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En España, el consumo total del sector hospitalario es de 8 GWh, que supone un 2% sobre el total del país

La importancia de la eficiencia en hospitales

José Ramón López Torres, jefe del Departamento de Instalaciones para Contratación y Viviendas. Dirección Técnica de Ferrovial Agromán11/04/2018
Dentro del mundo de la edificación, los hospitales son unos grandes consumidores de energía, aunque obviamente esto depende de las características de cada uno dada su heterogeneidad. Por citar algunas: su ubicación (y, por tanto, climatología), su orientación, su tamaño, su forma, su funcionalidad (programa de preferencias y necesidades), su equipamiento, su necesidad de un uso continuado las 24 horas de los 365 días del año en la mayoría de sus zonas, su tipo de construcción, las normativas aplicables vigentes (tanto internacionales, como nacionales y locales) en todos los ámbitos (edificación, materiales, instalaciones, seguridad y energía), pero, en concreto, y, dada su relevancia en términos de consumo de energía, las normativas, criterios de diseño y cálculos específicos de las instalaciones.
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Vista de instalaciones en cubierta del Hospital Marqués de Valdecilla Fase III (Ferrovial Agroman 2015).

La crisis económica por la que hemos pasado, junto con los criterios de sostenibilidad y de reducción de emisiones de CO2 a los que nuestro país está sujeto, hace necesario adoptar medidas de eficiencia energética que permitan sobre todo en los hospitales públicos: un ahorro económico importante y una reducción de las emisiones de efecto invernadero, con el objetivo de disminuir su consumo de energía hasta un 40% respecto al consumo medio de un hospital gracias al uso de diversas consideraciones que comentaré en el artículo dando unas pinceladas sobre todo en lo relativo a las Instalaciones. Todo es más eficiente cuanto mayor es el beneficio obtenido utilizando el mínimo número de los recursos disponibles y haciendo una buena gestión de ellos, evitaremos un coste económico innecesario y un mejor aprovechamiento de los recursos disponibles.

Cualquier edificio (y, por tanto, un hospital también) es más eficiente cuanto mayor es el cociente de los outputs obtenidos entre los inputs usados, es decir, cuanto mayor es la división de la energía suministrada en forma de calefacción, climatización, ventilación, iluminación, energía a equipos médicos, etc entre la energía consumida. Y esto sólo considerando la fase de uso del edificio, aunque el ejercicio deberíamos hacerlo para el ciclo de vida completa de la infraestructura.

El hospital y sus instalaciones

Diferentes usos

Un complejo hospitalario puede contener gran variedad de edificios como son: hospitalización, administración, sector ambulatorio, laboratorios, docencia, urgencias, edificio industrial (zona de instalaciones y mantenimiento), aparcamientos, bloques quirúrgicos, tanatorio e incineración, zonas exteriores (jardines y patios) y áreas comerciales (tanto tiendas como restauración y cafeterías). Otros servicios como lavandería y cocina para hospitalización pueden ser externos o internos.

El tiempo anual requerido por la actividad desarrollada en cada espacio también es muy importante. Por ejemplo, Urgencias requiere un uso anual completo (24 horas al día los 365 días del año), frente a almacenes o zona administrativa que tan solo estarán operativos de 8 a 12 horas diarias, como mucho.

Usuarios y su confort a nivel de instalaciones

Los usuarios de un hospital también son muy variados siendo los principales: trabajadores sanitarios, pacientes externos, pacientes hospitalizados, visitantes y personal administrativo.

Si sólo nos centramos en los dos principales (pacientes y trabajadores), tenemos que en el uso de las instalaciones hay que conjugar dos situaciones tan diferentes como son el confort del paciente, que debe permanecer, muchas veces, en un reposo casi absoluto con unas condiciones higiénicas exigentes (que implican aire muy tratado), y el confort del trabajador, que ha de realizar tareas que requieren una actividad física importante. Es decir, llevándolo al extremo (aunque pudiera darse el caso), mientras la falta de confort térmico en el personal puede originar molestias o incomodidades que afecten a la ejecución de las tareas y, en consecuencia, al rendimiento laboral, resulta que en los pacientes, puede llegar a suponer un retardo en su proceso curativo.

Es importante no confundir un aumento del consumo con un mayor confort, ya que ambos deben estar en la proporción adecuada. El confort en un hospital es un factor muy importante y las condiciones de ambiente interior que se exigen en el mismo, reguladas por un conjunto de normativas, son muy exigentes. Por ello, aunque se trate de unos edificios altamente consumidores de energía en los que es necesario aplicar técnicas de eficiencia energética que conduzcan a reducir las emisiones que generan por todos los motivos que se vienen explicando, no hay que olvidar que éstas nunca deben ser realizadas a costa de reducir confort o de perder las condiciones higiénicas del aire o agua tratada.

En cuanto al nivel de confort que se debe alcanzar en un hospital, entendido éste como la condición mental en la que se expresa la satisfacción con el ambiente térmico y que está en función del valor de un conjunto de variables ambientales (temperatura operativa del aire, temperatura radiante, humedad relativa y velocidad del aire) y de otras ligadas a la persona (consumo metabólico según el tipo de actividad realizada y vestimenta), conviene remarcar el grado de afectación que supone, de nuevo, la diversidad existente tanto a nivel de servicio como a nivel de ocupante.

A nivel de servicios o áreas, el hospital, como contenedor de un amplio conjunto de actividades, está obligado a cumplir con unos altísimos estándares de calidad interior del aire, sobre todo para determinadas zonas, como las de quirófanos o las salas de recuperación UCI / UTI, habitaciones de infecciosos e inmunodeprimidos, donde, además, se ha de controlar el nivel bacteriológico.

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Sala de instalaciones de refrigeración Nivel -2 en Hospital Marqués de Valdecilla Fase III  y tratamiento acústico de insonorización de techos y paredes en Hospital Marqués de Valdecilla Fase III (Ferrovial Agroman 2015)

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Comprobación de aislamiento a ruido aéreo en fase de puesta en marcha del Hospital Marqués de Valdecilla Fase III  y Centro emisor sala de máquinas Nivel +2 y centro receptor habitación C309 en Hosp. Marqués de Valdecilla Fase III (Ferrovial Agroman 2015).

Existen también otros tipos de medida del confort que conviene tener en consideración en el diseño de un hospital. Por ejemplo, el confort acústico pues, aunque el térmico sea el que implica mayores niveles de exigencia energética, no es el único que influye sobre los ocupantes. Los hospitales son espacios críticos, donde los pacientes necesitan el descanso adecuado. Las habitaciones deben disponer un correcto aislamiento acústico respecto de los pasillos, además de un acondicionamiento mediante materiales absorbentes que minimicen el ruido que pueda generarse en el interior de la propia habitación.

Otros factores

Un hospital, como cualquier edificio, interactúa con su entorno a nivel energético, cediendo o acumulando energía, según sea invierno o verano. Su tamaño, forma, orientación, materiales, aberturas, aislamientos térmicos entre otros factores ejercen un efecto directo sobre la demanda de climatización, y, por tanto, sobre el consumo final de energía.

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Reforma del Hospital de León Fase II (Ferrovial Agroman 2010).

Sobre las instalaciones en hospitales

Breve histórico

Hace 70 años, las únicas instalaciones que se consideraban en los hospitales eran fontanería, saneamiento, calefacción, alumbrado y fuerza, extinción de incendios y montacargas. Su presupuesto suponía aproximadamente un 20% del total. Pero con el tiempo las instalaciones han ido diversificándose y aumentando su importancia. Así, hace 30 años, podíamos añadir instalaciones de climatización, detección de incendios, megafonía, telefonía y televisión. El porcentaje de todas las instalaciones ya podía suponer el 30%.

Hoy en día, el peso de las instalaciones en un hospital ha crecido mucho incluyendo, además de las anteriores, otras como producción de ACS con paneles solares, grupos electrógenos, SAIS, instalaciones fotovoltaicas, agua pura, agua osmotizada, gases medicinales, ascensores más modernos, instalaciones de comunicaciones (tales como voz y datos, llamada enfermera, Internet, wifi), instalaciones de seguridad (tales como control de accesos y CCTV) y sobre todo el control y gestión del edificio (BMS / SCADA). Con todo ello, la repercusión de las instalaciones puede acercarse a más de un 40% del precio de ejecución material del edificio (sin considerar material y equipos médicos).

Clasificación

Las distintas instalaciones generales de un hospital pueden dividirse en:

  • Instalaciones de HVAC (Heating Ventilation & Air Conditioning): Suministran aire tratado (filtrado y térmico) al hospital, controlando temperatura y humedad. Incluyen producción de frío y calor, UTAs (Unidades de Tratamiento de Aire) y elementos terminales (fan-coils, radiadores convectores, …). También otros sistemas.
  • Redes de fluidos (conductos y tuberías): Suministro y distribución de agua fría, ACS (agua caliente sanitaria), vapor saturado y recalentado, fluidos térmicos, ...
  • Red de saneamiento: Consiste en la evacuación de las aguas pluviales, fecales e industriales. Estas últimas pueden necesitar depuración previa a su conexión a la red municipal.
  • Instalaciones de PCI protección contra incendios (detección y extinción): Al margen de la necesaria eficaz protección pasiva frente al incendio de los distintos materiales empleados en la construcción, tenemos equipos y sistemas que garantizan protección frente al fuego, tanto a nivel de detección incipiente del incendio y su alarma (es decir, detectores, pulsadores, sirenas y centralitas), como a nivel de extinción manual o automática ya sea de agua o de otro agente extintor adecuado.
  • Instalaciones eléctricas: Aportan la energía eléctrica necesaria, tanto en funcionamiento normal como en caso de emergencia (incendio o avería). Incluyen red de tierras y pararrayos (si aplica).
  • Sistemas de alumbrado: Tanto iluminación normal como de emergencia, así como iluminaciones especiales de zonas como quirófanos.
  • Instalaciones de ascensores, montacargas y escaleras mecánicas.
  • Instalaciones de transporte neumáticas: Transportan dentro del hospital muestras clínicas, medicamentos o pequeños objetos.
  • Instalaciones de telecomunicaciones: cableado estructurado, fibra óptica, voz y datos.
  • Instalaciones de seguridad: CCTV, control de accesos de trabajadores, a zonas restringidas, ...
  • Instalación de gases medicinales y vacío: Suministran, por un lado, una instalación de vacío con tomas donde sea necesario y, por otro, también con tomas donde sea necesario: oxígeno medicinal (O2), óxido nitroso (N2O), aire medicinal (O2-N2), helio (He), dióxido de carbono (CO2), nitrógeno (N2), ... No en todos los hospitales son necesarios todos.
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Detalles de cuartos de instalaciones del Hospital de León Fase II (Ferrovial Agroman 2010).

Además, hay que tener en cuenta que, de todas ellas, en los hospitales hay instalaciones concretas consideradas críticas. Entre otras están las de las centrales de esterilización, las de las salas blancas (que es toda sala que tiene que tener los parámetros ambientales estrictamente controlados: partículas en aire, temperatura, humedad, flujo de aire, presión interior del aire, iluminación), la planta de producción de agua tratada para diálisis (ósmosis) y las salas para CPDs (Centros de Procesamiento de Datos).

Mención especial dentro de las salas blancas merecen los quirófanos donde se requiere un diseño especial de las instalaciones, pues necesita un funcionamiento del 100% sin interrupciones para asegurar en la seguridad tanto de pacientes como de personal, ya que en él debe asegurarse el control de infecciones y la seguridad de suministro.

Eficiencia en HVAC como ejemplo

Por no hacer muy extenso el artículo voy a centrarme en las instalaciones de HVAC que se lleva una parte importante del consumo energético de un edificio.

Lo más habitual es que en las habitaciones se empleen unidades terminales con control del usuario tipo fan-coil, mientras que la zona quirúrgica dispongan de sistemas independientes, instalando un climatizador o varios exclusivos para controlar y mantener todos los valores en el rango correcto, debido a las condiciones necesarias tan estrictas en lo referente al aire interior. En el resto de los espacios acondicionados lo más habitual es el empleo de climatizadores unizona o multizona con o sin cajas de tratamiento final.

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Detalles de los cuartos de instalaciones del Hospital Marqués de Valdecilla Fase III (Ferrovial Agroman 2015).

El acondicionamiento de los centros sanitarios suele ser centralizado, y los sistemas generadores que normalmente se utilizan para la producción de calor son las calderas o las bombas de calor con el apoyo solar, mientras que para la producción de frío lo más usado son plantas enfriadoras agua-agua con torres de condensación, o enfriadoras aire-agua.

Como demandas más específicas, debemos considerar el uso de filtros de aire de alta eficiencia para evitar contaminar al paciente durante la operación con partículas que pueda llevar el aire exterior, que suponen un incremento en la demanda eléctrica de los ventiladores para poder proporcionar una correcta circulación venciendo las pérdidas de carga. Es importante, como ya he indicado, mantener un riguroso nivel de calidad del aire interior en salas que requieren de una mayor exigencia en su climatización (principalmente: quirófanos, unidades de cuidados intensivos y laboratorios). Además, dichas zonas necesitan estar con sobrepresión para conseguir un aislamiento efectivo de infecciones por vía aérea. Las salas de cuarentena e infecciosos requieren presión negativa y luces UV para mantener bajo control el contagio de enfermedades.

Por tanto, es muy importante disponer de aire interior con niveles de temperatura, humedad y calidad higiénica adecuadas, lo que aumenta la necesidad de climatización y ventilación en comparación con la exigida hace 40 ó 50 años.

Consumo energético

El indicador más frecuente utilizado para medir el consumo energético en un hospital es el de consumo por cama. El segundo es el consumo por m² de superficie. No obstante, ambos ratios dependen mucho de la funcionalidad del hospital. Obviamente no será lo mismo si tiene más zonas de hospitalización o más consultas.

Los hospitales españoles tienen una alta variación en el consumo, según su tipología e instalaciones. A groso modo, se puede decir que un hospital puede consumir de media entre 20.000 y 80.000 kWh de energía térmica por cama hospitalaria. En España, el consumo total del sector hospitalario es de 8 GWh, que supone un 2% sobre el total del país. Además, si eliminamos las viviendas, los hospitales se llevan el 13% del consumo del resto de edificios.

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Paneles solares instalados en cubierta y paneles fotovoltaicos instalados en acristalamiento de torres de comunicación sur del del Hospital Marqués de Valdecilla Fase III (Ferrovial Agroman 2015).

Simplificando, los principales consumos de energía en un hospital son el HVAC con el 40%, luego la iluminación con el 30% y luego el ACS con un 15%.

Desde el punto de vista de las instalaciones, la eficiencia energética se centra en muchos conceptos tales como instalar energías alternativas (solar fotovoltaica, solar térmica para calentar el ACS y/o apoyo a la calefacción obligatorio según el CTE para más de 100 camas, cogeneración, geotermia, …), aprovechar la iluminación natural, mejorar el rendimiento de la iluminación artificial usando sistemas de iluminación eficientes y bien mantenidos (lámparas de bajo consumo y leds, así como control de encendido y regulación), usar sistemas de control de instalaciones inteligentes, dotar a cada sala de la temperatura realmente necesaria en función de la ocupación y necesidades de refrigeración de equipos electromecánicos, reutilización de aguas pluviales, … pero, en mi opinión, una de las más importantes es dotar del adecuado aislamiento térmico (carpintería con rotura de puente térmico, fachadas ventiladas, uso de elementos de control y aprovechamiento solar, …), así como del aislamiento de tuberías y conductos. De todo ello, se encarga bien la normativa vigente que debe ir acompañada por un diseño eficiente y funcional del arquitecto.

Esta gestión eficiente de los edificios es una parte de la eficiencia energética que es vital desde la concepción de un edificio hasta su operación y mantenimiento. Existen actualmente varias organizaciones que han promocionado diversos sistemas de certificación que persiguen el objetivo de la sostenibilidad en todo este proceso. Los certificados más conocidos y usados son BREEAM (de procedencia británica), LEED (de procedencia americana) y VERDE (de origen español). En España es preceptivo que todos los edificios de titularidad pública o privada que presten servicios públicos a un número importante de personas y que, por consiguiente, sean frecuentados habitualmente por ellas, con una superficie útil total superior a 1.000 m² (se incluyen expresamente los edificios de uso sanitario), exhiban de forma obligatoria, en lugar destacado y claramente visible por el público, la etiqueta de eficiencia energética.

Mediante las herramientas informáticas Líder y Calener, promovidas por el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio y por el Ministerio de Vivienda, se puede calcular la demanda energética del edificio y establecer la categoría energética del mismo, respectivamente. Para realizar el cálculo, de la calificación de un hospital, se hace en base a un método que compara el edificio a certificar con uno de referencia, que cumple determinadas condiciones normativas, y evalúa si éste tiene igual o superior eficiencia energética. Para su cómputo se consideran unas condiciones normales de funcionamiento, factores externos e internos como la ocupación del edificio y se calcula el consumo de energía final, hora a hora, mediante la obtención de la demanda horaria y del rendimiento medio horario de los sistemas que cubren sus necesidades. En función de los resultados obtenidos cada hospital dispondrá de una etiqueta de eficiencia energética, donde en una escala de siete letras, se considera la letra “A” para designar al edificio más eficiente y la letra 'G' para el menos eficiente, cociente entre las emisiones de CO2 del edificio a certificar y las emisiones de CO2 del edificio de referencia.

El propio CTE establece en su sección HE0 sobre limitación de consumo energético (artículo 2.2.2) que todo edificio tiene que tener una calificación energética mínima de 'B' para energía primaria. Por otro lado, existe una directiva europea (2010/31/UE del Parlamento europeo y del Consejo de 19 de mayo de 2010 relativa a la eficiencia energética de edificios que todavía no ha sido traspuesta en nuestro país y que persigue que la mayoría de los edificios, empezando por los de uso público como los hospitales, terminen siendo edificios de consumo de energía casi nulo, definiéndolo como que la energía que requiera sea básicamente cubierta por energía procedente de fuentes renovables producida in situ o en el entorno. Hoy por hoy, en España nuestro CTE establece (véase Orden FOM/588/2017 de 15 de junio sobre modificaciones introducidas en el CTE) como definición que edificio de consumo de energía casi nulo en nueva edificación será todo aquel que cumpla con el CTE.

Conclusiones

Todas las medidas de eficiencia energética comentadas en el artículo son muy beneficiosas para el ahorro del consumo de energía durante la vida del hospital, pero todo comienza por concebir bien el hospital desde el punto de vista arquitectónico y funcional, así como de las instalaciones más eficientes, destacando: orientación, factor de forma, cerramientos y aislamientos, protección solar, control y grado de parcialización en la producción de frío y de calor.

Comentarios al artículo/noticia

#1 - Guillermo Ramírez Oliver
29/04/2018 23:00:46
Me pareció interesante saber que los edificios hospitalarios, fuesen tambien catalogados dentro de las normativas de eficiencia energética,ya que tenía la idea de que por ser un edificio público y aunque debía cumplir con las normas, no estaba etiquetado por las mismas.

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