Mejora de la eficiencia energética de las instalaciones …congresodeingenieriahospitalaria.com/granada2015/wp-content/... · Objetivos de reducción de consumo de energía eléctrica

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Octubre de 2015

XXXIII Seminario de Ingeniería Hospitalaria

Congreso Nacional

Renovación y actualización normativa de las instalaciones del Hospital Asepeyo de Sant Cugat

Joaquín Teruel Ortega Director de Servicios Generales José Fernández Ortiz Jefe de Ingeniería y Mantenimiento - Servicio de Ingeniería y Mantenimiento - Hospital Asepeyo de Sant Cugat

Mejora de la eficiencia energética de las instalaciones de climatización

GA-2004/0143! E-CAT-000171

!

Centro de Prevención y Rehabilitación ASEPEYO DE SANT CUGAT (CEPRA)

- Hospital de Traumatología para atención aguda de A.T. y E.P. - Dirección seguridad e higiene

- Centro formativo. U.C.A.

CALIDAD, MEDIO AMBIENTE Y P.R.L. •! Certificado ISO 9001: 2008 •! Acreditación Hospitalaria de la Generalitat 2013 •! Certificado ISO 14001: 2004 y Registro EMAS III •! Sistemas de Gestión de la Seguridad y Salud en el trabajo OHSAS 18001.

GA-2004/0143!

E-CAT-000

171

!


ENTIDAD COLABORADORA DE LA U.P.C. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE CATALUÑA •! Máster oficial de Ingeniería Biomédica •! Grado en Ingeniería Biomédica

CEPRA

ENTIDAD COLABORADORA DE LA F.P.C. FUNDACIÓN POLITÉCNICA DE CATALUÑA •! Cursos de postgrado en Ingeniería Hospitalaria. •! Cursos de postgrado en Seguridad Hospitalaria

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Actividad Hospitalaria •! 3.500 Intervenciones/año •! 30.000 estancias con índice de ocupacíón 86 % •! Unidad de rehabilitación: 22.000 sesiones/ año •! Consultas externas: 7.500 visitas/año. •! Acuerdos con otras mutuas de accidentes para acoger actividad sanitaria.

Instalaciones

•! 22.000 m2 •! 126 habitaciones (122 individuales y 4 dobles) •! 5 quirófanos de traumatología. •! 6 boxes de UCI.

CEPRA

Equipamiento principal •! 1 TAC 64 coronas. •! 1 RM cerrada 1,5 Teslas. •! 1 RM abierta 0,35 Teslas.

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ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN. ORIGEN DE LA NECESIDAD

2. OBJETIVOS

3. METODOLOGÍA Y PROCESO SEGUIDO

4. SITUACIÓN DE PARTIDA

5. MEJORAS EN LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE Y FRÍA

6. MEJORAS EN EL CONTROL CENTRALIZADO

7. MEJORAS EN LOS CLIMATIZADORES DE QUIRÓFANOS

8. RESULTADOS

9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

10. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

11. AGRADECIMIENTOS

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1. INTRODUCCIÓN. ORIGEN DE LA NECESIDAD

I.T.4.2 Inspecciones periódicas de eficiencia energética

INSTRUCCIÓN TÉCNICA IT 4 INSPECCIÓN (R.I.T.E.)

RITE Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios

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- IT 4.2.2 Inspección de los sistemas de instalaciones de aire acondicionado! PARA INSTALACIONES MAYORES A 12 kW! - Análisis y evaluación del rendimiento y dimensionado del generador ! de frío en comparación con la demanda de refrigeración a satisfacer ! por la instalación! - En las inspecciones periódicas el Coeficiente de Eficiencia Frigorífica! (EER) tendrá un valor no inferior a 2 - Tras la realización de la inspección se emitirá un informe que incluirá la calificación del estado de la instalación así como recomendaciones para mejorar en términos de rentabilidad la eficiencia energética de la instalación inspeccionada, dichas recomendaciones podrán incorporarse al certificado de eficiencia energética del edificio - IT 4.3 Periodicidad de las inspecciones de eficiencia energética CADA 15 AÑOS I.T.4.3.3 Periodicidad de las inspecciones de la instalación térmica completa. Potencia térmica

instalada mayor de 20 kW en Calor y 12 kW en frío

1. INTRODUCCIÓN. ORIGEN DE LA NECESIDAD

I.T.4.2 Inspecciones periódicas de eficiencia energética

INSTRUCCIÓN TÉCNICA IT 4 INSPECCIÓN

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1.! Cumplimiento legal

2.! Asegurar la continuidad en el funcionamiento de las instalaciones

3.! Necesidad de reducción de costes

4.! Mejora ambiental!

2. OBJETIVOS

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1.! Cumplimiento legal: - Reglamento 2037/2000 del Parlamento ! Europeo y del Consejo sobre las ! sustancias que agotan la capa de ozono - R.I.T.E. Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios

- C.T.E Documento Básico HE. Ahorro de Energía

- UNE 100713:2005.

Instalaciones de aire acondicionado en hospitales

- UNE-EN-ISO 14644. !

Salas limpias y ambientes!

controlados UNE-EN-ISO 14644. !

Salas limpias y ambientes!

controlados

2. OBJETIVOS

!

2. Asegurar la continuidad en el funcionamiento Funcionamiento intensivo durante 20 años:

•! No Reutilización de R-22 •! Bajo rendimiento energético •! Muchas y costosas averías •! Largos periodos de inactividad

2. OBJETIVOS

!

3.! Necesidad de reducción de costes

4. Mejora ambiental

•! Costes de mantenimiento •! Costes de consumos energéticos. Gas y electricidad

•! Sustitución de R-22 por R-410A •! Objetivos de reducción de consumo de energía eléctrica •! Objetivos de reducción de emisiones de CO2

GA-2004/0143!E-CAT-000171

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2. OBJETIVOS

!


!

Renovación instalación clima


Renovación instalación de climatización

985.563 !

!

4. SITUACIÓN DE PARTIDA

C B

2. Caracterización y cuantificación de la exigencia CTE DB HE. Ahorro Energético

INDICADOR DEL PROCESO DE MEJORA: CALIFICACIÓN ENERGÉTICA

!

INSTALACIÓN INICIAL: •! 5 BOMBAS DE CALOR CON

RECUPERACIÓN

•! 2 ENFRIADORAS

PROBLEMAS: -! MAL RENDIMIENTO POR OBSOLESCENCIA DE LAS MÁQUINAS. (En algunos casos inferior a EER de 2 y en otros muy próximo). - AVERÍAS COSTOSAS -! BOMBAS CIRCULADORAS DE CIRCUITO PRIMARIO FUNCIONANDO 24 HORAS AL 100% -! BOMBAS CIRCULADORAS DE CIRCUITO SECUNDARIO FUNCIONADO 24 HORAS AL 100%


!


MEJORAS PROPUESTAS POR LA INSPECCIÓN Y COMPROBADAS POR LA AUDITORÍA ENERGÉTICA:

•! EL DISEÑO DE LA INSTALACIÓN. (Reducción del Nº de máquinas, optimización de recorridos, redimensionado tuberías)

•! EN EL MODO DE FUNCIONAMIENTO. Reducción del tiempo de funcionamiento y de las potencias de bombas y ventiladores. (Gracias a los variadores de frecuencia y al nuevo control centralizado)

BOMBAS CIRCULADORAS CIRCUITO PRIMARIO

MÁQUINAS DE PRODUCCIÓN

BOMBAS CIRCULADORAS CIRCUITO SECUNDARIO

!


Desmantelamiento de la instalación

Instalación de nuevas máquinas

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INSTALACIÓN ACTUAL: •! 4 BOMBAS DE CALOR CON R-410A CON RECUPERACIÓN DE CALOR.

•! 2 ENFRIADORAS R-407 VENTAJAS: - ALTO RENDIMIENTO ENERGÉTICO -! BOMBAS CIRCULADORAS DEL CIRCUITO PRIMARIO FUNCIONAN SOLO CUANDO FUNCIONA LA BOMBA DE CALOR O LA ENFRIADORA -! BOMBAS CIRCULADORAS DEL CIRCUITO SECUNDARIO MODULAN A TRAVÉS DE VARIADORES DE FRECUENCIA EN FUNCIÓN DE LA DEMANDA DE CADA MOMENTO CUANDO VARÍA LA DIFERENCIA ENTRE Tª IMPULSIÓN Y Tª RETORNO


!

EER frente a Tª Ext de Refrigeradora con recuperación

22,5

33,5

44,5

55,5

66,5

Tª Exterior (ºC)

EER

25%50%75%100%

25% 5,75 5,61 5,47 5,33 5,2 5,08 4,95 4,83 4,71 4,6 4,48 4,37 4,26 4,15 4,05 3,94 3,84 3,74 3,64 3,54 3,4550% 5,85 5,69 5,53 5,38 5,23 5,08 4,94 4,8 4,67 4,54 4,41 4,29 4,17 4,05 3,94 3,83 3,72 3,61 3,51 3,41 3,3175% 5,64 5,46 5,29 5,12 4,96 4,8 4,64 4,5 4,35 4,21 4,08 3,94 3,82 3,69 3,57 3,46 3,34 3,23 3,13 3,02 2,9100% 5,2 4,99 4,8 4,62 4,44 4,27 4,11 3,95 3,8 3,66 3,53 3,4 3,27 3,16 3,04 2,95 2,86 2,78 2,7 2,63 2,55

20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

2 COMPRESORES (50%) 1 COMPRESOR (25%)

MAPA de EER de Bomba de calor en función de: Temperatura Exterior y de la Modulación en %

MAYOR RENDIMIENTO MAYOR RENDIMIENTO ENERGÉTICO


!

5. MEJORAS EN LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE Y FRÍA BOMBAS CON VARIADOR DE FRECUENCIA

Gráfico Potencia absorbida- Frecuencia en Hz

0

1

2

3

4

5

6

7

8

50 48 46 44 42 40 38 36 34 32 30 28 26 24 22 20

Frecuencia en Hz

Pote

ncia

abs

orbi

da (k

W)

Potencia absorbida en kW

Disminución depotencia (tantopor 1)

5 Hz

- 27%

Límite 20 Hz para evitar calentamiento del motor

!


Sinóptico de la instalación de producción de agua caliente y fría de climatización. Controlamos: - Temperaturas

- Estados

!

3,8


Contadores de energía Analizadores eléctricos

Caudales

Energía

E.E.R.

!


Contadores de energía:

Podemos monitorizar los RENDIMIENTOS ENERGÉTICOS INSTANTÁNEOS e incluso establecer alarmas que nos avisen cuando estemos en valores bajos

Tª EXTERIOR E.E.R.

TELÉFONO DE AVISOS A MTO

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!7. MEJORAS EN LOS CLIMATIZADORES DE QUIRÓFANOS

OBJETIVO:

1.!Conseguir la máxima eficiencia energética variando los parámetros de funcionamiento en horas de no utilización (55% del tiempo anual)

2.!Garantizar las condiciones higiénicas que exige la normativa y en todo caso regirse por un criterio de prudencia

Guía de buenas prácticas para la seguridad y la sostenibilidad del bloque quirúrgico

UNE 100.713:2005 Instalaciones de acondicionamiento de aire en hospitales Guía de buenas prácticas para la

seguridad y la sostenibilidad del bloque quirúrgico !

!

Quirófano en servicio

Humedad %

Temperatura mínima ºC Temperatura máxima ºC

Presión diferencial

Ruido dB Caudal aire exterior m3/h

45-55 % 20 ºC 24 ºC >10Pa 40 dB Todo aire exterior

Los quirófanos se consideran en servicio cuando están en su estado de funcionamiento normal de

intervención quirúrgica, limpieza o preparación.

QUIROFANO

EXTRACCIÓN

AIRE EXTERIOR

BATERIAS

FILTROS

C

C

% RECIRCULACIÓN

C


!

Quirófano en espera (Stand By)

QUIROFANO

EXTRACCIÓN

AIRE EXTERIOR

BATERIAS

FILTROS

C

C

Los quirófanos se consideran en stand by en el momento en el que dejan de estar en servicio y no tiene

sentido mantenerlo en unas condiciones que comportan un elevado gasto energético.

Se mantendrán unas condiciones mínimas que eviten un posible riesgo

Humedad

% Temperatura mínima ºC Temperatura máxima ºC

Presión

diferencial Ruido dB Caudal aire

exterior m3/h

45-75 % 15ºC 26ºC >6Pa 40 dB 1.200 m3/h

POT. VENTILADORES

POT. PRODUCCIÓN

C


% RECIRCULACIÓN

!

ACTUACIÓN SOBRE LA CLIMATIZACIÓN Y LA ILUMINACIÓN SIMULTÁNEAMENTE


!

PARÁMETROS QUE SE CONTROLAN:

- Selector de ocupación - Caudal ocupación y no ocupac. - Renovaciones/hora

-!Temperatura impulsión y retorno - Humedad relativa -! Velocidad de los ventiladores % - Sobrepresión -! Rango potenciómetro

-!Parámetros técnicos de

regulación:

-!Banda muerta Tª ocupac. - Banda muerta TªNo ocup. - Modo de regulación de tª

Ambiente o retorno

Selector de ocupación


Caudal y Renovaciones/h

Velocidad ventilador %

Tª impulsión

Tª Retorno

HR %

Sobrepresión

!

8. RESULTADOS

PROGRAMA CALENER GT

!

8. RESULTADOS

Estado Previo Nuevo EscenarioIluminación 1.868.371,5 1.223.043,3 -645.328,2Refrigeración 1.788.830,3 784.439,3 -1.004.391,0Bombas 1.095.005,1 990.762,6 -104.242,5Ventiladores 1.997.065,4 1.304.762,4 -692.303,0Calefacción 369.687,3 452.491,6 82.804,3ACS 54.523,4 41.346,8 -13.176,6Total 7.173.483,0 4.796.846,0 -2.376.637,0

Consumo Energía Primaria (kWh) Diferencia

Energía primaria

-33 % TOTAL

>50 % Equipos Refrigeración

!

Estado Previo Nuevo EscenarioIluminación 465.838,3 304.938,5 -160.899,8Refrigeración 446.005,5 195.582,7 -250.422,8Bombas 273.015,1 247.024,8 -25.990,3Ventiladores 497.922,5 325.313,9 -172.608,6Calefacción 76.574,2 93.685,0 17.110,8ACS 11.001,0 8.343,0 -2.658,0Total 1.770.356,6 1.174.887,9 -595.468,7

Emisiones (Kg CO2) Diferencia

8. RESULTADOS Emisiones de CO2

-33 % TOTAL

!

Estado Previo Nuevo EscenarioIluminación 717.774,0 469.857,8 -247.916,2Refrigeración 687.217,5 301.358,1 -385.859,4Bombas 420.670,0 380.621,3 -40.048,7Ventiladores 767.214,6 501.253,0 -265.961,6Calefacción 340.497,2 417.268,1 76.770,9ACS 53.930,2 40.896,0 -13.034,2Total 2.987.303,5 2.111.254,3 -876.049,2

Consumo Energía Final (kWh) Diferencia

8. RESULTADOS Consumo energía final

-29 % TOTAL

!

8. RESULTADOS

RESULTADOS Ahorro y reducción en: Amortización: Emisiones: 1.174.887,9 - 1.770.356,6 =- 595.468,7 kgCO2/año Inversión: 985.563 ! Energía Primaria: 4.796.846,0 - 7.173.483,0 = - 2.376.637,0 kWh/año Retorno: 985.563 / 131.407,4 = 7,5 años Energía Final: 2.111.254,3 - 2.987.303,5 = - 876.049,2 kWh/año Coste (0,15 !/kWh) - 876.049,2 x0,15 = - 131.407,4 !/año

!

9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusiones!

Tipo! Descripción!

!!!!!! 1!

!!!!!!! Legales!!!!!

Es necesario garantizar el cumplimiento legal. Para ello es imprescindible un eficaz sistema de identificación y evaluación de requisitos legales!

En caso de tener que realizar una gran inversión es necesario pedir los recursos con el mayor tiempo posible para evitar vencimientos legales se nos echen encima y se de una situación de incumplimiento!

Tener que solicitar recursos económicos para solventar una cuestión legal es una oportunidad única para mejorar la instalación, ya que el nivel de exigencia de amortización de la instalación no es el principal motivo para aprobar los recursos!

Presupuesto de Ejecución Material (P.E.M.): 641.749,93 !

Estructura 6.352,98 !

1% Seguridad y Salud 4.794,91 !

1%

Instalación de control y gestión

93.965,15 ! 15%

Demolición y Gestión de Residuos

14.617,90 ! 2%

Equipos de Refrigeración 27.930,34 !

4%

Climatización 494.088,65 !

77%

Instalaciones climatizaciónInstalaciones control y gestiónEquipos de refrigeraciónDemolición y gestión residuosEstructuraSeguridad y Salud

!

Conclusiones!

Tipo! Descripción!

! ! !!!2! ! !

!!!!!Ambientales!!!!

Cualquier mejora energética representa una mejora ambiental al reducir la energía primaria necesaria y reducir las emisiones de CO2!

La sustitución del R-22 por R-410A ha supuesto la eliminación de un refrigerante que contribuye a la destrucción de la capa de ozono puesto que hemos pasado de un ODP de 0,055 a 0.!

Hemos conseguido subir de una calificación energética de C hasta B con las mejoras implantadas principalmente por los cambios en la instalación de climatización!


kWh

CO2 !

!

Conclusiones!

Tipo! Descripción!

! ! !!!3! ! !

!!!!!!Tecnológicas!!!!

Estudiando los datos del fabricante sabemos cuál es la manera más eficiente de trabajar de la instalación de producción. Ahora podemos medir instantáneamente la eficiencia energética mediante contadores de energía y establecer alarmas cuando estamos en valores bajos para actuar sobre el sistema.!El cambio de la gestión centralizada nos ha permitido monitorizar mejor el funcionamiento de la instalación y ampliar el número de parámetros a controlar. Con ello podemos hacer una gestión eficiente energéticamente. !Los variadores de frecuencia permiten reducir las prestaciones de bombas y ventiladores cuando la demanda baja a costa de bajar la velocidad y con ello se consigue reducir mucho el consumo, alrededor del 30%.!!

EER frente a Tª Ext de Refrigeradora con recuperación

22,5

33,5

44,5

55,5

66,5

Tª Exterior (ºC)

EE

R

25%50%75%100%

25% 5,75 5,61 5,47 5,33 5,2 5,08 4,95 4,83 4,71 4,6 4,48 4,37 4,26 4,15 4,05 3,94 3,84 3,74 3,64 3,54 3,4550% 5,85 5,69 5,53 5,38 5,23 5,08 4,94 4,8 4,67 4,54 4,41 4,29 4,17 4,05 3,94 3,83 3,72 3,61 3,51 3,41 3,3175% 5,64 5,46 5,29 5,12 4,96 4,8 4,64 4,5 4,35 4,21 4,08 3,94 3,82 3,69 3,57 3,46 3,34 3,23 3,13 3,02 2,9100% 5,2 4,99 4,8 4,62 4,44 4,27 4,11 3,95 3,8 3,66 3,53 3,4 3,27 3,16 3,04 2,95 2,86 2,78 2,7 2,63 2,55

20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40


!

- 876 MWh/año !

- 596 Tm C02 131.407 "/año!

PERIODO DE AMORTIZACIÓN ! 7,5 AÑOS !

CONCLUSIONES ECONÓMICAS: Este proyecto además de ser necesario sido económicamente viable


!

10. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Reglamento 2037/2000 del Parlamento Europeo y del Consejo sobre las sustancias que agotan la capa de ozono R.I.T.E. Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios C.T.E Documento Básico HE. Ahorro de Energía UNE 100713:2005. Instalaciones de aire acondicionado en hospitales UNE-EN-ISO 14644. Salas limpias y ambientes controlados UNE-EN-ISO 14644. Salas limpias y ambientes controlados

Guía de buenas prácticas para la seguridad y la sostenibilidad del bloque quirúrgico

2.

3.

5.

6.

1.

4.

!

Mis agradecimientos al equipo de trabajo formado por:!!•! José Fernández Ortiz Jefe de Ingeniería y Mantenimiento!•! José Barreiro González Director Técnico de IMECSA!•! Jesús Pardo Fernández Ingeniero Técnico IMECSA !•! Francisco García Marco Director Técnico de CONTROLLI!•! Marc Edo Cruces Ingeniero Industrial OIKOS VIA!•! Carolina Requena Morales Ingeniera Biomédica AECA GROUP!!!!

!!!!!!!!!!!!!!!

11. AGRADECIMIENTOS

Y un recuerdo para D. Miguel Martorell Oller socio fundador de la Asociación Española de Ingeniería Hospitalaria, profesor y precursor de los conocimientos de la Ingeniería Hospitalaria, pero sobretodo un gran amigo, que nos ha dejado recientemente.

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Joaquín Teruel Ortega

•! Director de Servicios Generales. Hospital Asepeyo de Sant Cugat.

•! Profesor de Ingeniería Hospitalaria. Universidad Politécnica de Cataluña

[email protected]

Finalmente les animo a seguir trabajando para continuar avanzando en la mejora del prestigio de nuestra profesión.

!

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

Expertos en la salud de su empresa Comprometidos con el Medio Ambiente

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