Los edificios hospitalarios son los que, en general, presentan mayor demanda energética por unidad de superficie y por ende se los suele clasificar como edificios energo-intensivos. Para reducir dicha demanda resulta necesario contar con una envolvente eficiente en cuanto al desempeño térmico así como adoptar estrategias de diseño pasivo que reduzcan la demanda de energía. Las medidas anteriores pueden ser complementadas con la incorporación de tecnologías alternativas basadas en Energías Renovables (EERR) tales como el aprovechamiento de geotermia, colectores calentadores de agua (ACS), entre otras, que permiten reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. En función de lo expuesto es que este trabajo plantea, a partir de un enfoque analítico, analizar la factibilidad de incorporar tecnologías alternativas al caso de estudio de un hospital provincial poniendo énfasis en la utilización de geotermia de tipo horizontal fundamentando el porqué de esta elección y señalando las ventajas que esta aporta. Diseñar conscientemente, adoptando estrategias que promuevan el ahorro energético, no solo responde a las necesidades actuales, sino que también sienta las bases para un futuro sostenible en el sector salud.
Introducción
Según Kolokotsa et al., (2012), los edificios hospitalarios suelen estar entre los menos eficientes energéticamente en la mayoría de los países desarrollados. A diferencia de los edificios residenciales y otros edificios comerciales, los hospitales funcionan 24 horas al día, 7 días a la semana. Además, las normas de ventilación, aire acondicionado, iluminación, confort térmico, etc., aumentan considerablemente los patrones de consumo energético. Bawaneh, y cols. (2019) muestran que, en los hospitales estadounidenses, la intensidad energética es aproximadamente 2,6 veces superior a la de otros edificios comerciales. Según Kolokotsa y cols., (2012 op.cit), es habitual tener diferencias significativas en los patrones de consumo de los hospitales no solo debido a las distintas zonas climáticas sino también por el uso, el estado de la envolvente del edificio; el nivel de aislamiento; el nivel de gestión energética; la antigüedad y el mantenimiento de los equipos mecánicos. Asimismo, Palombo, (2014) señala que los hospitales representan el mayor consumo de energía por unidad de superficie en el sector de los edificios, lo que los convierte en edificios con potencial para el ahorro de costes vinculados al aspecto energético a través de la incorporación de medidas de eficiencia energética y sustitución de fuentes de energía de fósil por renovables. En este contexto se puede afirmar que si se incorporan medidas de eficiencia energética y sustituyen fuentes de energía tradicionales por renovables se podrían obtener beneficios en términos económicos y de habitabilidad.
En este trabajo se concibe a los edificios de salud desde un enfoque analítico, es decir, se los considera como establecimientos compuestos por diferentes partes o áreas (Martini 2010). Las áreas que típicamente forman parte de los hospitales son: internación, cirugía, atención ambulatoria, diagnóstico y tratamiento, administración, servicios auxiliares y de apoyo, y circulaciones y baños. A su vez cada una de las áreas brindan diferentes servicios (ej.: consultorios externos, guardias, entre otros) en función de su grado de autonomía.
Cada área contribuye, en algún porcentaje, al consumo total del edificio completo. El cálculo del consumo energético por área hospitalaria permite conocer cuáles áreas son las que presentan mayor demanda de energía. Luego, una vez conocidas las demandas energéticas de cada área, es posible evaluar la factibilidad de incorporar energías renovables, priorizando aquellas áreas de mayor demanda.
Tradicionalmente, cada área hospitalaria satisface sus necesidades energéticas de climatización e iluminación, entre otras, mediante la utilización de gas natural y electricidad por red. Tecnologías basadas en EERR tales como el aprovechamiento de geotermia y colectores calentadores de agua, por citar solo algunas, permiten reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) (y su correspondiente huella de carbono) si se las comparan con el abastecimiento a partir de gas y electricidad por red.
En general, el área de mayor consumo en un hospital corresponde a Internación seguida de Diagnóstico y tratamiento.
Pensar en una gestión eficiente de recursos y en un enfoque basado en la sostenibilidad permitiría reducir los impactos negativos (ej.: emisiones de gases efecto invernadero) asociados al consumo energético.
En el caso de estudio considerado en este trabajo se pretende ilustrar las ventajas de incorporar fuentes de energía renovable en reemplazo de fuentes convencionales, así como posibles estrategias de intervención que tiendan a reducir la demanda energética en los edificios de salud. Para ello se propone una metodología que analiza las necesidades energéticas de los establecimientos de salud, cómo se satisfacen (con qué fuentes de energía) y se evalúa la posibilidad de sustituir fuentes de energía de origen fósil por renovables (Ortega Rodríguez 1999).
- Metodología
Desde un enfoque analítico los edificios de salud se pueden considerar como establecimientos compuestos por diferentes áreas (Martini 2010 op. cit). En cada área se realizan actividades particulares y se debe cubrir distintas necesidades energéticas relacionadas con climatización, acceso al agua, calentamiento de agua, iluminación, funcionamiento del equipamiento, cocina y esterilización y limpieza, la cuales se detallan en la Imagen 2. Tradicionalmente estos requerimientos se cubren a partir de la utilización de recursos como el gas y la electricidad por red.
Siguiendo a Belmonte et al. (2009), las necesidades energéticas deben suplirse a partir de la utilización de diferentes fuentes de energías (preferentemente renovables).
En consecuencia, se propone para el caso de estudio la incorporación de tecnologías que permitan el aprovechamiento de fuentes de energías renovables sustituyendo parcialmente la demanda proveniente de las fuentes convencionales mencionadas anteriormente. De este modo, el esquema de la imagen 2 se modifica y se convierte en el de la imagen 3.
En este último esquema síntesis se puede ver cómo la incorporación de diferentes tecnologías pueden afectar las actividades desarrolladas en cada área hospitalaria dentro de un edificio de salud. En el caso de estudio, emplazado en el municipio de San Fernando, provincia de Buenos Aires, la geotermia es de baja entalpía, motivo por el cual solo puede ser utilizada para climatización. Si fuese de alta entalpía, se podría utilizar la geotermia para la generación de electricidad y producción de hidrógeno, además de para climatizar.
Aún en aquellos establecimientos donde se plantee desde el inicio la incorporación de energías renovables, previamente es necesario considerar el diseño bioclimático desde estrategias pasivas y elección de materialidad que contribuya a disminuir el consumo general del edificio (ej.: Terrazas verdes, Fachadas ventiladas, Carpinterías y parasoles diseñados en base a la orientación, eficiencia energética de los componentes -ventanas, muros y techo- de la envolvente).
- Aplicación de la metodología al caso de estudio
La metodología propuesta se aplicará al caso de estudio del Hospital Provincial Petrona V. de Cordero, el cual se ubica en la localidad de San Fernando, provincia de Buenos Aires.
El hospital cuenta con cada una de las áreas hospitalarias mencionadas en el inciso 1. La situación actual es la de un edificio de salud que utiliza energías convencionales (de origen fósil) para llevar a cabo sus actividades al que se le pueden aplicar todas las tecnologías presentadas en la imagen 3. Para ello se toma como referencia el promedio de cuánto consume cada área hospitalaria de un edificio en base a un estudio realizado sobre la red de salud del gran La Plata (Urteneche 2024 op. cit) y se aplican los mismos parámetros para el caso del Hospital Petrona V. de Cordero.
A partir del relevamiento de los consumos de cada área hospitalaria se descubrió que las necesidades de climatización son las que presentan una mayor demanda energética en relación a las demás, por lo que se considera una estrategia relevante pensar en un sistema de acondicionamiento que reduzca tal demanda o utilice fuentes de energía renovables.
Una posible intervención para este caso consiste en la utilización de geotermia (Maraggi 1970, López 2014, López 2024) a través de bombas de calor como sistema de climatización (IDAE 2008) para reducir significativamente la huella de carbono al reemplazar fuentes de energías de origen fósil por renovables. Se estima que esta incorporación provee un ahorro de hasta un 40% de la energía convencional (López 2024 op. cit).
Uno de los sistemas que se puede incorporar es el de redes de tipo horizontal, aprovechando la superficie que ocupan los estacionamientos y circulaciones peatonales (ambas sin árboles) para instalar el sistema, el cual puede encontrarse entre 1 y 2 mts. de la superficie (IDAE 2008 op. cit), dependiendo de las características del suelo en cuanto al intercambio geotérmico en esa ubicación, para lo cual se realizan ensayos de suelo por un corto periodo de tiempo.
- Resultados y conclusiones
En el diseño de edificios de salud, la eficiencia energética debe considerarse desde las etapas iniciales, priorizando la elección de una envolvente que optimice el desempeño térmico y reduzca la demanda energética. Esta selección, junto con estrategias pasivas de diseño permite minimizar el consumo de energía desde la arquitectura, disminuyendo la dependencia de sistemas de acondicionamiento y generando un impacto positivo tanto sobre el ambiente como en el bienestar de los diferentes usuarios.
Una vez alcanzada esta reducción en la demanda energética, es posible complementarla con la incorporación de fuentes de energía renovables (el término complementarla hace referencia a que sustituir una fuente de origen fósil por una renovable no reduce la demanda energética pero sí se reducen, por ejemplo, las emisiones de GEI) que sustituyan a las energías convencionales. La transición hacia estas fuentes en los edificios de salud contribuye a reducir emisiones de gases de efecto invernadero, entre otros, y sus correspondientes efectos como la huella de carbono.
En la metodología presentada se analizan los edificios de salud dividiéndolos en áreas hospitalarias. Luego, se calcula la demanda energética en cada área y se observa cómo se satisfacen tales demandas. Por último, para las áreas que presenten mayor porcentaje de consumo (internación en este caso), se identifican las actividades de mayor demanda energética (climatización en este caso) para evaluar sobre ellas la posible sustitución de fuentes de origen fósil por renovables.
Diseñar conscientemente, adoptando estrategias que promuevan el ahorro energético, no solo responde a las necesidades actuales sino que también sienta las bases para un futuro sostenible en el sector salud y en las ciudades en general.
Referencias
Urteneche, E. Martini, I. Barbero, D. A. Discoli, C. A. (2021). Estado del arte de la envolvente edilicia del subsector salud en la microrregión del Gran La Plata. Su estudio como punto de partida para el mejoramiento de la eficiencia energética a partir del reciclado edilicio. ASADES 2021.
Martini, I. (2010). Tesis de Doctorado en Ciencias – Área: Energías Renovables: Diagnóstico y mejoramiento de los procesos de gestión edilicia energética productiva en la red de salud. Universidad Nacional de Salta.
Urteneche, E. (2024). Estrategias tecnológico-constructivas para el mejoramiento de la eficiencia energética de la envolvente edilicia del sector salud. Universidad Nacional de La Plata.
Belmonte, S. Franco, J. Viramonte, J. Núñez, V. (2009). Integración de las energías renovables en procesos de ordenamiento territorial. Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente. Vol. 13.
Maraggi, E. S. (1970). Energía geotérmica. Ediciones Pannedille.
López, C. E. (2014). Cuando la geotermia aporta a las instalaciones termomecánicas energías limpias y sustentables. Anuario 2014. Asociación Argentina de Arquitectura e Ingeniería Hospitalaria (AADAIH).
López, C. E. (2024). Alta eficiencia energética. La sustentabilidad como objetivo de la propuesta termomecánica. Anuario 2024. Asociación Argentina de Arquitectura e Ingeniería Hospitalaria (AADAIH).
Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE), Instituto Geológico y Minero de España (IGME). (2008). Manual de geotermia. Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE).
Ortega Rodriguez, M. (1999). Energías renovables. Paraninfo.
Kolokotsa, T. Tsoutsos, T. Papantoniou, S. (2012) Energy Conservation Techniques for Hospital Buildings. Advances in Building Energy Research, Vol 6, Issue 1. Pp. 159-172. https://doi.org/10.1080/17512549.2012.672007
Bawaneh, K. Ghazi Nezami, F. Rasheduzzaman, M. Deken, B. (2019). Energy Consumption Analysis and Characterization of Healthcare Facilities in the United States. Energies, 12(19). https://doi.org/10.3390/en12193775
Palombo, A. B. (2014). Dynamic energy performance analysis: Case study for energy efficiency retrofits of hospital buildings. Energy. Vol 78 (15). 555-572.
Micaela Seltzer es arquitecta (FAU, UNLP, 2023). Desde 2024 posee una beca doctoral CONICET con el título “Desarrollo de estrategias metodológicas orientadas a la implementación de un programa de etiquetado energético edilicio en el sector salud”. Actualmente es docente en la FAU, UNLP.
Dante Andrés Barbero es egresado de Posdoctorado (UNC, 2012), Doctor en Ciencias Informáticas, Magíster en Paisaje, Medio Ambiente y Ciudad, Lic. en Informática y Analista de Computación (UNLP 2008, 2019, 2000 y 1999 respectivamente). Actualmente es Investigador Independiente del CONICET.
Irene Martini es arquitecta (FAU, UNLP 1994), Magíster en Políticas Ambientales y Territoriales (UBA 2003) y Doctora en Ciencias, Área: Energías Renovables (UNSa 2010). Actualmente es Investigadora Principal del CONICET y vice-directora del IIPAC, CONICET-UNLP. Cat. Doc-Inv. I.
GIPHY App Key not set. Please check settings