectores evacuadores de tubo o concentrados.

5.2.1. Colectores de Plato Plano.

Son los colectores mas utilizados para calentamiento de agua residencial y para calefacción de espacios. Un típico colector de plato plano es una caja de metal aislado con una tapa de plástico y un plato absorbente oscuro.

Estos colectores calientan líquidos o aire a temperatura bajas (menor de 180°F).

Los colectores de plato plano calientan el líquido, el cual fluye a través de tubos adyacentes al plato absorbedor.

Los sistemas de calefacción de piscinas usan colectores de plato plano, debido a que los colectores para calefacción de piscinas operan con temperaturas ligeramente superiores al medio ambiente. Estos sistemas son baratos y utilizan materiales plásticos.

Colectores de plato plano de aire, son usados principalmente para calefacción, los platos del colector de aire pueden ser hojas de metal o materiales no metálicos. El aire que fluye pasa por el absorbedor usando convención natural o un ventilador.

5.2.2. Colectores Evacuadores de Tubo.

Los colectores evacuadores de tubo, son mas eficientes a altas temperaturas que los colectores de plato plano.

En un colector evacuador de tubo, el sol entra a través de un tubo de vidrio exterior y golpea el absorbedor, donde la energía es convertida en calor. El calor es transferido al liquido a través del absorbedor. El colector consiste en filas de tubos de vidrio transparente cada uno de los cuales contiene un absorbedor. El absorbedor típico es un diseño de tubo aleta ( las aletas incrementan la superficie de absorción y la ruta de transferencia de calor, aunque también son usados los absorbedores cilíndricos.

Los colectores evacuadores del tubo son mas eficientes que los colectores de plato plano. Ellos trabajan muy bien en la difusión de la radiación solar. Estos colectores son mas apropiados en aplicaciones industriales que trabajan a altas temperaturas (170° F- 350° F), sin embargo son mas costosos que los colectores de plato plano.

5.2.3. Colectores Concentrados.

Los colectores concentrados utilizan espejos curvos para concentrar y, absorber la luz solar. Este sistema de temperaturas altas se usa principalmente en aplicaciones comerciales e industriales.

Los colectores concentrados a través de parabólicas, concentran la luz solar en un tubo que corre a lo largo de la línea focal de los reflectores, acumulando mejores temperaturas que los acumuladores de plato plano y evacuadores de tubo. Estos sistemas usualmente incluyen un sistema de control mecánico llamado "Tracker" que guarda el sol reflejado durante el día. Los sistemas concentrados parabólicos pueden suministrar agua caliente y vapor y generalmente se usan en aplicaciones comerciales e industriales.

5.2.4. Colectores de Aire Transpirado.

Los colectores de aire traspirado son elaborados de metales perforados. El sol calienta el metal y un ventilador empuja el aire ambiental a través de los huecos del metal, que calienta el aire. Estos se han venido usando para precalentamiento de aire.

Los colectores de aire transpirado son utilizados eficientemente en más del 70% de aplicaciones comerciales, debido a que no requieren aislamiento, estos colectores no son costosos. Todos estos factores hacen del colector de aire transpirado muy adecuado como fuente de energía solar.

5.3. COSTOS DE LA ENERGÍA SOLAR.

La energía solar para la generación de electricidad cuesta hoy la quinta parte de lo que costaba en 1.980.

Todavía falta cierta distancia por recorrer para que sea competitiva con otras fuentes de electricidad, siendo hoy muy competitiva en diversas situaciones, sobre todo cuando se usan para suministrar energía a poblaciones que no están conectadas a la red de servicio eléctrico.

La energía solar además de haberse reducido el costo en forma espectacular y que seguirá descendiendo, la tecnología es mas fiable en comparación con lo que era hace 20 o 30 años. Los sistemas han sido certificados por laboratorios de prueba independiente. La vida útil de estos sistemas es de 25 a 30 años y su mantenimiento tiene un costo bastante bajo.

En la mayoría de los países del mundo, esta en marcha una creciente competencia entre los proveedores de electricidad que tratan de atraer clientes. Por eso la gente tiene ahora la posibilidad de elegir entre varios proveedores de electricidad.

Esto permite a la gente escoger a los proveedores de electricidad más "verdes" los cuales le brindarán el fluido extraído de fuentes de energía renovable, como el sol y el viento.

5.4. CALENTADORES SOLARES DE AGUA.

En Colombia, se ha venido experimentando con calentadores de agua por energía solar desde hace mas de treinta años, hasta el punto que antes de hacer la primera instalación, se investigaron y desarrollaron 23 prototipos . Hasta el momento arroja una superficie colectora aproximadamente de 650000 m2, destacándose entre ellos los proyectos realizados para de Bogotá .

Las empresas diseñan instalaciones de calentamiento por energía solar de acuerdo a las especificaciones de cada usuario, incluyendo los de tanque colectivo, el sistema individual que se elaboró para algunos proyectos como Ciudad Tunal es el más frecuentemente usado, pues es de fácil adecuación para los diferentes niveles de demanda. Este sistema denominado Tunal, es de bajo costo, constituyéndose en una tecnología de fuente exclusivamente solar, que utiliza para su funcionamiento sistemas autorreguladores y pasivos de termosifón, basado en que la columna de agua fría en la tubería de retorno a la placa colectora no se mantiene equilibrada por la del agua caliente, pues esta es menos densa y por lo tanto es desplazada por el agua fría. En otros términos, no tiene una sola pieza móvil, lo que hace que no requiere de mantenimiento, a diferencia de la mayoría de los calentadores que usan bombas de recirculación y controles electrónicos termodiferenciales.

La duración de un calentador solar tipo Tunal es superior a los 20 años.

El calentador solar de Gaviotas consiste en una placa colectora de 2 m2, compuesto por tubos de cobre soldados a la lámina y múltiples del mismo material. En tal placa, mediante un proceso electrolítico, se forma una película de oxido de cobre (CuO), de color negro y con buenas características de absorción y emisividad (0,89 y 0,17), permitiendo captar eficientemente la luz difusa en días nublados.

La placa esta aislada por un poliuretano que ha sido estabilizado previamente, para resistir altas temperaturas dentro una caja de lámina galvanizada, la cual se encuentra reabierta por un vidrio de bajo contenido de hierro. El agua caliente se almacena en un tanque esférico con capacidad para 109 litros, igualmente aislado con poliuretano.

Los tanques no presurizados imponen restricciones fuertes a la válvula que regula su nivel, por lo cual todos sus componentes son de un mismo material para controlar la corrosión electroquímica.

El sello es de caucho silicona, con el fin de que se permita operar confiablemente por millones de ciclos a alta temperatura. Se utiliza el momentum del agua para darle características binarias en la apertura y el cierre y se diseñó un flotador biconvexo, que, por adaptarse a la forma esférica del tanque, reduce a un mínimo el espacio del aire dentro de este.

5.5. ENERGIA SOLAR EN HOSPITALES COLOMBIANOS.

Una de las aplicaciones inmediatas de la energía solar es el calentamiento del agua, pudiéndose brindar a las instituciones de salud este servicio a menores costos operativos.

A partir de calentamiento de agua por energía solar un hospital desarrolla en términos generales un nuevo concepto de ahorro energético y administrativo, además de abrir muchas fronteras en su rol interno, por ejemplo el hecho de existir agua caliente constante permite que las campañas de lavado de manos mejoren y con alto incremento el control de infecciones, incluyendo nuevos ahorros al hospital. Los comportamientos en esterilización, salas de infectados donde además del agua caliente será posible agua destilada 24 horas al día. Los nuevos servicios permitirán al hospital separar consumos de agua caliente del área industrial y el área del hotel.

Desde el punto de vista de funcionalidad se abren muchos campos. En los proyectos nuevos de dimensión de las calderas disminuirá en forma ostensible trayendo consigo ahorro de espacio, combustible, mantenimiento y por ende la disminución de los costos de operación inicial.

En proyectos susceptibles de corrección se podrán definir nuevos espacios liberados a partir de energía solar sobre cubiertas, ahorro de combustible, energía, mantenimiento, además de aumento de cobertura y confort de servicio de agua caliente del hospital las 24 horas.

Con este fin el Instituto de Seguros Sociales estableció una metodología de trabajo de consumo de agua caliente para hospitales por módulo de 20, 70,200 camas, frente a las limitaciones de cada institución al ser individualizado.

El ISS estableció indicadores para consumo de agua caliente y el concepto de calentamiento en futuros y actuales proyectos de agua por energía solar.

Tomando como base un estudio elaborado por el Instituto de los Seguros Sociales para cuantificar para un hospital de tipo general, los volúmenes de agua por módulo de 20 y 200 camas, se obtuvieron índices y parámetros que pueden ser aplicados a cualquier centro hospitalario.

Hay diferente opciones para la aplicación de energía solar en los hospitales:

• Total abastecimiento de agua caliente con energía solar 100 %

• Sistema combinado de energía solar como apoyo a las calderas que dan 100% del agua caliente.

• Sistemas combinados de abastecimiento de agua caliente para el área industrial (hospital) con caldera apoyado por energía solar y abastecimiento 100% de los áreas del hotel con energía solar únicamente lo que conlleva disminución de la capacidad de las calderas.

• Sistemas combinados de agua caliente por energía solar, apoyados por caldera o cualquier otro sistema convencional como calentadores eléctricos o calentadores de paso a gas.

• Sistema solar 100% de crecimiento modular para desmonte de calentamiento de agua convencional.

• Cuando la vida media de la caldera se finaliza, el reemplazo del calentamiento de agua puede ser con energía solar, asumiendo disminución del tamaño de la caldera para uso en vapor

En el estudio en mención se calcularon los consumos en hospitales de 20 camas hasta 200 camas, comparando los metros cuadrados de construcción y los metros cuadrados que ameritan agua caliente y los puntos donde esta se consume, habiendo una división teórica entre la parte industrial del hospital (cocina, lavandería, calderas, esterilización, salas de parto, quirófanos, recuperaciones, etc) y la parte del hotel.

Los resultados de consumo de agua caliente total en los puntos identificados, con los diferentes números de camas han sido confrontados con los consumos de clínicas actuales es por recibos de agua.

Si el cálculo se efectúa suponiendo que el 25% del agua utilizada es caliente se obtienen cálculos de volumen de agua caliente muy próximo a los resultados teóricos establecidos como regla general en los cálculos de consumo para instalaciones hidráulicas.

5.6. INDICADORES DE CONSUMO DE AGUA CALIENTE.

• Consumo lavamanos: 1,36 h/día/persona.

• Consumo ducha: 33 l/día/persona/baño.

Estación de enfermería

– Trabajo limpio 150 l/día

– Trabajo sucio 200 l/día

– Lactarios 150 l/día

– Diálisis 200 l/día

LABORATORIO

– Esterilización 326 l/día

– Rehabilitación 1000 l/día

– R. X 700 l/día

– Cocina 600 dietas/día 350 l/día.

– Lavandería 2500 l/máquina de lavado y desmanchado.

NECESIDADES EN LITROS DE AGUA CALIENTE PARA UN HOSPITAL DE 20 CAMAS

Esto significa que se requieren 272,6 l/cama o sea 0,272 m³/día de agua caliente

NECESIDADES EN LITROS / DÍA DE AGUA CALIENTE PARA UN HOSPITAL DE 70 CAMAS

Esto significa que se requieren 211,3 l/ cama / día o sea 0,211 m³/cama/día de agua caliente.

CLÍNICA NIVEL 4.

NECESIDADES DE AGUA CALIENTE PARA 700 CAMAS (SIN URGENCIAS)

Esto significa que para un hospital de 700 camas se requiere aproximadamente 209 m³ /día o sea 0,30 m ³/día/cama de agua caliente.

RESUMEN

5.7. CONSIDERACIONES DE LAS INSTALACIONES DE PÁNELES SOLARES EN HOSPITALES.

5.7.1. Instalación Solar Propiamente Dicha.

Corresponde a los paneles solares ubicados en cubierta y soportados directamente por esta en su aspecto de carga uniformemente repartida, las tuberías de interconexión del sistema colector-tanque, así como los de consumo y retorno del sistema tanque-red de consumo.

El otro elemento corresponde al tanque termo para almacenamiento de agua caliente, siendo este el elemento más importante por su alta carga de trabajo estructurada asimilada por el comportamiento dinámico o estático del diseño estructural del proyecto.

En cualquier caso la ubicación de los paneles solares y el tanque termo estarán estructuralmente ligados a los análisis estructurales que se hagan sobre cada uno de los proyectos al ser individualizados en sus parámetros de diseño y ubicación.

5.7.1.1. Obra Civil Para El Proyecto.

Correspondientes al esfuerzo estructural o construcción de la base para el tanque termo, que es el elemento de mayor incidencia en la toma de decisiones referentes a ubicación y forma de la base para el mismo.

En los proyectos susceptibles de corrección los ajustes de obra civil se realizan paralelamente al avance mismo del proyecto o como adición y/o reformas locativas de los mismos.

En resumen los costos iniciales de la instalación pueden ser considerados uno solo equivalente al valor del suministro e instalación del equipo solar en cubierta, asumiendo que los ajustes de obra civil serán ejecutados por el constructor del proyecto.

5.7.1.2. Características De La Instalación Solar.

Las instalaciones de agua caliente por energía solar diseñadas y predimensionadas con fines hospitalarios presentan las siguientes características.

• Grandes áreas de superficies colectores para el calentamiento de agua localizado en cubierta.

• Almacenamiento del agua caliente en uno o varios tanques-termo ubicado en lugares estructuralmente escogidos para soporte de dicha carga.

• Tuberías en cobre térmicamente aislado en poliuretano espumado y con protección en foil de aluminio.

Dentro de las características técnicas vale mencionar los siguientes aspectos:

• El calentamiento de agua se realiza en cada uno de los paneles solares.

• El almacenamiento del agua caliente se realiza en forma natural por el efecto termosifón de los paneles solares hacia el tanque-termo. No requiere elementos mecánicos para el transporte del agua.

• Las instalaciones solares no requieren acondicionamiento especial de las cubiertas dado su bajo peso por metro cuadrado de aire colector (28 kgr/m ²).

En las instalaciones de agua caliente hospitalaria se considera tres tipos de redes así:

• a) Red para entrega de vapor que es independiente de los sistemas de agua caliente en el hospital.

• b) Red de agua caliente

• c) Red de retorno o recirculación hospitalaria, complementaria de la red matriz de agua caliente.

Estas dos últimas redes de instalaciones hidráulicas son compatibles con el sistema para calentamiento de agua por energía solar.

• Los tanques-termo para el almacenamiento de agua caliente son por lo general de presión cerrada (presurizados) térmicamente aislador en poliuretano rígido espumado con foil de aluminio para su protección a la intemperie.

• Además de los accesorios básicos para las conexiones hidráulicas, los equipos para calentamiento de agua por energía solar están implementados con termómetros de carátula, válvulas térmicas, válvulas de seguridad, air vent con el objeto de controlar temperatura para y en los equipos.

5.8. CELDAS FOTOVOLTÁICAS.

Fotovoltaico es el desarrollo de un semiconductor de estado sólido que convierte la luz solar directamente en electricidad fabricada usualmente de silicio, es principalmente utilizado en transistores y otros aparatos electrónicos.

5.8.1. Operación.

Una fuente fotovoltaica (generalmente llamada celda solar), consiste en obleas de materiales semiconductores con diferentes propiedades electrónicas. Es una celda policristalina, el volumen principal es silicón, con una pequeña cantidad de boro, que le da una característica positiva. Una delgada oblea en el frente de la celda es alterada con fósforo para darle una característica negativa. La interfase entre estas dos obleas contiene un campo eléctrico y es llamada unión.

La luz consiste de partículas llamadas fotones, cuando la luz choca sobre la celda solar, cada uno de los fotones es absorbido en la región de la unión liberando electrones de cristal de silicio.

Si el fotón tiene suficiente energía, los electrones serán capaces de vencer el campo eléctrico de la unión y moverse a través del silicio y hasta un circuito externo. Cuando fluyen a través de un circuito externo, pueden proporcionar energía para hacer un trabajo (carga baterías, mover motores, encender lámparas, etc)

El proceso fotovoltaico es completamente de estado sólido contenido en si mismo.

5.8.2. Funciones de un Equipo Fotovoltaico.

Virtualmente cualquier necesidad de energía eléctrica puede satisfacerse mediante un adecuado diseño del sistema de energía fotovoltaica. Este incluye energía para iluminación, bombeo, radiocomunicación, electrificación doméstica, protección catódica.

La única limitación es el costo del equipo y ocasionalmente el arreglo fotovoltaico, aunque ésta, raramente es un factor problema.

5.8.3. Valor del Sistema.

Aunque ésta, depende directamente de la aplicación, en forma de guía general podemos tener sistemas que contengan 100 W o más de energía fotovoltaica, tienen un costo entre los US $ 10 y US $ 15 por Watt, sistemas pequeños pueden ser más caros por Watt de base. El costo del módulo solar ronda entre 1/3 y ½ del costo total. Cada Watt del arreglo fotovoltaico produce entre 4 y 6 Watt-hora de energía por día, dependiendo de la temporada y localización.

En condiciones muy nubladas u oscuras se producirá menos energía y en condiciones mas iluminadas se producirá mas energía que la del promedio estimado.

Usando costos típicos de amortización y vida del equipo, el costo de la energía, generada mediante energía fotovoltaica generalmente anda en rangos de US$ 0,30 a US$ 1,0/Kwh. Este costo generalmente limita la demanda en aplicaciones de energía fotovoltaica a las áreas donde no existe el servicio de energía eléctrica convencional.

5.8.4. Mantenimiento y Uso de Energía Solar Fotovoltaica.

Aunque las celdas fotovoltaicas y los módulos requieren de avanzada tecnología, su uso es muy simple. Los módulos solares normalmente generan bajo voltaje, sin partes móviles o desmontables, una vez instalado un arreglo fotovoltaico, generalmente no requiere otro mantenimiento más que una limpieza ocasional.

5.8.5. Impacto del Medio Ambiente.

La energía fotovoltaica es probablemente el método más bondadoso de generación de energía que conocemos. Es silencioso, no produce contaminación, ni requiere combustible (ningún otro más que la luz del sol).

Cogeneración

Sería de gran beneficio para el País y para los centros hospitalarios nacionales poder cogenerar con centrales de cogeneración, de tal manera que podrían producirse dos ahorros:

Primero, se podría generar energía eléctrica para autoconsumo aprovechando los excedentes de otras energías consumidas por el hospital.

Segundo, se podría vender los excedentes siempre y cuando exista una red de suministradores, como sucede en la mayoría de los países europeos, donde los excedentes de energía cogenerada están obligados a comprarla para una "red de suministradores" a un precio adecuado, ya que el límite a que se puede vender y el precio al que se fija es lo que produce el margen de beneficio comercial que debe conocer un tercero que quiera explotar la instalación de cogeneración.

El gasto de la instalación se desconoce, ya que depende de las condiciones en que se encuentran las instalaciones de los centros. En hospitales viejos y grandes, con instalaciones obsoletas se debe aprovechar la cogeneración para renovar las infraestructuras.

En todo caso, la amortización de la inversión no debe ser superior a diez (10) años.

6.1 RENTABILIDAD.

En Colombia sería muy interesante poder crear centrales de cogeneración en aquellos hospitales colombianos en que los estudios de pre factibilidad demuestren que son rentables. Esto dependería en gran medida del tamaño. Estudios realizados en varios centros hospitalarios del mundo demuestran que son rentables únicamente en hospitales de tamaño mediano o grande. Hospitales pequeños o centros de salud no soportan una demanda de energía lo suficientemente grande como para que el gasto de inversión se recupere con el ahorro energético que se produce.

En hospitales en construcción, es necesario conocer exactamente la demanda de energía que se tendrá para saber si es rentable o no cogenerar y esto no se conoce realmente sino hasta que lleve al menos un año y medio de funcionamiento.

6.2 EXPERIENCIAS POSITIVAS EN CENTROS HOSPITALARIOS.

Como experiencias de las instalaciones de unidades de cogeneración hemos tomado el caso Español, en donde la existencia de cinco (5) hospitales con estaciones de cogeneración ha sido tan positiva, medida en términos del ahorro energético obtenido, que se están implementando en 16 nuevos centros hospitalarios de la nación; entre ellos el hospital Universitario de Guadalajara, el del Marques de Valdecilla (Santander), tres centros asturianos, el hospital del Valle del Nahin , el de San Agustín (Avila) y el hospital Central de Asturias (Oviedo).

Otra experiencia positiva es la de la Clínica Piriso de Vigo que ha puesto en marcha una planta que espera ahorrar entre el 45 y 50% del costo de energía eléctrica y calórica. La instalación costó 120 millones de pesetas y espera estar amortizada en cuatro años.

6.3 APLICACIÓN DE LA COGENERACIÓN EN VARIOS SERVICIOS HOSPITALARIOS.

El vapor de cogeneración se aprovecha en varios servicios que nivelan la curva de consumo de un centro hospitalario a lo largo del año tales como calefacción, lavandería, agua caliente sanitaria y refrigeración. Con el agua caliente de refrigeración también se alimentan los sistemas de calefacción.

Como un ejemplo de cogeneración hospitalaria se encuentra una nueva planta con moto generadores a gas y producción de frío por absorción a la ciudad sanitaria y universitaria de Bellvillage (Barcelona) con capacidad de mil camas, que no sólo se autoabastece de toda la energía eléctrica, vapor y agua caliente que necesita sino que vende sus excedentes a una compañía eléctrica.

La instalación que ocupa 75 metros cuadrados y sustituye una central que comenzó a funcionar en 1989 y que produce sólo una tercera parte de la energía que se obtendrá a partir de ahora, ha costado 280 millones de pesetas. La inversión permitirá reducir entre un 20 y un 30% la factura energética del hospital, además de respetar el medio ambiente, ya que es una tecnología considerada como no contaminante.

El programa de funcionamiento previsto de los moto – generadores es de 3.968 horas al año trabajando a una potencia normal.

El centro nivel 4 analizado, tiene unos requerimientos de energía térmica adicional muy baja, debido al suministro térmico que obtienen a través de sus páneles solares, por ello, un análisis de cogeneración en esta institución, no tiene mucho sentido.

Sin embargo, hemos construido un modelo general de cogeneración para centros hospitalarios nacionales, que podría ser utilizado para analizar la pre factibilidad de la misma.

Análisis económico y financiero

Este capítulo tiene por objeto hacer un análisis técnico económico de las inversiones que podría hacer el sector hospitalario colombiano a fin de optimizar los consumos energéticos.

Para elaborar el análisis se utiliza la información de fabricantes de quipos o representantes de casas internacionales en Colombia que fueron visitadas

7.1 BASES PARA EL ANÁLISIS DE INVERSIONES.

Para efectuar el análisis de los equipos modernos ya sean eléctricos o térmicos que optimicen y reduzcan los costos energéticos del sector hospitalario colombiano se tomarán los siguientes parámetros:

• La evaluación se efectuó en precios constantes del año 2004.

• Tasa de cambio utilizado $ 2700 por dólar.

• Valor de salvamento de los equipos : 10 %

• Tasa impositiva de renta : 0 % sobre las utilidades netas del proyecto.

Con el fin de visualizar el impacto que tendrá en estas inversiones una financiación, se ha tomado una de las líneas de financiación URE definido por la UPME.

Estas condiciones las resumimos así:

• Inversión financiable hasta un 70% de los activos fijos en pesos colombianos.

• Plazo máximo: 8 años.

• Período de gracia máximo: 3 años.

• Amortización anual.

• Tasa de redescuento DTF trimestre anticipados, más 2,3 % trimestre anticipado para el primer año, incrementada esta tasa en 0,15 % trimestre anticipado por cada año adicional de plazo y un 0,15% anticipado para el período de gracia.

• Tasa de interés: igual a la tasa de redescuento, adicionándole el costo de intermediación a convenir con la entidad financiera. Se estima que el costo de intermediación varia entre el 3% y el 9%.

Para efectuar el cálculo de cada una de las inversiones analizados se construyó un módulo matemático sistematizado, que permite el fácil cambio de cualquier parámetro que se estime conveniente.

7.2 PÁNELES SOLARES.

La mayoría de los datos para esta evaluación fueron suministrados por el una empresa del país.

En el modelo se analizó la posibilidad de instalar sistemas de páneles solares para hospitales de diferentes números de camas: 20,70 y 700 camas.

7.1.1. Características Páneles Solares Tipo:

• Dimensiones: Largo: 2.12 mts

Ancho: 1.02 mts

Altura: 0.09 mts

• Caja: Armazón enterizo de fondo y paredes laterales en lámina galvanizada.

• Aislamiento térmico: Lámina de poliuretano, espumado, moldeado, dentro del armazón de la lámina.

• Placa colectora: Parilla de 8 tubos de ½" de cobre en paralelo dotados de aletas de lámina de cobre con múltiples de ¾" en cobre.

• Vidrio: 4 mm de espesor, fijado con empaque blando resistente al calor y a la radiación solar y pisa vidrios de lámina de acero inoxidable.

• Pintura: En la placa, mediante un proceso electrolítico se forma una película de oxido de cobre de color negro, con buenas características de absortividad (0,89) y emisividad (0,17).

• Eficiencia: Promedio 60 galones/día.

• Precio: $ 1950 con un descuento del 10% cuando son mas de 20 colectores solares.

• Tanque termo: 10% del consumo diario de acuerdo al estudio realizado por I.S.S., se definieron las necesidades de agua caliente (50° C.) para los diferentes tipos de hospitales y se efectuaron sensibilidades para volúmenes de 100, 150,200,250, 275, y 300 Lt/día.

7.2.1.2 Otros Parámetros.

• Costo electricidad : $ 180 /Kwh

• Costo Fuel Oil : $ 2500/ Gln

• Costo Gas natural: $ 500/m3

Para centros hospitalarios de 20 camas se efectuó el análisis comparando el calentamiento de agua con páneles solares vs energía eléctrica y los resultados son los siguientes:

7.2.1.2.1Energía Solar Vs. Energía Eléctrica. Hospital de 20 Camas.

También se efectuó el análisis para este centro hospitalario financiando la inversión y tomando el caso de unos requerimientos de 275 Lt/día de agua caliente.

Como conclusión de este análisis podemos decir:

• a. Es bastante rentable sustituir energía eléctrica por páneles solares en un centro hospitalario de 20 camas.

• b. Mientras mayores sean los requerimientos de agua caliente, mayor rentabilidad tendrá la inversión en páneles solares y menor el tiempo de recuperación de la inversión.

• c. Al financiar la inversión con las líneas URE, la rentabilidad se aumenta casi el doble y el tiempo de pago de la inversión se reduce a la mitad.

7.2.1.2.2. Energía Solar Vs Energía Térmica. Hospital de 70 camas.

• Resultados.

Los resultados financiando el 70 de los paneles solares, para un requerimiento de 200 Lt/día de agua caliente son los siguientes:

Sin Financiación. Con Financiación

Conclusiones de este Análisis:

• b. Existe un gran incentivo económico de sustituir energía térmica por energía solar con páneles en un centro hospitalario de 70 camas.

• c. Aunque a mayores requerimientos de agua caliente, sube la rentabilidad. Este parámetro no es relevante, ya que el incremento de la rentabilidad no es significativo.

• d. Al financiar la inversión de los páneles solares con las líneas URE, la rentabilidad se incrementa en 18 puntos y el tiempo de pago de la inversión se disminuye a la mitad.

7.2.1.2.3. Energía Solar Vs Energía térmica Hospital de 700 camas.

Financiando los páneles solares el resultado es el siguiente por 200 Lt/día.

Sin Financiación Con Financiación.

Conclusiones.

• a) Existe un gran incentivo económico, sustituir energía térmica por páneles solares en un centro hospitalario de 700 camas, con tasas internas de retorno del orden del 27% en pesos constantes.

• b) No es relevante el incremento de las necesidades de agua caliente.

• c) Financiando el 70% de la inversión con líneas URE, se incrementa la rentabilidad en cerca de 20 puntos y el tiempo de recuperación de la inversión se reduce en dos años y medio.

7.3. EQUIPOS DE LAVANDERÍA.

Se efectuaran dos análisis en las posibilidades de modernizar los equipos de lavandería en los centros hospitalarios colombianos:

• 1) Conexión a la actual lavadora de un equipo de "aire activado":

Descripción de la tecnología de Aire Activado.

Con el fin de hacer claridad sobre este equipo que lo acondicionan a cualquier lavadora a continuación se hace una breve descripción sobre esta tecnología:

Aire activado es lo mismo que aire ionizado, el aire activado tiene una composición de 75% de nitrógeno, 24% de oxigeno y 1% de gases inertes. Cuando el aire es activado, este queda sometido a un alto nivel de energía, donde mezclado con agua, se crea un radical "hidroxilo" o sea peroxido de hidrógeno, que es conocido como oxidador y desinfectante. Con este hidroxilo se obtienen beneficios adicionales, como poder trabajar con agua fría, reducir considerablemente la cantidad de químicos, efectuando el mismo trabajo con menor cantidad.