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Energía Renovablepara Centros de SaludRurales

Energía Renovable para Centros de Salud Rurales

Fotos de la Portada:Izquierda: Un refrigerador funcionando a base de FV es usado en un centro de salud en Ghana.

Roger Taylor, NREL/PIX05504

Centro: Pacientes aue buscan los servicios primarios más básicos en la clínica San Martín, cerca de Matagalpa,Nicaragua. Ken Olson, SEI/PIX06486

Derecha: Un médico del pueblo revisa un niño en una clínica que funciona con FV.Jim Welch, Remote Power/PIX06006



Antonio C. Jimenez Laboratorio Nacional de Energía Renovable

Ken OlsonEnergía Solar Internacional

Traducido porFernando Haderspock

National Rural Electric Cooperative AssociationJorge Ayarza

American Wind Energy Association

Septiembre 1998

Publicado por Laboratorio Nacional de Energía Renovable

1617 Cole BoulevardGolden, Colorado 80401-3393Estados Unidos de Norte América

ii Energía Renovable para Centros de Salud Rurales

PROLOGO

Durante los últimos 20 años El Programa Extendido de Inmunización de la Organización Mundial dela Salud (OMS/PEI) ha jugado un papel líder en la evaluación de la posibilidad de usar varios tipos defuentes de energía para la Cadena Fría de vacunas. Esto se hizo en estrecha colaboración con un sociomayor como la NASA (Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio), UNICEF (Fondo de lasNaciones Unidas para la Niñez) y USAID (Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Interna-cional) y con los países receptores, principalmente en Sudamérica y Africa. Rápidamente resultó obvio quela energía solar fue la tecnología que podría jugar un papel crítico para asegurar una buena y segurarefrigeración de vacunas en los centros de salud remotos.

Gradualmente, conforme la tecnología de refrigeración solar se ha estandarizado y por lo tanto másconfiable, en Uganda, Zaire, Perú, Mianmar e Indonesia, para nombrar sólo unos pocos se han lanzadoprogramas en gran escala

Aunque el uso de la refrigeración solar ha capacitado los programas nacionales de inmunización paraexpandir su alcance a poblaciones remotas y para asegurar que se entreguen vacunas de buena calidad alos niños y a sus madres, las evaluaciones de estos programas han salido a luz varias debilidades, quequedan por resolver. Uno de los mayores problemas que encara la introducción de la tecnología deenergía renovable es que mantiene su costo relativamente alto. Muy a menudo los "defensores de laenergía renovable" minimizan el alto costo inicial de la tecnología y argumentan que los costos recurrentesson insignificantes. Lamentablemente aunque los costos recurrentes evidentemente sean bajos, estos exis-ten. Las baterías deben reemplazarse después de unos años (cinco años en el mejor de los casos y algunasveces en intervalos más cortos, dependiendo de su calidad y de su adaptabilidad a todo el sistema). Si nose hace nada a nivel de país para planificar y presupuestar el reemplazo de estas baterías (equipo, labor ytransporte a las localidades), entonces una excelente tecnología resulta inútil e incrementa el número desistemas "muertos" que yacen en las áreas remotas desprestigiando la imagen de la energía renovable.

Por eso, durante los años pasados la OMS/PEI ha estado buscando modos de usar la tecnología deenergía renovable para un rango más amplio de aplicaciones que podrían cubrir las necesidades de loscentros de salud rurales y de la comunidad en general. La motivación básica de este enfoque fue que, proporcionando un número de servicios al centro de salud y a la comunidad, la tecnología resulta mejorconocida y por lo tanto atrae el interés de más público y del sector privado. Esto puede conducir a la comu-nidad a hacerse cargo realmente de la responsabilidad del mantenimiento a largo plazo de los sistemas.Incrementado el uso de renovables en la comunidad (p.e. en escuelas, pequeñas oficinas, hogares priva-dos, casas de la comunidad) permitirá también desarrollarse y mantenerse la experiencia técnica a nivel dela localidad.

Se han iniciado unos cuantos proyectos con esta propuesta en mente. Uno de tales proyectos sedescribe en esta guía. Sin embargo, queda mucho por aprender, para hacer este concepto sostenible.

Esta guía es una excelente iniciativa, que contribuye completamente a la propuesta de arriba, con-siderando todas las necesidades de energía de los servicios de salud rural y proporcionando guía técnicade cómo pueden cumplirse con las tecnologías de energía renovable, llena un gran vacío. Felicito a losautores de esta guía y a sus patrocinadores. Manifiesto mis enormes deseos para que se lancen muchas iniciativas más que proporcionen energía limpia para satisfacer las apremiantes necesidades de salud enáreas rurales. ¡La energía renovable es la energía que debemos usar hoy donde tenga sentido económico!¡Y nosotros haremos mucho más para demostrar que tiene sentido!

Michel Zafran, CoordinadorCalidad de Servicios de Inmunización, Programas Expandidos de InmunizaciónOrganización Mundial de la Salud

PREFACIO

El servicio de salud rural es una importante prioridad nacional e internacional. Sin embargo, ladisponibilidad de electricidad para apoyar al adecuado servicio de salud rural es menos que adecuado enmuchos países. Recientemente el desarrollo de sistemas de energía confiable y razonablemente cotizadaha hecho posible proporcionar vacunas y otros servicios básicos de atención de salud en áreas remotas.Un número de instituciones internacionales, nacionales, entidades locales, ONGs y empresas privadasahora están desplegando sistemas de energía renovable a las comunidades rurales en el mundo subdesar-rollado donde la atención de salud en áreas rurales es una prioridad nacional.

Debido a que la energía renovable regionalmente es diversa, el sistema de energía renovable adecuadodeberá ser regional y localmente dependiente. Aunque los sistemas fotovoltaicos (PV) han preparado elcamino y están siendo desplegados en la mayoría de los casos deberían considerarse varias mini/microfuentes de energía renovable eléctrica. Uno de los objetivos de este libro guía es difundir la oportunidadfuera de PV en las áreas de buen viento y de recursos hídricos. También en un futuro próximo verán lagasificación de micro bio masa o combustión directa, así como entrar en juego las tecnologías electrotérmi-cas solares concentradas.

Los tres importantes conductores en la selección son la disponibilidad de fuentes naturales, el tamañoy los horarios de las cargas eléctricas y el costo de los diferentes componentes, incluyendo las alternativasde combustibles fósiles. Esta guía proporciona las consideraciones y algunas comparaciones en la selec-ción de los sistemas alternativos renovables e híbridos para los centros de salud.

Los Programas de Energía de Villas del Laboratorio Nacional de Energía Renovable ha comisionadoeste libro guía para ayudar a comunicar el rol apropiado de los renovables en la provisión de servicios desalud rurales. Los dos autores principales, Tony Jiménez y Ken Olson, combinan el análisis técnico y el dis-eño práctico, despliegue y experiencia de entrenamiento que les ha hecho el equipo tan efectivo. Es nues-tra intención que esta guía sea útil para varias audiencias en su consideración de renovables como unaopción seria de electrificación de centros de salud rural. Puede ser útil además para practicantes deenergía renovable en la definición de los parámetros para diseñar y desplegar sus productos para los cen-tros de salud.

Esta es la primera de una serie de guías de aplicaciones que el Programa de Energía de Villas de NRELestá comisionando para acoplar sistemas comerciales renovables con aplicaciones rurales, incluyendoagua, escuelas rurales y micro empresas. La guía está complementada por las actividades de desarrollodel Programa de Energía de Villas de NREL, proyectos pilotos internacionales y programas de visitasprofesionales. Para mayor información sobre el Programa de energía para villas de la NREL, por favorcontáctese con nuestra red Internet http://www.rsvp.nrel.gov/rsvp/.

Larry FlowersDirector, de Proyectos InternacionalesLaboratorio Nacional de Energía Renovable

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CONTENIDO

Como usar esta guía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

Introducción : La Necesidad de atención Médica Primaria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

Capítulo 1: Aplicaciones de Centros de Salud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

Capítulo 2: Componentes del Sistema Eléctrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

Visión General del Sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

Fotovoltaicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

Generadores de Turbina de aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

Generadores Diesel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

Baterías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

Inversores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

Controladores/Medidores/Equilibrio de Sistemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

Capítulo 3: Sistema de Selección y Economía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

Análisis de Costo del Ciclo de Vida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

Consideraciones de Diseño y Economía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22

Capítulo 4: Consideraciones Institucionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

Consideraciones Generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

Consideraciones Institucionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28

Capítulo 5: Estudios de Casos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

#1-Fotovoltaicos para Inmunización: Experiencia en Africa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

#2-Centros de Salud Energizadas por Fotovoltaicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32

#3-300 Centros de Salud Energizadas por Fotovoltaicos: Programa Nacional del Perú . . . .33

#4-Fotovoltaicos para la Salud: Una Propuesta Integrada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

#5-República dominicana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36

Capítulo 6: Lecciones aprendidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37

Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39

Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39

Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41

Respecto a los Autores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44

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COMO USAR ESTA GUIA

¿Para Quién es esta Guía?Aunque contenga información útil para

cualquier interesado en la electrificación de centrosde salud, esta Guía está escrita principalmente paralos que toman decisiones entre ministros de gob-ierno o agencias privadas que están interesadas oinvolucradas en la electrificación de la centros desalud usando tecnologías de energía renovable(ER).

¿Cuál es el Propósito de estaGuía?

El propósito de esta guía es dar a los lectores unconocimiento amplio de los aspectos técnicossociales y organizacionales de la electrificación de laclínica de salud. El objetivo de los autores es ayudara los lectores a evaluar exactamente sus necesi-dades eléctricas de los Centros de salud, seleccionarla tecnología apropiada y de costo efectivo para sat-isfacer estas necesidades y finalmente para colocaren su lugar una infraestructura efectiva para insta-lar y mantener el hardware.

¿Qué hay en esta Guía?Esta guía da una visión general amplia de la

electrificación de la clínica de salud con un énfasisen el uso de la ER. El uso de tecnologías de calorsolar para cubrir varias aplicaciones de calor se dis-cute brevemente. El Capítulo 1 discute las típicasaplicaciones eléctricas de la Clínica de Salud, talescomo refrigeración, alumbrado y comunicaciones.Además se da información sobre los diseños típicosde energía y ciclos para cada tipo de equipo. En elCapítulo 2 se discuten los componentes de colo-cación de los sistemas de energía. Para cada com-ponente hay una descripción de cómo trabaja, suscostos, tiempo de vida, operación adecuada, man-tenimiento y sus limitaciones. La primera seccióndel Capítulo 3 da una visión general del análisis decosto del ciclo de vida. El resto del capítulo se ded-ica a discutir los diferentes factores que influencianel diseño de los sistemas de ER aisladas para unalocalidad en particular. El Capítulo 4 explora losdiferentes temas sociales e institucionales que nece-

sitan conducirse para tener un programa exitoso deelectrificación de la clínica de salud. Hay algúnénfasis en este capítulo referente a los proyectos engran escala hechos por gobiernos o entidades pri-vadas, pero una buena parte del contenido, espe-cialmente la relacionada con el mantenimiento,usuario, entrenamiento y sostenibilidad de proyec-tos serán de interés de un público más amplio. ElCapítulo 5 detalla cinco casos de estudio de electri-ficación de la clínica de salud. El Capítulo 6 da Lec-ciones aprendidas generales que pueden aplicarse aproyectos futuros. A estos les siguen una lista dereferencias, la bibliografía y un glosario de los tér-minos usados a través de esta Guía.

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INTRODUCCION : LANECESIDAD PARA LAATENCION DE SALUDPRIMARIA

Los centros de salud rurales en los países sub-desarrollados son el último vínculo en un frágilcordón umbilical de soporte. Este cordón umbilicalde infraestructura tiene dimensiones.

La atención médica en los países subdesarrolla-dos depende en gran medida del soporte y adminis-tración del gobierno nacional, servicios humanos decaridad, organizaciones no gubernamentales yorganizaciones religiosas. Estos esfuerzos estáncomplementados por la ayuda internacional. Através de los esfuerzos de estas organizaciones, lossistemas de distribución de salud se realizan con laprovisión de suministros médicos, servicios desalud y personal médico. Las necesidades soninmensas y los esfuerzos son a menudo severa-mente reducidos en suministros y mal equipados,particularmente en áreas remotas y comunidadesdistantes.

La relación entre salud y energía es apremiante.La Organización Mundial de la Salud (OMS)declara que "La salud y la energía son factores inter-dependientes que en gran medida determinan el

progreso del desarrollo rural.Una estrategia de energía paralas áreas rurales será crítica enel logro permanente de mejo-ras de la salud. La OMS creeque la energía solar puedejugar un papel importante enel perfeccionamiento de laenergía para la salud si se inte-gra con un conjunto másamplio de usos finales".1

Los programas de aten-ción médica básica son esen-ciales para el avance de losprogramas de supervivenciainfantil y la calidad general delas condiciones humanas. Ladistribución de la energíamediante los sistemas conven-cionales ha fallado en su confi-abilidad y accesibilidad, en lasolución de las modestasnecesidades de los centros desalud rurales en muchospaíses subdesarrollados. Los

2 Energía Renovable para Centros de Salud Rurales

Figura I.1 Una familia espera la atención médica en la Clínica El Pallar, cerca

de Huamachuco, Perú.

"Hasta que no se organice y acepte comouna obligación de toda la gente y los países,la creación y mantenimiento decondiciones decentes de vida para toda lagente—hasta entonces no podremos, concierto grado de justificación, hablar de lahumanidad como civilizada.

Albert Einstein 1945

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suministros de gas y keroseno son a menudo cos-tosos y nada confiables. Estos combustibles propor-cionan luz de mala calidad. Los refrigeradores quefuncionan con propano proporcionan adecuadapreservación de las vacunas, pero no los refriger-adores más difundidos que acostumbran usarkeroseno. Los combustibles, gasolina y dieselpueden mover motores generadores para servicioeléctrico, pero estos generadores a menudo, no sonfuncionales, siempre son caros y generalmentereservados para emergencias cuando se disponende ellos. La mayoría de los centros de salud ruralesen regiones subdesarrolladas están sin energía eléc-trica.

La energía renovable del sol y el viento es unrecurso abundante y disponible. Aunque estosrecursos son capaces de proporcionar electricidadsuficiente y confiable, son mínimamente explota-dos. La electricidad confiable producida in situ haprobado ser capaz de proporcionar electricidad dealta calidad para refrigeración de vacunas, alum-brado, comunicaciones, aplicaciones médicas, sum-inistro de agua limpia y sanitarios. También puedeperfeccionarse la administración, la logística, dis-tribución e información, educación y comunicación.En las localidades donde es difícil mantener un per-sonal médico entrenado en el campo, la electricidadconfiable puede proporcionar amenidades de estilode vida altamente valorables, tales como alum-brado, música y comunicaciones radiales. Existenejemplos exitosos de Centros de salud electrificadasque generan el ingreso de operación para asistir alauto soporte financiero (ver Casos de Estudio,Capítulo 5).

La política internacional considerando la saludrural está girando hacia la descentralización de losservicios y estrategias más amplias. La AtenciónMédica Primaria (AMP) ha sido enfocada selectiva-mente en los programas de supervivencia infantil,tales como la inmunización y la terapia de rehidrat-ación oral.2 Un enfoque más ampliado está progre-sando extendiéndose fuera de las paredes de laClínica de Salud para abarcar aspectos de salud másamplios de la comunidad. La AMP amplia incluyetales ítems como la provisión de suministro de agualimpia y la promoción de educación de la salud. Lacoordinación y asociación con otros sectores de ser-vicio humano incluyendo la educación, la agricul-tura y el desarrollo económico son deseables,especialmente cuando los fondos son limitados.


Figura I.2. Módulos fotovoltaicos suministran

electricidad a una clínica local en Bengala

Occidental, India.

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Realidades de la SaludMundial1. De más de 52 millones de muertes en 1996,más de 40 millones fueron en países subdesar-rollados, incluyendo casi 9 millones en los paísesmenos desarrollados.

2. En 1995, 5 millones de criaturas nacidas enpaíses subdesarrollados murieron en el primermes de vida.

3. Las enfermedades infecciosas y parasitariassumaron el 43% de los 40 millones de muertes enpaíses subdesarrollados.

4. La primera depredadora entre las enfer-medades infecciosas en 1996 la infección respi-ratoria aguda baja, que mató a 3.9 millones depersonas. Las muertes debidas a otras enfer-medades infecciosas en 1996 fueron como sigue:

Tuberculosis (3 millones)Diarrea (2.5 millones)Malaria (2.5 millones)HIV/SIDA (1.5 millones)

5. El porcentaje de cobertura de niños inmu-nizados contra las seis muertes mayores deenfermedades de la niñez subió de 5% en 1974 a80% en 1995.

6. Más de 120 millones de niños menores decinco años fueron inmunizados en la India con-tra la poliomielitis en un sólo día en 1996.

(de "Cinco realidades de del Informe de SaludMundial)3


¿Qué es una Clínica de Salud?En esta Guía el término "clínica de salud" como un término que se refiere a muchos tipos de instalaciones médicas en

un rango de tamaño variable. En el extremo pequeño que varía hacia abajo a lo que puede llamarse "posta sanitaria".Esto consta típicamente de una instalación de una o dos piezas que pueden o no estar íntegramente dedicadas a propor-cionar servicios de salud. Generalmente no hay un doctor permanente o una enfermera presente. Un doctor o enfermerapueden visitar periódicamente. Adicionalmente a la enfermera o doctor itinerantes, la instalación puede tener un traba-jador de salud primaria a tiempo completo o parcial.4 Los servicios disponibles en las clínicas incluyen el tratamiento deenfermedades menores y la atención de heridas menores. Los pacientes con problemas más serios son remitidos al hos-pital del distrito local. En general estas instalaciones tienen sólo los ítems más básicos, equipos de comunicación, luces y

ocasionalmente un refrigerador paravacunas.

Una etapa superior a la posta sani-taria es la "clínica de salud" con algunasinstalaciones mayores y con mayorprobabilidad de tener una(s) enfer-mera(s) a tiempo completo. Una clínicade salud ofrece un conjunto de serviciosmás amplio que la posta sanitaria.Algunos centros de salud pueden teneruna o dos camas para las enfermos oheridos más serios. Estas instalacionestienen más probabilidades de tenerequipos como refrigeradores para vacu-nas y pueden tener algunos equipos delaboratorio sencillos tales como una cen-trifugadora o microscopio. Adicional-mente las cargas de energía puedenincluir alumbrado y una TV/VCR parael personal alojado.

En el extremo mayor de continuidadde la clínica de salud están los pequeñoshospitales rurales con una docena ovarias docenas de camas. En muchospaíses subdesarrollados, este es elmenor nivel de instalación con personalpermanente de doctores. Junto a losdoctores están apoyando el personaltales como enfermeras, auxiliares deenfermeras y trabajadores de manten-imiento. Los hospitales normalmenteofrecen servicios tales como cirugía,rehabilitación, laboratorio y servicios deradiología.

Figura I.3. El sistema fotovoltaico suministra energía al refrigerador de vacunas y

alumbrado en la clínica de salud en Zambia.

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Figura I.4. Pacientes que buscan los servicios primarios más básicos en la

Clínica San Martín, cerca de Matagalpa, Nicaragua.

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CAPITULO 1 : APLICACIONES DE LASCLINICAS DE SALUD

Capítulo IntroducciónLas aplicaciones necesarias más comunes en la

atención médica rural requieren alguna forma deenergía. Este capítulo describe las aplicaciones deCentros de salud más comunes. Las tablas en estecapítulo dan los requerimientos típicos de energía ylos ciclos de tareas para cada aplicación. El estudiode este capítulo ayudará al lector a identificar lasaplicaciones más críticas para una Clínica de Saluden particular

Refrigeración de Vacunas yCongelamiento de Bloques deHielo

Los programas de inmunización dependen dela refrigeración segura para preservar vacunas paraprevenir o erradicar enfermedades peligrosas,

incluyendo la Polio, Difteria, Tétano, Perutsis,Tuberculosis, Measlas, Fiebre amarilla y HepatitisB. La Cadena Fría es un sistema de gente y equipopresente en casi todos los países que intentan man-tener vacunas a la temperatura adecuada conformedistribuyen los fabricantes a las localidades dondese administran. La falla de seguridad dentro delrango especificado de temperatura, desde el puntode fabricación hasta el punto de utilización, escrítica para la misión de la Cadena Fría.

En los distritos y centros de salud rural las vacu-nas se almacenan por más de un mes y requierenuna temperatura estable entre °C (32°F) y 8°C(46°F). Una vez que las vacunas han sido expuestasa las temperaturas fuera de este rango, su potenciase pierde para siempre. No es raro para el traba-jador en salud que la vacuna se haya vuelto impo-tente debido a la exposición al calor sin indicadoresseguros o pruebas completas de laboratorio.

Los centros de salud más remotos en estacadena logística de suministro pueden también sercapaces de congelar paquetes de agua para trans-portar las vacunas en enfriadores a los lugares cir-cundantes atendidos por la Clínica de Salud. Estoslugares pueden estar hasta una distancia de variosdías de viaje, a pie o a mula, desde la última Clínica

de Salud en la Cadena Fría.La refrigeración por com-presión que requiere electri-cidad, ofrece el control detemperatura más establepara las vacunas y para lacapacidad de hacer hielo.

La refrigeración porabsorción, en base apropano o kerosene, escomún en Clínica de Saludsin electricidad. Los refrig-eradores por absorción sonvulnerables a la interrup-ción de su suministro decombustible ocasionando lapérdida de las vacunas. Losrefrigeradores a kerosenono pueden mantener lasvacunas adecuadamentedebido a que la temperaturano se controla termostática-mente. La refrigeración a


Figura 1.1. Clínica de Salud mostrando las Aplicaciones Típicas.

Alumbradosolar

Bomba de agua solar

Estacíon de cagabaterías

Ventiladorsolar

Panelesfotovoltaicos

Refrigeradorde vacunas

Promoción de salud

Computadora y equipo de communicaciones

Literaturasobre desarrollo

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Centro de Salud conEnergía Renovable

Fuente: John R. Boone and Solar Electric Specialties, Inc.

keroseno requiere frecuente ajuste manual a lallama conforme la temperatura del aire del ambi-ente varía del día a la noche. Menos comunes quelos refrigeradores de keroseno, los refrigeradores apropano tienen regulación de temperatura ade-cuada. En las localidades con suministro confiable

de combustible, puede no ser necesario reemplazarlos refrigeradores a propano con refrigeradores acompresión.

La energía generada por el sol o por el viento enel lugar pueden alimentar refrigeradores del tipo decompresión y congeladores de hielo. El control detemperatura es mucho más exacto que con refrig-eración a de absorción a keroseno. Muchos progra-mas de Cadena de Frío usan la energía renovablepara alimentar refrigeradores de compresión efi-ciente en localidades remotas donde el suministrode keroseno y propano es poco fiable o costoso.Debido a que más frecuentemente alimentan estosrefrigeradores los sistemas FV, éstos se refierencomo "refrigeradores FV" aunque puedan servirsede cualquier fuente eléctrica. Los refrigeradores deltipo de compresión eficiente pueden alimentarsepor baterías de almacenamiento de 12 o 24 V(voltios) que se recargan en el lugar por panelesfotovoltaicos o por una pequeña turbina a viento.La principal ventaja es el mayor control de temper-atura y la eliminación de la necesidad de suministrode combustible.

AlumbradoLa electricidad ofrece una calidad de luz que no

se compara con el gas o el keroseno. El alumbradoa keroseno es más común en comunidades no elec-trificadas. El keroseno tiene el peligro de inseguri-dad conocido y contribuye también a malear lacalidad del aire interior. La luz eléctrica mejoraenormemente los tratamientos de emergencia,nacimientos, atención de maternidad, cirugía, tar-eas administrativas y otras funciones médicas. Laluz exterior hace a la Clínica de Salud más accesiblepor la noche. En las comunidades no electrificadasuna Clínica de Salud con luz resulta un gran foco dela comunidad.

Cuando se está usando un sistema de energíarenovable, la eficiencia de la energía es la clave deseguridad y accesibilidad. Un dólar gastado en laeficiencia generalmente puede ahorrar muchosdólares en los costos totales del sistema. La Tabla1.1 muestra la energía consumida y la luz pro-ducida por luces incandescentes y fluorescentes,comparadas con las velas y el keroseno. Es fácil verque la luz eléctrica es muy superior en términos decantidad y calidad de luz. Las luces compactas flu-orescentes dan cuatro veces la luz por vatio con-


Figura 1.2. Personal de atención médica

recibiendo entrenamiento, en la operación de sus

nuevos refrigeradores de vacunas en base a

energía fotovoltaica en la Clínica El Molino, cerca

de Trujillo, Perú.

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Tabla 1.1. Consumo de Energía para Alumbrado

Tipo vatios luz producida Eficiencia Tiempo dede lámpara lúmenes Lúm/vatio vida (horas)

Vela 1-16

Lámpara a keroseno 10-100

Foco incandescente 15 135 9 850

25 225 9 850

100 900 9 850

Foco halógeno 10 140 14 2.000

20 350 18 2.000

Tubo fluorescente 8 400 40 5.000

13 715 40 5.000

20 1250 54 7.500

Compacto fluorescente 15 940 72 10.000

18 1.100 66 10.000

27 1.800 66 10.000

sumido, cuando se compara con los focos incandes-centes. Con una expectativa de vida de servicio de10.000 horas, ellas duran diez veces más que losfocos incandescentes.

ComunicacionesLas comunicaciones de radio y radio telefonía

pueden mejorar considerablemente los servicios deatención médica en Centros de salud rurales. Eltratamiento médico de emergencia se facilitamucho con comunicaciones fiables a otros Centrosde salud e instalaciones en la región. Los doctores ylas enfermeras a menudo deben cubrir numerosascomunidades en la región y tienen programadasdías para visitar a cada comunidad. Los serviciosde atención médica pueden mejorarse considerable-mente mediante comunicaciones con personalmédico ambulante o servicios regionales. Lascomunicaciones son también para las operacionesde rutina y las funciones de administraciónincluyendo la consecución de suministros, vigilan-cia y reporte de enfermedades e inmunización yasistencia con diagnóstico de enfermedad y pro-cedimientos médicos.

Las comunicaciones de los centros de saludrequieren muy poca energía eléctrica. El consumode reserva de energía puede ser tan pequeña comodos vatios (W). El consumo de energía para trans-misión y recepción son mayores, en el orden de 30 a100 W, pero generalmente es por muy poco tiempo.Muchos Centros de salud rurales tienen comunica-

ciones regionales de dos maneras,vía radio VHF con electricidad pro-porcionada por un simple móduloFV de 30-W.

Aplicaciones MédicasLas aplicaciones médicas

pequeñas que operan con electrici-dad AC de 120 voltios (V) puedenoperarse con FV si se incorpora un

inversor dentro del sistema. Los centros de saludpueden hacer uso de un microscopio, un nebu-lizador, una centrifugadora, equipo dental y otrasaplicaciones médicas.


Figura 1.3. Se usa una radio que funciona con energía

fotovoltaica por el personal de salud en la Clínica El

Pallar para solicitar asistencia técnica o logística y

para informar de los riesgos significativos de la

región.

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Figura 1.4. Un pequeño microscopio de laboratorio

requiere sólo un uso moderado de luz de 30 vatios. Es

el Equipo esencial para el diagnóstico en el campo.

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Figura 1.5. Un sistema de ER puede

alimentar a una pequeña unidad de

atención dental para proveer salud

dental preventiva. La mayoría de las

clínicas con acceso a servicio dental

(si es que existe) sirve principal-

mente para la extracción de dientes.

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EsterilizaciónLa esterilización requiere temperaturas algo

altas, aproximadamente 120°C (250°F). Aunque lossistemas fotovoltaicos son capaces de alimentarautoclaves eléctricos con el uso de un inversor, elconsumo de energía es alto y económicamente nadapráctico. Generalmente más apropiado es ester-ilizar con energía térmica en lugar de eléctrica.Estas temperaturas pueden producirse por sistemascolectores térmicos solares a menor costo, especial-mente en áreas con buena insolación.

Tratamiento del AguaTal vez uno de los problemas más comunes y

serios de salud en los países menos desarrollados esel agua potable limpia ya accesible. La OMS estimaque la contaminación de agua potable es respons-able de 50.000 muertes diariamente.5 La OMS tam-bién estima que el 80% de las enfermedades en todoel mundo se transmiten por el agua contaminada.La contaminación del agua puede ser por partícu-las, microbiológica, química o parasitaria.

Los medios comunes de desinfección químicaincluyen el cloro y el yodo, los que producen ungusto y olor característicos. La mayor ventaja de

usar cloro es el efectoresidual que mantienea través del sistema dedistribución. Un 2% detintura de yodo puedepurificar pequeñascantidades de agua delcontenido bacterial

Hay varios medios no eléctricos de bajo costo detratamiento del agua para hacerla segura para elconsumo humano.

Hay muchas maneras de tratamiento sofisti-cado que generan grandes volúmenes de aguapotable y son efectivos para una amplia variedadde tipos de contaminación. Estos procesosrequieren electricidad que pueden producirse en ellugar con energía solar y eólica. Ellos incluyen eltratamiento de ozono, ósmosis reversa, foto-química, también conocida como ultravioleta o UV,desinfección y filtros de carbón. Algunos procesos

utilizan una combinación de estos tratamientos.Hay también varias tecnologías que proporcionanpara la producción en el lugar de desinfectantestales como hipoclorito de sodio de una solución deagua y sal.

El ozono es una forma altamente activada deoxígeno, a menudo usada en combinación con fil-tros de carbón activado para desinfectar los sumin-istros de agua. No añade ningún gusto ni olor alagua. No ofrece ninguna desinfección residual conel tiempo. El tratamiento con ozono requiere pocaenergía eléctrica. El proceso es muy adecuado paraenergía generada con el sol o el viento ya que serequiere solamente 0.3 W-hora (Wh) por litro.

El carbón activado puede eliminar el cloro-formo, químicos industriales y metales pesado delagua. El filtro debe reemplazarse periódicamentepara prevenir la contaminación bacterial.

La desinfección por UV requiere sólo unapequeña cantidad de energía eléctrica (0.2 Wh porlitro) y es efectiva para matar micro organismos.Todavía los organismos tales como la Giardia soninmunes a la radiación UV.

Suministro de AguaEl agua superficial de fuentes tales como lagos

y corrientes son más propensa a la contaminación.Los pozos poco profundos excavados manualmentetrabajan mejor si se les forra, cubre o se les propor-ciona un drenaje adecuado en el lugar. Estos pozospoco profundos deberán equiparse con medios debombeo del agua para no introducir contaminantesde los recipientes para extraer el agua. Los pozosprofundos generalmente proporcionan agua demejor calidad, pero requieren una fuente de energíapara bombear volúmenes significativos. Las necesi-dades de energía aumentan con el volumen de aguarequerido y la profundidad de la que debebombearse. La energía solar o eólica (o ambas) gen-eradas en el lugar pueden satisfacer económica-mente las amplias necesidades entre bombasmanuales y bombas movidas por grandes motoresgeneradores.


El consumo humano: 5-10 litro por día

Higiene personal: 20-50 litros por díapor persona que necesita para lavarutensilios, alimentos, ropas y el baño

Generación de IngresosLa atención médica en países subdesarrollados

es un servicio social que a menudo está sub finan-ciado. Los centros de salud rurales carecen de fon-dos de operación para suministros ymantenimiento de equipo.

Los proyectos pilotos en los centros de saludrurales en varios países han probado éxito en lageneración de ingresos de operación con el uso desistemas de energía renovable. Los servicios de car-gado de baterías y teatro de video alimentado conelectricidad solar han generado significativos fon-dos dentro de las comunidades para costear parcial-mente los gastos de operación de los centros desalud rurales. El Caso de Estudio # 4 describe cua-tro tales comunidades en Colombia, Sudamérica(ver Página 34).

Centro de la ComunidadLos centros de salud pueden ser las únicas edifi-

caciones electrificadas en un determinado pueblo.Estando bien iluminada resulta un centro atractivofuera de las horas de actividad donde existen clasesde educación nocturna y uso como centro comuni-tario. Tomando en cuenta esto, el diseño del sistemadebe incluir en su diseño su uso como sistemacomunitario lo cual incrementara el interés dedesarrollar el proyecto por parte de la comunidad.


Figura 1.6. Las comunidades no electrificadas

tienen dificultad en mantener el entrenamiento del

personal médico en los centros de salud. Las

amenidades del modesto estilo de vida, tales como

el alumbrado, la música y las emisoras de radio son

importantes para la retención del personal en los

centros de salud.

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Figura 1.7. Una turbina a viento suministra

electricidad a una Clínica de Salud (no visible) y las

aldeas vecina de Villa Las Araucarias, Chile

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Mini Red La Pieza Central deuna Villa

En algunas localidades donde se disponen demayores recursos, se puede instalar un sistemamayor que se puede usar para electrificar otrasviviendas cercanas adicionalmente a la Clínica deSalud local.


Tabla 1.2. Consumo de Potencia y Energía para Aplicaciones Médicas

Potencia periodo Energía/día(vatios) (horas/día) (vatios-horas)

Refrigerador de vacunas 60 5-10 300-600

Refrigerador/congelador de vacunas 60 6-12 410-720

Luces (c/u) 20 2-12 40-240

Comunicaciones radio VHF

Stand by 2 12 24

Transmisión 30 1 30

Microscopio 15 1.0 30

Nebulizador centrífugo 150 0.3-2.0 50-300

Vaporizador 40 1.0-4.0 40-160

Concentrador de oxígeno 300 1.0-4.0 300-1200

Ventilador de techo 40 4-12 160-480

Bomba de agua (1500 litros/día 100 6 600a 40 metros)

TV

12" Blanco y negro 15 1.0-4.0 15-60

19" Color 60 1.0-4.0 60-240

25" Color 130 1.0-4.0 130-520

VCR 30 1.0-4.0 30-120

AM/FM estéreo 15 1.0-12 15-180

Esterilizador eléctrico* 1500 0.5-2.0 750-3000

* La esterilización térmica deberá usarse sólo si el sistema de energía eléctrica cubre losrequerimientos de alta potencia y energía de un esterilizador eléctrico.


Alumbrado de la ComunidadTierradentro, Colombia

En octubre de 1992, se instaló un sistema de alum-brado solar en el Centro de Salud de la Comunidad enMosoco, una comunidad de indios Paez en la rugosaregión montañosa del sur de Colombia denominadaTierradentro. El centro de salud resultó el único edificioiluminado en la comunidad con excepción de la iglesiacatólica que tenía un pequeño generador a gasolina quefuncionaba sólo por dos horas cada noche.

El sistema de alumbrado del centro de salud llegó aservir para muchos fines adicionales. Poco tiempodespués de la instalación, la comunidad de Paez usó elcentro para traducir la constitución Nacional de Colom-bia a su lengua nativa. También se llevaron a cabo clasesde alfabetización para adultos y educación agrícola bajola iluminación de una luz de generación FV durante lanoche. La utilidad del sistema de alumbrado no sedetuvo allí sin embargo.

En junio de 1995, la región de Tierradentro experi-mentó intensas lluvias y masivos terremotos que oca-sionaron muchos deslizamientos. Tres comunidades seperdieron íntegramente bajo el torrente de barro y roca.Miles perdieron la vida y los sobrevivientes se quedaronsin vivienda. Todos los caminos de la región fueron blo-queados por los deslizamientos.

En la comunidad de Mosoco, sólo una construcciónquedó en pie—el centro de salud. El sistema de alum-brado FV fue la única energía eléctrica disponible entoda la región. El Centro de Salud fue utilizado por laCruz Roja, el Ejercito Colombiano y otras organiza-ciones que proporcionaron servicios de seguridad a lagente de Tierradentro.

Figura 1.8. Líderes de la Comunidad

Indígena de Paez inauguran un sistema de

alumbrado fotovoltaico en Mosoco, una

comunidad de la región de Tierradentro del

sur de Colombia.

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Aplicaciones Térmicas SolaresLas tecnologías térmicas solares se usan para aplicaciones que requieren energía para calentar en lugar de electrici-

dad. La energía solar térmica para calentar el aire o agua mediante una superficie oscura bajo un vidrio o un materialtransparente similar. Las temperaturas regularmente pueden alcanzar los 93°C a 177°C (200°F-35°F). El extremo supe-rior de este rango de temperatura puede alcanzarse usando aisladores o reflectores o ambos. Las aplicaciones que hacenuso de energía térmica solar, incluyen el agua caliente, cocina y destilación de agua.

Pueden lograrse temperaturas más altas, en el orden de 204°C-316°C (400°F-600°F), concentrando la luz solar en unárea pequeña. Las unidades de corriente de esterilización solar hacen uso de reflectores, tubos de vidrio al vacío, y super-ficies selectivas. Los reflectores aumentan el nivel de la luz solar dentro de la unidad. El tubo al vacío actúa como unfrasco térmico para reducir pérdidas de calor por conducción. La superficie selectiva en el colector reduce la pérdida decalor causada por la radiación térmica.

Calentamiento Solar del AguaEl agua se calienta fácilmente por el sol. Las maneras más simples son haciendo correr agua a lo largo de un tubo

negro o colocando un tanque de agua afuera en un día de sol. La temperatura del agua resulta tibia a caliente dependi-endo de la cantidad de sol, temperatura ambiental y el aislamiento alrededor del tanque de almacenamiento. Mayorestemperaturas pueden lograrse cubriendo la superficie oscura con vidrio o un material transparente similar.

Para pasteurizar el agua pueden usarse colectores de placas planas. Estos colectores consisten de una placa oscuraabsorbente en una caja aislada cubierta por una hoja de vidrio templado. El agua circula a través del colector para calen-tarse y luego se bombea a un tanque de almacenamiento.

Destilación Solar del Agua y Pasteurización Las simples tecnologías térmicas solares, tales como destilación y pasteurización, son efectivas para el tratamiento de

pequeñas cantidades de agua contaminada biológicamente. Estas son buenas alternativas para hervir el agua. Aunque elagua que hierve por cinco minutos o más mata las bacterias, a menudo se la pasa por alto debido a la inconveniencia, aluso de combustible y por el pequeño volumen producido.

El agua y la leche pueden pasteurizarse a 65°C (150°F) por 30 minutos o 71°C (161°F) por 15 segundos. La pasteur-ización desinfecta el agua contaminada biológicamente, matando los virus bacterias y protozoarios. Sin embargo noelimina la contaminación química.

La pasteurización solar puede lograrsecolocando los recipientes de agua o leche enuna cocina solar—una caja aislada cubiertacon vidrio. Los reflectores aumentan la canti-dad de luz solar directamente a la caja. Lastemperaturas suficientes para pasteurizar seobtienen fácilmente de esta manera.

La destilación solar es un proceso donde elagua se calienta para formar vapor y luego sevuelve a condensar en agua. La destilacióneliminará los contaminantes bacteriales,virales y químicos a partir a agua salobrehaciéndolas potables. Un destilado solarparece similar a una cocina solar y puede pro-ducir cerca de 3-4 litro /día/m2 de superficieabsorbente

Figura 1.9. Mujeres chinas usan una cocina solar para calentar agua.

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CAPÍTULO 2: COMPONENTES DELSISTEMA ELECTRICO

Introducción al CapítuloEste capítulo hace una revisión de los princi-

pales componentes típicamente usados en los sis-temas de energía renovable. También se discutenlos generadores de máquinas a gasolina y diesel.Para cada tema la discusión incluye cómo trabaja, eluso adecuado, costos, tiempo de vida y sus limita-ciones.

Visión General del Sistema

IntroducciónUn sistema híbrido comprende componentes

que producen, almacenan y entregan electricidad ala aplicación. La figura 2.1. muestra un esquemapara un sistema híbrido. No todos los sistemasmuestran todos sus componentes. En general lospaneles FV, pequeñas turbinas eólicas y las bateríasson todos dispositivos a corriente continua (CC). Sise desea energía con corriente alterna (AC), la CCdebe convertirse a AC. Los generadores usual-mente producen energía AC, pero algunos modelostambién producen energía CC. Los componentespara un sistema híbrido caen dentro de una de lascuatro categorías.

Generación de EnergíaLas turbinas eólicas y las máquinas utilizan

generadores para convertir el movimientomecánico en electricidad. Los paneles FV con-vierten la luz solar directamente en electricidad.

Almacenamiento de energíaEstos dispositivos almacenan energía y la lib-

eran cuando es necesario. El almacenamiento deenergía a menudo mejora tanto la operación comola economía del sistema. El dispositivo de almace-namiento de energía más comúnmente usado ensistemas híbridos es la batería

Conversión de energíaEn los sistemas híbridos la conversión de

energía se refiere a la conversión de electricidad ACa CC o viceversa. Para este fin puede utilizarse unavariedad de equipos. Los inversores convierten CCa AC. Los rectificadores convierten AC a CC. Losinversores bi-direccionales combinan las funcionestanto de inversores como de rectificadores.

Equilibrio del Sistema (EDS)Los ítems EDS incluyen equipo de monitoreo,

un balastro o resistencia (un dispositivo que elim-ina el exceso de energía producido por el sistema) yel tendido eléctrico y herrajes (hardware) necesar-ios para completar el sistema.


Figura 2.1 Configuración del sistema híbrido:

Generalización del sistema híbrido mostrando los

componentes de generacíon de energía

(fotovoltaicos, turbina eólica y generador),

componentes de almacenamiento de energía

(baterías), componentes de conversión de energía

(inversores) y equilibrio de los componentes del

sistema centro de fuente de corriente directa y

controlador de carga. Cortesía de Bergey Wind

Turbine Company.

Baterías

Consumo CC Consumo CA

Inversor

Generador

Serie depaneles FV

Turbina eólica02

6224

07m

Sistema híbrido Eolica/FV/Diesel

Centro defuente CC

Fotovoltaicos

IntroducciónLos paneles FV convierten directamente la luz

solar en electricidad a CC. Los paneles FV no tienenpartes móviles, son altamente seguros, de largavida y requieren poco mantenimiento. Adicional-mente los paneles FV son altamente modulares.Fácil de ensamblar paneles FV en un "conjunto" quepuede satisfacer cualquier magnitud de carga dada.La principal desventaja del FV es su alto costo decapital. A pesar de esto, especialmente parapequeños sistemas, el FV a menudo es una opciónde costo-efectivo, con o sin otra fuente de energía,conforme se ahorra con el uso paga el costo inicialen pocos años.

Construcción del Panel FVLos paneles FV consisten de células individ-

uales que se conectan juntas en serie y en paralelopara producir el voltaje y la corriente deseada. Lascélulas generalmente están encapsuladas en unmaterial protector transparente y típicamente alo-jadas en un bastidor de aluminio. Como se men-cionó al principio, los paneles de FV son de largaduración con garantías que abarcan hasta 20 años.

Características de funcionamientoLos paneles FV están clasificados en vatios pico

(Wp) o kilo vatios pico (kWp). Esta clasificación esuna función tanto del tamaño como de la eficienciadel panel. Este esquema de clasificación tambiénhace fácil comparar paneles y precios de diferentesdistribuidores. Los paneles deberán compararse entérminos de costo por Wp. Esta clasificación es lacantidad de energía que producirá el panel segúnlas condiciones de referencias normales (1kW/m2;20°C [68°F] temperatura del panel). Esta es a grosomodo la intensidad de la luz solar a mediodía en undía claro de verano. Así un panel clasificado en 50Wp producirá 50 W cuando la insolación sobre elpanel sea de 1kW/m2. Debido a que la producciónde energía es ligeramente proporcional a la inso-lación, podría esperarse que el mismo panel queproduzca 25 W cuando la insolación es de 500W/m2.

La producción de energía de paneles puede esti-marse multiplicando la energía clasificada del panelpor la insolación del lugar en la superficie de pane-les (normalmente 1400-2500 kW/m2 por año; 4-7kW/m2 /día). El producto resultante entonces secorrige aproximadamente en un 10% a 20% paracompensar las pérdidas causadas por factores talescomo los efectos de la temperatura (los paneles pro-

ducen menos energía a temperaturas másaltas) y pérdidas por el tendido eléctrico.

Operación del PanelLa mayoría de los paneles FV están

diseñados para cargar bancos de bateríasde 12 V. Los sistemas más grandes fuerade red pueden tener voltajes de barra dedistribución CC de 24, 48, 120 o 240 V.Conectando el número apropiado de pan-eles en serie le permite cargar baterías aesos voltajes. Para aplicaciones sin car-gado de baterías, tales como cuando elpanel está directamente conectado a unabomba de agua, puede ser necesario unequipo que optimiza el punto de energíamáximo (PEMT). Un PEMT puede imitarlas características eléctricas de la carga demodo que el panel pueda suministrarpotencia eficientemente.


Figura 2.2 Un técnico fotovoltaico limpia dos paneles de 80

vatios que alimenta un refrigerador de vacuna solar en la

comunidad de Mulukuku, Nicaragua.

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Montado del Panel y el Angulo deInclinación

A fin de maximar la producción de energía, lospaneles FV necesitan montarse de modo que esténorientados hacia el sol. Para hacer esto los panelesson montados en bases fijas o deslizables. Debido asu bajo costo y simplicidad, las monturas fijas sonlas más comúnmente usadas. Este tipo de mon-turas pueden hacerse de madera o metal y puedenadquirirse o fabricarse casi en cualquier parte.

Las monturas deslizables (ya sea de eje doble osencillo) incrementan la producción de energía delos paneles, particularmente en latitudes bajas, peroa un costo y complejidad mayor. La efectividad delcosto relativo de las monturas deslizantes enrelación a los paneles adicionales puede variar deproyecto a proyecto.

Capital y Costo de OperaciónLos paneles FV se disponen en una amplia var-

iedad de categorías, hasta 100 Wp y se fabricanpaneles de categoría tan alta como de 300 Wp. Lospaneles FV pueden conectarse para formar conjun-tos de cualquier tamaño. Los paneles puedenconectarse en serie para aumentar el voltaje delconjunto y en paralelo para aumentar la corrientedel conjunto. Esta modularidad facilita empezarcon un conjunto pequeño y agregar posteriormentemas paneles.

Los costos de un conjunto FV están afectadospor el costo de los paneles. A pesar de la decli-nación de precios en las dos últimas décadas, lospaneles FV continúan caros. Los precios al pormenor se han nivelado en cerca de $US. 5,500 porkWp. Para compra masiva los precios pueden sermenores a $US. 4,000 por kWp. Las garantías gen-eralmente son por 20 años. Los paneles modernosdeben durar más de 20 años. El resto del costo delconjunto FV consiste de montura, tendido eléctricoe instalación. Este costo generalmente es de $US.1.000 a 1.500 por kWp.

Los paneles (no necesariamente el balance delsistema) casi no requieren costo de mantenimiento.En su mayoría requieren mantenerse limpios y lasconexiones eléctricas necesitan revisarse periódica-mente por la pérdida de contacto y la corrosión

Generadores de TurbinasEólicas

IntroducciónLas turbinas eólicas convierten la energía de

movimiento del aire en energía mecánica o eléctricaútil. Las turbinas eólicas necesitan algo más demantenimiento que los conjuntos FV pero con vien-tos moderados >4.5 metros por segundo (m/s), amenudo producirán más energía que su similar enprecio de los conjuntos de paneles FV. Lo mismoque en los paneles, múltiples turbinas eólicaspueden usarse juntas para producir más energía.La producción de la turbina eólica tiende a ser alta-mente variable, por lo tanto las turbinas a viento amenudo están mejor combinada con paneles FV ocon un generador para asegurar la producción deenergía durante tiempos de poca velocidad deviento. Esta sección centrara la atención enpequeñas turbinas eólicas de 10 kW o menos

Componentes de las Turbinas eólicasLos componentes comunes a la mayoría de las

turbinas eólicas se muestran en la figura de abajo.Las aspas captan la energía del viento. El eje conectalas aspas con el generador. En las turbinas eólicaspequeñas el eje generalmente mueve el generadordirectamente. Muchas turbinas eólicas pequeñasutilizan un alternador de imán permanente para un


Figura 2.3. Típicos componentes de una turbina eólica.

Aspas

Cola

Torre

Rodamientode giro

GeneradorB

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3

generador. Estas producen frecuencias variablesAC (descontrol) que los electrónicos de energía con-vierten en corriente CC. Los rodamientos de giropermiten rotar las turbinas eólicas para acomodarseen la dirección del viento cambiante. Las torressoportan las turbinas eólicas y las coloca sobrecualquier obstrucción.

Características de Funcionamiento de laTurbina eólica

El funcionamiento de las turbinas eólicas estácaracterizado por su curva de energía. Esto rela-ciona la producción de energía producida con lavelocidad del viento a la altura del eje. Las curvasde energía para algunas máquinas se muestran enla Figura 2.4. Las turbinas necesitan una velocidadmínima de viento, conocida como "velocidad decorte-inicial" ("cut-in-speed") antes de empezar aproducir energía. Para las turbinas pequeñas lavelocidad de corte inicial generalmente varía de 3 a4 m/s. Después de la velocidad de corte-inicial laturbina eólica incrementa la producción de energía

rápidamente con el aumento dela velocidad de viento. La pro-ducción de energía empieza anivelarse conforme se acerca a supico de energía el cual es supotencia nominal o de placa. Laenergía eólica del aire enmovimiento es proporcional alcubo de la velocidad de viento.Así hasta que se alcance la veloci-dad de corte-final (cut-out) deseguridad las turbinas eólicasproducen mucha más energía avelocidades de viento mayoresque a velocidades menores. Lamayoría de las turbinaspequeñas tienen su máxima pro-ducción de energía cuando lavelocidad de viento se acerca alos 14-15 m/s. La turbina pro-ducirá su máxima energía hastaque la velocidad del vientoalcance la velocidad de corte-final. Las velocidades de corte-final generalmente varían de 14 a18 m/s. El corte-final ocurre paraproteger la turbina de sobrerotación en vientos fuertes. La

mayoría de las turbinas pequeñas realizan el corte-final mediante una inclinación pasiva (plegable) dela navecilla y el rotor fuera del viento. Después delcorte-final la producción de energía de la turbinaeólica generalmente no decrece a cero, sino semantiene del 30 al 70% de la energía nominal.

Las turbinas eólicas están clasificadas por suproducción de energía a una velocidad de vientoespecífica, Ej. 10 kW a 12 m/s. Generalmente esteregistro está en o cerca de la producción de energíamáxima de la turbina eólica. La velocidad delviento a la que se clasifica la turbina se elige arbi-trariamente por el fabricante.

La naturaleza no lineal de la curva de energíade la turbina eólica hace la predicción de fun-cionamiento de energía a largo plazo más dificul-tosa que para los sistemas FVs. Para la predicción alargo plazo, uno necesita la distribución de lavelocidad del viento en lugar de sólo el promediode la velocidad del viento. El funcionamiento alargo plazo puede entonces calcularse integrando la


Figura 2.4. Curvas de Energía de Turbinas eólicas Selectas

3.5

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.50

00 5 10 15 20 25

Velocidad de viento (m/s)

0252

3308

m

Pote

ncia

(kW

)

Curvas de Energía de Turbinas Eólicas

World Power Whspr 3000

Bergey 1500

SW Air 303

World Power Whspr 600

Bergey 850

Fuente: Datos de Fabricante

curva de energía del viento en relación a la distribu-ción de la velocidad del viento. El funcionamientode la turbina eólica también puede depender de lasaplicaciones para las que se usa.

Los Costos de las Turbinas eólicasLos precios de las turbinas eólicas varían más

que los precios para los paneles FV. Las turbinas detamaño similar pueden diferir significantemente enprecio. Esto generalmente causa la amplia variaciónde precios entre los diferentes fabricantes deturbinas y de la enorme variación de los costos de latorre basados en la altura y diseño. Los costos insta-lados generalmente varían de $US 2.000 a $US6.000 por kW clasificado. A diferencia del caso paraFV, las turbinas eólicas ofrecen economías de escala,con turbinas eólicas más grandes que cuesta menospor kW que las pequeñas turbinas eólicas.

El costo de mantenimiento para las turbinaseólicas es variable. La mayoría de las turbinas eóli-cas pequeñas requieren algún mantenimiento pre-ventivo, en su mayoría en forma de inspeccionesperiódicas. La mayoría de los gastos de manten-imiento probablemente se deban a las reparacionesno programadas (p.e. fracturas y corrosión) Giupe6demanda una cifra de consenso del 2% del costototal del sistema anualmente.

Generadores Diesel

IntroducciónLos generadores consisten de

una máquina que mueve un gener-ador eléctrico. Los generadores fun-cionan con una variedad decombustibles, que incluyen diesel,gasolina, propano y bio-com-bustible. Los generadores tienen laventaja de suministrar energía sobrela demanda sin necesidad debaterías. Comparadas con lasturbinas eólicas y los paneles FV, losgeneradores que funcionan con com-bustibles fósiles tienen bajos costosde capital, pero altos costos deoperación.

Costo y RendimientoLos generadores a diesel son el tipo más común.

Se disponen en tamaños que varían de menos de 2.5kW a más de 1 mega vatio (MW). Comparado conlos generadores de gasolina, los generadores dediesel son más caros, tienen vida más larga, másbaratos de mantener y de menor consumo de com-bustible. Los costos típicos para generadores adiesel pequeños (hasta 10 kW) son de $US. 800 a$US 1.000 por kW. Los diesels más grandes mues-tran mayor economía de escala, cuestan aproxi-madamente $US. 7.000 a $US. 9.000 para unequipo de 10 kW, pero un tamaño más grande tieneun costo adicional ≈ $US. 150 por kW. La vida nor-mal de los diesels están en el orden de las 25.000horas de operación.7 El costo del mantenimientogeneral puede estimarse que sean del 100% al 150%del costo del capital sobre estas 25.000 horas devida. El mantenimiento incluye el trabajo del oper-ador y las revisiones periódicas. Los diesels másgrandes generalmente se reparan en lugar de reem-plazar. La eficiencia del combustible del generadordiesel generalmente es de 2.5 a 3.0 kWh/litrocuando funciona a alta carga. La eficiencia caeabruptamente en carga baja. Es esta poca eficienciaa baja carga que es la ruina de muchos sistemas desólo generadores. Los generadores deben serdimensionados para cubrir el pico de carga, peroentonces a menudo funcionan a baja carga buenaparte del tiempo.


Figura 2.5. Un generador diesel es generalmente la típica fuente de

energía en pequeños hospitales rurales. Las clínicas más pequeñas

pueden confiar en los generadores más pequeños a gasolina

solamente para usos de emergencias.

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Menos comunes que los generadores diesel losgeneradores a gasolina cuestan menos y sondisponibles en tamaños muy pequeños (tan bajoscomo pocos cientos de vatios). Por el contrario losgeneradores a gasolina son inferiores en muchosaspectos a sus contrapartes a diesel. Para tamañosmayores a 1kW, los precios varían de $US 400 a $US600 por kW. El precio mínimo es ligeramente $US400 sin considerar el tamaño. El tiempo de vida escorto, generalmente 1.000 a 2.000 horas deoperación. La eficiencia del combustible es mala,siendo su pico aproximadamente a 2.0 kWh/litro.La eficiencia de combustible con carga parcial espeor que para los generadores diesel. Los gener-adores a gasolina son los más usados cuando lascargas son muy pequeñas o las horas de fun-cionamiento totales no son más de 400-600 horaspor año, aproximadamente.

Dada la discusión anterior, surgen varios pun-tos considerando el óptimo uso de generadores.Para una economía máxima de combustible los gen-eradores deberán funcionar con carga alta (>60%).Por el contrario, debe evitarse la operación concarga baja. No solamente hace que disminuya laeficiencia del combustible, sino que es evidente quela operación a baja carga ocasiona mayores costosde mantenimiento.

Baterías

IntroducciónLas baterías son dispositivos electroquímicos

que almacenan energía en forma química. Se usan

para almacenar el exceso de energía para uso poste-rior. El tipo más común de batería es el de plomo(plomo-ácido). Un segundo tipo muy distante es eltipo niquel-cadmio. El resto de esta sección discutela batería de plomo.

Consideraciones en la Selección deBaterías

Ciclo profundo versus ciclo no profundoMientras las baterías están dimensionadas de

acuerdo a la cantidad de energía que puedan acu-mular, en la mayoría de los casos una batería deplomo no puede descargarse totalmente hasta unestado de cero sin sufrir un daño en el proceso.Para aplicaciones remotas de energía, generalmentese recomiendan las baterías de ciclo profundo.Están diseñadas para descargarse hasta un 20-50%del estado de carga. Las baterías de ciclo no pro-fundo, tales como las baterías de carros general-mente no se recomiendan, aunque ellas se usan enpequeños sistemas FV debido a la falta de cualquieralternativa. Estas se pueden descargar prudente-mente sólo hasta un 80-90% de su estado de carga ya menudo se destruirán por una descarga más pro-funda.

Las Inundadas vs. las de Válvula ReguladaLas baterías inundadas tienen sus placas

sumergidas en un líquido electrolito y requieren unllenado periódico. Por el contrario en baterías deválvula regulada, el electrolito está en forma depasta o contenido dentro de fibra de vidrio. Lasbaterías de válvula regulada no necesitan rel-lenarse. Las baterías inundadas generalmentetienen un costo de capital menor que las baterías deválvula regulada, pueden soportar condiciones deoperación más extremas y con un mantenimientoapropiado tienden a durar más tiempo. Por el otrolado cuando el mantenimiento es difícil, las bateríasde válvula regulada pueden ser la mejor opción.

Tiempo de VidaEl tiempo de vida de las baterías se mide tanto

en términos de flujo de energía acumulativa através de la batería (ciclo completo) como por lavida flotante. Una batería muere cuando alcanzacualquier límite. Un ciclo completo es el equiva-lente de una descarga y recarga completa. Porejemplo, descargando dos veces una batería al 50%es un ciclo. Para muchas baterías, siempre que el


Figura 2.6. Un banco de baterías de plomo de ciclo

profundo para operar un refrigerador de vacunas 24

horas al día. Los paneles fotovoltaicos o el generador

de viento puede recargar las baterías.

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4

estado de carga de la batería se mantenga dentro delos límites de las recomendaciones del fabricante, elnúmero de ciclos es casi independiente de como esel ciclo de la batería. Dependiendo de la marca ydel modelo el tiempo de vida de la batería varíaenormemente, en un rango de menos de 100 cicloscompletos hasta más de 1500 ciclos completos. Lavida flotante se refiere a cuanto tiempo durará unabatería que está conectada a un sistema, incluso sinunca se usa o si se usa ligeramente. Generalmentela vida flotante para baterías de ácido-plomo debuena calidad varían entre 3 a 8 años a 20°C (68°F).Nótese que las temperaturas ambiente altaspueden disminuir severamente la vida flotante delas baterías. Una regla empírica es que cadaaumento de 10°C (18°F) en la temperatura ambienterebajará a la mitad la vida flotante de la batería.

CostosLa capacidad de almacenamiento de una

batería comúnmente se da en amperios horas a undeterminado ritmo de descarga. Cuando se multi-plica por el voltaje nominal de la batería (general-mente 2, 6 o 12V), esto da la capacidad dealmacenaje de la batería en kWh. Esta capacidad dealmacenamiento no es una cantidad fija, por el con-trario varía algo dependiendo de la velocidad a laque se descarga la batería. Una batería propor-cionará más energía si se descarga despacio que sise descarga rápidamente. Para facilitar una com-paración uniforme, la mayoría de los fabricantesdan el almacenamiento para un tiempo de descargadado, generalmente 20 o 100 horas.

Las baterías individuales que se usan en ER ysistemas híbridos se disponen en capacidades quevarían de 50 amperios horas a 12 voltios hasta milesde amperios hora a 2V (0.5 kWh a varios kWh).

La variación en la vida flotante o de ciclo,descrita anteriormente, hace comparaciones decosto-efectividad de diferentes baterías algo prob-lemáticas. Como un punto de partida general, loscostos son del orden de $US 70-100 por kWh dealmacenamiento para baterías con tiempos de vidade 250 a 500 ciclos y flotantes de vida en un rangode 3 a 8 años. Habrá un costo adicional de una solavez para un cobertizo, soporte y tendido eléctrico.

Inversores

IntroducciónLos inversores convierten la energía CC a AC.

Este dispositivo es necesario debido a que los pane-les, baterías y la mayoría de las pequeñas turbinaseólicas producen energía CC. La mayoría de lasaplicaciones y dispositivos corrientes requierenenergía AC.

Tipos de InversoresLos inversores caen dentro de las tres clases,

onda cuadrada, onda sinusoidal modificada y ondasinusoidal.

Los inversores de onda cuadrada son los másbaratos. Lamentablemente, los inversores de ondacuadrada son solamente adecuados para cargasresistivas, tales como calentadores de resistencia.

Los inversores de onda sinusoidal modificadaproducen una onda cuadrada de escalera que seacerca estrechamente a la onda sinusoidal. Este tipode inversor es el más común. La mayoría de los dis-positivos electrónicos AC y motores funcionarán enonda de sinusoidal modificada. Alguna electrónicasensitiva, tales como computadoras y equiposestéreos no pueden trabajar con AC de onda desinusoidal modificada y requieren inversores deonda de sinusoidal. Estos inversores pueden pro-ducir energía que no se puede distinguir de la quesale de la toma, pero cuestan más que los otros tiposde inversores.

Para aplicaciones fuera de red el inversor debetener la capacidad de funcionar independiente-mente, por ejemplo, el inversor no necesita estarconectado a la red para regular el voltaje y la fre-cuencia. Es preferible la eficiencia de conversiónalta, especialmente en la parte de la carga. Si el sis-tema incluye un generador, la capacidad en para-lelo permite que el inversor opere simultáneamentecon el generador.

Costo del InversorLos inversores generalmente se dimensionan de

acuerdo a su producción de energía continua máx-ima. La mayoría de los inversores, sin embargo,son capaces de manejar energía adicional a sutamaño pero únicamente por cortos períodos detiempo. Esta capacidad de pico es útil para satis-


facer las ocasionales subidas de carga tales comocuando arranca un motor.

Los costos del inversor son aproximadamente$US 600 a $US 1.000 por kW para inversores debuena calidad de onda de sinusoidal modificada.La tecnología para inversores mayores de 5 kW noestá tan madura como para inversores máspequeños y los costos pueden ser algo mayores.

Controladores/Medidores/Equilibrio de Sistemas

IntroducciónLos controladores y los medidores actúan como

el cerebro y el sistema nervioso de un sistema FV ohíbrido. Los controladores dirigen la energía atodos los componentes del sistema para la carga. Lamedición permite al usuario evaluar la salud delsistema y el funcionamiento. En muchos casos lasdiferentes funciones de control y medida de un sis-tema se distribuirán entre los diferentes compo-nentes. La complejidad de los controles dependedel tamaño y la complejidad del sistema y de laspreferencias para con el cliente. Los controladoreshan tenido problemas con su confiabilidad y contrarayos. Es importante realizar un cuidadoso diseñodel controlador e instalar el equipo con proteccióncontra tormentas eléctricas.

Propósitos y Funciones• Desconexión de voltaje alto/bajo de la batería: Ladesconexión del alto voltaje protege la batería delsobrecargado. Una desconexión del bajo voltajeprotege la batería de sobredescarga. Estas son lasfunciones críticas que se incluirán en todos los sis-temas con baterías

• Cargado de la batería: Un controlador con unalgoritmo de carga de batería apropiada puedehacer mucho para aumentar la vida de la batería.

• Corriente de la barra colectora AC y CC y el moni-toreo del voltaje: El monitoreo de la corriente y elvoltaje en las barras colectoras CC y AC permite alusuario comprobar que los sistemas y compo-nentes están operando adecuadamente.

• El encendido y apagado de los componentes: elcontrolador puede programarse para encender yapagar los componentes conforme se necesite sin laintervención del usuario.

• Desvío de energía a un balastro: El propósito delbalastro es eliminar el exceso de energía. Los balas-tros pueden necesitarse si el sistema contieneturbinas eólicas, micro hidro o generadores. Un bal-astro es esencialmente una o más resistencias quedisipan la electricidad convirtiéndola en calor. Losbalastros disponibles son tanto para agua como airefrío. Los balastros algunas veces se usan para con-trolar la frecuencia de producción de AC en un sis-tema.

• Equilibrio del Sistema (EDS): El EDS incluye losítems adicionales tales como el tendido eléctrico,conductor y fusibles que son necesarios para com-pletar el sistema.

• La Utilización del Centro de Fuente de CC: Variosfabricantes ahora ofrecen centros de fuente CC.Estos combinan mucho del tendido eléctrico,fusibles y controladores del sistema en un tableroque es más fácil de instalar. El uso de centros defuente deberá considerarse especialmente para sis-temas en áreas remotas, de difícil acceso para laasistencia técnica.


CAPÍTULO 3: SISTEMA DE SELECCIÓNY ECONOMIA

Introducción La primera sección de este capítulo describe el

análisis del costo del ciclo de vida y explica cómo ypor qué deberá usarse en el análisis económico devarias opciones. La segunda parte de este capítulodiscute los diferentes factores que influencian en eldiseño del sistema, carga, fuente disponible, costosde los componentes y nivel de servicio deseado poresas opciones. Incluyen además gráficos que mues-tran cómo los costos del sistema típico varían comouna función de carga y fuente.

Análisis de Costos del Ciclo deVida

¿Por qué usar el análisis de costo delCiclo de Vida?

Un error común cuando se realiza un simpleanálisis económico se basa en el análisis de los cos-tos iniciales y periodos cortos de tiempo. Debido aque el costo total del proyecto es la suma total desus costos iniciales y de sus costos futuros, es másadecuado el análisis de los costos del ciclo de vida(CCV), Los costos iniciales se han realizado al prin-cipio del proyecto, estos generalmente incluyen losgastos de la compra e instalación del equipo. Loscostos futuros se han efectuado después en el cursodel tiempo de vida del proyecto que incluyen loscostos de mantenimiento y operación, tales comopersonal, combustible y equipo de reemplazo.

Las opciones del sistema pueden tener difer-entes combinaciones de costos iniciales y futuros,haciendo comparaciones consistentes entre lasopciones más dificultosas. Este tema es particular-mente pertinente a la electrificación de la Clínica deSalud. Las opciones de ER tienden a tener altoscostos iniciales y bajos costos de operación. Losgeneradores que utilizan combustibles fósilestienen bajo costo inicial pero altos costos deoperación. La elección de opciones basada sola-mente en los costos iniciales puede llevar a costos

generales más altos durante el tiempo de vida delsistema.

El CCV es el método preferido para la evalu-ación de la economía de diferentes proyectos quediferencian costos iniciales y futuros. El CCVinvolucra el cálculo del costo total de una opciónsumando los costos anuales descontados de eseproyecto durante su tiempo de vida. Cualquierlibro de texto de economía proporcionará mayoresdetalles de cómo hacer un análisis de CCV. Losresultados de CCV y la mayoría de otros análisisson sensibles al ingreso de datos; así los análisisparamétricos deberán hacerse en un rango plausi-ble de valores ingresados.

El CCV implícitamente asume que las opcionesque se comparan proporcionan niveles compara-bles de servicio. Si el servicio ofrecido no es elmismo, esta diferencia deberá ser aclarar en el pro-ceso de selección como una opción.

Costos de OperaciónAlgunos proyectos de ER fallan o incurren en

costos de operación más altos de lo esperado causa-dos por la instalación inadecuada y falta de oper-ador entrenado. Deberán asignarse fondossuficientes del proyecto para asegurar el entre-namiento adecuado de instaladores y operadores.

El costo de servicio de sistemas simples encomunidades dispersas puede también contribuir alos altos costos de operación. El costo de servicio delos sistemas de ER pueden reducirse enormementesi el sistema puede mantenerse localmente y loscostos de servicio se comparten con otras aplica-ciones en la comunidad.

Subsidios de CombustibleEn muchos países los costos de combustible son

artificialmente bajos debido a los subsidios guber-namentales. Para captar el total de los ahorrospotenciales de los costos de operación ofrecidospor la ER el análisis económico de cualquierproyecto donde el gobierno podría pagar el com-bustible se usará el costo del combustible sin sub-sidio. Aunque los análisis económicos de lossistemas privados usen el costo del combustiblesubsidiado, deberá considerársela probabilidad ylos efectos de la eliminación de los subsidios delcombustible algún tiempo durante la vida delproyecto.


Generación del IngresoLos sistemas de ER a menudo producen energía

en exceso que puede usarse para generar un ingresoen la comunidad. Por ejemplo un proyecto piloto enColombia, Sudamérica, ha demostrado que lascomunidades pueden utilizar sistemas de energíarenovable para generar ingreso para compensar losgastos de operación de las turbinas eólicas.Referirse al caso de Estudio # 4 en el Capítulo 5,Este ingreso puede explicarse en el análisis de CCV.

Consideraciones del Diseño yEconomía

Esta sección describe los factores que afectan laconfiguración y costos del sistema. Las principalesconsideraciones de la selección del sistema de con-ducción son la carga, recurso, costos (componente,combustible y operación) y calidad de servicio.

CargaLa carga es el mayor conductor del diseño del

sistema híbrido. Un diseñador necesita conocer lacarga pico, la carga promedio, la distribución anualy diaria de la carga y la calidad del servicio nece-sario. Los componentes del sistema, especialmenteel tendido y los electrónicos de potencia debendimensionarse de modo que el sistema pueda entre-gar el pico de carga. El promedio de la carga con-ducirá al tamaño de los componentes deproducción de energía y puede también influenciaren la selección de los componentes. Los sistemasFV son más competitivos al satisfacer cargas muypequeñas tales como la Clínica de Salud máspequeña descrita en esta Guía. Las turbinas eólicasy generadores fósiles resultan más competitivos concargas algo mayores que se encuentran en clínicasmás grandes. Deben considerarse las variacionesde carga diarias y estacionales y pueden influenciarla selección de los componentes. Las cargas del ver-ano y las diurnas favorecen al FV. Las cargas deinvierno son más apropiada para generadoresfósiles y si el invierno es ventoso las turbinas eóli-cas son una buena opción. Si los recursos eólicos ysolares fueran estacionalmente complementarios(por ejemplo, el recurso del viento es bueno durantela estación de baja insolación) entonces un sistemahíbrido FV-viento puede ser más apropiado.

Las últimas consideraciones importantes rela-cionadas con la carga es la calidad del serviciodeseado. La calidad del servicio se refiere a lacapacidad de los sistemas a satisfacer la cargadadas las variabilidades en las fuentes solares yeólicas. Para un sistema de 100% de ER el costopuede ser excesivo si se necesita muy alta calidadde servicio. Si los componentes del sistema, espe-cialmente el banco de baterías, están dimensiona-dos para el caso más adverso posible, el sistemadeberá sobredimensionarse a todos los otros ítems.

Un ejemplo de carga crítica que necesita energíaconfiable es el refrigerador de vacunas. Un día omenos sin energía es suficiente para arruinar unapartida de vacunas. Otras cargas son menos críticas.Las luces, TVs y bombas de agua son cargas quepueden usarse menos durante periodos o reducirsela disponibilidad de la energía. Incluso el refriger-ador de vacunas es susceptible a manejar carga lim-itada. Absteniéndose de congelar los bloques dehielo pueden reducir significantemente el consumode energía de un refrigerador. A menudo unaClínica de Salud puede tener una combinación decargas críticas y menos críticas. En este caso con elmanejo de carga adecuado el sistema puede dis-eñarse para que sea algo menos robusto de lo quepodría necesitarse si todas las cargas fueran críticas.Durante los tiempos de bajos recursos, las cargasmenos críticas se apagan.

Incluso con los costos extra asociados con altosniveles de servicio, el 100% de los sistemas de ERson a menudo todavía la solución de costo másefectivo para satisfacer la demanda de cargaspequeñas de clínicas y Centros de salud. Un requer-imiento de menor calidad de servicio puede mejo-rar la economía de la ER en general y de las turbinaseólicas en particular.

RecursosLa disponibilidad de los recurso solares y eóli-

cos influencian enormemente ya sea la configu-ración o el costo de un sistema híbrido. Un buenrecurso de viento favorecerá el uso de turbinas eóli-cas, mientras que una buena fuente solar favoreceráel uso de FV. Otra consideración es la variabilidaddel recurso tanto diariamente como estacional-mente. El periodo de tiempo de importancia puededepender de la configuración del sistema, debeinteresarse más en el recurso promedio mensual y


dimensionar el conjunto de FV o lasturbinas eólicas (o ambas) basado enlos menores recursos mensuales. Paraun sistema con un generador susti-tuto, puede ser más adecuado dimen-sionar los componentes de ERpromedios de recursos anuales

La mayoría de las localidadesexperimentan variaciones estacionalesen la distribución de insolación yvelocidad del viento. Estas varia-ciones dificultan tener una producciónconsistente de conjuntos FV yturbinas eólicas. Las variaciones esta-cionales generalmente se deben a cam-bios en longitud del día conformeprogresa la estación. Este tipo devariación puede ser particularmentesuperada mediante una adecuadainclinación de los paneles FV. La inso-lación puede también variar debido ala existencia de estaciones lluviosas ynubosas. La fuente del viento tambiénes a menudo variable estacionalmente.Incluso en regiones con relativamentebuenos vientos a menudo tienen peri-odos de uno o dos meses de bajopromedio de velocidad de viento. Eneste caso puede ser apropiado unhíbrido viento/FV, viento/diesel, oviento/FV/diesel.

Mientras que los promedios delargo plazo conducen al dimension-amiento de la turbina eólica y lacapacidad del FV, las fluctuaciones acorto plazo (del orden de días) enviento y sol influenciarán la cantidadde almacenaje requerido. Cuanto másprolongados sean los periodos decalma esperados en viento y sol may-ores serán las cantidades de almace-naje necesarias. Son estas calmas lasque definen el costo del 100% de lossistemas FV. Los sistemas con gener-adores sustitutos no necesitan dimen-sionar baterías para cubrir las calmasanticipadas más grandes en el recurso.


Figura 3.1. Estos gráficos muestran las configuraciones de bajo costo para dos servicios

de salud de diferentes tamaños como una función del promedio de la velocidad del viento

y el promedio de insolación. Los costos dados son los costos anualizados ($US/año) del

sistema del menor costo con los recursos de viento y sol dados. Los resultados asumen

una variación particular de supuestos económicos. Esta mismo variación de información

de velocidad de viento e insolación se usó para todas las opciones y escalas para obtener

varios valores de promedios anuales mostrados. Los resultados intentan mostrar

solamente tendencias generales. FV = fotovoltaicos, GTE = generador de turbina eólica.

7.7

7.0

6.5

6.0

5.5

5.0

4.5

4.0

3.53.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5

0262

2402

m

Velo

cida

d de

l vie

nto

prom

edio

(m/s

)

Costo Anualizado de Energia del Centro de SaludConsumo Anual: 766 kWh

Insolación promedio (kWh/m /dia)2

$530 $530 $530 $530 $530

$560 $560 $560 $560 $560

$590 $590 $590 $590 $590

$630 $630 $630 $630 $595

$650 $650 $650 $630 $595

$710 $710 $690 $630 $595

$795 $750 $690 $630 $595

GTE

GTE y Generado

GTE, FV y Generado

FV

7.7

7.0

6.5

6.0

5.5

5.0

4.5

4.0

3.53.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5

0262

2401

m

Velo

cida

d de

l vie

nto

prom

edio

(m/s

) $205 $200 $194 $194 $186

$215 $210 $205 $197 $186

$234 $218 $213 $197 $186

$250 $231 $213 $197 $186

$261 $231 $213 $197 $186

$261 $231 $213 $197 $186

$261 $231 $213 $197 $186

GTE y FV

FV

Costo Anualizado de Energia de la Posta SanitariaConsumo Anual: 266 kWh

Insolación promedio (kWh/m /dia)2

Algunos de estos puntos seilustran en la Figura 3.1. EstaFigura muestra para una locali-dad particular y serie de costosasumidos, cómo la configuraciónde los sistemas de menor costovaría dependiendo de la fuentesolar y eólica local. La figura 3.1.(superior) muestra los costos desistemas anualizados para uncentro de salud con un prome-dio de carga de 700 Wh por día.La Figura 3.1. (inferior) muestralos costos para una instalaciónmás grande con un promedio decarga de 2 kWh por día.

La Figura 3.2 muestra elrango típico de costos para FV ysistemas de generador de turbinaeólica (GTE) sobre un rango decargas. Cada gráfico muestra dosbandas que reflejan dos nivelesde costos dados de disponibili-dad de recurso. Debido a queestos son sistemas 100% ER elnivel del recurso no es el prome-dio anual, sino más bien elpromedio de los peores meses.Un par de ejemplos clarificaránel uso de los gráficos. La Figura3.2. (superior) muestra que lacapacidad de un sistema FV demanejo de un promedio diariode 0.5 kWh en una localidad conel peor mes de insolación (3horas de sol/día) se espera tenerun costo actual neto de 25 añosentre $US 2.500 y $US 5.000 Lafigura 3.2. (inferior) muestra unsistema GTE que satisface unpromedio de costo diario decarga de 1.0 kWh entre $US4.000 y $US 8.000 en una locali-dad con el peor promedio develocidad de viento de 5 m/s.


Figura 3.2. Estos gráficos muestran el rango de costo típico de la tecnología incluida

(fotovoltaica o turbinas eólicas) para un sistema como una función del promedio de carga diaria.

La disponibilidad de recurso incluida (para viento y para sol) es el mes con la menor

disponibilidad de recurso.

25,000

20,000

15,000

10,000

5,000

00.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

Promedio diario de demanda energia (kWh)

0262

2404

m

Cost

o ne

to p

rese

nte

($)

Costo vs. Capacidad Equipo (GTE)

3.5 m/s viento promedio

5.0 m/s viento promedio

Los valores del recurso son para el mes con menos viento

20,000

15,000

10,000

5,000

00.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

Promedio diario de demanda energia (kWh)

0262

2403

m

Cost

o ne

to p

rese

nte

($)

Costo vs. Capacidad Equipo (FV)

Los valores del recurso son para el mes de menos sol

3.0 kWh/m2 /dia

4.5 kWh/m2/dia

Consideraciones del GeneradorPara cargas mayores (por encima de 1

kWh/día) una gran decisión es si se usa o no ungenerador fósil. Finalmente esta decisión depen-derá de un análisis de la localidad en cuestión. Lasgrandes ventajas del generador fósil son su capaci-dad de proporcionar energía sobre la demanda. Ladesventaja de los generadores su alto costo deoperación debido al combustible y al manten-imiento. La provisión de combustible y el manten-imiento a sitios remotos es a menudo problemático.La Figura 3.3. muestra el costo presente neto (CPN)

de 25 años de un generadora diesel de 2.5 kWh comouna función de la cargapromedio diaria y el prome-dio de funcionamientodiario. La figura muestraclaramente que es el númerode horas que opera lo queconduce al costo del uso deun generador. Si el númerode horas de funcionamientoes bajo, los generadorespueden ser fuentes deenergía competitivas. Con-forme aumentan las horas defuncionamiento, los costossuben. Si las cargas consistende cosas tales como luces ybombas de agua que funcio-nan sólo unas cuantas horaspor día, entonces todo elcosto del sistema puede sercompetitivo.

Si el generador funcionamás de unas cuantas horas aldía, se necesita otra solución.Una posible solución es usarun sistema de generador-batería. Cuando el gener-ador funciona, carga unbanco de batería que se uti-liza la mayor parte deltiempo. Los ahorros dereducir el tiempo de fun-

cionamiento del generador cubre con creces las pér-didas de conversión causadas por la energíacicleado a través de la batería.

La otra solución es combinar el generador conpaneles FV, turbinas eólicas, o ambos. Los compo-nentes de la ER minimizan el tiempo de fun-cionamiento del generador, manteniendo a unmínimo los costos de operación. El generador elim-ina la necesidad de sobredimensionar los compo-nentes de la ER y así reduce los costos del capital.


Figura 3.3. Este gráfico muestra el costo presente neto de 25 años del uso de un generador diesel.

Las dos variables son el promedio diario del costo (kWh/día) y las horas de funcionamiento diario.

Note que los costos solamente varían ligeramente con la carga, pero sube rápidamente con el

aumento de las horas de funcionamiento.

$30,000

$25,000

$20,000

$15,000

$10,000

$5,000

$00.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

Promedio diario de demanda energia (kWh/dia)

0262

2405

m

Cost

o ne

to p

rese

nte

(25

años

)

Costo de Sistema Diesel

24 horas de funcionamiento diario






CAPITULO 4:CONSIDERACIONESINSTITUCIONALES

Introducción del CapítuloAunque por lo general se centra en varios temas

institucionales, organizacionales y sociales quedeberán dirigirse antes de iniciar un proyecto degran escala, la mayor parte de la información eneste capítulo es también aplicable a los proyectos demenor escala. La última parte de este capítulo dis-cute las ventajas y desventajas de varios tipos decombinaciones del sector público y privado cuandose implementa un plan de electrificación de unaClínica de Salud.

Los temas generales de costo y seguridad sonlos más importantes en la mente de los responsablespara los servicios de salud. La tecnología ya no es labarrera para realizar los beneficios de las tec-

nologías de la ER. Como están integradas las tec-nologías institucionalmente es otra frontera. Losaspectos institucionales de política, planificación,administración, financiamiento, infraestructura deservicio, participación de la comunidad y la inter-fase del usuario son críticos para el uso exitoso decualquier tecnología elegida.

Consideraciones Generales

Política y CompromisoUn marco de la política nacional es la clave para

la integración de la ER en la electrificación de laClínica de Salud. Sin una política establecida almayor nivel y el compromiso a todo otro nivel seesfuerza para implementar que las tecnologías deER funcionen a gran riesgo de fallas. Muchos profe-sionales de la salud responsables de la asignaciónde recursos humanos y financieros para los progra-mas de salud pública ven las tecnologías de la ERcomo tecnologías experimentales costosas con unahistoria de fallas. Ellos no deben estar conscientes


Figura 4.1. Cursos regulares de entrenamiento de técnicos, tales como este en Perú, mejora la experiencia y el

conocimiento. Es esencial la infraestructura de un servicio calificado y capaz para apoyar los sistemas de

energía renovable en el campo

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de los beneficios de la aplicación exitosa. La promo-ción del desarrollo de la ER deberá estar acom-pañada de la eliminación de barreras tales como losaranceles de importación y subsidios para laenergía de combustibles fósiles.

El asociarse ofrece la posibilidad de compartirlos recursos, costos y beneficios. La colaboracióncon otros sectores de la comunidad tales como edu-cación y agricultura es beneficioso para la misión delos programas de salud pública. Similares necesi-dades como la luz para la educación y seguro sum-inistro de agua para la comunidad puedencompartir el mismo servicio y compartir los costos.La colaboración entre las entidades pública y pri-vadas deberán buscar mantener el apoyo de saludpública con los servicios comerciales privados.

La toma de decisiones y laAdministración

En algunos casos los sistemas de ER fallaron ensu confiabilidad. Estas experiencia a menudo handejado la percepción de que la ER es más costosa yque requiere experiencia especializada yconocimiento. Sin las normas de calidad y el servi-cio adecuado estas fallas se pueden repetir. Laselección y la adquisición de los sistemas de calidady servicio deben basarse en estándares de

aceptación y control de calidad. Deben asignarsepara logística, servicio y mantenimiento.

El servicio de calidad más alta es el argumentomás fuerte para la integración de la ER en la aten-ción médica. El análisis de costo generalmente sebasa en el costo inicial. El análisis de los CCV puedeser un argumento favorable para la elección de laenergía renovable, pero no es determinante.

Infraestructura de ServicioAunque las tecnologías sean maduras falta una

industria de servicio confiable bien desarrolladopara instalar, mantener y reparar sistemas en elcampo. Esta infraestructura puede desarrollar cos-tos más efectivos mediante una asociación con otrosservicios humanos del sector para compartir loscostos.

Los diseñadores de sistemas y los técnicos delcampo deben recibir entrenamiento regular e infor-mación para mantener conocimiento actual y expe-riencias. Debe haber suficiente pago por susservicios para mantenerlos preparados ydisponibles. Debe disponerse de partes de repuesto.Los usuarios del sistema deben estar conscientesdel adecuado funcionamiento y cuidado con el sis-tema. El entrenamiento debe ser adecuado y regu-lar.

Financiamiento y Generación de IngresoLa disponibilidad de financiamiento para la

compra de equipo pondrá los beneficios de la tec-nología de la ER dentro del alcance de los que máslo necesitan. Los gobierno nacionales y losdonantes internacionales han proporcionado signi-ficativos fondos de capital para la electrificación declínicas con resultados marginales. La falta de fon-dos de operación para mantenimiento y reparaciónpronto lo convierten al equipo inutilizable.

Hay numeroso ejemplos de fondos de créditoque giran para soportar empresas del uso produc-tivo y permitir a los individuos adquirir sistemas dealumbrado solar como un medio de electrificaciónrural. Los principios de estos logros deberán apli-carse a los servicios de salud basados en la comu-nidad y en empresas. Las estrategias para generaringreso al nivel local puede permitir recuperar losfondos de alquiler y proporcionar fondos deoperación para mantener el equipo.


Figura 4.2. Técnicos instalan módulos fotovoltaico

en una clínica de villa en Bengala Occidental, India.Ji

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4

Comunidad y CulturaLas dinámicas dentro de la comunidad juegan

un papel importante en hacer o romper el éxito deun proyecto. La comunidad y sus individuospueden apoyar, ignorar, abandonar o inclusodestruir el sistema. Los sistemas y servicios propor-cionados deben ser en el lenguaje apropiado y en elnivel de educación para ser comprendidos.

ConfiguracionesInstitucionales

Pueden considerarse una variedad de configu-raciones institucionales para la integración deenergías renovables dentro de la atención de saludpública. Todas las configuraciones que sean másapropiadas para un determinado país, los factorespara aclarar incluyen:

• Política

• Administración del proyecto

• Financiamiento

• Entrenamiento y asistencia técnica

• Diseño del sistema

• Instalación de los sistemas

• Mantenimiento y reparación

• Control de calidad

Las configuraciones que se han usado incluyenuna variedad de arreglos públicos y privados. Hayventajas y desventajas para cada uno.

Administración e ImplementaciónGubernametal

En esta configuración institucional el ministeriode salud del gobierno lleva a cabo todos los aspec-tos de planificación, diseño del sistema, instalación,mantenimiento y reparación de los sistemas de ER.

Ventajas :• El programa nacional de salud tienen unainfraestructura establecida de planificación, admin-istración, apoyo técnico y logístico a centros desalud rurales. Esta infraestructuras existentespueden adaptarse a los sistemas de ER.

• Los programas en escala nacional pueden ser losuficientemente grandes para tener masas críticassuficientes para desarrollar y apoyar unainfraestructura de servicio.

Desventajas• Las burocracias del gobierno a menudo son inefi-cientes en el suministro de servicios. Los procesosburocráticos generalmente son lentos, particular-mente cuando intervienen compras y gastos de via-jes para instalación, mantenimiento y reparación.

• El personal técnico generalmente es insuficienteen número para acomodar las necesidades detodas las regiones del país.

• Los técnicos del ministerio de salud puedenfamiliarizarse con los sistemas de atención dela salud, pero necesitarán entrenamiento en lainstalación, mantenimiento y reparación de lossistemas de ER. Ellos a menudo carecen deherramientas adecuadas y recursos.

Administración Gubernamental eImplementación por ContratistaPrivado

En esta configuración institucional el min-isterio gubernamental planifica los programaspara utilizar ER y los temas necesarios y losasuntos solicitados por licitación para propor-cionar equipo y servicios. El contratista pro-porciona equipo al mismo tiempo que losservicios de instalación. El contratista puede


Figura 4.3. Un curso de técnicos fotovoltaicos completa la lista de

comprobación de la instalación final antes de encargar un

refrigerador/congelador en la clínica de la comunidad de Mulukuku,

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4

proporcionar servicios de mantenimiento yreparación según un acuerdo de servicios. Alterna-tivamente el ministro de salud puede aceptar aquel-las responsabilidades una vez que se completa yacepta la instalación.

Ventajas• Los contratistas privados en el negocio de venta einstalación de sistemas de energía renovable, gen-eralmente están equipados con el conocimiento,experiencia y herramientas para proporcionar elservicio requerido conforme se necesita en una basecontractual.

• Un ministro de salud puede estar mejorpreparado para establecer la visión de trabajo eimplementación de administración que pararealizar realmente el trabajo con su propio personal

Desventajas• Si no existen especificaciones claras para laadquisición de equipo, los licitadores proponen sis-temas con especificaciones que varían. Esto hacedifícil evaluar y seleccionar las propuestas conatributos desiguales

• Muchos procesos de adquisición burocráticosautomáticamente seleccionan al licitador menor sinconsiderar las diferencias significativas en la cali-dad relativa de las propuestas presentadas.

• A menudo hay falta de Normas de Aceptaciónpara la calidad de instalación en el campo. Lasinstalaciones deficientes tienen una alta tasa de fal-las, presenta un peligro de confiabilidad para losservicios de salud y resulta mayor costo de manten-imiento y reparación.

• Los contratistas privados no siempre son compe-tentes para instalar sistemas profesionalmente en elcampo. A menudo necesitan de entrenamiento téc-nico.

• Los contratistas privados no están familiarizadoscon las necesidades específicas de los sistemas deatención médica.

• El entrenamiento de los usuarios a menudo seolvida o es incompleto.

La Administración y la Implementaciónpor Organizaciones NoGubernamentales

Muchas organizaciones no gubernamentales(ONGs) proporcionan servicios de atención médicaen las comunidades rurales. En esta configuración,la ONG adquiere, posee, opera, mantiene y reparalos sistemas por su propia cuenta.

Ventajas• Las ONGs a menudo funcionan por individuoscomprometidos y motivados que operan eficiente-mente y efectivamente con presupuesto limitado.La toma de decisiones y la implementación de losproyectos es generalmente menos burocrático quepor un proceso gubernamental.

• La ONG generalmente tiene fuertes relacionescomunitarias. Como resultado, pueden ser real-mente más capaces de generar ayuda comunitariay participación así como colaborará con otros sec-tores de servicios tales como educación, agriculturay empresas.

Desventajas • Las ONGs generalmente operan programas paraun limitado número de establecimientos que ellosmismos operan y mantienen. Esta escala de progra-mas no brinda a sí misma para soportar significati-vamente de una infraestructura de serviciocomercial.

• Las ONGs generalmente no tienen elconocimiento técnico especializado o experienciapara implementar tecnologías de ER sin asistenciatécnica.

• Las pequeñas ONGs a menudo tienen problemasde flujo de fondos.


CAPITULO 5:ESTUDIOS DE CASOS

Introducción del capituloEste capítulo presenta cinco estudios de casos,

tres de los cuales son el resultado de las visitas yobservaciones directas de uno de los autores (KenOlson). Cada estudio de caso resalta diferentesaspectos de la electrificación de la Clínica de Salud.Combinados, los estudios de casos proporcionanvaliosas lecciones que pueden usarse para perfec-cionar los futuros proyectos de electrificación deCentros de salud.

Estudio del Caso # 1—Fotovoltaicos para laInmunización: Experiencia enAfricaFuentes: Organización Mundial de la Salud. (1996)"Energía Solar y la Atención Médica Rural". OMSFact Sheet N132 Ginebra Suiza. Disponible enhttp://www/who.int/inf-fs/en/fact132.html.

Organización Mundial de la Salud. Informe de 1991Consulta Técnica, Casa Blanca, Marruecos. PedidoNo. WHO/EPI/LHIS/92.1 Ginebra, Suiza.

El Programa de la Cadena FríaLa Cadena Fría es un sistema de gente y equipo

presente en casi todos los países, que intentan man-tener las vacunas a las adecuadas temperaturasconforme se distribuyen desde el fabricante hastalas localidades donde se administran. La falla de laseguridad de refrigeración dentro de un rangoespecífico de temperatura desde el punto de fabri-cación hasta el punto de uso es crítica para la misiónde la Cadena Fría.

La refrigeración de absorción que funciona conpropano o kerosene ha sido el método más comúnde preservar las vacunas en Clínica de Salud noelectrificadas. También ha sido el punto más débilde la Cadena de Frío en términos de confiabilidad.Los refrigeradores de compresión ahora están reem-plazando a las unidades de absorción debido a sumayor confiabilidad y a su mejor control de temper-atura. Las experiencias con refrigeradores/conge-

ladores de vacunas FV en Africa fueron evaluadaspor la OMS y reportadas en noviembre de 1991 aTechnet Consulation. Las conclusiones y leccionesaprendidas entonces son todavía de significado hoydía. Las recomendaciones emergentes de la evalu-ación han conformado políticas y programas para elaumento del uso de energía solar en la atenciónmédica rural.

Las primeras experiencias con unidades de ali-mentación FV mostraban mucha mayor confíabili-dad conforme se comparaba con las unidades degas. El tiempo promedio entre las fallas de losrefrigeradores de vacunas FV fue de 2.6 años enUganda y 4 años en Gambia, ambas mucho másbajas de lo que podría haberse conseguido conmejor mantenimiento básico por el personal desalud.

La falla promedio de los refrigeradores akeroseno fue mucho más alto. En Mali, los refriger-adores a keroseno excedieron los 8°C (46°F) elgrado máximo de temperatura un promedio del20% del tiempo. Las temperatura a menudo fuerontan altas como 25°C (77°F). El control de temper-atura de las unidades de keroseno es muy mala enclimas con rangos de alta temperatura diurna y par-ticularmente en climas con temperaturas del mediodía de 35°C (95°F).

La evaluación económica demostró que los cos-tos a largo plazo de las unidades a gas eran menosque las unidades FV. El mayor costo de las unidadesFV fueron principalmente causados por la necesi-dad de traer técnicos con experiencia a las áreasremotas para instalación, mantenimiento yreparación. Había pocos técnicos bastante experi-mentados en aplicaciones FV. La OMS concluyóque para las Clínica de Salud remotas con dificul-tades de acceso, el mayor grado de confiabilidad dela unidades FV, justificaba su mayor costo inicial.Adicionalmente, la OMS concluyó que los costos deoperación de las unidades de compresión podríanreducirse con entrenamiento adecuado y costosdistribuidos con otras aplicaciones.

Desde 1991, el costo de los equipos FV han dis-minuido y en programas de entrenamiento decampo han aumentado las experiencias locales y elconocimiento, por lo tanto rebajando los costos deservicio e instalación. Una posterior reducción enestos costos de servicio puede lograrse compar-tiendo con otros sectores, tales como electrificación


rural para aplicaciones comerciales, agrícolas y resi-denciales.

En resumen la evaluación de la energía solarusada en la Cadena Fría en Africa concluyó que larefrigeración de vacunas FV mejoró la confiabilidada largo plazo de la Cadena Fría incrementando eltiempo promedio entre fallas. Los refrigeradores FVtambién permitieron una colocación más estratég-ica en áreas remotas y por lo tanto eran capaces deservir una área más amplia y mayor población.

También se concluyó que no había necesidad demejorar el servicio y mantenimiento. Los costos deservicio deberán ser más ampliamente compartidoscon otras aplicaciones de energía solar distintas delos servicios de salud. La electricidad generada porel sol tiene el potencial de generar ingresos a travésde servicios de video de la comunidad, bombeo deagua, alumbrado y otros servicios a la comunidad

Basada en la evaluación de 1991, las recomenda-ciones de la OMS convocaron al desarrollo de losiguiente:

• Guías para los países que desean considerarcomo una opción la refrigeración alimentada porFV

• El criterio para el desarrollo, implementación yevaluación de otras tecnologías solares para la aten-ción de la salud primaria.

• Especificaciones para los componentes de los sis-temas de refrigeración alimentadas por FV

• Mejoramiento de las garantías de losfabricantes

Después de la evaluación de 1991 larefrigeración por FV fue introducida másagresivamente en la Cadena Fría. Como en1993 los 54 centros de salud de Gambiareemplazaron las unidades de keroseno ygas con unidades FV. Algunos centros tam-bién fueron provistos con alumbrado yebullición de agua solar. En Zaire y enUganda el 38% y 17% respectivamente delos refrigeradores de vacunas estabanmovidas por FV. En Kenia solamente unapequeña porción de las 1500 unidades deCentros de salud rurales estaban usando

refrigeración solar hasta 1991 cuando una severainterrupción de gas interrumpió el suministro decombustible y malogró los servicios de inmu-nización en siete distritos del país. Desde entoncesKenia ha empezado a expandir el uso de refriger-adores de vacunas alimentadas por FV. En Zaire,una Clínica de Salud generó el 36% de sus costosdel programas de inmunización en el distrito através de teatro de video por FV y servicios de car-gado de baterías.

Otros países han incrementado el uso de refrig-eradores de vacunas FV; el número de refriger-adores en cada país es el siguiente:

Perú 300

Indonesia 400

Zambia 250

Eritrea 200

Mianmar 300

ESTUDIO DEL CASO # 2—Clínica de Salud con EnergíaFV: Chihuahua, Méjico Fuente: Ken Olson, Observaciones personales,noviembre 1997.

Cargas

Refrigeradores de Vacuna del Tipo deCompresión

Un termostato que se coloca a 4°C (39°F) con-trola un compresor de 60-W. El consumo real de


Figura 5.1. Análisis del costo del ciclo de vida de un

refrigerador de vacunas FV.

0252

3306

m

Distribución de costos de ciclo-de-vida para un refigerador solar típicoRango de costos totales $3.500 - $4.500 (US$)

Serie de paneles FV28%

Accesorios11%

Baterías24%

Refrigerador37%

energía se determina por un número de variablestales como la temperatura del aire del ambiente ydel empleo. El sistema se diseñó en este caso paraun consumo de energía de 0.44 kWh/día que launidad consumirá mientras se mantenga la temper-atura de la vacuna dentro del rango de 0°C-8°C(32°F-39°F) y el congelado de 2.2 kg de bloques dehielo en una temperatura del aire del ambiente en laClínica de Salud de 32°C (90°F) Estas son las condi-ciones bajo las que la OMS prueba la unidad paraaprobar por la conservación de la vacuna

Datos de RefrigeradorFabricación/ Sunfrost RFVBModelo #: Refrigerador/Congelador

Tipo : Tipo de Compresión funciona con electricidad de 12 V CC

Almacenamiento de vacunas Capacidad : 17.5 litros

Congelador 2.8 Kg @ 0°C (32°F) Capacidad : temperatura del aire del

ambiente (@ bajo consumo de energía)

Refrigerante : 134 amperios (A)

Este refrigerador fue probado por los serviciode prueba de la Cámara Ambiental en Cali, Colom-bia que probó los refrigeradores de vacunas paradeterminar si cumplían con las normas de fun-cionamiento de la OMS. Todas las unidades quecumplieron con las normas de la OMS fuerondescritas en la referencia 8.

Tubos de Luz FluorescentePara luces de 20-W se estimó 3 horas por día.

Estos son tubos estándares ya disponibles en elárea. La resistencia es una resistencia magnéticaestándar. No hay reflectores o lentes equipadoscon el artefacto. El consumo de 20-W fijado para elartefacto no incluye el consumo de energía para laresistencia que generalmente se estima en 2W. Elpromedio diario de consumo de energía en treshoras de uso por día por aparato se calcula en:

Dos artefactos x 22 W cada uno x 3 horas/día = 132Wh/día (0.132 kWh/día)

Total promedio carga por día = 0.572 kWh/día

Especificaciones de los Sistemas FV

Conjunto FV159 W (pico)producirán un estimado de 0.588

kWh/día en el mes de menos sol

Se montaron tres paneles policristalinos FV de53-W en un polo próximo a la Clínica de Saluddonde se han inclinado en un ángulo igual a la lati-tud (30° norte) y sin sombra desde las 8 A.M. hastalas 4 P.M. el año redondo. Cada panel producirá3.08 A en pleno sol, o 9.24 A para los tres juntos. Elclima en Chihuahua recibe la menor cantidad de soldurante los meses de diciembre cuando los panelesestarán expuestos al equivalente de un promediodiario de 5.3 horas de pleno sol. Los paneles car-garán baterías de 12 voltios con 49 A-hs/día. Lacarga total se estimó en 0.52 kWh/día.

Durante cada uno de los meses del año cuandohay más sol, los paneles producirán más energía dela requerida por el refrigerador de vacunas y lasluces alimentados por FV.

BateríasCuatro baterías de plomo de ciclo profundo

ajustadas a 220 A-hr a6 V fueron configuradas a 440A-hr a 12V. Como este tipo de baterías están dis-eñadas para descargarse no más del 80% de sucapacidad fijada, se disponen de 352 A-hs para elalmacenaje de energía.

ControlUna serie de controladores tipo FV protege las

baterías del sobrecargado. El controlador está fijadoa 20 A, que es más que suficiente para manejar los9.24 A producidos por el conjunto FV. Esto dejaalgún espacio para paneles adicionales en el futurosi se desea.


Tabla 5.2 Consumo de energía de unRefrigerador de Vacunas Sunfrost

(kWh/día)

Refrigerador Congelador

Temperatura ambiente 32°C 43°C

Consumo diario de energía (kWh)

Con congeladora de hielo 0.44 0.59

Sin congeladora de hielo 0.30 0.38

Experiencia ActualizadaEl sistema ha mantenido temperaturas estables

de vacunas desde el día en que se instalaron.

Después de dos años, sin embargo, se obser-varon en la inspección que las baterías necesitabanagua destilada. El personal de la Clínica de Saludno estaba consciente de la necesidad de mantener elnivel del electrolito en las baterías con agua desti-lada. Sin el debido mantenimiento, este sistemapodría fallar ocasionando el reemplazo de lasbaterías. Con el adecuado mantenimiento se antic-ipa una operación de 20 años o más, reemplazandobaterías cada 5 años.

Estudio del Caso # 3 — 300Centros de salud Energizadoscon Fotovoltaicos : ProgramaNacional de PerúFuente: Ken Olson, observaciones personales 1995-1996

IntroducciónEn el Perú, en 1995 se estableció un programa

nacional para conservar vacunas usando refriger-adores FV. Hasta la fecha han sido instalados untotal de 300 refrigeradores/congeladores de vacu-nas FV.

El programas nacional está administrado anivel nacional por el Ministerio de Salud, conayuda técnica de la Organización de la Salud PanAmericana. La administración del programasincluye la planificación, la adquisición, entre-namiento, implementación y evaluación. Estasactividades requieren coordinación en los nivelesnacionales, regionales y locales.

Inicialmente había poca o ninguna experienciacon las tecnologías FV en el sector de salud delPerú. Había una gran necesidad de mejorar lacobertura de inmunización, que requiere unamayor calidad de preservación de las vacunas, par-ticularmente a nivel local. Los técnicos entrenadosen cada región comprenden bien la refrigeración decompresión, pero no tienen experiencia en tec-nología FV.

PlanificaiónLa planificación para el reemplazo de refriger-

adores de vacunas con FV estaba basada en la grannecesidad de mejorar la confiabilidad de los pro-gramas de inmunización. La información es contin-uamente recogida y revisada con respecto a lapoblación demográfica, incidentes de los casos depolio, sarampión, tuberculosis, difteria y otrasenfermedades, así como una cobertura de inmu-nización. Se identificaron las áreas problemáticascon respecto a la debilidad en los programas deinmunización y el costo de ayuda logística. Estaevaluación de necesidades en el sector de salud pro-porcionó las bases para la selección de lugares parala instalación de refrigeradores de vacunas ener-gizadas con FV.

AdquisiciónSe identificaron las especificaciones del sistema

basadas en las recomendaciones de la OMS y seproporcionaron las bases para tres adquisicionesconsistentes en 48 unidades en 1995, 118 unidadesen 1996 y 50 unidades en 1997. Las adquisicionesprevias y subsecuentes hacen el número total deinstalaciones en el Perú de 300 refrigeradores instal-ados con FV.

Programa de EntrenamientoSe llevó a cabo un programa de entrenamiento

para 15 técnicos familiarizados con los programasde Cadena Fría. El programa consistía en instala-


Figura 5.2. Bloque diagrama del sistema

0262

2410

m

+–

+

PaneleFV

12 V

–

+

PaneleFV

12 V

–

+

PaneleFV

12 V

–

+Batería6 V

–

+Batería6 V

–

+Batería6 V

–

+Batería6 V

–

Controlador

Refrigador

Interruptor dedesconexion

Fuente: Ken Olson

ciones de laboratorio de clases y campo para elpropósito de entrenar técnicos a instalar, mantener,localizar problemas y reparar refrigeradores/con-geladores de vacunas energizadas con FV. El per-sonal de administración también participó paraaprender los efectos del equipo FV y la logísticarequerida para el programa.

Los técnicos instalaron tres sistemas durante elcurso, de modo que cada uno podía ganar experien-cia práctica de campo en instalación. Cada técnicotambién aprendió los requerimientos logísticos deestar preparados para completar exitosamente unainstalación en una localidad remota. Aprendieroncómo evaluar la insolación en cada lugar y comocumplir los requisitos de aceptación para una insta-lación confiable. Los técnicos también aprendierona entrenar al personal de salud en la operación ade-cuada y el mantenimiento del sistema.

Los participantes del curso debieron pasar unaserie de competencias y exámenes así como unmínimo requerido de pruebas de demostración deaptitud para pasar exitosamente el curso. La con-clusión del curso les calificó para trabajar con unatécnica experimentada en instalaciones de camposiendo calificados para completar una instalaciónpor su cuenta.

Estudio del Caso # 4 —Fotovoltaicos para la Salud:Una propuesta IntegradaFuente: Dierolf, Carlos F., Celis Geovanny;"Energía solar para la Salud" Un Enfoque Integrado:Segundo informe de Progreso, cubriendo el PeriodoNoviembre, 1995-Mayo, 1996; Remitido como requisito parcial de acuerdo para el desarrollo detrabajo Reg. Archivo.Epi/19/181/1.95.10; Cali, Junio 15, 1996.

Localidad: Chocó, Colombia, Sudamérica, 1995.

Socios: Organización Mundial de la Salud/Organi-zación de la Salud Pan Americana/Gobierno deHolanda

Metas• Mejorar los servicios de salud con el uso de tec-nología fotovoltaica.

• Hacer los sistemas fotovoltaicos sostenibles con laparticipación de la comunidad

• Demostrar la factibilidad de la electrificaciónrural en los servicios de salud rurales.

Objetivos• Generar el ingreso de la comu-nidad para apoyar los servicios desalud

– Micro empresas basadas en la comunidad para generar ingreso

– Ingreso para apoyar las operaciones y mantenimiento

• Establecer un consejo comuni-tario

• Proporcionar entrenamiento

– Entrenamiento técnico para mantener los sistemas de energía solar

– Entrenamiento de micro empresa


Figura 5.3. Técnicos instalan paneles fotovoltaicos en el techo de la

Clínica El Molino, cerca de Trujillo, Perú.

Ken

Ols

on, S

EI/

PIX

0649

8

ResumenCuatro comunidades rurales remotas en la

provincia de Chocó en la costa del Pacífico enColombia utilizan los sistemas FV para propor-cionar servicios de atención médica, refrigeraciónde vacunas, alumbrado, comunicaciones y aplica-ciones médicas.

Cada una de las cuatro comunidadesestablecieron consejos comunitarios para crearmicro empresas para generar fondos de manten-imiento de los sistemas FV. Los consejos comunitar-ios recibieron sistemas FV para energizar microempresas incluyendo cuatro teatros de video, dosestaciones de cargado de baterías y la venta de lin-ternas energizadas por FV. Cuatro iglesias tambiénrecibieron sistemas de iluminación. Dos técnicosfueron seleccionados de cada comunidad y fueronentrenados en instalación, localización de proble-mas, mantenimiento y reparación de sistemas.

Especificación de Sistemas FV(Docordo)1. Refrigerador/congelador de vacunas

• Cinco módulos 55-W FV

• Baterías de ciclo profundo, de plomo de 200 A-hr

• Un control FV

2. Cargas de sistemas de Centros de salud

• Siete lámparas fluorescentes de 20 W CC parasala de emergencias, sala de entrega, laboratorio,pediatra, enfermera, sala de hombres y sala demujeres

• Radio de onda corta

• Nebulizador

• Receptáculo CC

• Centrifugadora (AC)

• Lámpara de microscopio

• Cinco módulos 55-W FV

• Cuatro baterías de 6-V, 159 A-h (300 A-h a12V)

• Control FV (capacidad 20 A a12V)

• Un inversor de 140 W (12 V CC a 120 VAC)

3. Casa para doctor

• Cinco lámparas fluorescentes de 20-W

• Un módulo de 53 W FV

• Una batería de ácido-plomo de ciclo profundo de50 A-hr

• Un receptáculo para televisor o radio de 12 V

4. Teatro video

• Un TV (19" color)

• Un VCR

• Dos lámparas fluorescentes de 20 W

• Dos módulos e 50-W FV

• Dos baterías de 50 A-h (100 A-h a 12 V)

• Un controlador FV

• Un inversor de 300 W

Conclusiones• El ingreso generado por cada una de las comu-nidades para las operaciones y mantenimiento enlos centros de salud durante el periodo de nuevemeses de diciembre a abril de 1995 fue el siguiente:

– Docordo $US 420 – Guinea $US 655

– Noanama $US 335 – Orupa $US 496

• El proyecto fue bien recibido por cada una de lascomunidades y las instituciones de salud. No hubo,sin embargo, participación activa de las autoridadeslocales

• Los servicios de salud rurales fueron mejoradospor los sistemas FV

– Se incrementó la cobertura de vacunas

– El diagnóstico de malaria fue más rápido

– Las comnunicaciones de emergencia fueron efectivas

– El alumbrado mejoró la calidad de visitas nocturnas de los centros de salud

– El alumbrado mejoró la calidad de las residencias del personal

– Se mejoró la educación de salud

– Hubo reducción en los accidentes de lámparas de keroseno en los hogares

• La participación de la comunidad fue efectiva enla generación de fondos para el mantenimiento delos sistemas FV para la atención médica


• Los consejos de la comunidad necesitan asistenciacon lo siguiente:

– Experiencia administrativa

– Conocimiento del mercado para FV

– Relación directa con los dsitribuidores

– Establecimiento de un programas de crédito financiero para expandir el mercado de los sistemas FV

• La futura toma de estos éxitos en gran escaladependerá del financiamiento innovador, de lainversión, y del desarrollo del mercado privadopara la energía.

ESTUDIO DELCASO # 5 —República DominicanaFuente: Ken Olson, Observaciones personales1994-1996.

Visión GeneralUn programa nacional para integrar la tec-

nología de FV en el sector de salud de la RepúblicaDominicana ofrece lecciones importantes paraaprender.

La comunidad Europea Donó $US 1.000.000 algobierno de la República Dominicana con elpropósito de electrificar Centros de salud con sis-temas de refrigeradores de vacunas con energía FVy alumbrado.

Especificación del SistemaCada Clínica de Salud fue diseñada para recibir

el mismo sistema consistente de refrigerador devacunas y cuatro luces. Cada sistema fue provistode seis paneles FV de 50 W, cuatro baterías deplomo de ciclo profundo y un controlador. Cadasistema cuesta $US 6.000

Planificación e ImplementaciónEl plan inicial fue llevar a cabo un programas

piloto de 20 sistemas y evaluar las experienciasantes de completar el balance del proyecto.Ninguna evaluación se realizó a la conclusión de lafase piloto y se instalaron un total de 164 sistemas.Después de un año, se observó que había un altoíndice de fallas en los sistemas instalados. Una eval-uación subsecuente reveló que después de un año

de servicio, el 25% de los sistemas fallaron en sufuncionamiento y el 60% necesitó reparación, prin-cipalmente reemplazo de baterías. Quince porciento de los sistemas funcionaron sin problemas.

Se cometieron muchos errores que podían evi-tarse si se hubiera realizado una evaluación de lafase piloto.

• El refrigerador elegido fue muy ineficiente. Fueun modelo doméstico adaptado para operar con 12V. No hubo un refrigerador de vacunas aprobado yconsumió más energía de la que los paneles podíanproducir en la mayoría de los climas.

• Cada sistema fue diseñado identicamente sinconsiderar la disponibilidad de insolación en cadaclima.

• Los que instalaron los sistemas fueron gente sinexperiencia y sin entrenamiento.

• Algunos sistemas tuvieron insuficiente dimen-sionamiento del cable resultando una caída exce-siva de voltaje en el sistema.

• Los sistemas fueron localizados en centros desalud que eran electrificadas y que no eran remotas.

Lecciones Aprendidas Como resultado de la evaluación se recomendó

que:

• Se desarrollen normas para la localización, dis-eño, adquisición y servicios de los sistemas FV

• Se establezca un programas de entrenamientopara certificar diseñadores de sistemas, instaladoresy usuarios.

• Deben asignarse fondos para el mantenimientoregular

• Debe establecerse un programa de manten-imiento


CAPITULO 6: LECCIONESAPRENDIDAS

Introducción al CapítuloSe han aprendido muchas lecciones de las

pasadas experiencias. Las lecciones aprendidas sonun valioso recurso para futuros éxitos. Estas experi-encias se aplican a todos los niveles: institucional,operacional, diseño del sistema, tecnología y desar-rollo.

Institucional• Debe apoyarse con voluntad política y compro-miso un marco de trabajo político para integrar losrecursos de ER en atención de la salud pública.

• Las percepciones son a menudo inexactas oexageradas. Las malas percepciones comunes sonque los sistemas de energía renovable son inaccesi-bles, una tecnología futura o que no requiere man-tenimiento.

• Los programas financiados por donadores amenudo fallan por falta de fondos de operación yde infraestructura de servicio local.

• Las infraestructuras de servicios locales exis-tentes pueden adaptarse para proporcionar man-tenimiento de rutina y reparación oportuna.

• Es esencial la organización basada en la comu-nidad que ofrece credibilidad para el éxito delproyecto.

• Los costos de evaluación basados sólo en los cos-tos iniciales desalientan la elección de los recursosde ER

• Los análisis de costos a menudo no consideran lasmejoras del servicio (parcial vs. 24 horas).

• Existen beneficios de gran potencial de coop-eración con otros sectores de servicios humanostales como educación, agricultura, suministroseguro de agua, desarrollo económico y comunica-ciones. Estos vínculos necesitan desarrollarse.

• El suministro de energía en la comunidad localpuede generar ingresos para apoyar los gastos deoperación

• El suministro de energía es necesario en la comu-nidad local y la capacidad económica para apoyaruna infraestructura de servicio comercial.

Operacional• La falta de mantenimiento es común y ocasionafallas de sistema.

• La falta de normas de instalación y de aceptaciónocasiona fallas del sistema.

• Los usuarios a menudo no están conscientes de laadecuada operación y limitaciones de los sistemas.La medición a menudo no es entendida o es confusapara el usuario.

• El entrenamiento debe ser total y continuo.

• La logística a menudo no es entendida y muyburocrática.

• A menudo hay una falta de partes de repuestos,particularmente con partes especiales.

• Los sistemas deben suministrarse tan completoscomo sea posible.

• Los proyectos piloto deben ser replicables y uti-lizar tecnologías probadas.

• Los proyectos piloto deben ser a una escala mane-jable para que se puedan implementar.

• Los proyectos piloto deben monitorearse y evalu-arse antes de la implementación de los proyectos aplena escala normal.

Diseño del Sistema• La falta de normas de adquisición conduce a con-fusión por parte de distribuidores y a menudoresulta a menos costo la opción menos adecuada.

• La mayor eficiencia significa menores costos.

• Los sistemas de energía deberán integrarse conaplicaciones de uso final.

• Los sistemas/aplicaciones de energía deben tenerel menor costo, la mayor opción de beneficio paracumplir las necesidades de atención médicapública.

• Los sistemas deberán diseñarse y proporcionarsetan completos y detallados como sea posible.

• Los sistemas y equipos deben ir acompañados deadecuados manuales técnicos y para el usuario.


• Un tamaño no les queda a todos. Los sistemasdeben ser diseñados adecuadamente para situa-ciones particulares de lugar.

• La electrónica sofisticada puede ser vulnerable aldaño por rayos.

Necesidades de Tecnología yDesarrollo• Hay necesidad de mayor información confiablede recursos

• Los procesos de implementación pueden requerir(4-5) años para el pleno arranque. Entonces laimplementación es continua.

• La elección debe conducirse mediante las necesi-dades programáticas en lugar de la tecnológica.

• Los planificadores de programas necesitan infor-mación confiable y comprensible que consideren lasopciones de energía.


REFERENCIAS

1. Organización Mundial de la Salud. (1996). "Solar Energy and Rural Health Care: WHO FactSheet N132. Ginebra, Suiza. Disponible enhttp://www.who.int/inf-fs/en/f.ctl32.htinl.

2. Wemer, D.; Sanders, D.; y otros. (19971. The Poli-tics of Primary Heatth Care and Child Survival. HealthWrights, 946 Hamilton Ave., Palo Alto, CA, 94301.

3. Organización Mundial de la Salud. (1997). WorldHealth Report 1997. Ginebra, Suiza. Disponible enhttp:llwww.who.int/whr/1997. whr-e.htm.

4. Organización Mundial de la Salud. (1980). ThePrimary Health Care Worker, De. Rev. Ginebra, Suiza.

5. World Health Report 1997.

6. Gipe, P (1993). Wind Power for Home and Business.Chelsea Green Publishing Company, White RiverJunction, Vermont.

7. Cowen, W.D.; Borchers, M.L.; Eberhard, A.A.Morris, G.J.; and Purcell, C. de V (1992). Remote AreaPower Supply Design Manual. 2 volúmenes, Energyfor Development Reseach Center, Universidad deCiudad del Cabo, Ciudad del Cabo Sud Africa.

8. Organización Mundial de la Salud. (1997). Prod-uct Information Sheets. Pedido No WHO/EPI/I.I-IIS/97.01. Ginebra, Suiza. Las Hojas de Informacióndel Producto fueron producidas por el ProgramaExpandido en Inmunización en colaboración con la División de Suministros de la UNICEF y dos programas de la OMS: el Programa para Infeccionesde Respiración Aguda (ARI) y el Programa deSeguridad de la Sangre (BLS).

BIBLIOGRAFIA

Cabraal, A.; Cosgrove-Davies, M.; and Schaeffer L.(1996). Best Practices for Photovoltaic Household Elec-trification Programs. Documento Técnico # 324 delBanco Mundial. Serie del Departamento Técnicodel Asia Washington, D.C.

Cardinal, J.; Flowers, L.; Taylor, R.; and Weingait, J.(1997). Proceedings of Vitlage Pawer' 97. NREL/CP-440-23409. Laboratorio Nacional de Energía Renov-able. Golden, Colorado.

Cowen, W.D.; Borchers, M.L.; Eberhard, A.A.; Mor-ris, G.J.; and Purcell, C. de V. (1992). Remote AreaPower SuppLy Design Manual. 2 volúmenes, Energíapara el Desarrollo del Centro de Investigación, Uni-versidad de Ciudad del Cabo, Ciudad del Cabo SudAfrica.

Ediciones Cross, B., (1995). The WorLd Directory ofRenewable Energy Suppliers and Services 1995. James& James Sciences Publishers, Ltd., Londres ReinoUnido.

Dierolf, C. F. and Celis G. (1996). "Energía Solar parala Salud: Un Enfoque Integrado": Segundo Informede Progreso, Cubriendo el periodo Noviembre,1995-Mayo,1996; Remitido como requisito parcialde: acuerdo para el desarrollo de trabajoReg.FileEPI/I9/181/1.95.l0; Cali, Colombia,15Junio 1996.

Duffie, J. A., Beckman, W.A. (1991). Solar Engineer-ing of Thermal Processes. 2da Ed., John Wiley & Sons,Inc., Nueva York.

Durand, J.M., Zaffran, M., "Sale of Excess SolarEnergy: a Contribution to the Recurrent Costs ofhumanization Programmes"

Energía Solar Internacional (1998). PhotovoltaicDesign Manual 2da ed., Cajón Postal 715, Carbondale colorado, 81623.

Fowler Solar Electric Inc. (1991). Battery Book forYour PV Home. Worthington, Massachusetts.

Gipe, P. (1993). Wind Power for Home and Busines,Chelsea Green Publishing Company White RiverJunction, Vermont.

Gregory J.; Silveira, S.; Derrick, A.; Conley, P;Allinson, C.; Paish, O. (1997) Financing RenewFinancing Renewable Energy Projects: A Guide for


Development Workers. Publicaciones Técnicas Intermedias, Instituto Ambiental de Londres yEstocolmo 1997.pp.157.

Hankins, M. (1993). Solar Electric Systems for Africa:A Guide for Planning and Installing Solar Electric Sys-tems in Rural Africa. Edición revisada; Consejo deCiencia de la Comunidad Británica & AGROTEC;Londres, Reino Unido y Harare, Zimbabwe.

Hankins, M. (1993). Solar Rural Electrification in theDeveloping World, Four Country Case Studies: Dominican Republic, Kenya, Sri Lanka, Zimbabwe.Fondo para Luz eléctrica Solar; Washington D.C.

Hunter, R. and Elliot, G., ed. (1994). Wind-Diesel Systems: A Guide to the Technologyand it's Implementation. Prensa de la Universidad de Cambridge, Reino Unido.

Independent Development Trust. (1995). "ModelClinics Programme: IDT & United States Depart-ment of Energy;" Ciudad del Cabo Sud Africa.25 pp.

Independent Development Trust. "IDT Electri-fication of Clinics in the RSA." Ciudad del Cabo,Sud Africa. pp. 7.

Jimenez, A. C ,(1998). Optimal Design of Stand AlonePower Systems for Remote Rural Health Facilities. Master's Thesis; Universidad del Estado de Colorado; Fuerte Collins, Colorado.

Laboratorios Nacionales de Sandia. (1995). StandAlone Photovoltaic Systems: A Handbook of Recom-mended Design Practices. Informe # SANDB7-7023,Laboratorios Nacionales de Sandia, Albuquerque,Nuevo Méjico.

McNelis, B.; Derrick, A.; and Starr, M. (1992). SolarPowered Electricity: A Survey af Photavoltaic Power in Developing Countries. Publicaciones TécnicasIntermedias, Londres, Reino Unido.

Nelson, V. (1996). Wind Energy and Wind Turbines.Instituto de Energía alternativa, West Texas A&MUniversity, Canyon, Texas.

Organización Mundial de la Salud. Conclusions andRecommendations on Solar Energy and Health for theWorld Solar Summit, Paris 1993. Pedido NoWHO/EPI/LHIS/93.4Ginebra, Suiza.

Organización Mundial de la Salud. (1996). Integra-tion of Health Care Delivery. Informe Técnico de la

OMS Serie # 861. Pedido No 1100861. Ginebra,Suiza. pp.73.

Organización Mundial de la Salud. (1994). Mainte-nance and Repair of Laboratory, Diagnostic, Imagingand Hospital Equipment. Pedido No 1150423. Gine-bra, Suiza. pp.164.

Organización Mundial de la Salud. (1978). PrimaryHealth Care: A Joint Report by the Director-General ofthe Organización Mundial de la Salud and tke ExecutiveDirector of the United Nations Children's Fund. Presentado en la Conferencia Internacional Sobreatención Médicas Primaria, Alma-Ata, Union deRepublicas Socialistas Sovieticas, 6 al12 de Septiem-bre 1978. Pedido No. 1130001. Ginebra, Suiza.pp. 79.

Organización Mundial de la Salud. (1980). The Primary Health Worker, Rev. Ed. Ginebra, Suiza.

Organización Mundial de la Salud. Product Information Sheets, World Health Organimtion 1997.Pedido No.WHO/EPI/LHIS/97.01.Ginebra,Suiza.

Organización Mundial de la Salud. Report of 1991Technet Consultation, Casablanca, Morocco. PedidoNo. WHO/EPI/LHIS/92.l. Ginebra, Suiza.

Organización Mundial de la Salud. (1997). TechnetConsultation, Manila,12-16 February 1996. Pedido No WHO/EPI/LHIS/97.02.GinebraSuiza.Disponible en web en http:// www·who.int/ gpo-coldchain/technet.html.

Organización Mundial de la Salud 1991. (1996)."Solar Energy and Rural Health Care". WHO FactSheet N132. Ginebra, Suiza. Disponible en web enhttpJ/www·who.int/inf/inf-fs/en/factl32.html.

Organización Mundial de la Salud. (1993). Workingpapers on solar energy and health for the world solarsummit, Paris, 1993. Logística para la Serie de Información de Salud. Pedido no. WHO/EPI/LHIS/ 93.3. Ginebra, Suiza.

Organización Pan Americana de la Salud. TwelfthTechnical Group Meeting on Vaccine-Preventable Dis-eases: Conclusions and Recommendations, GuatemalaCity, Guatemala, 8-12 September 1997. ProgramaEspecial para Vacunas e inmunización.

Wemer D.; Sanders, D.; y otros. The Politics of Pri-mary HeaIth Care and Child Survival. Derechos de laSalud; Palo Alto, California.


Zaffran, M. (coordinador) (1993). Report on SolarEnergy and Health: for the World Solar Summit, ParisI993. Organización Mundial de la Salud ProgramaExpandido para la Inmunización. Pedido no.WHO/EPI/LHIS/932. Ginebra, Suiza.

Zaffran, M. "Solar Refrigeration for the Storage of Vaccines in the Expanded Programme on Immunization in Developing Countries"

GLOSARIO

Altitud—El ángulo entre el horizonte (un planohorizontal) y el sol medido en grados.

Amperio (amp)—Unidad de corriente eléctrica quemide el flujo de electrones por unidad de tiempo

Amperio-Hora (Ah)—La cantidad de energía eléc-trica igual al flujo de corriente de un amperiodurante una hora

Angulo de Incidencia—Angulo que referencia quegolpea la radiación del sol una superficie. Unángulo "normal" de incidencia se refiere a que el solgolpea (cae) en un ángulo de 90° (o perpendicular).

Angulo de Inclinación—Angulo de inclinación delcolector medido en grados desde la horizontal.

Atención Médica Primaria—Atención médicaesencial basada en métodos, prácticos, científica-mente sanos, y socialmente aceptables y la tec-nología que conduce los principales problemas desalud en la comunidad y proporciona servicios pre-ventivos, curativos y de rehabilitación.

Auto Descargue de Batería—El auto descargue esla pérdida de energía química, de otro modo utiliz-able, por corrientes espontáneas dentro de la célulao batería si considerar sus conexiones o circuitosexternos.

Azimut—El ángulo entre el sud verdadero y elpunto directamente debajo de la localización delsol. Medido en grados.

Batería—Dos o más "células" conectadas eléctrica-mente para almacenar energía eléctrica.

Batería de ciclo Profundo—Tipo de batería quepuede ser descargada hasta una gran fracción decapacidad muchas veces sin dañar la batería.

Cadena Fría—Sistema de gente y equipo queintenta mantener vacunas a temperaturas ade-cuadas desde que se distribuyen del fabricantehasta las localidades donde se administran.

Capacidad de la Batería—Generalmente el numerototal de amperios-horas que se pueden recibir deuna célula o batería plenamente cargada.

Carga—La cantidad de energía eléctrica que se con-sume en cualquier momento dado. Tambiéncualquier dispositivo o aplicación que está usandoenergía.

Carga Pico—La máxima carga o consumo deenergía eléctrica que ocurre en un periodo detiempo.


Célula Fotovoltaíca (PV)—Una célula que generaenergía eléctrica cuando la radiación solar queincide cae en ella.

Célula Solar—Célula fotovoltaica.

Ciclo de Rendimiento—La relación del tiempoactivo al tiempo total. Usado para describir el régi-men de operación de aplicaciones o cargas en sis-temas independientes.

Ciclo de vida de la Batería—El número de ciclos, auna profundidad específica de descargue, que unacélula o batería puede experimentar antes de fallarpara cumplir su capacidad específica o criterio deoperación de eficiencia.

Circuito Eléctrico—Una ruta completa que siguenlos electrones desde la fuente de energía a la carga yde regreso a la fuente.

Compensación de Temperatura—Un subsidio quese hace en puntos en el controlador de carga paracambiar las temperaturas de la batería.

Concentrador—Un componente óptico de un con-junto fotovoltaico usado para dirigir y aumentar lacantidad de luz solar incidente en una célula solar.

Condicionamiento de Energía—El equipo eléctricoque se usa para convertir energía de un conjuntofotovoltaico en una forma adecuada para satisfacerlos requerimientos de suministro de energía de car-gas más tradicionales. Holgadamente, un términocolectivo para inversor, transformador, voltaje, reg-ulador, medidores, interruptores y controles.

Conexión en Paralelo—El método de interconexiónde dispositivos que producen electricidad o dispos-itivos que consumen energía de manera que elvoltaje es constante y la corriente es aditiva.

Conexión en Serie—Un método de interconexiónde los dispositivos que producen electricidad o dis-positivos que usan energía de modo que la corrientepermanece constante y el voltaje es aditivo.

Conjunto—Una configuración de módulos juntosintegrados mecánicamente con estructura desoporte, diseñado para formar una unidad que pro-duce energía FV.

Controlador de Carga—Un dispositivo que con-trola el índice de carga y/o el estado de carga de labatería

Corriente—El flujo de carga eléctrica en un conduc-tor entre dos puntos teniendo una diferencia enpotencial (voltaje).

Corriente alterna (AC)—Corriente eléctrica en laque la dirección del flujo oscila a intervalos regu-lares de frecuencia.

Corriente de Corto Circuito—Corriente medidacuando una célula PV (módulo) no está conectada auna carga u otra resistencia.

Corriente Directa (CD)—Corriente eléctrica quefluye en una dirección.

Corriente Eléctrica—Magnitud del flujo de elec-trones.

Costo Anualizado—El costo anual equivalente deun proyecto si los gastos se tratan como si fueraniguales cada año. El descuento total de los costosanualizados sobre la vida del proyecto es igual alcosto presente neto (CPN) del proyecto.

Costo de Energía—El costo por unidad de energíaque, si se mantiene constante en todo el periodo deanálisis podría proporcionar el mismo valor deganancia presente neto que el costo presente netodel sistema.

Costo del Ciclo de Vida—Un estimado del costo depropiedad y operación de un sistema durante elperiodo de su vida útil; generalmente expresado entérminos del valor presente de todos los costosincurridos durante la vida del sistema.

Costo Presente Neto—El valor en base anual (gen-eralmente el presente año) de todos los gastos asoci-ados con un proyecto.

Cut-In Speed—La velocidad del viento mínima conla que una turbina eólica particular produciráenergía.

Cut-Out Speed—La velocidad con la cual unaturbina eólica particular podría reducir su produc-ción de energía para protegerse de las excesivasvelocidades de viento. La mayoría de las pequeñasturbinas eólicas hacen esto mediante el ladeo fueradel viento.

Curva de energía—Una representación gráfica deuna producción de energía de una turbina eólicacomo una función de la velocidad del viento.

Curva IV—La representación gráfica de una corri-ente en relación al voltaje de una célula, módulo oconjunto fotovoltaico cuando la carga incrementade voltaje cero a un voltaje máximo. Típicamentemedido a en 1000 vatios por metro cuadrado(kW/m2) de insolación solar a una temperaturaespecífica de la célula.


Desconectador—nterruptor usado para conectar odesconectar componentes en un sistema stand-alone.

Días de Autonomía—El número de días consecu-tivos un sistema independiente, cumplirá unacarga definida sin consumo de energía.

Ecualización—el proceso de mezcla de electrolitoen las baterías por sobrecarga periódica de lasbaterías por un periodo corto.

Eficiencia—La relación de la energía producida ala energía consumida.

Eficiencia de Conversión (Célula)—La razón de laenergía eléctrica producida por una célula foto-voltaica (bajo condiciones de pleno sol) a la energíasolar incidente sobre la célula.

Eléctrica Térmica Solar—Método de producciónde electricidad de la energía solar concentrando laluz solar en un fluido de trabajo que cambia de fasepara mover un generador de turbina.

Electrolito—Un medio de conducción en el quetiene lugar el flujo eléctrico por la migración deiones. El electrolito para las células de almace-namiento de ácido-plomo es una solución acuosade ácido sulfúrico.

Energía Renovable—Energía que no es producidapor medios de combustible fósil y nucleares.Incluye la energía producida por turbinas eólicas,hidroeléctricas y biomasa.

Estado de Carga—La capacidad disponible en unacélula o batería expresada como porcentaje de lacapacidad establecida. Por ejemplo, si se han elimi-nado 25 amperios horas de una célula completa-mente cargada con 100 amperios horas, el nuevoestado de carga es del 75%.

Estado de Carga de la Batería—Porcentaje de lacarga plena o 100% menos la profundidad dedescarga (ver profundidad de descarga).

Horas de Pico Solar—El número equivalente dehoras por día cuando la irradiación solar produce1000 W /m2.

Indice de Carga—La corriente aplicada a una célulao batería para restituir su capacidad disponible.

Insolación—La radiación solar que incide en unárea. Generalmente expresado en vatios por metrocuadrado (W/m2).

Inversor—Un dispositivo en estado sólido quecambia una entrada de CC en una salida de AC.

Kilovatio (kW)—Mil vatios

Kilovatio Hora (kWh)—Mil Vatios horas.

Lugares Remotos—Lugares que no están localiza-dos cerca de una red de servicio.

Mes Presumido—El mes que tiene la menor pro-ducción de energía ER a la razón de carga.

Módulo (Panel)—Una configuración eléctrica pre-determinada de celda solares laminadas dentro deun montaje protegido.

NEC (CEN)—Una abreviación del Código EléctricoNacional que contiene guías de seguridad paratodo tipo de instalaciones eléctricas. El artículo 69se refiere a sistemas fotovoltaico solares.

Normas de Aceptación—Un juego de característi-cas, atributos, situaciones y criterio de operaciónque establece el mínimo aceptable de calidad yvalor del producto y de servicio. En el contexto de laatención médica, estas normas se adoptaron por elcomprador o la autoridad responsable de laadquisición de los sistemas de atención médica.

Ohmio—Una unidad de medida de resistenciaeléctrica.

OMS—Organización Mundial de la Salud.

Orientación—Colocación de acuerdo a las direc-ciones N, S, E, W; El azimut es la medida en gradosdesde el sud verdadero.

Panel—Ver módulo.

Pico de Arranque —La capacidad de un inversor ogenerador para entregar altas corrientes durantecortos periodos de tiempo como cuando arrancanlos motores.

Profundidad de Descarga—La cantidad de ampe-rios-horas extraídas de una célula o batería plena-mente cargada, expresada como porcentaje de lacapacidad fijada.

Punto de Energía Máxima—El punto de operaciónen una curva IV del conjunto FV donde se entrega lamáxima energía.

Red—Red de líneas de transmisión, líneas de dis-tribución y transformadores usados en centrales desistemas de energía.

Salud—Un estado físico, metal y bienestar social,no solamente la ausencia de dolencia.

Sílice de Cristal Simple—Un material formado deun cristal simple de silicio.


Silicio amorfo—Una célula de silicio FV de películadelgada que no tiene estructura cristalina.

Silicio Cristalino—Un tipo de célula FV hecha deun cristal simple o sílice policristalino de silicio.

Sistema Fotovoltaico (PV)—Un agregado instaladode conjunto solar, condicionante de energía y otrossub-sistemas que proporcionan energía a una apli-cación dada.

Sistema Stan-Alone—Un sistema que opera inde-pendientemente de las líneas de servicio. Puedetomar la energía complementaria del servicio perono es capaz de suministrar energía al servicio.

Turbina eólica—Un dispositivo que convierte laenergía de movimiento en electricidad.

Vatio, Vatiaje (W)— Medida de la energía eléctrica.Vatios = voltios x amperios.

Vatio-Hora (Wh)—Una cantidad de energía eléc-trica cuando se utiliza un vatio durante una hora.

Vatios Pico (Wp)—La cantidad de energía que undispositivo fotovoltaico puede producir durantepicos de insolación cuando la célula se orientadirectamente al sol.

Velocidad de Descarga—La corriente extraídadurante un periodo específico de tiempo desde unacélula o batería.

Voltaje de Circuito Abierto—El voltaje máximoposible a través de un conjunto fotovoltaico.

Voltaje Nominal—Un voltaje de referencia usadopara describir baterías, módulos o sistemas (porejemplo una batería, módulo o sistema de 12 voltioso 24 voltios).

Voltio, Voltaje, (V)—Una unidad de medición de lafuerza dotada a los electrones en un circuito eléc-trico; potencial eléctrico.

A CERCA DE LOSAUTORES

Ken OlsonKen Olson es co-Fundador y Director ejecutivo

Energía Solar Internacional (ESI), una organizacióneducacional no lucrativa. La ESI proporciona edu-cación, entrenamiento y asistencia técnica en el usode energía renovable y tecnologías de fortalec-imiento ambiental.

Ken es un educador vocacional y consultor deenergía renovable quien ha trabajado intensamenteen América Latina. Desde 1989, Ken ha propor-cionado asistencia técnica, entrenamiento, evalu-ación y servicios de planificación para proporcionarcentros de salud rurales en países subdesarrolladoscon energía eléctrica segura a partir de energía ren-ovable. Ha escrito y contribuido a numerosas publi-caciones técnicas en lo referente a diseño einstalación de sistemas de energía renovable queproporcionan energía de los recursos solares, eóli-cos e hídricos.

Información de Contacto:Ken OlsonSolar Energy InternationalPO Box 715Carbondale, CO 81623Teléfono : 970-963-8855Fax : 970-963-8866Correo electrónico: [email protected]

Antonio "Tony" JimenezUn graduado de la Universidad de Colorado

(B.S. Ingeniería Física 1990) y de la UniversidadEstatal de Colorado (M.S. Ingeniería Mecánica1998), Tony Jimenez ha trabajado en el Equipo deenergía de Villa de NREL desde 1955 realizandoanálisis de dimensionamiento de sistemas enmuchas instalaciones híbridas propuestas. Tambiénha trabajado en aplicaciones de sistemas renovablese híbridos, tales como esta guía y en el desarrollo dedimensionamiento de híbridos y herramientas deanálisis.



NOTICIA: Este documento se preparo como resultado de el soporte de una agencia del gobierno de EstadosUnidos. Ni el gobierno de los EE.UU. ni sus agencias, ni ningun empleado realiza una garantia, expresa oimplícita, o asume responsabilidad legal o de precisión, completo, o utilidad de cualquier información, aparato,producto, o proceso discutido, o representa que su uso no contravenga derechos de propiedad privada.Referencias de un producto específico comercial, proceso, o servicio de nombre de marca o fabricante noconstituye necesariamente o implica un respaldo, recomendación, o favoritismo del gobierno de EE.UU. o de una agencia de la misma. Los puntos de vista y opiniones de los autores expresadas en este documento nonecesariamente son o reflejan los del gobierno de EE.UU. o de una agencia de la misma.

Disponible a DOE y contratistas de DOE de:Office of Scientific and Technical Information (OSTI)P.O. Box 62Oak Ridge, TN 37831

Precios disponibles al teléfono 423-576-8401

Disponible al público de:National Technical Information Service (NTIS)U.S. Department of Commerce5285 Port Royal RoadSpringfield, VA 22161703-605-6000 or 800-553-6847

Renewables for SustainableVillage Power

Esta es la primera de una serie de guías de

aplicaciones que el Programa de Energía

de Villas de NREL está comisionando para

acoplar sistemas comerciales renovables

con aplicaciones rurales, incluyendo agua,

escuelas rurales y micro empresas. La guía

está complementada por las actividades de

desarrollo del Programa de Energía de Villas de

NREL, proyectos pilotos internacionales y

programas de visitas profesionales. Para mayor

información sobre el Programa de energía para

villas de la NREL, por favor contáctese con

nuestra red Internet:

http://www.rsvp.nrel.gov/rsvp/

Producido por el Departamento de Energia de EE.UU1000 Independence Avenue, SWWashington, DC 20585

por el Laboratorio Nacional de Energia Renovable, unlaboratorio nacional suscrito al Departamento de Energia.

NREL/BK-500-26224June 1999

Printed with a renewable-source ink on paper containing at least 50% wastepaper, including 20% postconsumer waste

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