REVISTA INGENIO
Gestión Energética para Optimizar los Indicadores de Desempeño IDEn del
Suministro Eléctrico en el Hospital Básico Yerovi Mackuart del Cantón Salcedo, en la
Provincia de Cotopaxi, en el año 2022
Energy Management to Optimize IDEn Performance Indicators of Electricity Supply at the
Yerovi Mackuart Basic Hospital in Salcedo Canton, Cotopaxi Province, in 2022
Fernando Rafael Arias Atiaja | Universidad Técnica de Cotopaxi (Ecuador)
Carlos Iván Quinatoa Caiza | Universidad Técnica de de Cotopaxi (Ecuador)
https://doi.org/10.29166/ingenio.v6i2.4286 pISSN 2588-0829
2023 Universidad Central del Ecuador eISSN 2697-3243
CC BY-NC 4.0 —Licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial 4.0 Internacional ng.revista.ingenio@uce.edu.ec
, (), -, . -
El presente estudio se realizó en el hospital Yerovi Mackuart, donde se identicaron portadores energéti-
cos, se recopilaron niveles de consumo eléctrico de abril 2021 a septiembre 2022, se realizó la medición
de parámetros eléctricos en los principales servicios y en la red del hospital, mediante la utilización de
un analizador de redes, pinza amperimétrica y luxómetro, lo que conrmó la ineciencia tanto en el
uso de la energía eléctrica como lumínica, la compensación reactiva permitió incrementar un factor de
potencia de 0,87 a 0,95, disminuyendo la cargabilidad del transformador, simular en ux el sistema
lumínico ayudó a evaluar y con base en tecnología cumplir criterios de calidad lumínica, dismi-
nuir la demanda eléctrica kWh, mientras los n fueron mejorados al obtener una disminución de
13.748,2 kWh/año, y evitar 2635,63 kg/2/año, las alcanzaron valores menores a 14 W/m2; por
último, el estudio económico mostró una rentabilidad de valor actual neto de 2361,03 y una tasa
interna de retorno de 21,25%.
e present research was carried out in the Yerovi Mackuart hospital, where energy providers were identi-
ed, electricity consumption levels were compiled from April 2021-September 2022, electrical parameters
were measured in the main services and in the hospital network, using a network analyzer, amperimetric
clamp and luxmeter, the reactive compensation allowed to increase the power frequency from 0.87 to 0.95,
reducing the chargeability of the transformer, simulating the lighting system in ux it also helped to
evaluate and based on technology, to meet lighting quality criteria, to reduce the electrical demand
kWh, while the IDEn were signicantly improved by obtaining a decrease of 13748.2 kWh/year, and avoi-
ded 2635.63 kg/2/year, the DPEA reached values of less than 14 W/m2 and nally the economic study
revealed a net present value cost-eectiveness of 2361.03 and an internal return rate of 21.25%.
1. introducción
La gestión energética es una herramienta fundamental,
un proceso sin el uso adecuado de la energía, es un pro-
ceso no eciente enmarcado en el desarrollo de la so-
ciedad humana, en el sistema energético actual donde
la utilización de combustibles fósiles es insostenible, la
producción y el consumo de energía causan incremen-
tos constantes en los precios, como también el deterio-
ro del medio ambiental, entonces surge la importancia
de contar con una gestión energética adecuada en todos
los ámbitos [1].
El uso de la energía es esencial dentro de una unidad
hospitalaria, estas áreas demandan de climatización ori-
ginada por combustión de petróleo o gas, iluminación
producida por electricidad, vapor causado por la trans-
formación del agua a través de la combustión de deriva-
dos del petróleo, agua del sistema de agua potable [2].
Received: 20/12/2022
Accepted: 02/05/2023
Portadores energéticos, parámetros eléc-
tricos, factor de potencia, n, .
Energy carriers, electrical parameters,
power factor, IDEn, DPEA.
2
Gestión energética para optimizar los indicadores de desempeño IDEn del suministro eléctrico en el Hospital Básico Yerovi
Mackuart del cantón Salcedo, en la provincia de Cotopaxi, en el año 2022
Una evaluación racional de la energía en edicios sanita-
rios requiere de una minuciosa identicación de perles
de consumo con regularidad, la variabilidad de resulta-
dos maniesta que, para obtener una adecuada gestión
energética, el consumo energético debe estudiarse por
separado en cada área [3].
Impulsar la eciencia energética es primordial en el
estudio de gestión energética, para mejorar el uso racio-
nal de la energía y el aprovechamiento de la misma, des-
tacando como una gran oportunidad [4].
El estudio de indicadores de desempeño energético
(IDEn) es un mecanismo clave que permite que los re
-
sultados sean ecaces y medibles en el tiempo, dentro de
la norma 50001 [5].
La evaluación energética permite mejorar los indi-
cadores de desempeño energético a través de enfoques
multidisciplinarios, estos se dividen en cuatro subgrupos
como evaluación, encuesta y recopilación de datos, re-
troadaptación y recopilación de datos para el control, se
compara la auditoría antes y después de la rehabilitación,
el objetivo es valorar para ver si se redujo la emisión de
gases de efecto invernadero y el consumo de energía [6].
En salud pública el estudio energético es de gran inte-
rés, ya que ha sido muy irrisorio el estudio y poco a poco
se han ido desarrollado desde centros de enfermería pri-
mitivos a organizaciones altamente complejas. Los hos-
pitales además de la atención y el servicio que ofrecen,
son establecimientos de enseñanza y de formación que
van creciendo como incubadoras para la investigación y
el adelanto en medicina y ciencias farmacéuticas, por lo
tanto, los hospitales deben ser funcionales y de apoyo a
las diversas funciones que se llevan a cabo [7].
Se propone un plan de acción conforme la creación de
políticas energéticas, comenzando por la responsabilidad
del personal y del usuario, cumplimiento de medidas inter-
nas que sirvan para detectar pérdidas de energía e impul-
sar la eciencia energética, actividades que sean llevadas a
la práctica dentro del referido uso eciente de la energía,
como promoción del cambio tecnológico y promoción del
cambio del comportamiento del usuario del servicio [3].
Por lo tanto, se propone un enfoque basado en ob-
tener varias oportunidades de recuperación de energía,
siendo para ello necesario el estudio del potencial ener-
gético que presenta una viabilidad técnica y una rentabili-
dad económica frente a fuentes de energía convencionales
[8].
La intención de este estudio pone de maniesto el de-
sarrollo de un análisis de calidad de energía y lumínica
en el Hospital Básico Yerovi Mackuart. El objetivo es ana-
lizar el comportamiento del sistema eléctrico a través de
un diagnóstico energético.
El objetivo fundamental es crear una metodología
de recopilación y cuanticación del consumo en el siste-
ma energético hospitalario, identicar factores relevantes
que afecten los procesos y proponer soluciones medi-
bles en el tiempo; esperando obtener como resultado un
bien común para la sociedad a través de la reducción de
las emisiones de gases de efecto invernadero, además la
educación de la comunidad en gestión energética y con-
tribuir para una sustentabilidad y optimización en el uso
racional de la energía y el aprovechamiento de la misma.
2. FUNDAMENTACIÓN
A. SISTEMA DE GESTIÓN ENERGÉTICA n
La (Internacional Organization for Standardization)
es la Organización Internacional de Normalización que
elaboró la norma en junio del 2011, sobre sistemas de
gestión de la energía 50001 [4]. El sistema de gestión
energética (SGEn) es un conjunto de reglas que propor-
ciona una estructura y métodos necesarios para alcanzar
los objetivos a través de procesos que establezcan la me-
jora continua del desempeño energético.
Cuando se aplica el SGEn en una organización se bus-
ca mejorar su gestión mediante estrategias que permitan
aumentar y optimizar su eciencia, el objetivo es aprobar
la integración con otros sistemas de gestión organizacio-
nal como el de seguridad, medioambiente, calidad y sa-
lud. El desempeño energético lleva una correlación con
la eciencia energética el uso de la energía y el consumo
de la misma [9] - [11].
En la gura 1 se observa el modelo de gestión de la
energía basado en el ciclo de mejora continua (ver
Figura 1).
B. ESTRUCTURA DEL SISTEMA DE GESTIÓN
ENERGÉTICA SGEn
Están compuestos por la base sobre la que se fundamenta
la operación de SGEn, en gura 2 los ejes como planea-
ción, elaboración, vericación, requerimientos (ver Fi-
gura 2) [11],[12].
C. PROCESO DE UNA PLANIFICACIÓN ENERGÉTICA
La planicación debe tener en cuenta incertidumbres,
riesgos y oportunidades asociados al sistema y desempe-
ño energético, donde interviene el gestor energético apo-
yado por su equipo, que debe planicar la recopilación
de datos que certiquen las particularidades claves de
la operación que afecta al desempeño energético donde
midan, identiquen y analicen. Las metodologías utiliza-
3
Ari as F., et al.
Figura 1.
Ejes de estructuración del SGEn, del ciclo de mejora continua [11]
Figura 2.
Fases estructurales y modulares [4], [12], [13]
das para la planicación son diagnóstico de desempeño
energético, la línea base energética, indicadores de des-
empeño energético, además de objetivos metas y planes
de acción (ver Figura 3) [14] - [16].
D. USOS SIGNIFICATIVOS DE LA ENERGÍA n
Los USEn establecen dos deniciones como potenciales
e importantes para el desempeño energético y consumo
substancial de energía; en el primero se utiliza resultados
de estudios previos con buenas prácticas, con niveles de
consumo y eciencia en el uso de la energía, mientras
que en el segundo se identica un balance y muestra
la representación de un mayor porcentaje de la energía
[15].
E. PRINCIPIO DE PARETO
Es una representación gráca que muestra la categoría
relativa de diferentes causas para priorizar y lograr ma-
yor efectividad; esta herramienta permite tomar decisio-
nes sobre las causas que hay que resolver.
Podemos suponer dentro de una organización que
un 20% de los procesos representan un 80% del consu-
mo energético, por lo que estos son denominados como
signicativos [17], [4]. La gura 4 pertenece a la repre-
sentación gráca del diagrama de Pareto (ver Figura 4).
F. LÍNEA BASE ENERGÉTICA LBEn E INDICADORES
DE DESEMPEÑO ENERGÉTICO IDEn
A la línea base o referencia cuantitativa que provee la
base de comparación del desempeño energético, estas
LBEn son fundamentales ya que permiten medir el des-
empeño energético y demostrar su mejora en el tiempo,
las LBEn se determinan al comparar el desempeño en un
período dado con la línea base energética e indica el es-
tado del desempeño energético antes de realizar acciones
de mejora, y se determinan en función de los límites y
alcances, denidos por el SGEn [14], [16].
Los indicadores de desempeño energético (IDEn) son
unidades de desempeño energético denidas por la orga-
nización que permiten el control y monitoreo de proce-
sos en los que se evalúa el desempeño y determinan si se
ha logrado un ahorro real objetivo [14], [16].
G. ADQUISICIÓN DE PARÁMETROS ELÉCTRICOS
Para obtener los parámetros eléctricos y selección del
equipo analizador de redes se siguió la metodología de la
gura 5 (ver Figura 5):
Como señala [18] se procedió a la selección del equi-
po analizador de redes de clase A, que cuenta con certi-
cado de calibración, se adquirió el analizador de redes
Fluke 1748, para obtener datos exactos y precisos.
Realizada la conguración del equipo e instalación se
halló mediciones promedio de voltaje, corriente, potencia,
factor de potencia, armónicos y icker, dentro de un pe-
ríodo comprendido entre el 27/037/2022 y el 04/08/2022
acorde a la normativa [19].
Nivel de voltaje
La regulación .o -002/20, dene al nivel de
voltaje, con la tabla 1 de [19]:
(1)
Donde:
∆Vk : Variación del voltaje de suministro con respecto al
nominal en k (%).
4
Gestión energética para optimizar los indicadores de desempeño IDEn del suministro eléctrico en el Hospital Básico Yerovi
Mackuart del cantón Salcedo, en la provincia de Cotopaxi, en el año 2022
Vk : voltaje de suministro en el sitio k, denitivo como el
promedio de las mediciones consignadas (por lo menos
cada 3 segundos) dentro del período de 10 minutos (V).
VN:: Voltaje nominal en el punto k (V).
Desequilibrio de voltaje y corriente
Dependencia del componente de secuencia positiva y
negativa expresado como porcentaje, el desequilibrio de
voltaje de un servicio trifásico es inferior al 5%, el des-
equilibrio de corriente puede ser mayor cuando existen
cargas monofásicas [19]-[20], y está representado por la
siguiente ecuación:
(2)
(3)
Donde:
Imax:: Corriente máxima entre las fases (A).
Imed: Corriente promedio de las fases existentes (A).
Distorsión armónica de voltaje
Es aquella medida de la cantidad que distorsiona o cam-
bia la representación de onda del voltaje, los límites
máximos de voltaje y factor de distorsión armónica indi-
vidual se muestran en la tabla 2 [19], [21].
Distorsión armónica de corriente
Se aplica para usuarios conectados a rangos de sistemas
donde el es de 120 V a 69 KV. Podemos observar
mediante la tabla 2 de [21].
Para determinar la corriente de cortocircuito utiliza-
mos la ecuación 4:
Figura 3.
Esquema de la planicación del SGE [14]
Figura 4.
Representación gráca de Pareto [17]
Figura 5.
Metodología para obtener parámetros eléctricos a través del analizador de redes
5
Ari as F., et al.
(4)
Donde:
ISC: Corriente máxima de cortocircuito en el
IL: Máxima demanda de corriente de carga
In: Corriente nominal monofásica (A)
XTpu: Reactancia del transformador por unidad (..)
H. PROCEDIMIENTO PARA EL DIAGNÓSTICO DE
ILUMINACIÓN
Para determinar el nivel de iluminación de las áreas en
estudio y para cumplir este objetivo se procedió a seguir
la metodología con los pasos de la gura 6 (ver Figura 6).
Para seleccionar el equipo de medición de luxes ade-
cuado se consideró el criterio de [22] Apéndice A, A.3.
Instrumentación, para ello se consideró un rango de me-
dición de 0,5 a 500 luxes, mediante este criterio se eligió
un luxómetro Digi-Sense 20250-00 que cumplió con las
características requeridas.
Diagnóstico energético
A. LOCALIZACIÓN TERRITORIAL
El Hospital Básico Yerovi Mackuart se encuentra ubicado
en la provincia de Cotopaxi en el cantón Salcedo en la pa-
rroquia San Miguel, sirve a una población aproximada de
57.528 habitantes con un área de 12.070m2 sus coordena-
das geográcas son 1°0’20’’S 78°35’23’’W, se encuentra a
2652 metros sobre el nivel del mar, en la gura 7 se puede
observar su ubicación geográca (ver Figura 7).
B. BALANCE ENERGÉTICO DEL HOSPITAL CASO DE
ESTUDIO
Se identicaron los portadores energéticos más repre-
sentativos, mediante información de período de un
año, comprendido entre octubre 2021-septiembre 2022,
cuanticado en dólares, en la gura 8 se observa la barra
más representativa que pertenece a energía eléctrica con
un valor anual de 16.929,08, que comprende única-
mente el rubro por consumo, sin considerar valores de
terceros que se incluyen en la factura.
El porcentaje de consumos energéticos se distribuye
de la siguiente manera: energía eléctrica en un 47,2%, el
oxígeno en un 37,4%, seguido por el en un 13%, el
diésel en un 0,6% y la gasolina en un 1,7% (ver Figura 8).
Mediante la aplicación del diagrama de Pareto en la
organización se observa que el 83,70% de energéticos que
consume el hospital corresponde a energía eléctrica y oxí-
geno y el 17,30% corresponde al resto de energéticos.
C. DESCRIPCIÓN DEL SUMINISTRO ELÉCTRICO DEL
HOSPITAL YEROVI MACKUART
El suministro eléctrico es atendido a medio voltaje de
13,2 kV, a través de la distribuidora y mediante el trans-
formador se reduce a bajo voltaje, 220 y 127 voltios para
su consumo, el transformador es de marca de
75 kVA el que abastece la carga total al hospital, de los
terminales del transformador parte en bajo voltaje al ta-
blero general y de ahí se deriva al tablero de transferencia
automático, igual ingresa la acometida del generador 152
kVA que alimenta para casos de emergencia, del tablero
de transferencia sale una acometida al tablero general, de
este tablero se distribuyen la alimentación a cargas gene-
rales de todo el hospital.
Del tablero de distribución principal parte a subta-
bleros que alimentan el sistema de fuerza normal, regu-
lada, iluminación y aire acondicionado, las acometidas
a los subtableros son trifásicos, 4 hilos tensión nominal
220/127.
Se comprende el sistema a baja tensión desde los ter-
minales del transformador hasta el uso nal de la energía,
y opera a un voltaje 220/127, consideraciones técnicas que
fueron destinadas para servicios de salud.
Debido a los años que presentan las instalaciones del
servicio hospitalario, ni el personal técnico ni administra-
tivo muestran planos de construcción ni planos eléctricos
unilares, por lo que se procedió a hacer un levantamien-
to unilar eléctrico mediante visita in situ (ver Figura 9).
Una apropiada distribución de planta en estableci-
mientos donde laboran personal médico, de enfermería,
auxiliar y servicios técnicos, y son destinado a la aten-
ción y asistencia a enfermos tiene como resultado el me-
joramiento continuo de la calidad de producto y el estado
anímico del talento humano que labora. A continuación,
en la gura 10 se presenta la representación gráca de las
instalaciones (ver Figura 10).
D. ANÁLISIS DE LA DEMANDA, CONSUMO Y
COSTOS RELACIONADOS A LA ENERGÍA ELÉCTRICA
En este apartado se evaluó el consumo eléctrico me-
diante información de 18 meses con respecto al servicio
brindado, se visualiza la demanda de consumo eléctrico
y los valores facturados mensuales desde abril 2021 hasta
septiembre 2022 (ver Figura 11).
En la gura 11 se observa que la demanda eléctrica
varía según los meses del año, para el año 2022 en el mes
de febrero se tiene el consumo más bajo con 8486 kWh,
y septiembre muestra el consumo más alto con un valor
de 12.158 kWh, mientras que para el año 2021 el mayor
consumo se da en el mes de julio con 10.934 kWh, y el
más bajo se da en el mes de noviembre con un consumo
de 8894 kWh, esta variación de consumo se reeja debido
al incremento de pacientes atendidos en estos períodos,
además del uso de equipos de calefacción y ventilación,
6
Gestión energética para optimizar los indicadores de desempeño IDEn del suministro eléctrico en el Hospital Básico Yerovi
Mackuart del cantón Salcedo, en la provincia de Cotopaxi, en el año 2022
ya que según el para la provincia de Cotopaxi
en temporada de verano alcanza una temperatura máx-
ima de 19°C y una mínima de 3°C [23], además de que
en invierno es más frío y hay menos horas de luz natural,
esto se traducen en mayor consumo de energía.
Figura 6.
Metodología para medir parámetros de iluminación
Figura 7.
Vista aérea del Hospital Básico Yerovi Mackuart
Figura 8.
Diagrama de Pareto de portadores energéticos
Figura 10.
Representación gráca del Hospital Básico Yerovi Mackuart
Figura 9.
Diagrama unilar del HBYM
Figura 11.
Consumo eléctrico mensual desde abril 2021 a septiembre 2022 (KWh)
7
Ari as F., et al.
E. CALIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA DEL
HOSPITAL BÁSICO YEROVI MACKUART
El equipo de medición utilizado para la obtención de
parámetros eléctricos fue mediante el analizador de re-
des Fluke 1748, con número de serie del instrumento
45464802, conectado en el transformador en baja tensión
por un lapso de 8 días continuos y con toma de muestra
de 10 minutos [19], [20], [21], para ello se utilizó la me-
todología de la gura 5.
Niveles de voltaje
Con el propósito de analizar los niveles de voltaje consi-
deramos el voltaje de fase (127 V). El al ser sumi-
nistrado en baja tensión 220-127 V, según la normativa,
no debe sobrepasar ± 8,00%
Desequilibrio de voltaje
Mediante el reporte del analizador de redes se obtuvo in-
formación precisa, además para hallar el desequilibrio de
tensión se calcula con la siguiente expresión:
Los resultados muestran que el porcentaje de desequili-
brio de voltaje está por debajo de los límites permitidos
concluyendo que no existe desbalance de tensión.
Desequilibrio de corriente
Para encontrar el desequilibrio de corriente requerimos
de valores de corriente que dependen de la carga durante
un período de tiempo.
El desequilibrio de corriente se calcula con la siguien-
te expresión:
48,54-45,03
45,03
Factor de potencia
El Hospital Básico Yerovi Mackuart mediante el equipo
analizador de redes arroja un resultado con un factor de
potencia promedio de 0,87 durante las horas de trabajo.
Demanda eléctrica
Muestra una demanda máxima de 80,87 lo que se concluye
que el transformador se encuentra al 108% de cargabilidad
Distorsión armónica individual
Debido a que el hospital alimenta del suministro eléctri-
co a bajo voltaje a 127/220 voltios, el rango debe mante-
nerse por debajo del 5,00% para armónicos individuales
de tensión.
Distorsión armónica total ()
Teniendo datos, se analiza valores porcentuales del
que según la regulación no deben superar al 8%.
El promedio del máximo entre fases alcanza un
valor de 2,60% lo que es inferior al límite permisible.
Distorsión armónica de corriente
Distorsión armónica individual
Para establecer la distorsión armónica individual de co-
rriente, se establece la relación ISC/IL mediante el cálculo
de la corriente nominal.
Una vez que se obtiene el valor de la corriente nominal
se procede a hallar la corriente de cortocircuito, ade-
más es necesario conocer la impedancia por unidad del
transformador, para esto utilizamos el valor de placa del
transformador tensión de corto circuito igual a 3,2.
Para establecer la distorsión armónica individual de co-
rriente, se establece la relación ISC/IL mediante el cálculo
de la corriente nominal.
Se puede observar que la relación ISC/IL esta dentro de
la condición 20<50, donde muestra para evaluación de
armónicos (h) entre 3 ≤ h >11 de un 7,00% y entre 11≤
h<17 de un valor de 3,50%.
El promedio máximo del es igual a 6,23 y se en-
cuentra en la fase C y está por debajo de los valores per-
misibles de la regulación 002/20.
8
Gestión energética para optimizar los indicadores de desempeño IDEn del suministro eléctrico en el Hospital Básico Yerovi
Mackuart del cantón Salcedo, en la provincia de Cotopaxi, en el año 2022
Flicker
Conforme a la regulación 002/20 se procede a analizar
la perturbación rápida de voltaje de corta duración (Pst)
cuyo valor no debe exceder la unidad.
Evaluación de calidad de energía
El diagnóstico de calidad de energía realizado al Hospi-
tal Básico Yerovi Mackuart se realiza mediante el cum-
plimiento de indicadores propuestos en la regulación
ecuatoriana 002/20 en el punto de común
acoplamiento lado de bajo voltaje del transformador del
hospital, donde se observa mediante la evaluación de las
mediciones de parámetros eléctricos de una semana que
el nivel de voltaje de fase evaluado a 127 voltios cum-
ple el ± 8% de variación para el nivel de bajo voltaje, así
como la no presencia de desequilibrio por encima del 2%
en voltaje, además mediante el estudio de potencias se
pudo observar que la cargabilidad del transformador se
encuentra en un 73,33% que corresponde a 55 kVA utili-
zados para la máxima demanda del hospital, se tiene una
libre capacidad de 20 kVA para un futuro incremento de
carga, la distorsión de armónicos individuales y totales
de voltaje cumplen los límites de la regulación mencio-
nada y nalmente el estudio de perturbación de voltaje
de corta duración (Pst) no supera el percentil del 95%,
concluyendo que estos indicadores mencionados son
cumplidos de acuerdo a la normativa. El que no cumplió
la normativa acogida en este estudio fue el bajo factor
de potencia promedio del 0,87 que debe ser compensado
por el banco de capacitores para mejorar a un valor supe-
rior del 0,92 exigido por la regulación 002/20.
F. DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA DE ILUMINACIÓN
Para realizar este diagnóstico se siguió la metodología
implementada en la gura 6, además se presenta los valo-
res mínimos requeridos de iluminación para hospitales y
centros sanatorios según normativas -025--2008
(Decreto Ejecutivo 2393), ( 2248), prEN 12464-
1:2011, [22], [25], [26], [27]
Para la medición de campo se utilizó el luxómetro
modelo 20250-00, por ser un equipo que permite las me-
diciones precisas, y para su utilización se siguió los pasos
de la normativa 025--2008, en la gura 12 se puede
apreciar los resultados obtenidos a través de la medición
del nivel de iluminación in situ (ver Figura 12).
Evaluación del sistema de iluminación
La evaluación lumínica se realizó en las áreas de aten-
ción directa al usuario y área administrativa en el res-
to de áreas como bodega, mantenimiento no se hizo la
evaluación lumínica, en la gura 12 se observa que el
nivel de iluminación en el área administrativa tiene un
buen desempeño lumínico, mientras que en la mayoría
de áreas indicaron en un 77,87% el incumplimiento de
los niveles de luxes establecidos según normativa prEN
12464-1:2011, y solo en un 22,13% en un nivel de cum-
plimiento, adicional el área hospitalaria por ser un área
de asistencia especializada requiere de instalaciones e-
cientes y niveles de iluminación adecuados para llevar a
cabo su trabajo.
Se observa que la mayoría de luminarias instaladas
en el hospital corresponde a focos uorescentes, los que
por el tiempo de trabajo han ido perdiendo luminosidad
y algunos de ellos se encuentran en mal estado y necesi-
tan una pronta reparación o cambio, además las lumina-
rias tipo alcanzan mejores resultados de luminosidad
en las áreas instaladas por lo cual entran en el rango se-
gún pide la normativa.
Para corroborar las mediciones se realiza la modela-
ción del sistema de iluminación con el uso del soware
DIALux evo 9.0, como muestra la gura 13, la simulación
presenta valores similares a los de la medición con el equi-
po de campo (ver Figura 13).
La simulación del , está basada en áreas de tra-
bajo como: consulta externa, quirófano y sala de partos,
hospitalización y emergencia y áreas administrativas, el
hospital cuenta con lámparas de vapor de mercurio, las
que para su operación dependen de un balastro. La mar-
ca a utilizar para la simulación y las que se encuentran en
el hospital es , modelo Sylproof Superia Policar-
bonato Difusor T8 2x36W.
G. ANALISIS TARIFARIO
Para el análisis de la tarifa eléctrica se considera el tipo
de tarifa como asistencia social con demanda medida, en
[24], numeral 4.1.2 Categoría general. «Corresponde al
que es destinado por el consumidor a actividades
diferentes al uso doméstico (categoría residencial), bá-
sicamente comprende el comercio, la industria y la pres-
tación de servicios públicos y privados», literal d) Enti-
dades de asistencia social: hospitales y centros de salud,
asilos y similares del estado.
En la gura 14 se expone la tarifa de suministro de
energía eléctrica del mes de septiembre 2022, (ver
Figura 14).
Para el análisis facturable por la empresa distribuido-
ra, para hallar el consumo se hace la diferencia entre la
lectura anterior con la lectura actual, para este caso su-
man un total de 149 kW, por ser suministrado la energía
a medio voltaje con demanda, el sistema utiliza el factor
de multiplicación de 80 que se multiplica por el valor de
149 kW de consumo, dando un resultado total consumi-
do para este mes de 11.920 kWh, para determinar las pér-
didas del transformador (), este valor se multiplica por
0,02 como lo determina la normativa dando un valor de
238 kWh, los que se suman al consumo total más pérdidas
9
Ari as F., et al.
Figura 12.
Medición en lúmenes (LX) por área de trabajo
Figura 13.
Simulación en DIALux durante el día
Figura 14.
Planilla suministro de energía eléctrica, mes de septiembre 2022,
HBYM
internas del trasformador, dando un total de 12.158 kWh.
Para determinar la demanda se hace referencia a la
demanda máxima en el horario punta para este caso se
considera un valor de 42 kW.
Para la facturación en [24], literal 6 «La facturación
del corresponde a la sumatoria de los rubros de los
componentes de: energía, potencia, pérdidas en el trans-
formador, comercialización y penalización por bajo factor
de potencia de acuerdo a las características de consumi-
dor regulado».
Para determinar los valores en para la tarifa en el
anexo 1de [24], «cargos tarifarios únicos por energía,
para bajo y medio voltaje, en asistencia social, benecio
público y culto religioso», da un valor en / kWh de
0,065, mientras que para la demanda muestra un valor
de 3 por kilovatio demandado.
El valor en por concepto de consumo de energía:
0,65 *12.158 kWh que es igual a 790,27.
Para la comercialización da un valor de 1,414.
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Gestión energética para optimizar los indicadores de desempeño IDEn del suministro eléctrico en el Hospital Básico Yerovi
Mackuart del cantón Salcedo, en la provincia de Cotopaxi, en el año 2022
Para la demanda se multiplica 3 * 42 kW dando un
valor de 127,29.
Análisis
El nivel de voltaje evaluado para el estudio correspon-
de al voltaje de línea a 220 V, la variación de voltaje se
encuentra dentro del rango permitido +- 8% según la
norma 002/20, en la cual indica que en el punto de aco-
plamiento común o entrega los niveles adecuados
de voltaje y no es necesario realizar el cambio de del
transformador para obtener mayor o menor voltaje.
El estudio de cargabilidad del transformador muestra
que para las mediciones del transformador se encuentra al
108% de cargabilidad con una potencia aparente máxima
de 81 kVA, a través de este resultado indica que se debe
realizar un estudio de incremento de carga para el cam-
bio de la capacidad instalada. Además, se obtiene por me-
diciones un factor de potencia de 0,87 inductivo, para lo
cual se debería implementar una compensación reactiva
para solventar el bajo factor de potencia.
Mediante la normativa 12464-1:2011 para ilumi-
nación se pudo comprobar que la mayoría de luminarias
instaladas permanecen trabajando hasta el día de hoy con
lámpara uorescentes con un bajo nivel de luminosidad de-
bido al tiempo de trabajo de las lámparas y al tipo de lám-
para utilizada como también a la falta de mantenimiento.
El consumidor para el estudio del hospital, según el
pliego tarifario vigente, se denomina: -asistencia so-
cial con demanda medida, para lo cual se detalla para este
tipo de consumidor una demanda constante de 42 kW
con factor de potencia de 0,94 y un factor de multiplica-
ción de 80 para la respectiva facturación mensual del hos-
pital, donde se pudo evidenciar que el consumo mensual
bordea los 9905,22 kWh, valor que sirve de referencia
para la propuesta de ahorro de energía mediante la im-
plementación de alternativas para mejorar los indicado-
res de desempeño energético IDEn.
3. Análisis de resultados
A. CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA
Mediante el estudio de análisis de calidad de energía
efectuado en las instalaciones del Hospital Básico Yerovi
Mackuart se pudo determinar un bajo factor de poten-
cia, lo que causa un uso energético ineciente, para lo
que se considera al comportamiento de la demanda me-
dia mensual e igual factor de potencia en horas de acti-
vidad, deseando alcanzar un factor de potencia de 0,95.
El factor de potencia deseado queda especicado por el
requerimiento de la legislación eléctrica en el país > 0,92.
Para determinar el tipo de acciones de mejora de un bajo
factor de potencia durante la mayor parte del tiempo la-
boral, ocasionando que se aproveche de manera eciente
toda la energía consumida.
Con base en los datos recogidos de 7 días continuos
por el analizador de redes, se empleó la ecuación 5 para
determinar el valor de compensación reactiva de 0,87 a
un valor de 0,95 para una potencia máxima obtenida de
36,79 kW.
(5)
Para el cálculo del capacitor por fase se utilizó la ecua-
ción 6:
(6)
La reactancia del condensador dado por la ecuación 7:
(7)
La reactancia del reactor dado por la ecuación 8:
(8)
XL=0,24
La resistencia del reactor dado por la ecuación 9:
(9)
Aplicando un factor de calidad de 100 se obtiene un va-
lor de resistencia mediante la ecuación 10:
(10)
11
Ari as F., et al.
En la tabla 1 se observa el resultado del ltro pasivo sinto-
nizado al quinto orden armónico, estos valores sirven para
el diseño y simulación en el soware (ver Tabla 1).
En la tabla 2 se observa el costo mediante la imple-
mentación de capacitores, como resultado se tiene un va-
lor de 107,00 kVA por costo instalado (ver Tabla 2).
SIMULACIÓN DEL SISTEMA ELÉCTRICO CON LOS
NUEVOS VALORES MEDIANTE EL PROGRAMA 2.0.
El soware 2.0 es un programa que permite la simu-
lación predictiva del sistema eléctrico, que proporciona
un entorno ecaz y especialmente la calidad de energía,
para determinar su correcto cálculo para el banco de ca-
pacitores que compensan la energía reactiva y aumentan
el factor de potencia, se vericó en la simulación como se
muestra en la gura 15 (ver Figura 15):
La gura 16 se muestra la potencia activa, reactiva, y
aparente nueva con la implementación del banco de ca-
pacitores y en la gura 17 se muestra el incremento del
factor de potencia a 0,95 (ver Figuras 16 y 17).
Con el mejoramiento del factor de potencia de 0,87 a
0,95 es muy benecioso para un uso racional de la ener-
gía eléctrica no solo de tipo económico al evitar pena-
lizaciones, también muestra progresos considerables en
el mejoramiento del perl de tensión, disminución en
el calentamiento del conductor, reducción de pérdidas,
además de presentar en la cargabilidad de máquinas eléc-
tricas aspectos considerables.
B. SISTEMA DE ILUMINACIÓN
Mediante la normativa, [25], [26], [27] se desarrolló el
estudio del sistema lumínico en el hospital Yerovi Mac-
kuart, con el objetivo de mejorar la calidad lumino-
sa, se realizó la simulación del sistema de iluminación
mediante el soware DIALux evo y, con la nalidad de
obtener resultados digitales a corto plazo, se determinó
el nivel de incumplimiento con un número de 88 lám-
paras, con estos resultados se propone una alternativa,
la cual consiste en el cambio de lámparas uorescentes
que para su funcionamiento requieren de un balastro
de mayor consumo y bajo nivel de luminosidad, ocasio-
nando deciencia energética, por lámparas de mejor ca-
lidad y rendimiento prolongado como son las lámparas
que son lámparas de estado sólido de tipo
1265MM. Las lámparas de potencia
de 24 W, se sugieren colocar en las áreas determinadas
donde las mediciones de Lx no cumplen con los niveles
requeridos, y para las áreas determinadas donde cumple
con la normativa se propone realizar un mantenimiento
preventivo, en las guras 18 y 19 se aprecia la simulación
con las nuevas lámparas y con los valores aceptables (ver
Figuras 18 y 19).
C. MEJORAMIENTO DEL DESEMPEÑO ENERGÉTICO
Evaluación mediante las densidades de potencia eléctrica
para alumbrado ()
Dentro de la normativa, entre sus campos de aplicación
están los hospitales y su iluminación interior a partir de
mediciones realizadas para establecer si se cumplen con
los lineamientos referentes a la norma y evaluación de
los requisitos máximos de este indicador energético.
Mediante el tipo de edicio la no debe sobrepa-
sar de 14 (W/m
2
) para hospitales, sanatorios y clínicas, en
[29] las se calcula aplicando la ecuación 11, como
se muestra a continuación:
(11)
En la tabla 3 se visualiza la comparación por áreas de los
niveles de eciencia energética en términos de densidad
de potencia eléctrica para alumbrado en el Hospital Bá-
sico Yerovi Mackuart (ver Tabla 3).
Mediante la utilización de las nuevas lámparas la eva-
luación de eciencia energética a través de la aplicación
de la , se tuvo una disminución del 43%, mejoran-
do este indicador.
D. INDICADOR DE DESEMPEÑO ENERGÉTICO
APLICANDO EL FACTOR DE EMISIÓN CO2
Según [30] uno de los indicadores de desempeño energé-
tico son las emisiones de dióxido de carbono, este indica-
dor se determinó mediante factor de emisión de CO2 del
margen combinado ex post EFgrid, CM, 2020 = 0,1917
Tabla 1.
Valores de ltro pasivo sintonizado a la quinta armónica
Qc (kVAr) Q XChs XLXRR (m)
Filtro
pasivo
8,44 100 5,72 4,9 0,24 1,17 12
Tabla 2.
Cotización del banco de capacitores automático
Descripción 8,44 KVAR
Subtotal ($) 710,61
Instalación ($) 95,00
IVA 12% ($) 96,67
Total ($) 902,28
Costo por kVAr instalado ($) 107,00
12
Gestión energética para optimizar los indicadores de desempeño IDEn del suministro eléctrico en el Hospital Básico Yerovi
Mackuart del cantón Salcedo, en la provincia de Cotopaxi, en el año 2022
Figura 17.
Diferencia entre factor de potencia anterior y actual con el banco
de capacitores
Figura 15.
Simulación del sistema eléctrico en ETAP 2.0 con compensación reactiva
Figura 16.
Potencias nuevas en KVAR y KVA
Tabla 3.
Comparación de por área
(m2) Potencia anterior
en (W)
DPEA (W/m2)
anterior
Potencia actual
en (W)
(W/m2)
actual
95,07 996 10,10 396 4,165
353,52 1725 4,34 765 2,164
76,18 457 5,88 177 2,323
129,09 731 5,45 291 2,254
45,54 402 8,43 162 3,557
54,79 611 9,34 291 5,311
87,17 227 1,47 147 1,686
39,52 515 12,96 192 4,858
27,36 265 9,36 105 3,838
328,85 2211 6,42 891 2,709
.. 155,56 1033 6,58 393 2,526
172,74 1334 7,41 534 3,091
1565,39 10495 7,31 4344 3,207
Figura 18.
Simulación en DIALux con las nuevas lámparas durante el día
13
Ari as F., et al.
ton CO2/MWh o (0,1917 kg CO2/kWh) por ser utiliza-
do en proyectos de eciencia energética, igualmente fa-
cilita evaluar los kg de CO2 del 2022 al no disponerse de
un dato actual, en la tabla 4 se realiza el estudio con el
número de pacientes atendidos a través del reporte de
estadística facilitado por el , dentro del período de
estudio de 18 meses (ver Tabla 4).
La tabla 4 nos ilustra con los valores aplicados al fac-
tor de emisión CO2 relacionados a la atención al paciente,
período enero diciembre 2021 y enero agosto 2022, con un
valor total de 1,053 que aprecia un resultado satisfactorio.
EMISIONES DE DIÓXIDO DE CARBONO
A través de valor de factor de emisión CO2 (0,1917 kg
CO2/kWh) se logró calcular las emisiones de dióxido de
carbono de la propuesta.
Se pudo observar que con la implementación del
banco de capacitores se logró un ahorro energético de
3611,17 kWh/año y emisiones evitadas de 692,0237 kg/
CO2/año y en iluminación mediante la evaluación en el
campo y la contabilización de 88 lámparas con problemas
lumínicos, esto ayudó a determinar la sustitución de lám
-
paras uorescentes a lámparas de potencia de 24W
de consumo que alcanzó una reducción de 10.137,6 kWh/
año y emisiones evitadas de 1943,37 kg/CO
2
/año, suman-
do estos valores se determinó un total de ahorro energé-
tico 13.748,2 kWh/año y un total de emisiones evitadas
de 2635,63 kg/CO2/año (ver tabla 5).
E. REDUCCIÓN MENSUAL POR CONCEPTO DEL
CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA CON PROPUES
TAS DE MEJORA
Para el estudio tarifario con propuestas de mejora se
tomó en cuenta la factura utilizada en el análisis tarifa-
rio del mes de septiembre del año 2022, datos de estudio
para la reducción de gastos por concepto de pago por
consumo de energía eléctrica, en la tabla 6 indica la di-
ferencia entre el consumo leído y el consumo nuevo con
propuestas de mejora, con un gasto inferior de 56,01do-
lares mensuales a favor (ver Tabla 6).
F. ANÁLISIS ECONÓMICO DE LA PROPUESTA
El presente análisis económico se realizó en base al con-
sumo en kWh y su incidencia expresada en .
Se determinó una inversión total de 2516,20, des-
glosados los gastos se muestran de la siguiente manera
(ver Tabla 7):
Cada lámpara tiene un costo en el mercado de
13,34 por 88 lámparas es igual a 1173,92.
El costo por instalación del total de las lámparas es
igual a 440.
El costo por la instalación del banco de capacitores
según la tabla 2 tiene un valor de 902,28
Período de recuperación
Los resultados obtenidos con base en la aplicación del
valor actual neto dieron como resultado un valor posi-
tivo de 2361,03 demostrando que es viable la pro-
puesta de la implementación del banco de capacitores y
cambio a luminarias .
Otro parámetro nanciero tomado en cuenta en este
análisis fue la tasa interna de retorno, que dio como resul-
tado un 21,25% siendo superior a la tasa pasiva referen-
cial de 8,39% emitida por el Banco Central del Ecuador
en el mes de diciembre del 2022 (ver Tabla 8).
Además, el resultado de la relación benecio costo es
de 1,34 lo que indica que esta propuesta es rentable.
El tiempo que toma el proyecto para generar sucien-
te ujo de efectivo es 2 años, 11 meses.
Figura 19.
Simulación en DIALux con las lámparas sugeridas durante la noche en la entrada principal
14
Gestión energética para optimizar los indicadores de desempeño IDEn del suministro eléctrico en el Hospital Básico Yerovi
Mackuart del cantón Salcedo, en la provincia de Cotopaxi, en el año 2022
Tabla 4.
Indicador de desempeño energético actual aplicando factor de emisión de CO2
Aplicación de factor de emisión CO2 ex post EFgrid, CM, 2020.
Año Mes Consumo eléctrico
(KW/h)
Emisión CO2 (kg) Pacientes atendidos
(PA)
Consumo energético por pa-
ciente atendido (Kwh/PA)
2021 Ene-Dic 99.960 19.162,33 108.904 0,91787262
2022 Ene-Ago 89.350 17.128,4 70.739 1,26309391
Total 18 meses 189.310 36.290,73 179.643 1,053
Tabla 5.
Emisiones CO2 evitadas mediante propuestas de mejora
Propuesta Ahorro energético (KWh/año) Emisiones CO2 evitados (kg/CO2/año)
Implementación del banco de capacitores. 3611,17 6.920.262
Sistema de iluminación 10.137,6 1943,37
Total 13.748,2 2635,63
Tabla 6.
Reducción de costo mensual por consumo de energía eléctrica con propuesta de mejora
Fecha Energía KWh
facturada
Energía KWh
con propuesta de
mejora
Diferencia
KWh/mes
Reducción de pérdi-
das en
KWh/mes.
Reducción de costo de
energía mensual
Septiembre/2022 11.920 10.774,3 1145,73 22,91 88,45
Tabla 7.
Evaluación nanciera del cambio a efectuar
Períodos Egreso Ingreso Flujo de caja neto
Inversión Gastos
0 2516,28 0 -2516,28
129 893,63 864,63
229 893,63 864,63
329 893,63 864,63
429 893,63 864,63
529 893,63 864,63
Valor actual neto $ 2361,03
Tasa interna de
retorno
21,25%
Relación benecio costo 1,34
Tabla 8.
Tiempo de recuperación de la inversión
Períodos Flujo de caja neto Flujo acumulado
0 -2516,2
1 864,63 864,63
2 864,63 1729,26
3 864,63 2593,89
4 864,63 3458,53
5 864,63 4323,17
15
Ari as F., et al.
4. Conclusiones
La compensación reactiva ayudó a mejorar el factor de
potencia de un 0,87 a 0,95 valor superior al estándar per-
mitido por la normativa 002/20 mejorando así la carga-
bilidad del transformador y evitando ser multado.
Al emplear lámparas con una eciencia lumíni-
ca acorde a la normativa - 12464-1 y de potencia
de 24 W, disminuyó el consumo eléctrico en un valor de
10.137,6 kW/año, mejorando los niveles de luminosidad
además de cumplir criterios aceptables, al mismo tiem-
po, hay que tomar en cuenta la importancia que tiene la
utilización de una iluminación eciente para una correc-
ta iluminación de hospitales a n de mejorar la eciencia
del personal y pacientes.
Los indicadores de desempeño mejoraron la capaci-
dad energética productiva, mediante el ahorro de 13.748,2
kWh/año permitiendo reducir el CO2 lanzado a la atmós-
fera en 2635,3 kg/CO
2
/año, permitiendo mejorar las me-
didas y cuanticar los objetivos.
Los indicadores nancieros evaluados dan resultados
positivos que ayudan a mejorar la gestión económica de la
institución, aunque sin ser excelentes, los indicadores apor
-
tan para un normal desempeño, ya que en el sector públi-
co todos los recursos deben ser manejados de una manera
eciente para el cumplimiento de metas concretas.
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