Mejora de la eficiencia energética de las instalaciones de climatización

!

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

!

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

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

!

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

Actividad Hospitalaria

•! 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

!

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

!

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

!

- 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

!

1.

!

Cumplimiento legal

2.

!

Asegurar la continuidad en el

funcionamiento de las instalaciones

3.

!

Necesidad de reducción de costes

4.

!

Mejora ambiental

!

!

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. 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 CO

GA-2004/0143!

E-CAT-000171

!

!

!

Renovación instalación clima

3. METODOLOGÍA Y PROCESO SEGUIDO

Renovación instalación de climatización

!

4. SITUACIÓN DE PARTIDA

C

B

2. Caracterización y cuantificación de la exigencia

CTE DB HE. Ahorro Energético

!

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%

!

5.

MEJORAS EN LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE Y FRÍA

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

!

5.

MEJORAS EN LA PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE Y FRÍA

Desmantelamiento de la instalación

Instalación de nuevas máquinas

!

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

2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 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 3,45 50% 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 3,31 75% 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 2,9 100% 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 Poten cia ab sor bida (kW) Potencia absorbida en kW Disminución de potencia (tanto por 1) 5 Hz - 27% Límite 20 Hz para evitar calentamiento del motor

!

6. MEJORAS EN EL CONTROL CENTRALIZADO

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

!

3,8

6. MEJORAS EN EL CONTROL CENTRALIZADO

Contadores de energía Analizadores eléctricos

Caudales Energía

!

6. MEJORAS EN EL CONTROL CENTRALIZADO

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

!

!

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

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

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

!

Quirófano en espera (Stand By)

QUIROFANO

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

7. MEJORAS EN LOS CLIMATIZADORES DE QUIRÓFANOS

!

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

7. MEJORAS EN LOS CLIMATIZADORES DE QUIRÓFANOS

Caudal y Renovaciones/h Velocidad ventilador % Tª impulsión Tª Retorno HR % Sobrepresión

!

8. RESULTADOS

!

8. RESULTADOS

Estado Previo Nuevo Escenario

Iluminación 1.868.371,5 1.223.043,3 -645.328,2 Refrigeración 1.788.830,3 784.439,3 -1.004.391,0 Bombas 1.095.005,1 990.762,6 -104.242,5 Ventiladores 1.997.065,4 1.304.762,4 -692.303,0 Calefacción 369.687,3 452.491,6 82.804,3 ACS 54.523,4 41.346,8 -13.176,6 Total 7.173.483,0 4.796.846,0 -2.376.637,0 Consumo Energía Primaria (kWh) Diferencia

Energía primaria

!

Estado Previo Nuevo Escenario

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

Emisiones (Kg CO2) Diferencia

8. RESULTADOS

Emisiones de CO

!

Estado Previo Nuevo Escenario

Iluminación 717.774,0 469.857,8 -247.916,2 Refrigeración 687.217,5 301.358,1 -385.859,4 Bombas 420.670,0 380.621,3 -40.048,7 Ventiladores 767.214,6 501.253,0 -265.961,6 Calefacción 340.497,2 417.268,1 76.770,9 ACS 53.930,2 40.896,0 -13.034,2 Total 2.987.303,5 2.111.254,3 -876.049,2 Consumo Energía Final (kWh) Diferencia

8. RESULTADOS

Consumo energía final

!

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

!

9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones

!

Tipo

!

Descripción

!

!

!

!

!

!

!

1

!

!

!

!

!

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 climatización Instalaciones control y gestión Equipos de refrigeración Demolición y gestión residuos Estructura Seguridad 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 CO_2!

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!

9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

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

2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 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 3,45 50% 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 3,31 75% 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 2,9 100% 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

9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

!

- 876 MWh/año

!

- 596 Tm C0

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

!

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

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

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!

!

!

!

!

!

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,

!

Joaquín Teruel Ortega

•

!

Director de Servicios Generales. Hospital Asepeyo de Sant Cugat.

•

! Profesor de Ingeniería Hospitalaria. Universidad Politécnica de Cataluña

jteruelortega@asepeyo.es

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