Caso de estudio: Humble River Hospital, U.S.A.
En el año 2015, en Ontario, Canadá, se inauguró oficialmente el que se considera como el primer centro médico “completamente digital” en América del Norte; su proceso de construcción se demoró 44 largos meses, pero los resultados logrados han superado con creces las expectativas de diseño iniciales, esto, según los parámetros de consumo energético. Para la selección del diseño final, se realizó un concurso y la propuesta finalmente seleccionada fue aquella que logró convencer de mejor manera de que se obtendrían los mayores niveles de eficiencia, pero sin comprometer desproporcionalmente los costos asociadas al mantenimiento del edificio, a corto y largo plazo.
Este moderno hospital, llamado “Humber River Hospital”, ha ganado numerosos reconocimientos relacionados con los elevadísimos niveles de eficiencia alcanzados en su operación cotidiana, una tarea nada sencilla para un centro que cuenta con 1,4 millones de ft2 de construcción, en la que se instalaron 656 camas para atención de pacientes; en especialidades tan variadas como lo son cirugía de emergencia, intervenciones bariátricas y cuidados de salud mental, entre otros. Uno de los puntos de mayor reconocimiento al diseño del hospital se relaciona con un óptimo control, conectividad y automatización entre los distintos servicios ofrecidos, lo que atiende la intención inicial de “reinventar” la metodología de atención a sus pacientes.
Para lograr lo anterior, se cuenta con un software de control unificado, el cual se encarga de monitorear el correcto funcionamiento de todas las áreas administrativas, de laboratorios, facilidades y atención al usuario. Este sistema integrado permite efectuar mediciones en tiempo real de parámetros predeterminados y que se utilizan para calcular Indicadores de Desempeño Energético, estos, a su vez, son considerados para la generación de Líneas de Base, las cuales facilitan la comparación del rendimiento energético de hospital a lo largo distintos periodos de tiempo; a partir de lo cual es posible identificar las pérdidas de eficiencia en cada uno de los sistemas instalados en función a los ciclos de vida útil de los dispositivos instalados.
Uno de los puntos más innovadores dentro del diseño, y que además representa justamente uno de los mayores retos, se relaciona con las especificaciones del sistema de Aire Acondicionado (A/C) del edificio. El diseño para el A/C dentro de cualquier hospital regular ya de por sí es bastante complejo, debido a la gran cantidad y variedad de espacios que deben de ser climatizados, sin embargo, los encargados del proyecto de construcción del Humber River Hospital quisieron ir aún más lejos; sistemas de recuperación de energía, reducción de la presión interna dentro de ductos y renovación de aire del 100% son algunos de los desafíos que fueron asumidos.
Cabe mencionar que la intención de lograr una plena renovación del aire en todos los distintos espacios del edificio obligó a los encargados del diseño a sobredimensionar de las manejadoras de aire y de la ductería encargada de trasegar el aire hasta los recintos respectivos, esto con el propósito de reducir al máximo posible la velocidad de este fluido y, por ende, la presión estática dentro de los ductos. A esto se suma la necesidad de realizar una detallada selección de los serpentines y filtros de aire, además de la inclusión de abanicos de alta eficiencia; esto, para reducir al máximo las caídas de presión y asegurarse que el caudal de aire llegue de manera adecuada, según las especificaciones de cada una de las distintas secciones del edificio.
Esta redundancia en el diseño y la reducción intencionada en la velocidad del aire también se aplica a los ductos de extracción, ya que fueron instalados también sistemas de recuperación de entalpía, los cuales aprovechan la temperatura a la que se encuentra este aire extraído para pre-enfriar (o pre-calentar) el aire que luego pasará por las manejadoras de aire para, posteriormente, ser inyectado a los espacios que requieren ser climatizados. Estos intercambiadores de calor, beneficiados por la baja velocidad de los fluidos involucrados, permite que la eficiencia en el proceso de transferencia de calor entre ambos fluidos sea de entre un 80% y un 95%, lo que reduce notablemente la carga térmica que deben suplir las manejadoras de aire y, por lo tanto, el consumo energético requerido para este propósito. Esto, sin mencionar que la configuración utilizada de “sobredimensionamiento en paralelo” ha resultado en un ahorro de hasta 40% en el consumo energético de los abanicos, en comparación a sistemas convencionales.
En lo que respecta al sistema de calefacción, se cuenta con un intercambiador de calor que aprovecha el agua residual del sistema de enfriamiento encargado de regular las cargas térmicas que operan 24/7 (como es el caso de los equipos de imagenología, cuartos fríos y los cuartos eléctricos y de TI, por ejemplo), para pre-calentar el agua que utilizada con este propósito. Esto implica una capacidad de recuperación de calor equivalente a 1200 toneladas de refrigeración, lo que alivia de gran manera la cantidad de calor que debe ser generado en las calderas de calefacción y favorece enormemente a la reducción del consumo eléctrico durante las noches y durante los meses más fríos del año, primordialmente.
Sumado a esto, el software de control operacional instalado, realiza un “juego de cargas” en los los distintos chiller de enfriamiento, de modo que, pone a operar cada uno de estos a distintos porcentajes de carga, según su capacidad térmica y eficiencia individual, de modo que la eficiencia global del sistema sea la máxima y el consumo energético caiga al mínimo posible, bajo las condiciones de demanda instantáneas; lo mismo ocurre con las calderas de calefacción. Esto permite, además, una alta flexibilidad en los rangos de confort deseables en cada uno de los recintos climatizados, al punto que cada uno de los pacientes tiene un sistema de control de temperatura para el cuarto donde se encuentra internado.
Indudablemente, la meta asumida por los promotores de este proyecto tan ambicioso ha traído los resultados esperados, esto, según los parámetros definidos inicialmente. Se han alcanzado índices de rendimiento promedio de 1.57 GJ anuales por cada metro cuadrado, valor que se encuentra alrededor de un 40% por debajo del rendimiento energético de otros hospitales similares, esto según se muestra en la Figura 1.
Figura 1. Índices energéticos anuales por metro cuadrado (fuente: Monteiro & Frayne, 2017)
El Humber River Hospital es un clarísimo ejemplo de como un efectivo diseño y una correcta selección de equipos, acompañado de una adecuada gestión operacional, es garantía de un óptimo desempeño de los sistemas instalados y una reducción considerable en los costos asociados a la operación y mantenimiento de los mismos. Esto solamente es posible cuando el proyecto se planifica como un todo y se permite que cada uno de los sistemas incluídos sea diseñado y controlado como una sola unidad y no de manera independiente. Otras consideraciones adicionales como lo es el diseño arquitectónico del edificio, la selección de dispositivos de iluminación que minimizan la carga térmica interna de los recintos, la instalación de ventanales con opacidad variable, la inclusión techos verdes y cosechadoras de agua pluvial, el uso de grifería con sistemas de ahorro en el consumo de agua y el control de monitoreo globalizado, son claras acciones que evidencian que desde un inicio el objetivo del proyecto se tuvo muy claro: la busqueda de la mayor eficiencia, asociado al menor costo posible.
Y si a todo esto le sumamos el hecho de que cerca del 85% de la energía eléctrica consumida por el edificio es generada por tecnologías independientes al uso de hidrocarburos (hidroeléctrica, solar, eólica y nuclear), se disminuye drásticamente la huella de carbono asociada al funcionamiento del centro médico; con una reducción en las emisiones de 20,000 toneladas de CO2 equivalentes, lo que se puede comparar con la eliminación anual de 4000 vehículos de las carreteras y la siembra de 7000 acres de árboles cada año.
Bajo este análisis, salta a la vista la indiscutible y directa relación que existe entre la búsqueda de la eficiencia y la conservación del medio ambiente; la reducción en los costos energéticos relacionados con los procesos de operación y mantenimiento de cualquier tipo de edificio o actividad económica en general, ya sea civil, pública o privada, conlleva implicaciones directas relacionadas con importantes beneficios ambientales, por lo que cada uno de nosotros resulta favorecido tras la implementación de este tipo de iniciativas, indistintamente de las dimensiones de las mismas.
Referencia:
Monteiro, K. and Frayne, B. (2017). Acute Care, Lean, Green & Digital. AHSRAE Journal, 59(3), pp.80-86.