MEJORAMIENTO DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EL HOSPITAL GENERAL DOCENTE , .

IMPROVEMENT OF THE ENERGETIC EFFICIENCY IN JOVELLANOS ″PEDRO BETANCOURT″ GENERAL HOSPITAL.

Autoras: Ing. Hortensia Tápanes Maya Dr.C. Teresita Rodríguez Nogueira. Universidad de “Camilo Cienfuegos”. [email protected]

Resumen: Los hospitales son grandes consumidores de energía y en particular el Hospital de Jovellanos es una entidad que no cuenta con un sistema de gestión energética competitivo y su capacidad técnica – organizativa para controlar e incrementar la eficiencia energética solo es capaz de la adopción de medidas aisladas que no garantizan el mejoramiento continuo de la eficiencia energética y económica que se debe lograr.

Con la aplicación de la Tecnología de Gestión Total Eficiente de la Energía (TGTEE), se logra implementar capacidades técnico organizativas propias para administrar eficientemente la energía, logrando con ello el ahorro y uso racional de los portadores energéticos, posibilitando el mejoramiento continuo de la eficiencia. En el trabajo se realiza un diagnóstico energético profundo y mediante la aplicación de la TGTEE referente al uso eficiente de la energía, se obtienen los siguientes resultados: La utilización de sistemas eficientes de iluminación provoca un ahorro económico y mejor calidad en la iluminación, la instalación del banco de capacitores en el Área 1 del Hospital es factible desde el punto de vista económico ya que contribuye a mejorar las condiciones de operación del banco de transformadores y del SEN, los valores promedios anuales del índice de consumo de electricidad del año 2008 con respecto al 2006 y 2007 son menores.

Abstract: Hospitals are high energy-consuming institutions. ″Pedro Betancourt″ Hospital in Jovellanos does not have a competitive energetic management system, and its technical-organizational capacity for controlling and increasing the energetic efficiency is able only to adopt isolated measures, which do not ensure the continuous improvement of the energetic and economic efficiency.

With the application of the Technology for the Total Efficient Energy Management (TGTEE), it is possible to implement own technical-organizational capacities for efficiently administrating the energy, achieving economy and rational use of energy carriers. That allows the continuous improvement of the efficiency. In this work, a deep energetic diagnostic is performed using the TGTEE referring to the efficient energy. The results obtained revealed that the utilization of efficient illumination systems leads to an economic saving and to a better quality of illumination. The installation of the capacitors bank in the hospital’s Area No. 1 is economically feasible, since it contributes to improve the operation conditions of the transformators bank and the SEN. The average yearly values of the electricity consumption index in 2008 were lower than those obtained in 2006 and 2007.

Introducción: El Hospital de Jovellanos por ser un Centro que se dedica a la prestación de servicios asistencial médicos con régimen continuo, es considerado uno de los mayores consumidores de Portadores Energéticos del Municipio, siendo subsidiado por el Estado, ya que el mismo no cuenta con ingresos que compensen los gastos realizados en ninguna de las actividades que se realizan en el mismo ya que la atención médica en nuestro país es totalmente gratuita, siendo esto uno de los mayores logros de la Revolución. La atención a la población ha ido en aumento y actualmente se cuenta con sala de terapia intensiva y las especialidades han ido en aumento. Estudios realizados reportan un gasto de $ 66 400 por concepto de portadores energéticos en el 2006, $ 68 150 en el año 2007 y de 30 021 en el primer semestre de 2008. Por lo planteado anteriormente se hace necesario implementar un Sistema que garantice el ahorro y uso racional de los portadores energéticos en el mismo ya que la entidad no cuenta con un sistema de gestión energética competitivo y su capacidad técnica – organizativa para controlar e incrementar la eficiencia energética solo es capaz de la adopción de medidas aisladas que no garantizan el mejoramiento continuo de la eficiencia energética y económica que se debe lograr. Actualmente la empresa no cuenta con un sistema de gestión energética competitivo y su capacidad técnica – organizativa para controlar e incrementar la eficiencia energética solo es capaz de la adopción de medidas aisladas que no garantizan el mejoramiento continuo de la eficiencia energética y económica que se debe lograr. El presente trabajo tiene como objetivo lograr un mejoramiento de la eficiencia energética en el Hospital General Docente Pedro Betancourt a partir del estudio profundo de los principales problemas energéticos haciendo uso de la Tecnología de Gestión Total Eficiente de la Energía.

Cálculo de la eficiencia de los Equipos de bombeo. Se realizo el cálculo de la eficiencia de los equipos de bombeo de agua, así como una evaluación de la eficiencia in situ de los motores instalados bajo las condiciones de operación aplicando el método de los datos de placa. La eficiencia de la bomba se calcula por la siguiente ecuación: η = (Pb/Pm)100 donde: Pb: Potencia de la bomba, se calcula por la ecuación Pb = QρgH/1000 Q: Flujo que entrega la bomba (m3/s) ρ: Densidad del agua (1000 Kg / m3 ) g: aceleración de la gravedad (9.81 m / s2) H: Carga del sistema hidráulico (m) Pm: Potencia eléctrica del motor (W), se obtuvo con mediciones realizadas con un analizador de redes. El cálculo de la eficiencia de los equipos de bombeo, antes del cambio, aparece en la tabla 1. Tabla 1. Eficiencia de las bombas del Hospital

Equipos de bombeo η (%) Bomba de agua de alimentar la caldera. 73 Salón de operaciones 81 Área 1 Hospital 85 Área 2 Hospital 86

Evaluación de la Eficiencia de los motores asincrónicos en condiciones de campo. Se realizo una evaluación de la eficiencia in situ de los motores instalados bajo las condiciones de operación aplicando el método de los datos de placa. En todos los métodos la eficiencia se calcula según la ecuación: P η = SALIDA P ELECTRICA ENTRADA La potencia de salida es la potencia de entrada menos las pérdidas. De la forma en como se determinan las pérdidas depende la exactitud del método aplicado. En la tabla 2 se muestra las mediciones realizadas a los motores del hospital y en la tabla 3 los datos de chapa de los motores.

Tabla 2. Medición de Motores Hospital Motor 1 Agua Alimentar Caldera Fase A Fase B Fase C Tensión (v) 220 221 218 Corriente (A) 9.58 8.41 8.51 Factor de potencia 0.37 0.64 0.60 Potencia (kW) 1.37 2.08 1.93 Frecuencia (Hz) 59.8 59.8 59. Motor Quemador Caldera Fase A Fase B Fase C Tensión (v) 220 222 221 Corriente (A) 4.15 3.82 3.87 Factor de potencia 0.84 0.87 0.80 Potencia (kW) 1.33 1.28 1.18 Frecuencia (Hz) 59.7 59.7 59.6

Motor Exprimidor Centrífuga Lavandería Fase A Fase B Fase C Tensión (v) 218 217 217 Corriente (A) 16.7 16.1 14.8 Factor de potencia 0.36 0.44 0.43 Potencia (kW) 2.36 2.66 2.42 Frecuencia (Hz) 59.8 59.9 59.8 Motor bomba Area 1 Hospital Fase A Fase B Fase C Tensión (v) 220 220 219 Corriente (A) 8.57 8.83 8.71 Factor de potencia 0.83 0.82 0.86 Potencia (kW) 1.56 1.59 1.58 Frecuencia (Hz) 59.9 60 59.8

Tabla 3. Datos de chapa de los motores. Motor 1 Agua Motor Motor Turbina Alimentar Quemador Exprimidor Area 1 Caldera Caldera Centrífuga Hospital Potencia (kW) 4.5 2.2 2.8 1.5 Tensión (v) 220 220 220 220 Corriente (A) 12 8.5 18 12 Factor de 0.85 0.85 0.55 0.75 potencia Frecuencia (Hz) 60 60 60 60 r.p.m 3400 3470 1200 3510 Eficiencia 0.86 0.86 0.84 0.85

Por medio de una hoja de cálculo en Excel se realizo la evaluación de la eficiencia, mostrándose los resultados de los diferentes parámetros en la Tabla 4.

Tabla 4. Principales parámetros de comportamiento de los motores. Motor 1 Agua Motor Motor Turbina Area Alimentar Quemador Exprimidor 1 Hospital Caldera Caldera Centrífuga Factor de carga 0,463 0,668 1,054 1,237 fc 0,86 0,69 0,62 0,856 Variación Tensión -0,152 0,455 -1,212 -0,152 vv 0,1 0,1 0,2 0,5 Desbalance Tensión 0,759 0,452 -0,153 0,303 dv 0,98 0,99 0,76 0,97 ajustada 83,182 67,211 46,968 82,547 Psalmec 1,492 0,849 1,165 1,301

De los cálculos realizados se puede deducir lo siguiente: 9 Los dos motores de las bombas de agua de alimentar la caldera deben ser sustituidos ya que están subcargados y esto aumenta las pérdidas energéticas. Ocasionando esto mayores consumos de energía eléctrica 9 Motor del exprimidor centrífuga de la lavandería se debe sustituir porque tiene muchos años de explotación y su eficiencia a disminuido considerablemente. 9 Motor de la bomba de agua del área 1 del Hospital se debe mantener.

Evaluación Económica del Banco de Transformadores de la Lavandería del Hospital. Se realizó la evaluación económica del banco compuesto por tres transformadores monofásicos de 25 KVA, que alimentan el Hospital General Docente Pedro Betancourt de Jovellanos. El servicio exclusivo de la lavandería, casa de calderas y cocina comedor de dicha entidad. Se evaluó el estado de carga de los transformadores en este banco, así como se calculo su eficiencia con ayuda de una hoja de cálculo de EXCEL, Mostrándose los resultados en la tabla 5. Tabla 5. Evaluación de los transformadores de la lavandería del Hospital. Meses Consumo Demanda Factor de Tiempo de Consumo kVA kWh Máxima potencia trabajo kVA nominales Enero 23520 71 0,9 350 74,66666667 75 Febrero 22801 71 0,9 310 81,72401434 75 Marzo 24622 71 0,9 380 71,99415205 75 Abril 24545 71 0,9 342 79,74333983 75 Mayo 24011 71 0,9 380 70,20760234 75 Junio 23995 71 0,9 350 76,17460317 75 Julio 22750 71 0,9 360 70,21604938 75 Agosto 22400 71 0,9 350 71,11111111 75 Septiembre 23200 71 0,9 370 69,66966967 75 Octubre 28040 71 0,9 400 77,88888889 75 Noviembre 21400 71 0,9 320 74,30555556 75 Diciembre 19720 71 0,9 300 73,03703704 75 Promedio 66,7150997 71 0,9 351 74,22822417 75

Aunque la eficiencia de los transformadores es usualmente elevada, las pérdidas que en ellos se producen son una parte considerable de las pérdidas del sistema de distribución industrial o de servicios. La eficiencia de los transformadores está dada por la ecuación siguiente: P P η = SALIDA = SALIDA PENTRADA PSALIDA + Pérdidas La cargabilidad promedio del transformador durante el año, se determina por la ecuación siguiente, con los datos de la facturación de la empresa eléctrica. Kc = KVAreales/KVAnominales El Hospital recibe el suministro eléctrico de dos bancos de transformadores, uno exclusivo y el otro colectivo, donde el % de cargabilidad del banco exclusivo es de 98.97 % por lo que el banco de transformadores instalado está trabajando acorde a la carga que tiene conectada. Análisis de la facturación. Del análisis de la facturación y del estudio de los consumos eléctricos del centro tenemos que la máxima demanda en los dos servicios del Hospital debe reanalizarse ya que las demandas promedio mensuales analizadas son mucho menores que las máximas demandas contratadas, por lo que puede que se esté facturando por encima de las máximas demandas reales; ahora bien, para tener un conocimiento real de estos parámetros se hace necesario adquirir metros contadores electrónicos donde se obtiene la máxima demanda diaria y acumulada en un mes. Aunque al no tener metros contadores electrónicos no existe penalizaciones por concepto de factor de potencia en la facturación. A partir de las mediciones realizadas detectamos que el área de urgencias, salón de operaciones, laboratorios y rayos x del Hospital, se encuentra trabajando con un factor de potencia de 0.74, por lo que evaluamos la factibilidad de la instalación de un banco de capacitores para esta área ya que el mismo contribuiría a mejorar las condiciones de operación del banco de transformadores y por tanto del sistema electro energético nacional.

Sistema de iluminación. La energía eléctrica que se utiliza en iluminación alcanza generalmente un porcentaje no despreciable del total que se consume en las instalaciones. En la industria y en otros servicios, suele ser menor (en dependencia del tipo de proceso), pero usualmente es siempre un componente del consumo a considerar. El Hospital General Docente Pedro Betancourt de Jovellanos presenta un sistema de iluminación interior formado por 157 lámparas fluorescentes de 40 w, las que requieren de un reactor o balastro electromagnético para operar. Generalmente los balastros se diseñan para operar a la vez un par de lámparas. Hay distintos enfoques para el mejoramiento de los sistemas de iluminación. El más simple es la reposición rápida, por paquetes. Por ejemplo, sustituir lámparas T12 y balastros magnéticos por lámparas T8 y balastros electrónicos, con la sustitución se ahorran 168 480 kWh por año y $ 16511,04, el dinero invertido se recupera en el primer semestre del primer año de realizada la inversión.

Acciones a realizar para la solución de los problemas. ¾ Eliminar las tendederas eléctricas existentes y las instalaciones fuera de norma. Ahorra un 6 % de la energía total consumida. ¾ Eliminar el 100 % de los conductores dentro de las tuberías metálicas y dichas tuberías por plásticas, evitando así fallas eléctricas. Ahorro 2 % de la energía total consumida. ¾ Sustituir autoclave de la central de esterilización que presenta problemas de hermeticidad en el cierre, condiciones pésimas de aislamiento y falsos contactos en su sistema eléctrico. ¾ Adquirir un metro contador de agua. ¾ Reparar el suavizador de agua, ya que actualmente la caldera está trabajando con agua dura y esto aumenta las incrustaciones de calcio y magnesio, disminuyendo la transferencia de calor. Aumentando con esto el consumo de combustible. ¾ Aumentar la temperatura del agua de alimentar utilizando el vapor de retorno de la secadora de la lavandería que en este centro no se aprovecha, por lo que obliga a la misma trabajar más tiempo como calentador de agua. ¾ Adquirir Banco de capacitores para el área 1 del Hospital para compensar el factor de potencia. ¾ Sustitución de las 157 lámparas de 40 W por 117 de 32 W, así como el balastro electromagnético por uno electrónico. ¾ Solicitud a la OBET del cambio de los metros contadores. ¾ Los dos motores de las bombas de agua de alimentar la caldera deben ser sustituidos ya que están subcargados y esto aumenta las pérdidas energéticas. Ocasionando esto mayores consumos de energía eléctrica. ¾ Motor del exprimidor centrifuga de la lavandería se debe sustituir porque tiene muchos años de explotación y su eficiencia ha disminuido considerablemente.

Conclusiones. 1- Se identificaron los principales potenciales de ahorro energético y económico, y se definieron los posibles proyectos de mejora de la eficiencia energética. 2- La instalación del banco de capacitores en el Área 1 del Hospital es factible desde el punto de vista económico ya que contribuye a mejorar las condiciones de operación del banco de transformadores y del SEN. 3. La instalación de sistemas de iluminación eficientes, reduce el consumo y los costos de la energía, se justifica desde el punto de vista económico la inversión. 4. Se estableció un sistema de monitoreo y control, analizando las desviaciones existentes en el periodo analizado y se trazaron líneas de trabajo para de forma sistemática para ir avanzando en la implantación de la Tecnología de Gestión Total y Eficiente de la Energía en el Hospital. 5. Los metros contadores eléctricos existentes no registran el consumo de reactivo, ni la máxima demanda mensual.

Recomendaciones. 1- Adquirir metros contadores electrónicos para obtener los consumos reales de reactivo y las máximas demandas. 2- Adquirir metros contadores de agua.

Bibliografía. Borroto Nordelo A, 2005. Tecnología de gestión total eficiente de la energía [cd-rom] Aníbal E. Borroto Nordelo. Cienfuegos. Editorial Universidad de Cienfuegos, 44p. Borroto Nordelo A, 2006. Gestión y Economía Energética [CD-ROM]. Cienfuegos. Editorial Universidad de Cienfuegos, 104p. CEPAL, OLADE y GTZ, 2003. Energía y desarrollo sustentable en América Latina y el Caribe: Guía para la formulación de políticas energéticas [CD-ROM]. Santiago de Chile., 221p Campos Avella, 2006. Juan C. La gerencia de la energía en las empresas/ Juan C Campos Avella, Edgar Lora Figueroa, Lourdes Meriño. Colombia: Universidad del Atlántico, 7p Castellón Rodríguez, 2002. Santiago. Evolución y cambios en el sector energético de en los años noventa [CD-ROM]. La Habana. Momento Económico. (121) mayo- junio, 60-72p Council of industrial boiler owners, 1997. Energy Efficiency Handbook [CD-ROM]. (CIBO) Virginia. 63p Cuba. Ministerio de Educación Superior, 2006. Puestos claves y gestión total eficiente de la energía en el sector productivo y de servicios: Guía para el trabajo a realizar en los centros/MES, 19p. ENERDATA, ADEME and WEC, 2004. WEC energy efficiency indicators: analysis of trends by main world region [www.worldenergy.org/wec] Paris December 15-16, 26p García A., 2000. Diagnostico de la economía energética nacional desde la óptica del uso racional de la energía [CD-ROM]. La Habana., 72p Santamarta, José, 2007. La eficiencia energética. World Watch (España) 41(7): 36-41p. Schaumann, Gunte, r2007. The efficiency of the rational use of energy. Applied Energy. (Germany) 84, Issues 7-8, July-August, 719-728p . Tiravanti, Eduardo Z, 2002. Eficiencia en los sistemas de bombeo y de aire comprimido eficiencia en los sistemas de bombeo y de aire comprimido [CD-ROM]. Eduardo Z Tiravanti..[s.l.]..[s.n.], 5p