Diseño de un modelo de Smart Grid para mejorar la calidad de la energía eléctrica del Hospital Las Mercedes de Chiclayo

Abstract

La presente investigación tuvo como finalidad diseñar un modelo Smart Grid para mejorar la calidad de la energía eléctrica del Hospital Las Mercedes de Chiclayo. El estudio fue de tipo aplicado, con enfoque cuantitativo, diseño no experimental, transversal y de alcance descriptivo-propositivo, debido a que no se ejecutó una implementación física del sistema, sino una propuesta técnica sustentada en mediciones disponibles, revisión documental y cálculos de ingeniería. La fuente de datos estuvo constituida por registros de facturación eléctrica, información del Área de Mantenimiento del hospital y mediciones de calidad de energía efectuadas en julio de 2024 en el tablero general y en cargas críticas. Los instrumentos utilizados fueron la ficha de análisis documental, ficha de recolección de datos, analizador de redes/calidad de energía clase A y matrices técnicas de selección de componentes. Los resultados iniciales evidenciaron caída de tensión de hasta 5,5 %, THD de tensión entre 6 % y 7 %, THD de corriente entre 5,2 % y 6,1 %, desbalance de corriente y riesgo de interrupción en áreas críticas como UCI, quirófanos y emergencia. El modelo propuesto integra AMI, analizadores de calidad clase A, IED, SCADA, EMS, comunicación IEC 61850/fibra óptica, ATS, UPS online de 600 kVA con factor de potencia nominal 1,0 y grupo electrógeno de 800 kW. El alcance real de los resultados corresponde a una evaluación técnica referencial y preoperacional: la caída de tensión se proyecta a 2 %, el THD a valores menores de 5 %, el SAIDI a 2,1 h/año, el SAIFI a 3 interrupciones/año y la disponibilidad a 99,9 %. Estos valores se consideran resultados proyectados de una evaluación preoperacional y están sujetos a validación en campo, de acuerdo con los puntos críticos que se identifiquen durante el monitoreo. La principal limitación fue la disponibilidad parcial de registros continuos y la ausencia de validación operacional en campo. La evaluación económica corregida considera una inversión inicial única de S/ 2 060 000, beneficio anual neto de S/ 380 600, VAN de S/ 834 873,86, TIR de 16,64 %, relación B/C de 1,29 y payback

This research aimed to design and theoretically evaluate a Smart Grid model for the electrical power quality of Las Mercedes Hospital in Chiclayo. The study was applied, quantitative, non-experimental, cross-sectional, and descriptive-propositional, because no physical implementation was carried out; instead, a technical proposal was developed based on available measurements, documentary review, and engineering calculations. The data sources consisted of electricity billing records, information from the hospital Maintenance Area, and power quality measurements performed in July 2024 at the main switchboard and critical loads. The instruments used were a documentary analysis sheet, data collection sheet, class A power quality/network analyzer, and technical matrices for component selection. The initial results showed voltage drop up to 5.5%, voltage THD between 6% and 7%, current THD between 5.2% and 6.1%, current unbalance, and interruption risk in critical areas such as ICU, operating rooms, and emergency. The proposed model integrates AMI, class A power quality analyzers, IEDs, SCADA, EMS, IEC 61850/fiber optic communication, ATS, a 600 kVA online UPS with nominal power factor of 1.0, and an 800 kW generator set. The actual scope of the results corresponds to a referential and pre-operational technical evaluation: voltage drop is projected at 2%, THD below 5%, SAIDI at 2.1 h/year, SAIFI at 3 interruptions/year, and availability at 99.9%. The main limitation was the partial availability of continuous records and the absence of field operational validation. The corrected economic evaluation considers a single initial investment of PEN 2,060,000, annual net benefit of PEN 380,600, NPV of PEN 834,873.86, IRR of 16.64%, benefit-cost ratio of 1.29, and payback of 5.41 years.