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Suministro Energético a instalaciones hospitalarias. Caracterización de escenarios



Partes: 1, 2

  1. Resumen
  2. Introducción
  3. Desarrollo
  4. Conclusiones
  5. Referencias
    bibliográficas

Resumen

En el presente trabajo se estudian alternativas de
cogeneración para el Hospital Provincial Clínico
Quirúrgico Universitario "Arnaldo Milián Castro" de
Santa Clara, partiendo de la recopilación de
información sobre los consumos de los principales
portadores energéticos consumidos por el hospital en el
año 2010 para así caracterizar las demandas de
electricidad, calor y frío. Se realizaron además
los cálculos preliminares para tres alternativas de
cogeneración y/o trigeneración; caldera de vapor
con turbina de vapor a contrapresión usando los vapores de
salida para alimentar una planta de refrigeración por
absorción, vapor para agua caliente y vapor para otros
usos; otra variante analizada fue la de motor de
combustión interna con generador eléctrico, con
caldera de recuperación del calor del agua de enfriamiento
y los gases de escape y por último una alternativa con
turbina de gas con caldera de recuperación de los gases de
escape. Se analiza la simultaneidad de las demandas, se tiene en
cuenta además los índices de emisión de
gases contaminantes y se realiza un breve análisis de
prefactibilidad de cada una de las variantes.

Introducción

Desde hace 6 años se viene estudiando la
importancia de transformar las fuentes de suministro
energético en el Hospital Arnaldo Milián Castro de
la provincia de Villa Clara, los resultados obtenidos permitieron
ampliar el estudio a otras entidades en aras de analizar el
comportamiento para un mismo sector en cuanto al uso de los
diferentes portadores energéticos.

Dado el patrón de distribución de los
consumos y demandas de portadores energéticos, desde un
principio saltó a la vista la necesidad de considerar y
evaluar la conveniencia de utilizar esquemas de
poligeneración
, técnica que rápidamente
se ha impuesto en el mundo no solamente en empresas industriales,
sino sobre todo en instituciones del sector terciario o de
servicios.

Desarrollo

En este trabajo se analizará el Hospital "Arnaldo
Milián Castro" como estudio de caso, brinda servicios
hospitalarios en tres áreas básicas: cuerpo de
guardia, hospitalización y consulta externa; con una
población de 536 578 habitantes. Para ello cuenta con 18
salones de operaciones y una dotación de 598 camas. En
estos momentos se trabaja para abrir cuatro nuevas salas:
hemodiálisis, angiología, urología y
geriatría, con el objetivo de aumentar la capacidad y
calidad de los servicios prestados.

Estructura de consumo de los principales
portadores energéticos utilizados en el
hospital.

En el Hospital Arnaldo Milián Castro (HAMC) se
consumen cantidades apreciables de energía
eléctrica, fuel oil, GLP y diesel, el comportamiento de
consumo de los diferentes portadores energéticos en la
instalación es como se muestra en la tabla 1:

Tabla 1. Estructura de consumo de
portadores energéticos durante el 2010

Portadores

tcc

Fracción
[%]

Acumulado [%]

Energía
eléctrica

1 410,8

81,9

81,9

Fuel oíl

294,7

17,1

99,0

GLP

14,4

0,8

99,8

Diesel

2,8

0,2

100,0

TOTALES

1 722,6

100,0

 

Partiendo de este estudio se determinó que la
electricidad es el portador de mayor consumo, a
continuación se analizan cada uno de elllos.

Estructura de los consumos de
energía eléctrica.

Los altos consumos de energía eléctrica
del hospital se deben al gran número de equipos
eléctricos médicos y de servicios que existen en el
mismo, éstos en la mayoría de los casos son altos
consumidores de electricidad, muchos de ellos tienen un factor de
utilización elevado debido a la función que
realizan y en su mayoría no pueden ser desconectados, a
continuación se muestra su desglose en la tabla
2.

Tabla 2. Estructura de los consumos de
energía eléctrica en el 2010

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El comportamiento de la misma sigue la siguiente
distribución, ver grafico 1:

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Gráfico 1: Estructura de los
consumos de energía eléctrica para el
2010.

Del análisis del gráfico 1 se puede
afirmar que los mayores consumos fueron durante al día,
momento en el cual se prestan la mayor cantidad de servicios, en
total fueron 2 250 MWeh. Los consumos en el horario de la
madrugada fueron de 1 027 MWeh y los del horario pico 577 MWeh,
siendo éstos los menores consumos durante todos los meses
del año, lo cual se debe a los esfuerzos y las medidas
tomadas para lograr disminuir la demanda y los consumos en el
horario pico, pues por un lado sobrecargan al SEN y por otro lado
aumentan considerablemente las facturas mensuales del hospital.
Los consumos reactivos son también elevados, lo que indica
un bajo factor de potencia, los valores mensuales no superaron en
ningún caso el valor mínimo en el rango aceptable
por la Empresa Eléctrica (0,90 = cos f = 0,96) lo que
provocó varias penalizaciones durante todo el año,
el valor promedio anual del factor de potencia fue de
0,86.

Un estudio realizado sobre los consumos de electricidad
(Tabla 3) para el año 2010 arroja que aproximadamente el
63 % de los mismos se deben a la actividad de
climatización, estos se dividen en un 46 % para el clima
central y un 17 % para el clima local. El 37 % de los consumos
restantes corresponden a otras actividades o equipos como por
ejemplo: los ascensores, los medios de diagnósticos (rayos
X, TAC, resonancia magnética, etc.), bombeo de agua,
alumbrado interior y exterior, equipos de oficina, entre
otros.

Tabla 3. Estructura de los consumos de
energía eléctrica por actividades, 2010.

Concepto

Consumo anual
[kWh/año]

Fracción
[%]

Acumulado [%]

tcc

Climatización
centralizada

1 781 417

46,22

46,22

652,0

Climatización no
centralizada

634 652

16,47

62,68

232,3

Ascensores

589 096

15,28

77,96

215,6

Medios de
diagnóstico

453 420

11,76

89,73

166,0

Otros

200 873

5,21

94,94

73,5

Alumbrado interior

195 062

5,06

100,00

71,4

TOTALES

3 854,520

100,0

1 410,8

Estructura de los consumos de fuel
oil.

Los consumos de fuel oil
(Gráfico 2) representan el 17 % del total en el año
2010 lo que equivale a 295 tcc (303 500 litros). En el
gráfico 2 se puede observar el comportamiento del consumo
de combustible y el acumulado para el año 2010, en
tcc.

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Gráfico 2 Consumo de fuel oil
mensual y acumulado en tcc, año 2010.

Estructura de los consumos de GLP
granel.

El GLP granel (Gráfico 3) es
utilizado para alimentar 39 cocinas, dos sartenes vasculares y 31
mecheros para la esterilización de instrumentos in
situ
en las consultas de ORL, Maxilofacial,
etc.

En el gráfico 3 que sigue a
continuación, se representan los consumos de GLP para el
2010 y el acumulado anual.

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Gráfico 3 Consumos mensuales y
acumulados de GLP, 2010.

Estructura de los consumos de diesel
planta.

El combustible diesel (Gráfico 4) se
utiliza para alimentar los grupos electrógenos del
hospital, los cuales se ponen en marcha en caso de que exista
alguna avería, bajo voltaje o interrupción del
servicio eléctrico que suministra el SEN.

Los grupos electrógenos con que
cuenta el hospital son tres, dos marca Volvo de 500 kVA y un SDMO
de 815 kVA.

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Gráfico 4 Consumos de diesel
planta y producción de energía eléctrica,
año 2010.

El objetivo de una instalación hospitalaria es
brindar servicios médicos y por lo tanto la mejor forma de
analizar el comportamiento de estas instalaciones es determinando
los índices en función de la cantidad de pacientes
que reciben los servicios durante todo el año.

Índices globales.

A continuación se expone un resumen de los
consumos, costos y los índices de consumo para los
portadores energéticos en cuestión en el año
2010 (Tabla 4 y Tabla 5), así como el por ciento de
ocupación de las camas del hospital.

Tabla 4 Por ciento de ocupación de
las camas en rotación.

Total de camas en
rotación

473

Total de días
paciente

133 769

Días paciente por
cama

282,8

Por ciento de
ocupación

77,5 %

Tabla 5 Resumen de los consumos de los principales
portadores energéticos

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Con esta estructura de consumo de portadores
energéticos, es posible instalar una nueva planta de
suministro energético basada en la cogeneración o
la trigeneración según sea factible, de forma tal
que se logre un aumento de la eficiencia energética de la
instalación. Con el establecimiento de algunas de estas
dos plantas, a pesar de que aumenta el consumo de combustible
para el centro, se pueden lograr menores consumos globales y por
tanto disminuir considerablemente los costos totales de
portadores energéticos a nivel de centro y de país,
de igual forma disminuyen las emisiones globales de gases
contaminantes, aunque pueden aumentar a nivel local si no se
toman las medidas necesarias.

Simultaneidad de las demandas actuales de
electricidad, calor y frío.

Para diseñar una nueva planta de suministro
energético es necesario construir las curvas de las
demandas de electricidad, calor y frío para las distintas
horas del día. Estas permiten conocer los puntos
máximos, mínimos y de media demanda, así
como los momentos del día en los que aparecen. Las curvas
que se muestran a continuación (Gráfico 5) fueron
construidas según las necesidades de electricidad, calor y
frío de cada local, las horas del día en las que se
necesitan y las potencias de los equipos que existen en este
hospital.

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Gráfico 5 Curvas de Simultaneidad
de las demandas de electricidad y calor.

Teniendo en cuenta la estructura del sistema
conexión a la red, generación de vapor y
climatización centralizada, de 150 TR estándar por
compresión de vapor más la local, que representa
aproximadamente el 45 % del consumo de electricidad se
analizó la variante de un esquema de trigeneración
para lo cual se establecieron los índices

  • Relación calor / electricidad no
    climatización (RCE): 0,592

  • Relación electricidad para frío /
    electricidad no climatización (RECE): 1,680

  • Relación frío / electricidad no
    climatización (RFE): 5,501

Con este perfil de requerimientos puede ser conveniente
la utilización de un nuevo esquema de suministro
energético que permita la autogeneración de
energía eléctrica según posibilidades,
manteniendo la conexión con el SEN, de esta forma se logra
la satisfacción de las demandas de calor (vapor y agua
caliente) y producción de las demandas centralizadas de
climatización mediante sistemas de absorción, con
la utilización de vapor de bajos parámetros y
eventualmente de otros calores residuales.

Este nuevo esquema de suministro energético para
el hospital puede tener tres escenarios fundamentales;

  • 1. Satisfacción total de la demanda de
    frío con un sistema de refrigeración por
    absorción de agua – bromuro de litio (o sea la suma de
    la climatización local y la centralizada
    actual);

  • 2. Satisfacción de la demanda de
    frío centralizada más la mitad de la
    climatización local por un sistema de absorción
    y la otra parte del clima local con los sistemas existentes
    actualmente (aires de ventana y Split).

  • 3. Sólo satisfacción de la
    demanda actual de frío centralizado y la demanda de
    frío local con el equipamiento existente.

De estos posibles nuevos escenarios de suministro
energético, el primero sería viable
teóricamente, pero en la práctica, es muy complejo
llevar frío con un sistema centralizado a todos los
locales con necesidad de clima del hospital, esto traería
consigo grandes gastos de recursos en tuberías, conductos
de aire, material aislante, en bombas de agua, manejadoras de
aire, y con esto más gastos energéticos, que
pudieran ser mayores que los beneficios obtenidos, por lo que en
este trabajo sólo se analizarán el segundo y el
tercer posible escenario. El segundo resulta ser inicialmente el
más atractivo ya que se conoce que existe un grupo elevado
de locales (se estima la mitad) que pueden incluirse dentro del
sistema de climatización centralizada, por los lugares
donde se encuentran ubicados y por sus
características.

Alternativas de suministro
energético.

Las alternativas de suministro
energético que se estudiarán para lograr la
satisfacción de los requerimientos del hospital para los
dos posibles escenarios son las siguientes:

  • 1. Turbina de vapor de contrapresión con
    sistema de climatización por
    absorción.

  • 2. Motores diesel existentes con generadores de
    vapor de recuperación de la energía del escape
    y del sistema de enfriamiento con sistema de
    climatización por absorción.

  • 3. Turbina a gas con generador de vapor de
    recuperación de la energía del escape con
    sistema de climatización por
    absorción.

Estas alternativas en uno u otro escenario
pueden tener a su vez distintas variantes en cuanto a la
filosofía que se sigue para la satisfacción de los
requerimientos, la unión de dichas alternativas con sus
posibles variantes se llaman de forma general
Aijk; donde i es el número
de la alternativa, en este caso puede tomar valores
1, 2 y 3, ya que
son tres alternativas a estudiar; la letra j es
la variante en cuestión y puede tomar valores: de
a hasta z; por último
k corresponde al escenario analizado y puede
tomar valor 2 ó 3, porque se
estudiarán sólo el escenario dos y tres comentados
anteriormente. Las variantes a utilizar pueden cambiar de acuerdo
a las características de cada tecnología y sus
capacidades, pero de forma general en este trabajo será
como sigue:

a: designa la
satisfacción de toda la demanda de
electricidad;

b: designa la
satisfacción de toda la demanda de calor;

c: designa la
satisfacción de parte de la demanda de
climatización centralizada con un sistema de
absorción y el resto del clima central con los
turbocompresores;

d: designa la
satisfacción de parte de la demanda de
climatización centralizada con un sistema de
absorción y el resto del clima central con vapores de las
calderas.

Un ejemplo sería:
A3a3 que estaría describiendo a la
alternativa tres, (o sea turbina de gas) variante
a (satisfacción de toda la demanda de
electricidad) y al escenario tres (la planta de
climatización central de absorción asumiría
el clima centralizado actual solamente).

Análisis de Resultados

Seguidamente se desarrollan los aspectos fundamentales
de las alternativas antes mencionadas, estas corresponden a la
mejor variante y al escenario de mejores resultados. Para
comprender los resultados obtenidos de dichas alternativas es
necesario recordar lo siguiente: las demandas de
climatización están calculadas sin tener en cuenta
restricciones en los servicios; los valores de los costos que se
presentan y corresponden a combustibles están calculados
en base a los precios de los combustibles que ofrece la
información económica que emite diariamente el
Banco Central de Cuba, en este caso se toma como referencia la
del 28 de marzo de 2011[20], el costo del megawatt hora se toma
de un estudio realizado por el Grupo de Biomasa y Sistemas
Integrados de Cubaenergía y es de 125 USD/MWh.
[21]

Alternativa A1b2 Caldera con turbina de
vapor a contrapresión.

Esta alternativa consiste en la generación local
de vapor y energía eléctrica con caldera de
presión moderadamente alta, turbogenerador impulsado por
una turbina de contrapresión y la utilización del
vapor de escape para usos diversos de temperatura moderada,
principalmente la de obtención de frío mediante una
planta de refrigeración por absorción centralizada,
vapor para otros usos y calor para agua caliente.

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Con esta alternativa es posible satisfacer totalmente la
demanda de calor para el calentamiento de agua (214 kWt), vapor
para otros usos (406 kWt) y vapor para la planta de
refrigeración por absorción de unas 340 TR (1 196
kWt). También es posible satisfacer en un 89 % la demanda
de energía eléctrica (promedio) la cual comprende
106 kWe para climatización local y 281 kWe (387 kWe
totales) para otros consumos, además se pueden ahorrar 210
tcc/año que equivalen al 10 % del combustible total
empleado en 2010, representando un ahorro de 131 MUSD/año
por este concepto. Esta alternativa además permite ahorros
netos totales de 98 MUSD/año.

Alternativa A2c3. Motor alternativo de
combustión interna (MACI) con aprovechamiento de los gases
de escape y calor de enfriamiento.

Esta alternativa consiste en la operación de las
plantas diesel existentes equipadas con calderas recuperadoras
del calor del sistema de enfriamiento y de los gases de escape
para generación de vapor principalmente para alimentar una
planta centralizada de refrigeración por
absorción.

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Esta alternativa permite satisfacer toda la demanda de
electricidad (promedio) la que consiste 211 kWe para
climatización local, 127 kWe, que corresponden al 55 % de
la climatización centralizada y 281 kWe para otros
consumos, lo que suma en total 619 kWe y permite exportar al SEN
unos 614 kWe que representan anualmente unos 470 MUSD.
También se puede satisfacer con los calores residuales del
MACI un 45 % (88 TR) de la demanda actual de climatización
centralizada con una planta de absorción y el resto (108
TR) de la climatización centralizada con los
turbocompresores existentes, ya tomado en cuenta en la demanda de
electricidad. El resto de la demanda de calor para agua caliente
y vapor para otros usos se satisfacen con vapores producidos en
las calderas existentes. Los ahorros de combustible son de 92
tcc/año que equivalen al cuatro por ciento del consumo en
2010, sin embargo y debido al alto precio del diesel esta
alternativa provoca pérdidas anuales de 38
MUSD/año, por lo que no es factible
económicamente.

Alternativa A3a3 Turbina de gas (TG) con
recuperación del calor de escape.

Esquema con TG y caldera recuperadora de
calor de los gases de escape para generación de vapor para
los usos comentados en las alternativas anteriores,
fundamentalmente para el sistema de refrigeración por
absorción. El combustible utilizado es el GLP.

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Con esta alternativa es posible satisfacer en un 100 %
la demanda de electricidad, o sea unos 493 kWe que comprenden 212
kWe para climatización local y 281 kWe para otros
consumos, esta alternativa permite además satisfacer en su
totalidad la demanda de calor para alimentar una planta de
refrigeración por absorción de unas 195 TR (688
kWt), también permite satisfacer la demanda de agua
caliente (214 kWt), y el 94 % de la demanda de vapor para otros
usos (380 kWt), el resto del vapor para otros usos se puede
generar en las calderas existentes. Con esta alternativa es
posible ahorrar el 43 % del combustible consumido en 2010, lo que
representa unos ahorros de 936 tcc/año, los ahorros netos
mínimos son de 161 MUSD/año. Esta variante desde el
punto de vista energético y monetario es la de mejores
resultados, pues es la que mayores ahorros logra. Es preciso
decir que los ahorros pueden llegar a ser mayores puesto que los
cálculos se realizaron tomando el precio del GLP importado
y este es un combustible que se puede obtener directamente en
nuestro país, por lo que siempre será más
barato producirlo que comprarlo en el mercado, además de
que esta cifra puede verse afectada por el precio del combustible
como se había dicho anteriormente, los beneficios en
algunos meses o años pueden llegar a ser mayores si se
mantiene la turbina trabajando a plena capacidad logrando
mantener elevada la eficiencia de la misma y permitiendo
eventualmente exportar al SEN la energía eléctrica
sobrante debido a desbalances en las demandas, esto
también puede suceder de forma contraria, pero sin lugar a
dudas es una buena alternativa a poner en
práctica.

Un análisis de la tabla anterior arroja que la
variante de mayores ahorros es la A3a3 con 161
MUSD/año, estos ahorros se deben fundamentalmente a que la
misma logra los mayores por cientos de ahorros de combustible del
total de las variantes estudiadas, pues dichos ahorros son del 43
% con respecto a 2010, lo que equivale a 936 tcc/año
dejadas de consumir, debido a este ahorro de combustible es
posible lograr reducciones de las cantidades emitidas de GEI y de
gases peligrosos para la salud humana, factor de gran peso en la
selección de algunas de estas variantes.

Una vez estudiadas y desarrolladas estas alternativas
sólo queda realizar el cálculo de prefactibilidad,
el cual permitirá conjuntamente con una valoración
ambiental decidir cuál será la alternativa
más factible a utilizar.

Suministradores de equipos, costos de
inversión y mantenimiento.

Para realizar el cálculo de prefactibilidad es
necesario tener una relación de los posibles equipos a
utilizar (Tabla 6), de los mismos es necesario conocer sus
capacidades, sus costos, etc. La tabla muestra un resumen de las
principales tecnologías de cogeneración que son de
interés para este trabajo, en la misma aparecen datos de
la eficiencia y el costo de las tecnologías
energéticas en explotación y desarrollo, de la
actualidad.

Tabla 6 Características generales
y costos de algunas tecnologías de
cogeneración.

Tecnología

Potencia [MW]

Eficiencia eléctrica
[%]

Eficiencia global [%]

Inversión
[USD/kW]

Costo O &
M[1][USD/kWh]

Turbina de vapor

0,25 – 500

12 – 25

60 – 80

200 – 1 800

0,0027

Turbina de gas

0,25 – 50

25 – 42

65 – 87

400 – 8 500

0,004 – 0,009

Microturbinas de gas

0,005 – 0,1

15 – 30

60 – 85

600 – 850

0,006 – 0,01

MACI (Otto y Diesel)

0,003 – 20

25 – 45

65 – 92

300 – 1 450

0,007 – 0,014

En la tabla 7 aparecen algunos suministradores de
equipos para acondicionamiento de aire que trabajan con ciclo de
absorción (agua – bromuro de litio), estos son los
más comercializados actualmente. En dicha tabla la primera
marca y la última que aparecen son de fabricación
china y el segundo de fabricación alemana.

Tabla 7 Características y costos
de algunos equipos de refrigeración por
absorción.

Marca

Capacidad de frío
[kW]

COP

Inversión
[MUSD/equipo]

Costo O & M
[USD/kWh]

HuiN

11,5 – 3 489

0,7

9,96 – 170,0

0,002

York

1 200

1,0

166,6 – 168,0

0,002

Sanyo

30 – 525

0,7

0,002

Resultados obtenidos del cálculo de
prefactibilidad.

El análisis de la tabla 8 arroja que la
alternativa A3a3 es la de mejores resultados alcanzados
desde el punto de vista económico, pues tiene los mayores
valores del VAN y el TIR. El VAN es de 1,6 millones de
dólares por tanto es una medida de las ganancias que puede
reportar este proyecto, siendo positivo el saldo entre beneficios
y gastos y la TIR es del 56 %, superior al 14 % de la alternativa
A1b2.

Tabla 8 Resumen de los resultados del
cálculo de prefactibilidad.

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El análisis de la tabla arroja que la alternativa
A3a3 es la de mejores resultados alcanzados desde el punto de
vista económico, pues tiene los mayores valores del VAN y
el TIR. El VAN es de 1,6 millones de dólares por tanto es
una medida de las ganancias que puede reportar este proyecto,
siendo positivo el saldo entre beneficios y gastos y la TIR es
del 56 %, superior al 14 % de la alternativa A1b2..

Impacto de las alternativas de suministro
energético sobre la calidad del aire

El área hospitalaria de la ciudad de Santa Clara
es una de las zonas más contaminadas de la provincia (Ver
gráfico 6). En esta zona existen tres hospitales: el
Pediátrico José L. Miranda, el Materno Mariana
Grajales y el Provincial Arnaldo Milián, además
existen otras entidades como la Fábrica de Refrescos
Osvaldo S. Martínez, la Empresa Lácteos Villa Clara
y el Instituto Superior de Ciencias Médicas (ISCM)
Serafín Ruíz de Zárate Ruíz, todas
estas entidades emiten diariamente y durante casi todo el
año cantidades elevadas de gases contaminantes,
además se encuentran ubicadas en un área
relativamente cercana y muy densamente poblada lo que provoca un
alto nivel de contaminación local en esta zona.

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Grafico 6 Nivel de
contaminación atmosférica de algunas ciudades
cubanas

Las alternativas de suministro energético
propuestas en el capítulo anterior contribuyen a la
reducción de los consumos globales de combustibles con
respecto al año 2010, sin embargo los consumos de
combustibles para el hospital aumentaron, por lo que es necesario
analizar el impacto ambiental sobre la calidad del aire de estas
propuestas en el área hospitalaria, que tan contaminada se
encuentra.

En el gráfico 7 se comparan las emisiones locales
de gases contaminantes para las alternativas propuestas que
presentan factibilidad económica. Como se puede observar
la alternativa de mayores emisiones de gases a la
atmósfera es la alternativa A1b2 ya que el por
ciento de ahorro con respecto al año anterior es
pequeño, por su parte la alternativa A3a3, es la
de menor impacto local, aunque por supuesto las
cantidades emitidas son mayores que las actuales pues se
aumenta el consumo de combustible quemado en la
instalación a pesar que se logra un ahorro global del 43 %
con respecto al año anterior. Las emisiones estimadas para
un año en funcionamiento son de aproximadamente 2 600
toneladas de CO2, una tonelada de CO, tres toneladas de NOx y 121
toneladas de SO2 para la alternativa A3b3.

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Gráfico 7 Emisiones locales
estimadas del caso base y las alternativas
propuestas

Las alternativas de suministro energético
propuestas contribuyen al aumento de la eficiencia
energética del hospital, a la disminución del
consumo total de combustible y de los costos totales de
portadores energéticos, así como a la
reducción global de emisiones contaminantes, factores de
vital importancia en la selección de un determinado
proyecto.

Tabla 9 Aspectos fundamentales de comparación
entre las alternativas A1 y A3.

Parámetros

A1b2

A3a3

Ahorro de combustible
[tcc/año]

210

936

Ahorros monetarios
[MUSD/año]

98

161

Costos de inversión
[MUSD]

731,7

620

Costos totales de O & M
[MUSD/año]

64,5

58,7

VAN [MUSD]

685,3

1 638

TIR [%]

14

56

PRI [años]

3,0

1,7

Emisiones locales totales
[t/año]

5 684

2 750

Emisiones globales totales
[t/año]

6 059

2 750

El resumen que aparece en la tabla 9 de los principales
resultados de las alternativas estudiadas en los capítulos
dos y tres constituyen la base fundamental de la selección
de una u otra variante. Un balance de estos resultados deja
claramente que la alternativa A3a3, es la más
idónea desde todos los puntos de vistas, pues es la
variante de mayores ahorros de combustibles, la de mayores
ahorros monetarios, es la de menores costos de inversión,
la mayor valor del VAN y de la TIR, así como la de menor
impacto ambiental, además de que el período de
recuperación simple de la inversión es
menor.

La tecnología usada para esta variante (A3a3)
seleccionada sería una microturbina de marca Capstone de
500 kWe de potencia y un sistema de refrigeración por
absorción de agua – bromuro de litio de marca HuiN, con
una capacidad de frío de 700 kWt (195 TR). Esta
inversión costaría (a precios durante el
período análisis) unos 620 mil dólares y
permitiría una recuperación de la inversión
en unos dos años aproximadamente, la cual se
pagaría fundamentalmente por los ahorros netos logrados
durante su operación al sustituir el sistema actual de
suministro energético.

Conclusiones

  • 1. Los perfiles de demanda de energía
    del Hospital "Arnaldo Milián Castro" permiten
    establecer un sistema de trigeneración como fuente de
    suministro energético basado en las razones; calor /
    electricidad no climatización (RCE): 0,59;
    razón electricidad para frío / electricidad no
    climatización (RECE): 1,68 y la relación
    frío / electricidad no climatización (RFE):
    5,50.

  • 2. La caracterización de las demandas de
    energía para el año 2010 mostraron que la
    energía eléctrica con 1 410,8 tcc (3 855 MWh)
    es el portador de mayor consumo, seguido por el combustible
    fuel oil con 294,7 tcc, el GLP con 14,4 tcc y el
    diesel planta con 2,8 tcc.

  • 3. Teniendo en cuenta las diferentes variantes
    estudiadas, caldera con turbina de vapor, motor alternativo
    de combustión interna y turbina de gas, todas con
    sistema de absorción acoplados; se selecciona la de
    turbina de gas (A3a3) por satisfacer los
    requerimientos de electricidad, calor y frío de la
    instalación, además por tener un período
    de recuperación simple de la inversión de 1,7
    años, siendo las emisiones las menores entre las
    variantes estudiadas.

Referencias
bibliográficas

1. Sala Lizarraga, J.M.,
Cogeneración. Aspectos termodinámicos,
tecnológicos y económicos.
1994, Bilbao:
Servicio Editorial Universidad del País Vasco.
565.

2. Roque Díaz, P.R., La
cogeneración en el sector terciario. Perspectivas e
impacto ambiental
, in Conferencia Internacional Medio
Ambiente Siglo XXI
2011. p. 9.

Partes: 1, 2

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