Conversión eléctrica del sistema de generación de vapor de agua en el HCLVV basados en el plan nacional de energía 2015-2030 en Costa Rica. - Rodríguez-Vargas, Jabed (Instituto Tecnológico de Costa Rica, 2021)
El Hospital Dr. Carlos Luis Valverde Vega, como parte de la Caja Costarricense de Seguro Social, y su visión hacia la carbono neutralidad, busca la disminución del uso de combustibles fósiles en los procesos de generación de vapor de agua, teniendo en cuenta que el proceso de gestión administrativa energética se realizará sustituyendo el uso de los derivados del petróleo por electricidad. En este proyecto, primeramente, se diagnosticó el uso y consumo de vapor de agua generado por sistema de Caldera Cleaver Brooks 70 BHP (con boquilla de combustible para gas licuado de petróleo) en el proceso productivo, mediante una auditoría energética tipo 1 basada en la norma INTE/ISO 50002:2018. En segundo lugar, con la información obtenida, se proponen y estiman los indicadores de desempeño energético del proceso productivo, como parte del establecimiento de la línea base de indicadores, utilizando lineamientos de la norma ISO 50006:2014. En el punto de partida de la auditoría se resalta la transmisión de vapor de la Caldera Cleaver Brooks; donde solo se encuentra transmitiendo a las áreas de esterilización. Las otras áreas que se inhabilitaron previa a la auditoría como lavandería, secado y cocina, se les transmite energía térmica a través de un sistema de calentamiento de agua XFyre® (de igual forma con entrada de combustible gas lp) por lo tanto, para la propuesta de sustitución de los derivados del petróleo por electricidad se plantean dos opciones para el desarrollo de este proyecto: sistemas individuales únicamente para las áreas de esterilización (autoclaves con generador eléctrico de vapor propio) o un sistema centralizado de caldera eléctrica que integraría todas las áreas del hospital. Se realizan los análisis de costo de ciclo de vida útil, para evaluar la oportunidad de la conversión del sistema a energía eléctrica. Esta mejora lleva un rediseño del sistema de vapor del centro de salud. Ahora, la oportunidad de mejora que fue aprobada por HCLVV fue la implementación de sistemas autoclaves con generador eléctrico de vapor propio para los procesos de las áreas de esterilización y realizándose la disposición final de la Caldera Cleaver Brooks. Las áreas de cocina, lavandería y secado se mantienen con los sistemas de calentamiento de agua XFyre®. Con base en lo anterior, se procede con el diseño del Sistema de Gestión de Energía (SGE), junto con los procedimientos requeridos, para el Hospital Dr. Carlos Luis Valverde Vega, basado en la norma INTE/ISO 50001:2018 dejando expuestas dos oportunidades de conservación de energía (OCE). La primera OCE (aprobada y ejecutada) es un sistema economizador de colectores de energía solar térmica que su función es elevar la temperatura de entrada del agua previamente suavizada dirigida hacia las autoclaves eléctricas; al instalarse se logró un ahorro energético en trabajo de potencia en kWh (la temperatura de diseño para los colectores es de 23℃ de entrada a 60℃ de salida). En la segunda OCE (planteada) se hizo referencia a la centralización del sistema de generación de vapor de agua, mediante la instalación de una caldera eléctrica para las cargas de vapor de las áreas de esterilización y adicionando las áreas que se encuentran conectadas a los equipos calentadores de agua XFyre®. Esto sería retirando todo el consumo de gas lp del HCLVV. Finalmente, en cada etapa del proyecto (instalación y propuesta) queda la estimación del análisis económico de cada sistema, en función al plan nacional de energía 2015-2030 y economía circular en Costa Rica.

Hospital Dr. Carlos Luis Valverde Vega, as part of Caja Costarricense de Seguro Social (CCSS), and its vision towards carbon neutrality, seeks to reduce the use of fossil fuels in the water vapor generation processes, taking into account that the administrative energy management will be carried out by substituting the use of petroleum derivatives for electricity. The first part of the project, the use, consumption and generation of steam is diagnosed through the use of fossil fuel in the production process, through a type 1 energy audit based on the INTE / ISO 50002: 2018 standard. Second, with the information obtained, the energy performance indicators of the current system (Boiler Cleaver Brooks 70 BHP with the fuel nozzle adapted for LP gas) of the production process are proposed and estimated, as part of the establishment of the baseline of indicators, using the guidelines of the ISO 50006: 2014 standard. Next, the current state of the useful life cycle cost is analyzed for an electrical conversion opportunity for electric boilers. This improvement consists of a redesign of the current steam system in the health center. The approved improvement opportunity was the implementation of autoclave systems with their own electric steam generator for the sterilization processes (the project problem describes how the boiler is currently only connected to the sterilization area for administrative reasons). Then, the design of the Energy Management System (SGE) is continued, together with the required procedures, for the Dr. Carlos Luis Valverde Vega Hospital, based on the INTE / ISO 50001: 2018 standard and two conservation opportunities are exposed of energy (OCE). The first (approved and implemented) would be an economizer system for the new autoclaves with its own electric generator, reducing the cost of raising the temperature by means of energy sensitive to previously softened water (23 ℃ to 60) through solar water collectors, obtaining savings environmentally sustainable significant for the projected financial flow. Finally, the centralization of the water vapor system, through the installation of an electric boiler, is considered as a second energy conservation opportunity (in this decarbonization process). This would be removing all the consumption of LP Gas from the other systems that need thermal energy (currently they would be kitchen, laundry and drying). The economic analysis of each implementation process is estimated from the final disposal stage of the Cleaver Brooks Boiler, then the installation of the autoclaves with its own generator, consecutively the installation of the solar collectors and the second conservation opportunity is also projected. of energy, which would be the installation of an electric boiler as a centralized system for the continuation of this national energy and circular economy plan in Costa Rica.
Proyecto de Graduación (Licenciatura en Mantenimiento Industrial) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Ingeniería Electromecánica, 2021
Keywords: Conversión eléctrica; Generadores de vapor; Conversión de energía; Calderas; Autoclaves; Energía térmica solar; Carbono neutral; Electricidad; Energía eléctrica; Caldera Cleaver Brooks; Electrical conversion; Steam generators; Energy conversion; Boilers; Solar thermal energy; Electricity; Electric power; Research Subject Categories::TECHNOLOGY::Electrical engineering, electronics and photonics::Electric power engineering; Caja Costarricense de Seguro Social; Hospital Dr. Carlos Luis Valverde Vega