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.