Eficiencia energética en el Instituto de Neoplásicas – Surquillo - Lima tras La pandemia del covid-19

Energy efficiency in the neoplastic hospital – Surquillo - Lima after the covid-19 pandemic

Daniella V. Gálvez Ramírez

Juan L. Huamán Valdez

https://orcid.org/0009-0003-9392-7592

Junior B. Salirrosas Del Águila

https://orcid.org/0009-0005-1857-850X

Susana I. Dávila Fernández|

https://orcid.org/0000-0002-6949-1317

Facultad de Ingenieria Civil de la Universidad Ricardo Palma

RECIBIDO: 18 de mayo 2023

ACEPTADO: 05 de junio 2023

Autor corresponsal:

201821012@urp.edu.pe

Para citar este artículo:

D. V. Gálvez Ramírez, J. L. Huamán Valdez, J. B. Salirrosas Del Águila, y S. I. Dávila Fernández, «Eficiencia energética en el Instituto de Neoplásicas – Surquillo - Lima tras La pandemia del covid-19», Perfiles_Ingenieria, vol. 19, n.º 19, pp. 15–54, jun. 2023.

RESUMEN

El objetivo del estudio evaluó la demanda energética y el coste económico del Hospital de Neoplásicas COVID-19 en su intervención de control de infecciones: tratamiento, diagnóstico y control de la enfermedad del Coronavirus. Tras proyectar hospitalizaciones por COVID.19, un modelo Energético Hospitalario e Infección. A partir del modelo se cuantificó los aumentos en la demanda de energía y las reducciones en las infecciones. Como parte de la normativa para hacer frente a la pandemia, el INEN pasó de tener 8 camas UCI (diciembre 2019) [13] a 39 camas UCI (diciembre 2021), lo que resulta en mayores costos de energía y operación. Las intervenciones pueden resultar en ahorros de costos realizados a través de la reducción de infecciones, pero simbolizan un incremento de energía que podría ser mitigado bajo la propuesta integral de un sistema híbrido con paneles fotovoltaicos. Los resultados nos confirman que el consumo de energía es proporcional a las temporadas de infección alta de COVID 19, cuando no había implementación para contener el virus, hizo que los pacientes estuvieran más días, por tanto, más consumo de energía eléctrica, en el primer trimestre del 2020, hubo una duración de paciente promedio 354.7 días con un costo de S/. 1,343,150.30. El modelamiento del sistema de panel hibrido según las dimensiones de la azotea permite implementar 683 paneles alrededor del hospital para reducir 488507 KWattH , para la distribución de alumbrado seria 146552 del total 366366.14 KWattH, permite reducir un 21% de energía, con una reducción de carbono de 5753.6 toneladas de CO2.

Palabras clave: sistema híbrido, eficiencia energética, COVID-19, camas UCI, INEN

ABSTRACT

The aim of the study was to evaluate the energy demand and the economic cost of the Hospital for Neoplastic COVID-19 units infection control intervention: treatment, diagnosis, and control of the Coronavirus disease. After projecting hospitalizations for COVID.19, a Hospital Energy and Infection model. From the model, increases in energy demand and reductions in infections were quantified. As part of the regulations to deal with the pandemic, INEN went from having8 ICU beds (December 2019) [13] to 39 ICU beds (December 2021), resulting in higher energy and operating costs. The interventions may result in cost savings realized through the reduction of infections but symbolize an increase in energy that could be mitigated under the comprehensive proposal of a hybrid system with photovoltaic panels. The results confirm that the energy consumption is proportional to the seasons of high COVID 19 infections, when there was no implementation to contain the virus, it made the patients stay more days, therefore, more electricity consumption, in the first quarter of 2020, there was an average patient duration of 354.7 days with cost of S/. 1,343,150.30. The modeling of the hybrid panel system according to the dimensions of the roof allows the implementation of 869 panels around the hospital to reduce 621535 KWattH of the total 2843200 KWattH, it allows to reduce 21% of energy, with a carbon reduction of 7,178.55 tons of CO2.

Keywords: hybrid system, energy efficiency, COVID- 19, ICU beds, INEN

INTRODUCCIÓN

La pandemia de la infección respiratoria emergente, Enfermedad por Coronavirus 2019 (COVID-19), ha generado un gran aumento en la importancia de los temas relacionados con la energía eficiencia [1] en edificios públicos y privados siendo un gran desafío para ciudades y sociedades saludables [2]. Bajo este contexto, hay un compromiso con el logro y la implementación de las Naciones Unidas Convención Marco sobre el Cambio Climático (CMNUCC) [3] y las distintas Conferencias de las Partes, de la Asamblea Nacional Plan de Energía, Desarrollo Sostenible previsto por Naciones Unidas 2030 (ONU, CEPE, PNUMA)y Hospitales que curan el planeta 2020 promovido por la Red Global de Hospitales Verdes y Saludables en América Latina [4].

La crisis de escasez de energía no puede ser considerado un problema ocasional e individual que pueda ser remediado con acciones simples de mitigación. Es un fenómeno global (con conceptos tales como espacios interiores y edificios saludables), que concierne a todos los ciudadanos y en especial, a profesionales del área técnica y administrativa como ingenieros, arquitectos y gobiernos. En respuesta a esta tendencia, y también dado el aumento de los costos (sanitaria y económica) que representa para la sociedad, se ha producido un gran incremento en la conciencia de la necesidad de enfoques orgánicos multinivel para enfrentar el desafío de Eficiencia Energética [5].

Las iniciativas de sostenibilidad se pueden utilizar para reducir el gasto en energía de los consumidores. Asimismo, una reducción significativa del uso energético minimiza los efectos de los gases de efecto invernadero en un largo periodo. La ecoeficiencia (eficiencia tecnológica), que se centra en el eficiente uso de recursos para una mejora económica y ambiental, se usa ampliamente para analizar el rendimiento sostenible a nivel industrial, regional y nacional [6].

Habiendo logrado avances significativos en sus indicadores macroeconómicos en los últimos diez años, el Perú es visto como un ejemplo de desarrollo económico y transformación en América Latina. Ciertamente, el país desde el 2004-2016 ha experimentado un promedio bruto anual de Crecimiento del Producto Bruto Interno (PBI) del5.7%, según el Banco Mundial, 2019. Aunque el Perú ha visto un progreso considerable en el crecimiento y desarrollo económico a lo largo de los años, los indicadores del sector energético todavía necesitan mejora para cumplir con los objetivos de desarrollo sostenible y eficiencia energética. La emergencia de la COVID-19 ha sacado a la luz la cuestión, a menudo subestimada, del papel que la eficiencia energética influye en el estado de la salud humana [7], y que optimizar el uso de energía demandada es parte integral de los planes y programas de salud pública.

Los hospitales son edificios inherentemente intensivos en energía [8]. Por lo tanto, las operaciones hospitalarias requieren la evaluación de la eficiencia energética al evaluar las medidas de intervención de la enfermedad por COVID-19. Dadas las preocupaciones ambientales y de sostenibilidad, los estudios han trabajado en la evaluación de las demandas de energía de los hospitales en circunstancias normales comparadas con las exigencias energéticas tras la surgencia de la pandemia [9]. A escala mundial, la demanda de energía se ha desplomado durante la pandemia de COVID-19. Pero para el sector de la salud, dependiendo del área geográfica, las demandas de energía pueden ser más altas de lo habitual [10], el acceso a la energía y un desarrollo sustentable será fundamental para la prestación y atención médica oportuna.

El Instituto Nacional de Enfermedades Neoplásicas, INEN, área cubierta para el estudio de este artículo, es un centro especializado oncológico, fundado en 1939 inicialmente en Av. Alfonso Ugarte y reubicado en el año 1988 por la creciente demanda en la Av. Angamos Este N° 2520, distrito de Surquillo [11]. Previo al surgimiento de la pandemia de la COVID-19, el sistema de salud peruano presentaba una precaria infraestructura para atender a pacientes en la Unidad de Cuidados Intensivos (UCI). Con el fin de potenciar la capacidad de respuesta del sector salud, el Ministerio de Salud (MINSA) optó por incrementar el número de camas UCI a nivel nacional a través del Decreto de Urgencia N° 055-2020 [12]. Como parte de esta normativa, el INEN pasó de tener 8 camas UCI (diciembre 2019) [13] a 39 camas UCI (diciembre 2021) [14]. Naturalmente, las demandas de electricidad se han incrementado radicalmente producto de esa implementación acelerada del MINSA en un 387.5% de camas UCI.

Este estudio proporciona un marco de investigación para evaluar las implicaciones energéticas y aumentos en la demanda de energía y costos por la implementación de camas UCI a nivel intrahospitalario. A su vez, que resume los impactos y desafíos globales de la pandemia de COVID-19 en la demanda y consumo de energía. Los datos parciales utilizados en este documento se basan en Resoluciones Ministeriales e información de libre acceso por parte del INEN. Finalmente, se propone un sistema de eficiencia energética a través del empleo de un sistema híbrido (paneles fotovoltaicos) y su evaluación costo-beneficio como alternativa de mitigación del impacto energético en hospitales tras la pandemia.

1. ANTECEDENTES Y CONTEXTO EN LA ACTUALIDAD EN EL PERÚ

1.1. Antecedentes

En el año 2011, la ONU dio inicio a la iniciativa Energía Sostenible para Todos (SE4All por sus siglas en inglés) con el fin de movilizar a todos los sectores de la sociedad hacia el objetivo de reducir el consumo de energía excesiva [15].

En particular para hoteles, clínicas y hospitales, Bancol dex creó en el 2015 una línea de crédito con el fin de promover proyectos de eficiencia energética validados por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) en estos sectores, esta financiación se encuentra orientada en inversiones para cambios de calderas, cambios de aires acondicionados, sistemas de control de aire acondicionado, cogeneración de energía, energía para el calentamiento de agua y climatización de piscinas con energía solar [16].

Años más adelante, estas iniciativas se vieron frenadas debido a la llegada de un fenómeno sin precedentes que amenazó con destruir los avances ya logrados en la última década. A finales del año 2019, se dio a conocer el primer caso de SARS-CoV-2, coronavirus, en la ciudad de Wuhan, China. Poco tiempo pasó para que la propagación del virus esté por completo en el continente asiático y europeo. Es en el mes de marzo del año 2020 que se declara pandemia y situación de alerta a nivel mundial ante un virus de propagación rápida y que ha propiciado la activación de protocolos para detener su diseminación [17].

1.2. Contexto en la actualidad peruana

Ciertamente, a partir de la aparición de la pandemia de COVID-19 ha puesto a prueba severamente la atención médica existente, la infraestructura hospitalaria, y ha obligado a los gobiernos a gastar sumas significativas en mejorar y ampliar las instalaciones sanitarias existentes. Antes de la pandemia, el subsistema público en el Perú era totalmente precario. Los registros revelan que solo se contaba con 1 cama de UCI por cada 100 000 habitantes [18] (Ver Figura 1), una de las estadísticas menos favorecidas a nivel regional. Específicamente, en el Perú se optó por publicar el Documento Técnico: Lineamientos para el fortalecimiento de acciones de respuesta en establecimientos de salud, el cual establece la necesidad de plantear múltiples estrategias para el fortalecimiento del primer nivel de atención, entre ellas la implementación pronta de más camas UCI [19] con el fin de aumentarlas ya 1179 camas de UCI, que por obvias razones no abastecían la demanda. (Ver figura 2).

Figura 1

Capacidad de las unidades de cuidados intensivos

Nota: Camas de cuidados intensivos por cada 100 000 habitantes (último año disponible, 2014 – 2020).

Tomado de: Moreno (2020).

Figura 2

Aplicativo para gestión centralizada de la disponibilidad de camas de hospitalización y UCI a nivel nacional

Nota: Ocupación de camas UCI con ventiladores en Lima Metropolitana - Callao y regiones durante el estado emergencia sanitaria.

Tomado de: Minsa (2020a).

De acuerdo con la información de la Superintendencia Nacional de Salud (Su Salud), de abril de 2020 a febrero de 2022, en el Perú el número de camas de cuidados intensivos (UCI) aumentó en un 220% [20]. Pasaron de 1170 a 3771 en un lapso de aproximadamente 22 meses, producto de la respuesta de emergencia a la crisis sanitaria. (Ver Figura 3)

Figura 3

Total, de camas UCI (2020-2022)

Nota: Camas totales en UCI en todo el país en cuatro momentos de la pandemia: inicio, primera ola, segunda ola y la actualidad.

Tomado de: Superintendencia Nacional de Salud, SUSALUD, (2022).

A más de 2 años de pandemia, se han reportado a nivel nacional un total de 202 584 defunciones (desde abril 2020 – diciembre del 2021). En cuanto a la cantidad total de camas operativas para pacientes con COVID-19, en las zonas diferenciadas como son la Unidad de Cuidados Intensivos (UCI), según los datos reportados, hasta el 28 de diciembre de 2021, el 49.6% de las camas UCI se encontraban ocupadas [21]. Actualmente, se tiene la siguiente información para el primer trimestre del 2022:

Figura 4

Disponibilidad de camas en Unidad de Cuidados Intensivos – área COVID-19 (enero 2021– febrero 2022)

Nota: Cantidad total de camas en condiciones de uso operativas para pacientes con COVID en la zona diferenciada (Zona COVID 19).

Tomado de: Superintendencia Nacional de Salud, SUSALUD, (2022).

En la actualidad,varios países europeos y latinoamericanos están presentando mejoras en la evaluación de la eficiencia energética en diferentes sectores de la sociedad. Esto viene logrando gracias a la incorporación de estrategias de diseño energéticos en los principales establecimientos de salud. La utilización de los sistemas activos y sus requerimientos de utilidad, además de las políticas de estado a través de normativas, reglamentos y estándares que garanticen el desarrollo sostenible. En el Perú se inicia una elaboración de diagnósticos energéticos (térmicos o eléctricos) que permite identificar los consumos energéticos, evaluación de costos y la mejora a la rentabilidad de la inversión. Perú se ha planteado el objetivo de pertenecer a la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE) en un horizonte de tiempo de 10 años, para lo cual debe cumplir con la implementación, dentro de las múltiples reformas institucionales, el uso gradual de tecnologías “limpias” que permitan una mayor productividad y a la vez, sean rentables [22].(Ver Figura 5)

Tabla 5

Electricidad usada en Unidad de Cuidados Intensivos

Nota: La UCI de los Estados Unidos (US-ICU) usó electricidad a 3051 kWh de electricidad/día para 9 camas; estas camas tenían un porcentaje de ocupación de 51% durante agosto – setiembre de 2017, pasando de 34 a 39 el número de pacientes que en promedio ocuparon la UCI.

Tomado de: Forbes, M., Burnham, J., Lau, R., Aye, L, Kollef, M., Scott, M. (2018)

3.4. Implementación de un Sistema híbrido mediante paneles fotovoltaicos en hospitales

Para remediar situaciones como las ya mencionadas, garantizar un suministro constante de energía y, esencialmente, permitir la continuidad de las prestaciones médicas se viene implementado, en algunos continentes como Europa y Asia, paneles solares fotovoltaicos (PV) con sistemas de almacenamiento de energía. Este básicamente convierte la electricidad de corriente continua (CC) generada por energía solar módulos fotovoltaicos en electricidad de corriente alterna (CA), que se utiliza para la transmisión de electricidad, a través de inversores cuyo tamaño está en función de la carga máxima requerida por una edificación [32]. El Sistema Fotovoltaico consta de 4 componentes, en función de estos y cómo se integran que se clasifican en 2 categorías. (Ver Tabla 6) [33].

Tabla 6

Básica Estructura de un Sistema Fotovoltaico

Nota: Categoría y componentes de una Sistema a base de Instalaciones Solares.

Tomado de: Ojha, R.; Sridhar; K. (2012)

Para esta investigación, se consideró la implementación de un Sistema Fotovoltaico conectado a Red, cuyo funcionamiento se basa en suministrar energía a la red cuando la generación solar excede la demanda de carga (durante el día) y tomar energía de la red durante la noche. Estos sistemas no requieren de almacenamiento de energía, pero requieren componentes adicionales al voltaje, la frecuencia y la forma de la onda regulares para cumplir con el estricto requisito de alimentar la energía a la red.

Figura 8

Básica estructura de un Sistema Fotovoltaico conectado a Red

Nota: Esquema de diseño de un Red-Sistema Solar.

Tomado de: Ojha, R.; Sridhar; K. (2012)

El Perú cuenta con leyes específicas en materia de energías solares y los gobiernos demandan constantemente el desarrollo de sistemas de energías limpias, consideradas de interés nacional. Su marco legal del Ministerio de Energía y Minas, Plan Energético Nacional 2014- 2025, se traza como objetivos prácticamente duplicar la producción de energías renovables [34]. Es por esto que es necesario analizar la viabilidad técnica y económica de los Sistemas Híbridos mediante Paneles Fotovoltaicos para el uso hospitalario en el Perú, y así discutir su conveniencia o no de su empleo.

4. METODOLOGÍA

Para llevar adelante los objetivos propuestos por los autores, se plantea el desarrollo de una metodología que consta de tres etapas: (i) Diagnóstico del consumo energético del sub sector salud en el área de estudio, INEN, pre pandemia y durante la pandemia;

ii) Desarrollo de estrategia de implementación del Sistema Fotovoltaico para el mejoramiento de la eficiencia energética a partir sistema de paneles interconectado a la red eléctrica; (iii) Análisis del ahorro energético potencial del establecimiento a partir del sistema propuesto apropiadas a las condiciones técnicas de la región. Cada una de las etapas se desarrolla a continuación.

4.1. Diagnóstico del consumo energético del subsector salud en el área de estudio, INEN

Para el diagnóstico del comportamiento en la zona de estudio, se analizan y sistematizan los consumos energéticos y su relación con la cantidad de Camas UCI implementadas tras pandemia, a través del portal del INEN de “Servicio de Energía Eléctrica – Reporte Anual”. A partir del cual se obtienen los consumos reales anuales del establecimiento, a partir de la lectura de medidores de electricidad y de la información productivo-sanitaria brindada por el MINSA.

Una vez relevado y analizado el comportamiento energético del edificio, y la cantidad de camas UCI ocupadas por cada mes, el siguiente paso consiste en el desarrollo de estrategias de mejoramiento.

4.2. Desarrollo de estrategia de implementación del Sistema Fotovoltaico para el mejoramiento de la eficiencia energética, a partir de una PV conectado a red.

La metodología del sistema Red-Sistema Solar utiliza un enfoque analítico y consiste en modular los comportamientos edilicios energéticos y productivos de la red de salud a partir de un análisis particular y detallado. Como primer paso, se realiza una evaluación de las temperaturas máximas y mínimas registradas en la zona de estudio. Seguidamente, se determina el área libre para colocación de paneles. Con ello, se especifican las características del panel seleccionado y el máximo consumo energético durante el muestreo. Se calcula el número de paneles fotovoltaicos (ec. 1)

Figura 9

Distancia mínima entre aristas de paneles

Nota: Componentes para hallar separación mínima en función de ángulos de inclinación y proyección del sol.

Tomado de: Elaboración propia.

Siendo:

Finalmente, se diseñó un diagrama de distribución de los paneles PV considerando las dimensiones de los paneles y el área del techo del edificio, distribuyendo los paneles con su separación mínima especificada mediante cálculos.

4.1. Análisis del ahorro energético potencial del establecimiento a partir del sistema propuesto apropiadas a las condiciones tecno-económicas de la región.

En esta etapa se utiliza, para evaluar y comparar el índice de eficiencia energética- económica, el cual sintetiza la relación entre el comportamiento energético y el costo económico de la inversión necesaria para la aplicación de las mejoras tecnológicas- constructivas. Para obtenerla energía que será generada dentro de un mes por los paneles PV, se calcula con la ecuación

10. Con dicho dato, se genera un costo por consumo de la energía eléctrica con paneles fotovoltaicos.

5. RESULTADOS

5.1. Diagnóstico del consumo energético del subsector salud en el área de estudio, INEN

Para el diagnóstico del comportamiento energético de la red de salud en el INEN, se comenzó por un recorrido de las instalaciones eléctricas del establecimiento (Ver figura 10). El INEN registra un incremento de la tarifa eléctrica, por ende del consumo y/o demanda eléctrica, incrementado tras la surgencia de la pandemia, con un aumento en un 208% aproximadamente (respecto del IV semestre del 2019 y I semestre del 2022)

Figura 10

Animación del hospital Neoplásica, programa Naviswork-2021

Nota: Esquematización digital de modelo constructivo del INEN a través del programa Naviswork. Tomado de: Consorcio Ítalo-peruano (2017)

Figura 11

Plano de las instalaciones eléctricas, azotea. Programa AutoCAD 2021

Nota: HVAC, iluminación e instalaciones térmicas en la azotea del INEN.

Tomado de: Consorcio Ítalo-peruano, 2017

El análisis de costo por consumo de energía trimestral desde IV trimestre 2019 hasta I trimestre 2022, permite analizar el alto consumo de energía en la etapa de pre y post pandemia, verificando el I trimestre de 2020, I trimestre de 2021, II trimestre de 2021 y I trimestre 2022 fueron los periodos más elevados. Los datos coinciden con cuatro momentosde la pandemia: inicio, primera, segunda y tercera ola del covid- 2019 (Ver Figura 12). Se podría manifestar intuitivamente que dicho aumento se debe directamente a la ocupación y demanda de camas UCI (Ver Figura 13). Nos da entender que el sistema convencional no permite un ahorro de energía por lo tanto no permite reducir el Co2.

Figura 12
Costo trimestral del consumo de energía INEN

Nota: Gasto eléctrico del Instituto de Neoplásicas para el 4° trimestre del año 2019, 1°- 4° trimestre del año 2020, 1° - 4° trimestre del año 2021 y 1°trimestre del año 2022. Adaptado de: Servicio de Energía Eléctrica – Reporte Anual (INEN).

Fuente: Elaboración propia

Figura 13

Ingreso de Pacientes – Uso de Camas UCI para Covid-19

Nota: Relación de ingreso de pacientes en forma general con aquellos internados en la Unidad de Cuidados Intensivos (UCI) por Covid-19. Adaptado de: Indicadores de Gestión Hospitalaria (INEN). Adaptado de: Indicadores de Gestión Hospitalaria (INEN).

Fuente: Elaboración propia.

En la Figura 13 se refleja en la Figura 12 por la cantidad de personas que entraron con síntomas de COVID y consumo energético, la Figura 14 permite detallar la relación que hay entre ingreso de pacientes por COVID y su estadía en el Hospital, dando entender que en los días donde hubo más consumo de energía no necesariamente se debe por la cantidad de personas sino por tiempo de que estuvieron internados. En trimestre I –2020 hubo pocas personas por el inicio de pandemia, pero el consumo fue mayor por la estadía de 357.4 días que el siguiente trimestre que fue de 153 días, dando un costo de consumo de 1343150.30 soles con respecto al siguiente trimestre con un costo de 927620.47 soles.

Figura 14

Cantidad de pacientes y su estancia en el INEN por Covid-2019

Nota: Relación de la estancia y el ingreso de paciente para el consumo de energía. Adaptado de: Indicadores de Gestión Hospitalaria (INEN).

Fuente: Elaboración propia

5.2. Desarrollo de estrategia de implementación del Sistema Fotovoltaico para el mejoramiento de la eficiencia energética, a partir de una PV conectado a red.

5.2.1. Análisis del Consumo Energético Teórico y Real del INEN

Tabla 7

Consumo de Electricidad del INEN

Nota: Energía Activa (Wh).

Tomado de: INEN (2022).

En la Tabla 7 se observa el consumo teórico del INEN para los meses de enero, febrero y marzo. Considerando un consumo de 24 horas al día para aparatos encendidos al mismo tiempo y de forma permanente. El consumo energético por mes realizando un promedio de los 3 meses durante el monitoreo fue de 1711680 kW que multiplicado por la tarifa de Cargo por Energía Activa en Punta (cent S././kW.h) es de 130.52 y para un cargo por Energía Activa fuera de Punta (cent S/.kW.h) es de 50.19 dando como un aproximado de 1´085,558.53 soles

5.2.2. Análisis del tipo de Celda Fotovoltaica adecuada para el INEN tomando en cuenta los Factores Ambientales y los Costos.

En la Figura 15, se observa que, durante el transcurso del año, la temperatura generalmente varía de 15° a 27°C y rara vez baja a menos de 14°C o sube a más de 29°C. La temporada más cálida del año en Lima es febrero, con una temperatura máxima de 27°C y mínima de 20°C. La Figura 16 muestra una ilustración compacta de las temperaturas promedio por horade todo el año.

Figura 15

Temperatura máxima y mínima promedio en Lima

Nota: La temperatura máxima (línea roja) y la temperatura mínima (línea azul) promedio diario con las bandas de los percentiles 25º a 75º, y 10º a 90º. Las líneas delgadas punteadas son las temperaturas promedio percibidas correspondientes.

Tomado de: Weather Spark (2022)

Figura 16

Temperatura promedio por hora en Lima.

Nota: La temperatura máxima (línea roja) y la temperatura mínima (línea azul) promediodiario con las bandas de los percentiles 25º a 75º, y 10º a 90º. Las líneas delgadas punteadasson las temperaturas promedio percibidas correspondientes.

Tomado de: Weather Spark(2022)

Figura 17

Temperatura promedio por hora en Lima.

Nota: La temperatura promedio por hora, codificada por colores en bandas. Las áreas sombreadas superpuestas indican la noche y el crepúsculo civil.

Tomado de: Weather Spark (2022)

La temperatura máxima y mínima registrada en el estado están dentro del rango de la mayoríade paneles que se ofertan en el mercado y tomando en consideración que el área disponible es limitada. Seleccionada la energía eléctrica a suministrar, se selecciona un proveedor de módulos FV. Una de las principales razones para la selección de los módulos es la eficienciay su potencia pico, ya que, a mayor eficiencia y potencia, menor número de módulos por instalación y área a utilizar. En este caso se optaron por módulos de la tecnología de Dual Sun (Ver figura 17), ya que su potencia es una de la más alta en su clase y su material tieneuna mayor eficiencia a comparación de otros materiales, además de que permite al módulo operar sin problemas en múltiples configuraciones de montaje.

Figura 18

Panel Monocristalino 320 W de 2163mm x 1030mm x 35 mm.

Nota: Dimensiones del panel seleccionado.

Tomado de: Dual Sun (2018)

Considerando que el inversor a utilizar debe proporcionar la potencia que pueda estar conectada al sistema y las características de la instalación (monofásica y trifásica) en donde el caso más crítico es cuando todas las cargas (potencia total) están conectadas al PV, así como los parámetros de entrada del inversor, por lo que se selecciona un inversor Xantrex GT30 para conexión a la red (Ver Figura 18).

Figura 19

Inversor Xantrex GT30

Nota: Inversor Schneider Xantrex GT30 E.

Tomado de: La Casa Sostenible (2018)

5.2.3. Cálculo del número de Paneles Fotovoltaicos necesarios para abastecer la demanda energética del INEN

Considerando que el sistema de paneles a instalar es interconectado a la red eléctrica general,el espacio disponible para la instalación es 600 m2, el panel seleccionado tiene una dimensión de 1.9403 m2 (Ver Figura 19), se suministrara 70% del máximo consumo registrado duranteel muestreo, que se encuentra según la Tabla 7 para el mes de febrero 2022 que fue de 1840240 kWh por lo que se suministra 1288168 kWh. Utilizando la radiación en la localidadque para Lima Metropolitana es de 4.9 horas, la tensión máxima es de 1500 V y corriente máxima del módulo es de 10.7 A.

5.2.4. Cálculo del arreglo de los paneles PV

Figura 21

Cantidad de números de paneles fotovoltaico

Cantidad de Nº módulos

Nota: La cantidad de números de paneles fotovoltaicos para el abastamiento del hospital Neoplásica según su consumo y la dimensión de la azotea.

Fuente: Elaboración propia

Figura 22

Cálculo de la energía propuesta con paneles Fotovoltaicos por un mes

Nota: La cantidad de energía con los paneles fotovoltaicos con una inclinación 19º según la

latitud de la ubicación del edificio.

Fuente: Elaboración propia

5.3. Análisis del ahorro energético potencial del establecimiento a partir del sistemapropuesto apropiadas a las condiciones tecno-económicas de la región

Figura 23

Producción mensual de los paneles fotovoltaico vs consumo del hospital programa (Dual Sun)

Nota: La producción de energía del panel fotovoltaico nos ayuda a analizar mejor que tan eficiente son los paneles fotovoltaicos.

Dual Sun, 2022

Figura 24

Reducción de CO2 por toneladas según Dual Sun

Nota: Reducción de CO2 por el simulador de la empresa Dual Sun, según la implementación de los 683 paneles durante 25 años se reducirá 5753.6 toneladas de CO2

Figura 25

Modelo de ahorro de energía con paneles Fotovoltaico

Nota: Consumo de energía 366366.14kwh, un porcentaje del 40% del total de consumo anual.

Dual Sun, 2022

6. DISCUSIÓN

La correcta gestión de los Paneles fotovoltaico en puntos estratégicos y el uso correcto técnico en del Hospital Neoplásica permitirán ofrecer un modelo sólido, coherente y útil, para la gestión y operación del proyecto de infraestructura. Contar con este método sostenible, que permite que las personas involucradas (cliente, diseñador. Pacientes) esto constituye un aspecto fundamental para que el proyecto de infraestructura que puedaincorporarse como pieza contributiva en el contexto de una un Hospital eco-saludable. El modelo de información constituye en sí mismo un aporte para el desarrollo de los objetivos de desarrollo sostenible.

El presente trabajo solo se centró para solución en la reducción de consumo energético para casos de pandemia: COVID-19. No se expandió al análisis de calidad de aire, análisis de huella de carbono.

El principal factor técnico que afecta el costo del sistema híbrido es la demanda de energía. Se observa que la implementación de un Sistema Fotovoltaico solo cubriría con un 40% de la demanda eléctrica, aunque el valor no es despreciable, se podría optimizar en búsqueda de mejores modelos con mayores potencias, tensiones y amperaje que permita un flujo de corriente continua. Sin embargo, lo que es óptimo y destacable es el nivel de reducción de emisiones de CO2, que es un aproximado de 5753.6 toneladas; valor que permitiría al Hospital posicionarse como un modelo de Hospital Verde en Latinoamérica.

7. CONCLUSIONES

- Los ahorros en energía se obtuvieron con la identificación e implementación de medidas para el ahorro de electricidad, de las cuales fueron asociadas con fórmulas establecidas para un modelo energético hospitalario en la cual se determina la demanda y el costo de la energía antes y después de cada intervención por año. De igual modo se aplicó el programa SPSS cuyo fin fue determinar la inversión optima en cada intervención por año de manera que reduzca el nivel de contagios.

- Los datos obtenidos de consumo energético-eléctrico del INEN pueden no ser del todo precisos, puesto que las lecturas de suministro eléctrico no reflejan necesariamente la realidad para los meses iniciales de pandemia. Puesto que por medidas de aislamiento social para frenar la propagación del COVID-19, se suspendió la toma de lectura de medidores a través del Decreto de Urgencia 035- 2020. Tanto las empresas Luz del Sur como Enel fueron autorizadas a emitir recibos por consumos de electricidad utilizando un sistema de promedio, que luego fue reajustado en los posteriores meses como un sobrecargo. Esto es lógico, ya que se puede evidenciar en el primer trimestre del 2020 ningún impacto.

- Mediante un análisis del costo trimestral por uso de instalaciones convencionales del consumo de energía en el Hospital Neoplásicas se determinó que durante el periodo de 2020 – 2021 el costo de consumo fue elevada, ya que afecto el nivel de daños a la salud debido a la pandemia afectando a miles de peruanos. Siendo los 2 primeros trimestres del 2021 y el primer trimestre del 2022 los costos más elevados, por lo cual nos permite conocer que el sistema convencional no permite un ahorro de energía, por ende, no permite reducir el CO2.

- El consumo de electricidad en iluminación depende del número de lámparas, número de horas de iluminación y su eficiencia (iluminación/potencia eléctrica). Sabemos que cada hospital no puede parar sus actividades, estos funcionan las 24 horas, siete días x semana, en lo cual es posible obtener ahorros energéticos importantes si tomamos en cuenta el uso adecuado del material para la instalación en cada lugar/ambiente.

- Para un análisis del ahorro energético potencial, los resultados del cálculo de las características tecnológicas constructivas de la envolvente se puede observar el mejoramiento para un comportamiento térmico y los costos de inversión para cada propuesta. Se observa que para cada reciclado 1,2 y 3 presentan un índice de eficiencia energético – económica de valores 0.0008, 0.0005 y 0.0005 respectivamente de la cual se toma en cuenta el ahorro energético y económico

8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Daniella V. Galvez Ramírez

Facultad de Ingenieria Civil de la Universidad Ricardo Palma

https://orcid.org/0009-0003-2315-2568

Autor corresponsal: 201821012@urp.edu.pe

Juan L. Huamán Valdez

Facultad de Ingenieria Civil de la Universidad Ricardo Palma

https://orcid.org/0009-0003-9392-7592

201821021@urp.edu.pe

Junior B. Salirrosas Del Águila

Facultad de Ingenieria Civil de la Universidad Ricardo Palma

https://orcid.org/0009-0005-1857-850X

junior.salirrosas@urp.edu.pe

Susana I. Dávila Fernández|

Facultad de Ingenieria Civil de la Universidad Ricardo Palma

https://orcid.org/0000-0002-6949-1317

susana.davila@urp.edu.pe

Este es un artículo Open Access bajo la licencia Creative Common (Atribución-NoComercial Compartir Igual 4.0)

1. ANTECEDENTES Y CONTEXTO EN LA ACTUALIDAD EN EL PERÚ

1.1. Antecedentes

1.2. Contexto en la actualidad peruana

Figura 1

2. CARÁCTERÍSTICAS DE LA ZONA DE ESTUDIO

3. REVISIÓN DEL USO DE LA ENERGÍA Y LAS INTERVENCIONES

3.1. Uso de energía en hospitales

3.2. Impacto de la Covid – 19 en el uso de energía en hospitales

3.3. Camas de Unidad de Cuidados Intensivos

3.4. Implementación de un Sistema híbrido mediante paneles fotovoltaicos en hospitales

4. METODOLOGÍA

4.1. Diagnóstico del consumo energético del subsector salud en el área de estudio, INEN

4.2. Desarrollo de estrategia de implementación del Sistema Fotovoltaico para el mejoramiento de la eficiencia energética, a partir de una PV conectado a red.

4.1. Análisis del ahorro energético potencial del establecimiento a partir del sistema propuesto apropiadas a las condiciones tecno-económicas de la región.

5. RESULTADOS

5.1. Diagnóstico del consumo energético del subsector salud en el área de estudio, INEN

5.2.2. Análisis del tipo de Celda Fotovoltaica adecuada para el INEN tomando en cuenta los Factores Ambientales y los Costos.

5.3. Análisis del ahorro energético potencial del establecimiento a partir del sistemapropuesto apropiadas a las condiciones tecno-económicas de la región

6. DISCUSIÓN

8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS