UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y DE ENERGÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA “IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA CRIOGÉNICO DE OXÍGENO MEDICINAL PARA ESTABLECIMIENTOS DE SALUD DE ALTA COMPLEJIDAD” TRABAJO DE SUFICIENCIA PROFESIONAL PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO MECÁNICO AUTOR: JEINY ANGEL CALDERON CURIPACO ASESOR: MG. ING. IVO WILFREDO MARILUZ JIMENEZ Callao, 2024 PERÚ 2 Palabras idénticas: < 1% (41 palabras) 2 repositorio.unac.edu.pe http://repositorio.unac.edu.pe/bitstream/20.500.12952/6441/1/TESIS_PREGRADO_MARÍN_FIME_202… Palabras idénticas: < 1% (35 palabras) 4 Palabras idénticas: < 1% (31 palabras) 3 https://es.scribd.com/document/638287133/Manejo-de-criogenicos 5 https://repositorio.ecci.edu.co/bitstream/handle/001/1612/Trabajo 1. ITSP. CALDERON CURIPACO 4% Textos sospechosos 4% Similitudes < 1% similitudes entre comillas < 1% entre las fuentes mencionadas 0% Idiomas no reconocidos Nombre del documento: 1. ITSP. CALDERON CURIPACO.pdf ID del documento: f7904977f18e0c114b7959c7694c7f39fb552ab2 Tamaño del documento original: 4,53 MB Depositante: FIME PREGRADO UNIDAD DE INVESTIGACION Fecha de depósito: 26/6/2024 Tipo de carga: interface fecha de fin de análisis: 27/6/2024 Número de palabras: 10.067 Número de caracteres: 71.925 Ubicación de las similitudes en el documento: Fuentes de similitudes Fuentes principales detectadas es.wikipedia.org | The Linde Group - Wikipedia, la enciclopedia libre https://es.wikipedia.org/wiki/The_Linde_Group 2% Palabras idénticas: 2% (232 palabras) repositorio.unac.edu.pe https://repositorio.unac.edu.pe/bitstream/handle/20.500.12952/6084/TSP_PREGRADO_SILVA_FIME_2… < 1% Palabras idénticas: < 1% (36 palabras) Fuentes con similitudes fortuitas 1 repository.unimilitar.edu.co | Estudio de viabilidad para la implementación de un… https://repository.unimilitar.edu.co/handle/10654/3243 < 1% Palabras idénticas: < 1% (40 palabras) 3 cybertesis.unmsm.edu.pe https://cybertesis.unmsm.edu.pe/bitstream/20.500.12672/12745/3/Alcalde_Ludena_Hector_Antonio… < 1% Palabras idénticas: < 1% (32 palabras) 5 1. Archivo 1. 1A. Diaz Alarcon Carolina Cristina. Titulo. 2024.doc | 1. Archi… #114594 El documento proviene de mi grupo < 1% Palabras idénticas: < 1% (11 palabras) Fuentes mencionadas (sin similitudes detectadas) Estas fuentes han sido citadas en el documento sin encontrar similitudes. 2 https://cybertesis.unmsm.edu.pe/handle/20.500.12672/12745 4 https://documentacion.fundacionmapfre.org/documentacion/publico/en/med INFORME DE ANÁLISIS magister N° Descripciones Similitudes Ubicaciones Datos adicionales N° Descripciones Similitudes Ubicaciones Datos adicionales 1 http://entwebapp01/e1lookupv2/ItemMaster/ItemDetails/2841/21176919 1 3 http://www.linde.pe/ https://www.linde.pe/our-company http://repositorio.unac.edu.pe/bitstream/20.500.12952/6441/1/TESIS_PREGRADO_MAR%C3%8DN_FIME_2021.pdf https://repositorio.ucv.edu.pe/handle/20.500.12692/36480 https://es.scribd.com/document/638287133/Manejo-de-criogenicos https://repositorio.ecci.edu.co/bitstream/handle/001/1612/Trabajo https://es.wikipedia.org/wiki/The_Linde_Group https://repositorio.unac.edu.pe/bitstream/handle/20.500.12952/6084/TSP_PREGRADO_SILVA_FIME_2019.pdf?sequence=1 https://repository.unimilitar.edu.co/handle/10654/3243 https://cybertesis.unmsm.edu.pe/bitstream/20.500.12672/12745/3/Alcalde_Ludena_Hector_Antonio_2014.pdf https://cybertesis.unmsm.edu.pe/handle/20.500.12672/12745 https://documentacion.fundacionmapfre.org/documentacion/publico/en/med http://entwebapp01/e1lookupv2/ItemMaster/ItemDetails/2841/21176919 INFORMACION BÁSICA UNIVERSIDAD: UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD: FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y DE ENERGÍA UNIDAD DE INVESTIGACION: UNIDAD DE INVESTIGACIÓN DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y DE ENERGIA TIPO DE INFORME: INFORME DE TRABAJO DE SUFICIENCIA PROFESIONAL PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO MECÁNICO TITULO: “IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA CRIOGÉNICO DE OXÍGENO MEDICINAL PARA ESTABLECIMIENTOS DE SALUD DE ALTA COMPLEJIDAD” AUTOR: BACH. JEINY ANGEL CALDERON CURIPACO ASESOR: MG. ING. IVO WILFREDO MARILUZ JIMENEZ LUGAR DE EJECUCION: DIVERSOS ESTABLECIMIENTOS HOSPITALARIOS DEL PERÚ HOJA DE REFERENCIA Y APROBACION MIEMBROS DEL JURADO PRESIDENTE DE JURADO DE TESIS: Dr. Hugo, Tezen Campos SECRETARIO: Dr. Gustavo, Cardenas Ordoñez VOCAL: Mg. Juan Carlos, Huaman Alfaro ASESOR: Mg. Ivo, Mariluz Jimenez N° DE LIBRO: 001 N° DE FOLIO: 214 N° DE ACTA: 166 FECHA DE APROBACION DE INFORME: 29 de junio del 2024 RESOLUCION DE CONSEJO DE FACULTAD: N°107-2024-CF-FIME DEDICATORIA Dedico este trabajo a mis padres por ser los pilares de mi familia y por brindarme los valores y constancia a lo largo de mi camino profesional. A mi hermano Carlos por mostrarme el camino hacia la superación. AGRADECIMIENTOS Quiero agradecer a Dios por mantenernos con salud, vida para seguir creciendo profesionalmente y realizar este trabajo. Agradezco a mi alma mater Universidad Nacional Del Callao y docentes de la facultad de Ingeniería Mecánica y de Energía de la Escuela profesional de Ingeniería Mecánica por brindarnos la formación de crecer profesionalmente, cuyos conocimientos y enseñanzas sentaron las bases para el desarrollo de este informe. Agradezco a mis padres, hermanos, familiares y amigos por su apoyo incondicional y contribuir a mi crecimiento académico. ÍNDICE INTRODUCCION ............................................................................................................... 9 I. ASPECTOS GENERALES ......................................................................................... 11 1.1. Objetivos ............................................................................................................... 11 1.1.1. Objetivo general ............................................................................................... 11 1.1.2. Objetivos específicos ................................................................................... 11 1.2. Organización de la empresa o institución ....................................................... 11 II. FUNDAMENTACIÓN DE LA EXPERIENCIA PROFESIONAL .......................... 17 2.1 Marco teórico ......................................................................................................... 17 2.1.1 Criogenia y Almacenamiento de Gases Medicinales ............................. 17 2.1.2 Propiedades y Aplicaciones del Oxígeno Medicinal Criogénico ........... 17 2.1.3. Normativas y Regulaciones ........................................................................ 18 2.1.4. Seguridad en el Manejo de Gases Criogénicos ..................................... 18 2.1.5. Beneficios de la Implementación en Establecimientos de Salud de Alta Complejidad ...................................................................................................... 18 2.1.6. Integración con Sistemas Hospitalarios ................................................... 18 2.1.7. Capacitación del Personal .......................................................................... 19 2.1.8. Evaluación de Riesgos y Planificación de Emergencias ...................... 19 2.1.9 Antecedentes .................................................................................................. 19 2.1.10 Norma NFPA 99 .......................................................................................... 21 2.1.11 Norma técnica White Martins .................................................................... 21 2.1.12 Oxigeno Criogénico .................................................................................... 21 2.1.13 Tanque Criogénico ...................................................................................... 23 2.1.14 Vaporizador ambiental ............................................................................... 35 2.1.15 Panel de regulación de presión ................................................................ 37 2.1.16 Sistema back up .......................................................................................... 38 2.1.16.3 Manipulación y almacenamiento de los cilindros de oxígeno gaseoso medicinal ................................................................................................... 39 2.1.17 Tuberías de cobre ....................................................................................... 40 2.1.18 Manifold de oxígeno Gas alta presión ..................................................... 47 2.1.19 Alarma master operacional ........................................................................ 47 2.1.20 Cilindro de acero para oxígeno medicinal .............................................. 48 2.2. Descripción de las actividades desarrolladas ................................................ 49 2.2.1 Calculo y selección de capacidad de tanque criogénico ....................... 50 2.2.2 Calculo y selección de vaporizadores ambientales ................................ 53 2.2.3 Cálculo de la cantidad de cilindros para el sistema de respaldo .......... 56 2.2.4 Selección de diámetro de la tubería de la central criogénica ................ 57 2.2.5 Selección de la capacidad del panel de regulación ................................ 58 2.2.6 Desarrollo del presupuesto económico ..................................................... 60 III. APORTES REALIZADOS ........................................................................................ 64 3.1 Evaluación y optimización técnica-económica de los procesos .................. 64 3.1.1 Evaluación técnica - económica de los vaporizadores ........................... 64 3.1.2 Evaluación técnica - económica del tanque criogénico de oxígeno medicinal ................................................................................................................... 67 3.2 Supervisión de la implementación del sistema criogénico medicinal ......... 69 3.3 Paso a Paso de la implementación del sistema criogénico.......................... 73 IV. DISCUSIÓN y CONCLUSIONES ........................................................................... 74 4.1 Discusión ................................................................................................................ 74 4.2 Conclusiones ......................................................................................................... 75 V. RECOMENDACIONES .............................................................................................. 77 VI. BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................... 79 3 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 2.1 Factores correctivos para dimensionamiento de vaporizadores .......... 37 Tabla 2.2 Factores de conversión de unidades para gas oxigeno ........................ 51 Tabla 2.3 Capacidades y características de los vaporizadores ............................. 54 Tabla 2.4 Diámetros de tuberías para centrales Lox ............................................... 57 4 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1.1 Sucursales de la compañía Linde en el Perú ......................................... 14 Figura 1.2 Sistema de distribución de la compañía Linde Perú S.R.L ................. 14 Figura. 1.3 Organigrama de LINDE PERU S.R.L ..................................................... 16 Figura 1.4 Organigrama Área de Tecnología de LINDE PERU S.R.L.................. 16 Figura 2.1 Válvulas y dispositivos de seguridad de un tanque criogénico ........... 24 Figura 2.2 Tanque criogénico de oxígeno medicinal ................................................ 26 Figura 2.3 Circuito de llenado de tanque criogénico ................................................ 26 Figura 2.4 Foto de circuito de llenado de tanque criogénico .................................. 27 Figura 2.5 Circuito de elevador de presión ................................................................ 28 Figura 2.6 Foto de circuito de elevador de presión .................................................. 29 Figura 2.7 Circuito de elevador de presión ................................................................ 30 Figura 2.8 Foto de componentes de seguridad del tanque válvulas de 3 vías. 31 Figura 2.9 Foto de componentes de seguridad del tanque válvulas de seguridad . .......................................................................................................................................... 31 Figura 2.10 Foto de componentes de seguridad discos de ruptura ...................... 32 Figura 2.11 Circuito de sistema de medición de nivel y presión del tanque criogénico.......................................................................................................................... 33 Figura 2.12 Foto de circuito de sistema de medición de nivel y presión del tanque criogénico ............................................................................................................ 33 Figura 2.13 Circuito de sistema de vacío del tanque criogénico ............................ 34 Figura 2.14 Foto de circuito de sistema de vacío del tanque criogénico .............. 35 Figura 2.15 Vaporizador ambiental de aluminio ........................................................ 36 Figura 2.16 Panel de regulación de presión modelo ................................................ 37 Figura 2.17 Panel de regulación de presión instalado en el Hospital Nacional Cayetano Heredia ........................................................................................................... 38 Figura 2.18 Sistema de respaldo de oxígeno medicinal .......................................... 38 5 Figura 2.19 Tuberías de cobre ..................................................................................... 40 Figura 2.20 Sistema de soldadura oxiacetilénica ...................................................... 41 Figura 2.21 Proceso de pintado de tuberías .............................................................. 44 Figura 2.22 Manifold de oxígeno gaseoso ................................................................. 47 Figura 2.23 Alarma master operacional ...................................................................... 48 Figura 2.24 Cilindros de Alta presión de oxígeno medicinal ................................... 48 Figura 2.27 Características del tanque seleccionado .............................................. 52 Figura 2.28 Placa certificada del tanque seleccionado ............................................ 53 Figura 2.29 Foto de vaporizadores seleccionados ................................................... 55 Figura 2.30 Sistema de respaldo de 28 cilindros ...................................................... 57 Figura 2.31 Tubería de cobre tipo K 1” ....................................................................... 58 Figura 2.32 Panel de regulación de presión con el regulador seleccionado ....... 58 Figura 2.33 Planos As Built de la central criogénica de oxígeno medicinal......... 59 Figura 2.34 Componentes adicionales para la central criogénica de oxígeno medicinal ........................................................................................................................... 60 Figura 2.35 Presupuesto económico de desarrollo del proyecto ........................... 61 Figura 2.36 Resumen de presupuesto para solicitud de Capex ............................ 62 Figura 3.1 Información técnica de los vaporizadores Thermax Inc ....................... 65 Figura 3.2 Información técnica de los vaporizadores Nitrotec ............................... 66 Figura 3.3 Información técnica del tanque marca VRV ........................................... 67 Figura 3.4 Información técnica del tanque marca Chart Inc ................................... 68 Figura 3.5 Arribo del tanque criogénico al Hospital CASE ..................................... 69 Figura 3.6 Maniobra de verticalización del tanque criogénico ................................ 70 Figura 3.7 Arribo de los vaporizadores al Hospital CASE ....................................... 70 Figura 3.8 Maniobra de instalación de los vaporizadores ....................................... 71 Figura 3.9 Tanque y vaporizadores instalados.......................................................... 71 6 Figura 3.10 Panel de regulación de presión .............................................................. 72 Figura 3.11 Sistema Centralizado Criogénico de Oxigeno Medicinal ................... 72 7 ÍNDICE DE CUADROS Cuadro 3.1 Información económica de los vaporizadores ambientales ............... 64 Cuadro 3.2 Información económica de los vaporizadores ambientales Marca Nitrotec .............................................................................................................................. 65 Cuadro 3.3 Información económica del tanque criogénico ..................................... 67 Cuadro 3.4 Información económica del tanque criogénico Marca Chart Inc ....... 68 8 ABREVIATURAS NFPA : National Fire Protection Asociation ISO : International Standard for Organization. CAPEX : Capital Expenditure BPM : Buenas Prácticas de Manufactura WM : White Martins ASTM : Association Society for testing and materials LOX : Oxigeno en estado liquido LIN : Nitrógeno en estado liquido LAR : Argón en estado liquido CASE : Carlos Alberto Seguin Escobedo 9 INTRODUCCION En el panorama actual de la atención médica, la disponibilidad de recursos esenciales desempeña un papel fundamental en la calidad de los servicios prestados. Entre estos recursos, el suministro de oxígeno medicinal ocupa un lugar central en el tratamiento de diversas patologías y emergencias médicas. La implementación de sistemas de oxígeno criogénico en establecimientos de salud se presenta como una alternativa tecnológica prometedora para mejorar la eficiencia y la seguridad en la administración de este vital recurso. La demanda creciente de oxígeno medicinal, especialmente en el contexto de la pandemia global y el aumento de enfermedades respiratorias, destaca la importancia de contar con sistemas de suministro de última generación. En este contexto, el presente trabajo se enfoca en la implementación de un sistema de oxígeno criogénico en establecimientos de salud como una estrategia para optimizar la gestión de este recurso, garantizando un suministro constante, confiable y de alta pureza. A lo largo de este informe, se abordarán aspectos técnicos, logísticos y regulatorios relacionados con la adopción de sistemas de oxígeno criogénico, considerando las ventajas potenciales en términos de eficiencia energética, almacenamiento seguro y mayor autonomía operativa. Asimismo, se analizarán las implicancias económicas y ambientales asociadas a esta tecnología, buscando ofrecer una visión integral de su viabilidad en el contexto de la atención médica moderna. La implementación del sistema de oxígeno criogénico no solo busca responder a las demandas actuales, sino también anticiparse a futuros desafíos en la prestación de servicios de salud. En este sentido, en este documento se propone contribuir al conocimiento y la implementación de tecnologías innovadoras que fortalezcan la capacidad de los establecimientos de salud para brindar atención de calidad, segura y eficiente en el manejo de oxígeno medicinal. En el presente informe se seleccionarán los equipos de acuerdo al consumo del hospital, se diseñará el sistema siguiendo la norma NFPA99 para 10 establecimientos medicinales y la norma técnica peruana NTP, asimismo se considerará el tema financiero una inversión de capital CAPEX para realizar la implementación del sistema. 11 I. ASPECTOS GENERALES 1.1. Objetivos. 1.1.1. Objetivo general Implementar un sistema criogénico de oxígeno medicinal para establecimientos de salud de alta complejidad. 1.1.2. Objetivos específicos  Evaluar y diagnosticar los requerimientos del establecimiento en lo referente a la implementación del sistema criogénico de oxígeno medicinal.  Elaborar el proyecto para la implementación del sistema criogénico.  Seleccionar los equipos idóneos para la instalación del sistema criogénico.  Desarrollar y ejecutar de la implementación del sistema criogénico. 1.2. Organización de la empresa o institución. LINDE PLC. es la empresa líder mundial en ingeniería y gases industriales con ventas en 2021 de 31.000 millones de dólares (26.000 millones de euros). Linde tiene la misión de hacer el mundo más productivo todos los días brindando soluciones, tecnologías y servicios de alta calidad que hacen que sus clientes sean más exitosos y ayudan a sustentar y proteger el planeta. La compañía atiende a una variedad de mercados finales, incluidos los de productos químicos y refinación, alimentos y bebidas, electrónica, atención médica, fabricación y metales primarios. Los gases industriales de Linde se utilizan en innumerables aplicaciones, desde oxígeno que salva vidas para hospitales hasta gases especiales y de alta pureza para la fabricación de productos electrónicos, hidrógeno para combustibles limpios y mucho más. Linde también ofrece soluciones de procesamiento de gas de última generación para respaldar la expansión del cliente, las mejoras de eficiencia y la reducción de emisiones. Visión de LINDE 12 Linde está comprometido a cumplir la Visión de ser una compañía global de ingeniería y gases industriales con el mejor desempeño, donde su gente ofrece soluciones innovadoras y sustentables para sus clientes en un mundo conectado Misión de LINDE Linde tiene la misión de construir un mundo más productivo cada día. Por medio de sus soluciones, tecnologías y servicios de alta calidad, están logrando que sus clientes tengan más éxito y ayuden a sustentar y proteger el planeta. LINDE plc. es el mayor productor de Gases del Continente Americano, presente en más de 45 países; con ventas anuales de US$ 12 billones en el mundo; es una de las 300 mayores empresas según la Revista Fortune, siendo una de las 3 más admiradas de la industria química, desde 2003 está presente en la rigurosa selección del Índice Dow Jones de Sustentabilidad. Este gran éxito es soportado mediante el desarrollo e impulso de un importante número de Aplicaciones decisivas en el crecimiento de muchas industrias. Los principales productos de LINDE plc, son los gases del aire (Oxígeno, Nitrógeno, Argón y gases raros) y gases procesados (Dióxido de Carbono, Helio, Hidrogeno, Acetileno y gases para la electrónica). Es también líder mundial en la fabricación de Dióxido de Carbono y suministro de Helio. LINDE PLC. tiene su casa matriz en Estados Unidos exactamente en 10 Riverview Dr. Danbury, CONNECTICUT 06810 USA. El 21 de junio de 1879, el empresario e inventor alemán Carl Von Linde fundó la empresa Gesellschaft für Lindes Eismaschinen Aktiengesellschaft (al español: Compañía de heladeras de Linde Sociedad Anónima) con el propósito de desarrollar técnicas de refrigeración mecanizada para la conservación de alimentos y producción de bebidas alcohólicas. Al conseguir éxito en este mercado, Von Linde continuó el desarrollo de sistemas de refrigeración y en 1895 patentó el descubrimiento del ciclo Linde-Hampson para la licuefacción de gases. Una de sus primeras instalaciones para la separación de gases fue establecida en la localidad de Höllriegelskreuth, cerca de Múnich en 1903. 13 En 1906, los ingenieros de la fábrica de Linde desarrollaron procedimientos para la separación de los constituyentes del gas de agua, dando lugar a la producción de hidrógeno y de monóxido de carbono. Carl von Linde consiguió el control absoluto de su empresa en 1929 y ésta empezó el desarrollo y fabricación de motores y tractores. Desde la década de 1950 en adelante, Linde AG comenzó la producción de maquinarias como carretillas elevadoras y cosechadoras. Linde AG en la década del 2000 ha realizado dos adquisiciones de importancia. La primera empresa adquirida fue la empresa sueca AGA AB en 20003 y la segunda fue la compañía británica The BOC Group en 2006,45 ambas fabricantes de gas industrial. Desde ese entonces, el nombre de Linde AG cambió su nombre a The Linde Group. A partir del año 2018 Linde Group inició las gestiones para la fusión con PRAXAIR INC. El cual concluyó con la fusión completa creando Linde Plc. En el Perú Linde se registra con la razón social de Linde Perú S.R.L ubicado con sede principal de oficinas en la Av. Alfredo Benavides 801 int. Pi.11, Miraflores, y con la instalación de las nuevas plantas de gases del aire en Perú, desde el año 2009 hasta 2014, tiene los recursos necesarios para proporcionar a grandes clientes el acceso a nuevas tecnologías y aplicaciones de gases industriales / medicinales y la agilidad necesaria para llegar a los clientes más pequeños con un nuevo concepto de atención total. LINDE PERU S.R.L. ha logrado posicionarse como líder en las siguientes ciudades a lo largo y ancho del país, desde donde oferta sus servicios y productos: LINDE posee en todo el país una infraestructura capaz de atender los diversos suministros, así como las mayores exigencias del mercado nacional, su operación se puede apreciar claramente en el siguiente resumen: Esta infraestructura de producción, almacenamiento y distribución les permite brindar la mayor confiabilidad en las operaciones de sus clientes, garantizando el suministro de gases en sus procesos los 365 días del año. 14 Figura 1.1 Sucursales de la compañía Linde en el Perú Fuente: Publicación Compañía Linde Perú S.R.L SISTEMA DE DISTRIBUCION DE GASES DEL AIRE CRIOGENICOS (OXIGENO) LINDE cuenta con 15 cisternas de distribución de Gases del Aire Criogénicas, las cuales se encuentran 100 % enlazadas con su central de pedidos y sus sistemas de telemetría por tanques en clientes, que optimizan todas sus entregas y eliminan el riesgo de falta de producto en los clientes. Figura 1.2 Sistema de distribución de la compañía Linde Perú S.R.L Fuente: Publicación Compañía Linde Perú S.R.L 15 CERTIFICACIONES DE CALIDAD LINDE cuenta con las siguientes certificaciones:  ISO 22000:2010 – FOOD SAFETY SYSTEM  ISO 14001:2004  ISO 9001:2008  BPM – Buenas Prácticas de Manufactura Aplicaciones de los productos distribuidos por la compañía  Alimentos y Bebidas  Petróleo y Gas  Automotriz y Equipos de Transporte  Producción de Metales  Buceo  Papel  Energía  Química  Farmacéutica y Biotecnología  Soldadura y Metalmecánica  Laboratorios  Tratamiento de aguas  Medicinal  Minería 16 Figura. 1.3 Organigrama de LINDE PERU S.R.L Figura 1.4 Organigrama Área de Tecnología de LINDE PERU S.R.L 17 II. FUNDAMENTACIÓN DE LA EXPERIENCIA PROFESIONAL 2.1 Marco teórico La implementación de un sistema criogénico de oxígeno medicinal en establecimientos de salud de alta complejidad representa un avance significativo en la gestión de recursos médicos para la atención de pacientes con diversas afecciones respiratorias. Este marco teórico aborda los aspectos clave relacionados con la criogenia, el suministro de oxígeno medicinal, normativas, seguridad, integración con sistemas hospitalarios y beneficios asociados a esta tecnología. 2.1.1 Criogenia y Almacenamiento de Gases Medicinales: La criogenia, rama de la física que se ocupa de los efectos a muy bajas temperaturas, ha revolucionado la forma en que se almacena y suministra oxígeno medicinal en entornos hospitalarios. El almacenamiento en estado líquido, a temperaturas extremadamente bajas, maximiza la densidad del oxígeno y facilita su transporte y distribución eficiente. Los líquidos criogénicos como el oxígeno deben ser almacenados en tanques especialmente diseñados de acuerdo a normas internacionales reconocidas (ASME , ISO , CODAP , AD-MERKBLATT BS , etc) e incluso considerando los efectos sísmicos y las condiciones meteorológicas , además indica que los tanques deben ser de doble pared con un aislamiento para evitar la transferencia de calor hacia el interior (Gallego 1989; Preciado 1989). 2.1.2 Propiedades y Aplicaciones del Oxígeno Medicinal Criogénico: El oxígeno criogénico ofrece ventajas sustanciales en comparación con el oxígeno gaseoso comprimido. Su alta densidad posibilita un suministro continuo y confiable, siendo esencial en el tratamiento de pacientes con enfermedades respiratorias crónicas y situaciones de emergencia en unidades de cuidados intensivos. Tarazona (2020) señala, sobre propiedades y aplicaciones del oxígeno medicinal criogénico que el oxígeno medicinal se puede aplicar en enfermedades en la que 18 se reduce la capacidad ventilatoria, además se puede aplicar para enfermedades de edema pulmonar y también para terapia hiperbárica. 2.1.3. Normativas y Regulaciones: La implementación de sistemas criogénicos en el ámbito de la salud está sujeta a rigurosas normativas y regulaciones. La norma NFPA 99, específica para productos sanitarios, y regulaciones gubernamentales sobre instalaciones médicas son imperativos para asegurar la calidad, seguridad y eficacia del sistema. 2.1.4. Seguridad en el Manejo de Gases Criogénicos: El manejo seguro de gases criogénicos, especialmente el oxígeno a temperaturas extremadamente bajas, es una prioridad. Los protocolos de seguridad deben abordar la prevención de fugas, la protección del personal y la correcta manipulación de los equipos, minimizando así los riesgos asociados con las bajas temperaturas. Sobre la seguridad en el manejo de gases criogénicos, Araiza (2020) nos dice se debe tener especial cuidado con los gases licuados ya que al estar a muy bajas temperaturas y se debe tener cuidado con el contacto con la piel, contacto con los ojos, inhalación ya que este líquido puede producir quemaduras, irritación ocular y en exceso de inhalación a la perdida de consciencia. 2.1.5. Beneficios de la Implementación en Establecimientos de Salud de Alta Complejidad: La adopción de sistemas criogénicos de oxígeno medicinal conlleva beneficios significativos. La mejora en la disponibilidad del suministro, la mayor capacidad de almacenamiento que garantiza reservas críticas y la reducción de costos a largo plazo son aspectos que impactan positivamente en la eficacia de la atención médica. 2.1.6. Integración con Sistemas Hospitalarios: La integración del sistema criogénico con otros sistemas hospitalarios es esencial para la optimización de los recursos. La interconexión con sistemas de 19 gestión de pacientes, control de inventario y sistemas de alerta temprana garantiza una respuesta eficaz ante cambios en la demanda y emergencias médicas. 2.1.7. Capacitación del Personal: La capacitación del personal médico y técnico es crucial para el éxito de la implementación. Un conocimiento profundo de los procedimientos de operación, mantenimiento y protocolos de seguridad asegura un manejo adecuado del sistema, minimizando errores y garantizando la continuidad del suministro. 2.1.8. Evaluación de Riesgos y Planificación de Emergencias: La identificación proactiva de riesgos y la elaboración de planes de contingencia son componentes esenciales. La evaluación de posibles escenarios de emergencia, como fugas o interrupciones en el suministro, permite una respuesta rápida y coordinada para mantener la continuidad de la atención médica. La implementación de un sistema criogénico de oxígeno medicinal en establecimientos de salud de alta complejidad es una medida estratégica que mejora la eficiencia, la seguridad y la calidad de la atención médica. Este marco teórico proporciona una base integral para abordar los diversos aspectos que deben considerarse, desde la tecnología criogénica hasta la capacitación del personal y la conformidad con las regulaciones, contribuyendo así al avance de la infraestructura sanitaria. 2.1.9 Antecedentes A continuación, presentamos resultados de una revisión de investigaciones relacionadas directamente con el objeto de estudio (“IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA CRIOGÈNICO DE OXÍGENO MEDICINAL PARA ESTABLECIMIENTOS DE SALUD DE ALTA COMPLEJIDAD”), con el objetivo de establecer el estado del conocimiento del mismo. En los reportes de investigación consultados se citan datos bibliográficos correspondientes al tema en cuestión, se señala el objetivo de cada 20 investigación, el marco metodológico, los resultados y las conclusiones principales. 2.1.9.1 Antecedente internacional En Estados Unidos se publicó el articulo donde indican que el suministro de oxígeno a través de las tuberías en los hospitales debería tener una fuente de un sistema criogénico donde la implementación de la misma consta de un tanque criogénico de doble pared, de un vaporizador ambiental y de un panel de regulación, este articulo nos ayuda a tener mayor información y nos ayudará a dar énfasis y justificación a la implementación de un sistema criogénico de oxígeno. Suministro de Oxígeno en el Hospital: Video en Anestesia Clínica (Dhanesh D., et. al., 2024). En la tesis de grado, “Estudio de viabilidad para la implementación de un sistema de generación de oxígeno medicinal in situ en el hospital militar central, Bogotá d. c.”, se indica que de acuerdo a sus estudios se logra una mejor eficiencia en el aspecto económico y operativo tener un sistema de oxígeno criogénico in situ logrando así un ahorro de costos en comparación al manejo de un sistema gaseoso obteniendo un ahorro de 3200 pesos colombianos por metro cubico y de esta manera de acuerdo a la inversión del sistema recuperar el gasto en un tiempo de 2 años. (Morron, 2011; Norato, 2011) 2.1.9.2 Antecedentes nacionales En la tesis para optar el Título profesional de Ingeniero Industrial en la Universidad Cesar Vallejo Piura – Perú, titulada “Diseño de la red de oxígeno líquido medicinal para los servicios en el Hospital II Jorge Reátegui Delgado EsSalud Piura-2018” se diseñó una red de oxígeno medicinal en base a cálculos que llevo a seleccionar un tanque de 235.63 m3 considerando una demanda e incremento anual del 5%, a su vez llego a la conclusión que el área para el sistema criogénico será de 100 m2 evaluando y considerando la norma NFPA99 de distancias mínimas (More, 2018). En la Monografía ,Diseño del sistema de transporte de oxígeno medicinal mediante tuberías de cobre en el Hospital Alberto Leopoldo Barton Thompson, 21 para optar el título profesional de ingeniero mecánico de fluidos de la Universidad Nacional de San Marcos se diseñó mediante cálculos de consumo un sistema de tuberías para consumo de oxígeno medicinal , este tuvo referencias en base a la fuente de un sistema criogénico de tanque con una autonomía de 15 días, vaporizadores con factores de seguridad 2 y panel de regulación cumpliendo con las normas de NFPA 99 para gases medicinales. (Alcalde, 2014) 2.1.10 Norma NFPA 99 La norma NFPA 99 se refiere a la "NFPA 99: Norma para Sistemas de Utilidades Médicas" (en inglés, "NFPA 99: Health Care Facilities Code"). Esta norma es publicada por la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (National Fire Protection Association o NFPA) en los Estados Unidos y establece los estándares para la instalación y mantenimiento de sistemas de utilidades médicas en instalaciones de atención médica. Es importante tener en cuenta que la NFPA 99 se actualiza periódicamente para reflejar los avances tecnológicos, las mejores prácticas y los cambios en las regulaciones. Al consultar la norma, se debe verificar la última edición disponible para garantizar la conformidad con los estándares más actuales. 2.1.11 Norma técnica White Martins La norma técnica White Martins es un compendio de normas que ha desarrollado la propia compañía White Martins, sede de LINDE en la región sur de Sudamérica, debido a los años de experiencia y “know how”, Linde viene implementando los sistemas criogénicos en base a las normas WM que están derivadas en su mayoría de la norma NFPA 99 con muchos complementos. 2.1.12 Oxigeno Criogénico El oxígeno criogénico medicinal es una forma de oxígeno que se encuentra en estado líquido a temperaturas extremadamente bajas y se utiliza con fines médicos. A continuación, se describen sus características principales: 22  Proceso de Obtención: Se produce mediante el proceso de criogenia, que implica la refrigeración del oxígeno gaseoso hasta temperaturas muy bajas, generalmente alrededor de - 183 grados Celsius (-297 grados Fahrenheit), para convertirlo en un líquido.  Alta Densidad y Eficiencia de Almacenamiento: El oxígeno criogénico tiene una densidad mucho mayor en comparación con el oxígeno en estado gaseoso, lo que facilita su almacenamiento y transporte de grandes cantidades en espacios más reducidos (Cryospain 2024)  Suministro Continuo y Controlado: Se utiliza en entornos médicos para proporcionar un suministro continuo y controlado de oxígeno a pacientes con afecciones respiratorias, tanto en situaciones de emergencia como en tratamientos rutinarios.  Aplicaciones en Cuidados Intensivos y Cirugías: El oxígeno criogénico es esencial en unidades de cuidados intensivos y durante procedimientos quirúrgicos donde se requiere una alta concentración de oxígeno para garantizar la respiración adecuada de los pacientes.  Equipos Específicos de Administración: Se administra a través de equipos médicos especializados, como sistemas de suministro de oxígeno criogénico, que aseguran un flujo preciso y seguro del gas medicinal.  Especificaciones para Uso Médico: El oxígeno criogénico medicinal debe cumplir con estándares y regulaciones específicas para garantizar su pureza y seguridad en entornos médicos. La calidad del oxígeno es esencial para evitar cualquier contaminación que pueda afectar la salud del paciente. 23  Integración con Sistemas Hospitalarios: Se integra eficientemente con los sistemas hospitalarios, coordinándose con sistemas de gestión de pacientes y otros equipos médicos para asegurar una atención integral y continua.  Sistemas de Almacenamiento Criogénico: Para mantener el oxígeno en estado líquido, se utilizan tanques de almacenamiento criogénicos que están diseñados para aislar térmicamente el gas y mantenerlo a temperaturas extremadamente bajas.  Control Riguroso de la Temperatura y Presión: Se requiere un control riguroso de la temperatura y la presión durante la producción, almacenamiento y administración del oxígeno criogénico medicinal para garantizar su eficacia y seguridad.  Protocolos de Seguridad Específicos: Dado que el oxígeno criogénico implica temperaturas extremadamente bajas, se deben seguir protocolos de seguridad estrictos, incluida la capacitación del personal, para minimizar los riesgos asociados con su manejo. 2.1.13 Tanque Criogénico Un tanque vertical de almacenamiento de oxígeno criogénico medicinal es un contenedor diseñado para almacenar oxígeno en estado líquido a temperaturas extremadamente bajas, generalmente alrededor de -183 grados Celsius (-297 grados Fahrenheit). Estos tanques están diseñados específicamente para cumplir con los requisitos de almacenamiento seguro y eficiente de oxígeno medicinal en entornos de atención de la salud. Sobre el tanque criogénico, Naranjo (2021); Rodríguez (2021) nos dicen que un recipiente criogénico es un contenedor cilíndrico con aislamiento térmico diseñado para guardar fluidos criogénicos como nitrógeno, oxígeno, argón y dióxido de carbono. Estos recipientes se han empleado durante más de cuatro décadas para el almacenamiento y transporte de gases industriales y médicos. 24 Por lo general, incluye un recipiente interior fabricado en acero inoxidable para resistir las bajas temperaturas. Aquí hay algunas características clave de estos tanques: Material y Construcción: Los tanques verticales de almacenamiento de oxígeno criogénico medicinal suelen estar construidos con materiales resistentes a bajas temperaturas, como acero inoxidable o aleaciones de aluminio. Estos materiales proporcionan resistencia estructural y durabilidad. Aislamiento Térmico: Están equipados con sistemas de aislamiento térmico eficientes para minimizar la transferencia de calor desde el entorno circundante hacia el interior del tanque. Esto ayuda a mantener el oxígeno en estado líquido a temperaturas criogénicas. Válvulas y Dispositivos de Seguridad: Incluyen válvulas y dispositivos de seguridad diseñados para controlar el flujo de oxígeno y prevenir situaciones de riesgo, como presiones excesivas o posibles fugas. Figura 2.1 Válvulas y dispositivos de seguridad de un tanque criogénico Fuente: Página Web de la compañía Meciberia 25 Capacidad de Almacenamiento: Los tanques pueden variar en capacidad de almacenamiento, desde pequeños tanques portátiles hasta unidades más grandes utilizadas en instalaciones médicas de mayor escala. La elección de la capacidad depende de las necesidades específicas de suministro de oxígeno del entorno. Facilidades de Llenado y Descarga: Están equipados con sistemas que permiten el llenado y descarga seguros del oxígeno. Esto implica conexiones y accesorios específicos que garantizan un manejo adecuado y la integridad del oxígeno almacenado. Monitoreo y Control de Niveles: Algunos tanques pueden estar equipados con sistemas de monitoreo y control que permiten supervisar los niveles de oxígeno y otros parámetros importantes para asegurar un suministro continuo y seguro. Transportabilidad (en algunos casos): Los tanques más pequeños pueden ser diseñados para ser transportables, permitiendo que el oxígeno criogénico medicinal se distribuya a diferentes ubicaciones según sea necesario. Conformidad con Normativas y Estándares: Deben cumplir con normativas y estándares específicos, como la Norma NFPA 99 mencionada anteriormente, para garantizar la seguridad y la calidad del almacenamiento de oxígeno medicinal. 26 Figura 2.2 Tanque criogénico de oxígeno medicinal Fuente: Página Web de la compañía Chart Inc Principio de funcionamiento del tanque criogenico Circuito de llenado de un tanque criogénico El tanque criogénico contiene circuitos mecánicos para ser llenado, a continuación, se muestra un diagrama de conexiones, estas cuentan con válvulas de corte, válvulas de seguridad y válvulas de paso. Figura 2.3 Circuito de llenado de tanque criogénico Fuente: Linde Perú S.R.L 27 La cisterna conecta su manguera con la conexión de 1-1/2” a la toma FB-1 notado en la figura anterior y el tanque puede ser llenado por llenado superior o llenado inferior esto es tomar el circuito A o circuito B como se muestra en la figura. Figura 2.4 Foto de circuito de llenado de tanque criogénico Fuente: Linde Perú S.R.L Sistema de elevación de presión El sistema de elevación de presión constituye un componente crítico del circuito del tanque, diseñado específicamente para aumentar la presión del sistema en situaciones de caída de presión, ya sea por un exceso de consumo o por una fuga significativa. Este sistema opera mediante la apertura de las válvulas HCV- 3 y HCV-11, y la regulación del regulador de presión PCV-1 a un valor de 110 psig. En condiciones normales, el tanque opera a una presión de 150 psig. En caso de que se detecte una caída de presión por debajo de este umbral, el regulador PCV-1 se activa, permitiendo el flujo de oxígeno líquido hacia el intercambiador de calor. A través de este proceso, el oxígeno se gasifica y el oxígeno gaseoso 28 se introduce en el tanque a través del punto A, ubicado en la parte superior del mismo, con el fin de restablecer el equilibrio de presión. Una vez que se alcanza nuevamente la presión nominal de 150 psig, el regulador PCV-1 se cierra automáticamente, estabilizando la presión del tanque hasta que se produzca otro evento de alto consumo que requiera la intervención del sistema de elevación de presión. Figura 2.5 Circuito de elevador de presión Fuente: Linde Perú S.R.L 29 Figura 2.6 Foto de circuito de elevador de presión Fuente: Linde Perú S.R.L Sistema de seguridad El sistema de seguridad del tanque criogénico de oxígeno medicinal es un componente esencial para el funcionamiento seguro del equipo, ya que previene la liberación descontrolada de energía de presión que podría resultar en graves accidentes. El diagrama a continuación ilustra el esquema del sistema de seguridad: desde el punto H del tanque criogénico interno, una tubería se conecta a una válvula de tres vías, la cual a su vez está conectada a dos válvulas de seguridad calibradas a 250 psi, la presión de diseño del tanque. Estas válvulas de seguridad están interconectadas con dos discos de ruptura. En situaciones en las que la presión interna del sistema aumenta debido a un consumo reducido o nulo de oxígeno, el incremento de presión puede ser causado por la transferencia de calor desde el medio exterior al interior del tanque. En tales casos, el oxígeno líquido, mantenido a una temperatura de -183 grados Celsius, comienza a gasificarse. 30 Para manejar este incremento de presión, el sistema de seguridad cuenta con las válvulas de seguridad. En un escenario hipotético donde una válvula de seguridad fallase y no se abriera, los discos de ruptura actuarían como mecanismo de liberación total del gas. Estos discos están compuestos por una aleación de níquel que se fractura a una presión de 300 psi, permitiendo la liberación completa del contenido del tanque para evitar un exceso de presión y garantizar la seguridad del sistema. Figura 2.7 Circuito de elevador de presión Fuente: Linde Perú S.R.L Válvula de tres vías Los tanques criogénicos cuentan con dos válvulas de seguridad set a 250 psig, estos dispositivos de alivio están instalados en una válvula de tres vías, con la finalidad de hacer el cambio manual cuando presentan fallas en una de las válvulas de seguridad 31 Figura 2.8 Foto de componentes de seguridad del tanque válvulas de 3 vías Fuente: Pagina web Inox. Cva. Figura 2.9 Foto de componentes de seguridad del tanque válvulas de seguridad Fuente: Pagina web Inox. Cva 32 Figura 2.10 Foto de componentes de seguridad discos de ruptura Fuente: Pagina web Inox. Cva Sistema de medición El sistema de medición de nivel y presión del tanque opera con base en dos puntos de referencia: el primero situado en la parte superior del tanque y el segundo en la parte inferior. A través de la medición de presiones diferenciales entre estos dos puntos, se obtienen las lecturas tanto del nivel como de la presión dentro del tanque. A continuación, se presenta un diagrama que ilustra las posiciones de los puntos de referencia. Para la correcta operación del sistema, se requiere la apertura de las válvulas de aguja HCV-8 y HCV-10, así como de la válvula ecualizadora B-1. Estas válvulas permiten la calibración y el ajuste del sistema de medición, garantizando la precisión en la determinación de los parámetros operativos del tanque. 33 Figura 2.11 Circuito de sistema de medición de nivel y presión del tanque criogénico Fuente: Linde Perú S.R.L Figura 2.12 Foto de circuito de sistema de medición de nivel y presión del tanque criogénico Fuente: Linde Perú S.R.L 34 Sistema de vacío El tanque criogénico está equipado con un sistema de aislamiento de alto vacío en el espacio anular entre los tanques interno y externo. Sin embargo, existe la posibilidad de que la presión interna del tanque pueda incrementarse de manera incontrolada. Este problema puede originarse si el sistema de vacío no funciona correctamente y pierde su nivel de vacío. Para abordar esta situación, es necesario llevar a cabo una medición precisa del nivel de vacío a través de la válvula HCV-5. En caso de detectar una pérdida de vacío, se debe utilizar una bomba de vacío para restablecer las condiciones adecuadas, alcanzando un nivel de vacío de hasta 200 micrones de mercurio. Este proceso es crucial para garantizar que el aislamiento de alto vacío se mantenga en condiciones estables y eficientes, previniendo el aumento indeseado de presión dentro del tanque criogénico. Figura 2.13 Circuito de sistema de vacío del tanque criogénico Fuente: Linde Perú S.R.L 35 Figura 2.14 Foto de circuito de sistema de vacío del tanque criogénico Fuente: Linde Perú S.R.L 2.1.14 Vaporizador ambiental Los vaporizadores ambientales se han convertido en el estándar de la industria para la vaporización del aire ambiental. El vaporizador utiliza la convección natural del aire para vaporizar gases licuados. Los tubos de aluminio con aletas absorben el calor del aire y lo transfieren al gas producto. el enorme espacio de cuatro pulgadas entre las puntas de las aletas proporciona espacio para el crecimiento de hielo, lo que permite más de 500 horas de funcionamiento continuo sin descongelación; requiere un sistema de conmutación del vaporizador. Además de la construcción de aluminio estándar, las unidades están disponibles con revestimientos de acero inoxidable y otras aleaciones para aplicaciones corrosivas y de alta presión. 36 Figura 2.15 Vaporizador ambiental de aluminio Fuente: Página Web de la compañía Chart Inc. El dimensionamiento de la capacidad real del vaporizador viene dado por la siguiente formula: Dónde: 𝐶v = 𝐶𝑛 × 𝐹𝑡 × 𝐹𝑔 … … … … . . (𝑒𝑐. 1) 𝐹𝑐 Cv: Capacidad Real de Vaporizador Cn: Capacidad Nominal de Vaporizador Ft: Factor de Corrección por temperatura de ambiente Fg: Factor de Corrección por tipo de gas Fc: Factor de corrección por régimen de consumo 37 Tabla 2.1 Factores correctivos para dimensionamiento de vaporizadores Factor de correccion para dimensionamiento Temperatura Ambiental Coeficiente de correccion -30 -20 -10 0 10 20 Tipo de gas LOX LIN LAR 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 Coeficiente de correccion 1 1.1 1.15 Tipo de suministro Coeficiente de correccion 8h/24h 1.2 16h/24h 1.5 24h/24h 2 Fuente: Compañía Linde Perú S.R.L 2.1.15 Panel de regulación de presión El panel de regulación es un sistema con sobre línea para flujo de gases que tiene componentes mecánicos tales como: -Válvula de bola 3 cuerpos de bronce, filtro tipo Y de bronce, Reguladores de presión, Manómetros, Válvulas check, Válvula de seguridad (Alivio de presión) Este sistema se encarga de regular (disminuir) la presión desde el tanque que se encuentra a 150 psi hasta la presión de la línea de trabajo. Figura 2.16 Panel de regulación de presión modelo Fuente: Compañía Linde Perú S.R.L 38 Figura 2.17 Panel de regulación de presión instalado en el Hospital Nacional Cayetano Heredia Nota: Foto tomada al panel de regulación de presión de oxígeno en la zona destinada para la central criogénica 2.1.16 Sistema back up El sistema back up es un sistema que sirve de respaldo en caso el tanque de consumo principal llegue a la criticidad de no tener producto, por diferencia de presión ingresa a la línea de consumo el sistema de back up que siempre se debe dimensionar para una autonomía de 6 horas. Figura 2.18 Sistema de respaldo de oxígeno medicinal Fuente: Compañía Linde Perú S.R.L 39 2.1.16.1 Oxígeno Gaseoso Medicinal El oxígeno gaseoso medicinal a temperatura ambiente y presión atmosférica es un gas incoloro, inodoro e insípido, es altamente oxidante y puede ser comprimido a altas presiones, es incompatible con material orgánico combustible, material orgánico inflamable (especialmente aceites y grasas) 2.1.16.2 Especificaciones del oxígeno gaseoso medicinal Según Norma Técnica: Farmacopea Europea 10.0 a) Oxígeno (O2) – 99,5% (v/v) mínimo / Analizador Paramagnético; b) Humedad (H2O) – 67 ppm (v/v) máx. / Higrómetro Electrolítico; c) Dióxido de Carbono (CO2) – 300 ppm (v/v) máx. / Tubo Detector; d) Monóxido de Carbono (CO) – 5 ppm (v/v) máx./ Tubo Detector, e) Olor – No Apreciable / Organoléptico; y f) Identificación - Cumple con la pureza (% O2) 2.1.16.3 Manipulación y almacenamiento de los cilindros de oxígeno gaseoso medicinal Manipular los cilindros utilizando equipos de protección individual (EPI) -Caco de seguridad -Lentes de seguridad -Botas con punta de acero -Guantes de caña de cuero Transportar un cilindro a la vez y/o utilizar carretilla apropiada para su transporte dentro de instalaciones, abrir las válvulas lentamente sin golpearlas, mantener las válvulas cerradas cuando este fuera de uso , ruede o deje caer el cilindro. Almacenar en ambientes secos, frescos y ventilados en posición vertical de colmena y debidamente asegurado para evitar su caída; no almacenar en ambientes confinados. 40 Mantener alejado de grasas, aceites u otros combustibles inflamables, proteger los cilindros contra daños físicos, sobrecalentamientos, arcos eléctricos y salpicaduras de soldadura pues corre riesgo de explosión. 2.1.17 Tuberías de cobre Para sistemas de oxígeno criogénicos de acuerdo a la norma NFPA 99 se usa tuberías de material cobre ASTM B819, sin costura tipo K, estas tuberías se deben unir con conexiones de cobre a través de la soldadura fuerte o también llamada autógena (brazing), para ello se utiliza fundente handy flux solo en la fase liquida mas no en la fase gas (NFPA99). Figura 2.19 Tuberías de cobre Fuente: Página Web de la Compañía Pypesa México 2.1.17.1 Procedimiento de soldadura de tuberías  Todo personal para realizar soldadura de las tuberías debe de contar con sus EPP, herramientas y equipos libres de grasas, aceites y preservados para la realización del trabajo.  Verificar el estado de los equipos para no tener defectos en la soldadura en las tuberías.  Medir bien el ´porcentaje de oxígeno del local donde se realiza la operación de soldadura.  El trabajador reporta inmediatamente a su supervisor si un equipo de protección para trabajos de altura ha sido utilizado para detener una caída.  Se verifica las conexiones y el buen funcionamiento de los equipos en el área de trabajo. 41  Se realiza la verificación de las presiones de salida para el proceso de soldadura (15 PSIG para el acetileno y 40 PSIG para el oxígeno). Figura 2.20 Sistema de soldadura oxiacetilénica Fuente: Linde Perú S.R.L 2.1.17.2 Procedimiento de pintado de tuberías El procedimiento tiene por objeto establecer las condiciones mínimas que deben efectuarse en la preparación de superficies y aplicación de pintura durante la instalación de la red de tuberías de gases medicinales con el propósito de mantener las actividades bajo condiciones satisfactorias de operación. Calidad, Seguridad, Salud Ocupacional y Medio Ambiente. Consideraciones Generales  Todo personal para realizar limpieza y posterior pintado de las tuberías debe de contar con sus EPP, herramientas y equipos libres de grasas, aceites y preservados para la realización del trabajo. 42  Verificar el estado de los equipos para no tener defectos en la aplicación de la pintura en las tuberías.  Mantener siempre bien ventilado el local donde se realiza la operación de pintado.  El trabajador reporta inmediatamente a su supervisor si un equipo de protección para trabajos de altura ha sido utilizado para detener una caída. Limpieza de tuberías  Limpiar la tubería con desengrasante alcalino biodegradable (Enforce) y posteriormente se hará un lijado superficial hasta eliminar la platina existente, dejando la superficie metálica brillante y levemente rugosa. Proceso de pintado de tuberías  La preparación de la pintura se realizará una vez que la superficie esté preparada, limpia y seca, utilizando recipientes totalmente limpios.  Se debe homogeneizar la pintura de base para realizar la aplicación en las tuberías de cobre.  Aplicar la base de zincromato con la pistola para pintar con una presión de aire de 40 PSI y sujetando la pistola con ambas manos.  Luego de la aplicación de la capa base se debe esperar un tiempo de una hora para aplicar la siguiente capa de pintura, siguiendo las recomendaciones del fabricante.  Aplicar la primera capa con el esmalte con la pistola para pintar con una presión de aire de 40 PSI y sujetando la pistola con ambas manos.  Luego de la aplicación de la primera capa se debe esperar un tiempo de una hora para aplicar la siguiente capa de pintura.  Aplicar la segunda capa con el esmalte sintético utilizando la pistola para pintar con una presión de aire de 40 PSI y sujetando la pistola con ambas manos.  Luego se deja secar la pintura por un lapso de 8 horas para proceder el embalaje de la tubería. 43  Después de la aplicación de la pintura se realiza la inspección visual de la tubería con la finalidad de detectar la existencia de imperfecciones, las cuales serán reparadas de acuerdo al procedimiento establecido para posteriormente embalar las tuberías según sus diámetros.  Finalmente se realiza una verificación final de la tubería para su transporte y/o instalación. Proceso de acabado final de pintado  Se verificará la superficie de las tuberías y cualquier imperfección que se observe será reportar para su corrección.  Se preparará la superficie para mecánicamente para realizar la limpieza superficial y la posterior aplicación de la pintura.  Se realizará el pintado con la brocha en las áreas afectadas, teniendo en cuenta las siguientes consideraciones: 1. Se deberá la brocha en la pintura hasta la mitad de sus cerdas para evitar cualquier desperdicio de pintura. 2. Al aplicar la pintura sobre la superficie se deberá aplicar la menor cantidad de pases posibles y siempre en la misma dirección para lograr una película uniforme. 3. No se deberán dejar burbujas o imperfecciones al momento de realizar el pintado de las tuberías.  Finalmente se realiza una verificación final de la tubería y se llenará el protocolo de pintado de tuberías. 44 Figura 2.21 Proceso de pintado de tuberías Fuente: Linde Perú S.R.L 45 2.1.17.3 Procedimiento de limpieza de tuberías Este procedimiento establece las condiciones óptimas en que deben limpiar las tuberías que serán instaladas en la central criogénica, con el propósito de mantener las actividades bajo condiciones satisfactorias de operación. Calidad, Seguridad, Salud Ocupacional y Medio Ambiente. Consideraciones generales  Todo personal, para realizar limpieza debe ser entrenado y utilizar equipos de protección individual.  Los EPIs , herramientas y equipos utilizados en operación de limpieza deben estar libres de grasas, aceites y preservados para este fin.  Mantener siempre bien ventilado el local donde se realiza la operación de limpieza.  La mesa de trabajo utilizada para limpieza deberá estar completamente limpia.  Los productos utilizados para limpieza química son: Solución alcalina 1 (detergente).  Para limpieza mecánica se debe usar escobillas y lijas para remover mecánicamente los contaminantes.  Para remover grasas y aceites utilizar solvente o solución alcalina, cuando se utiliza solvente debe ser purgado y secado con nitrógeno y si es usado solución alcalina lavar con agua potable y secado con nitrógeno.  Después de limpieza se debe tomar las precauciones para evitar contaminación hasta que sea utilizado.  Todo accesorio como válvulas, conexiones, deben ser guardados en bolsas de polietileno indicando “LIMPIO PARA SERVICIO”.  Los que no se puede guardar en bolsas se debe proteger con polietileno y puesta en embalaje.  Los tubos con conexiones roscados se deben utilizar pliegues limpios de plástico sujetados con sunchos de PVC y los tubos con terminales simples utilizar tapón de pvc. 46  Limpieza por inmersión consiste en depositar los accesorios en depósitos con solventes y luego purgar con nitrógeno.  La limpieza manual de accesorios pequeños usar solvente en bandejas de metal con brochas y trapo para remover contaminantes.  Limpieza de equipos y tuberías grandes, el solvente se aplica presurizado y purgar con nitrógeno gas.  Después de la limpieza se debe hacer inspección visual a las conexiones, tuberías y equipos con la finalidad de detectar la existencia de contaminantes, este método es apropiado para detectar películas de aceite o grasas, también presencia de pedazos de electrodos, metales y otras partículas. Limpieza de tuberías  Instalar el sistema de lavado compuesto por una bomba, manguera, y recipientes o solo recipientes (en caso de limpieza por inmersión) en donde se colocará el desengrasante alcalino para el lavado de las tuberías.  Calentar el desengrasante alcalino a 50 °C(en caso de utilizar el sistema de lavado.  Iniciar el ciclo de lavado con el enforce Diluido a una proporción de 10 a 1(1 litro de enforce por 10 litros de agua) - con la bomba de 1 HP  Luego se procede al enjuague de la tubería con agua potable utilizando el mismo procedimiento especificado previamente.  Finalmente se utiliza un trapo blanco para verificar si la tubería está completamente, si el trapo permanece de color blanco se procede al secado de la tubería, en caso contrario se vuelve a iniciar el ciclo hasta que se consiga el primer resultado. 47 2.1.18 Manifold de oxígeno Gas alta presión Para el sistema de respaldo principal, se considera realizar la instalación de un manifold de oxígeno fase gaseosa con una autonomía de 6 horas como mínimo, este sistema compacto consta de reguladores de alta y baja presión, transductores para indicar las presiones de las bancadas y de línea, así como dispositivos de seguridad. Figura 2.22 Manifold de oxígeno gaseoso Fuente: Página Web de la compañía Tritech medical Inc 2.1.19 Alarma master operacional Para la implementación del sistema criogénico se toma en cuenta el uso de una alarma operaciones que trabaja con una alimentación de 220v, 1f, 60Hz con una corriente estabilizada, la principal función de este sistema es alertar mediante un sonido audiovisual al usuario lo siguiente: -Presión baja del sistema de oxígeno criogénico -Presión baja del sistema de respaldo 48 Figura 2.23 Alarma master operacional Fuente: Página Web de la compañía Tritech medical Inc. 2.1.20 Cilindro de acero para oxígeno medicinal El cilindro es fabricado con el material de acero sin costura de acuerdo a la norma ISO 9809-1,2,3 DOT 3AA con un volumen interno de 40 a 50 litros y una presión de servicio de 150 a 200 bar, el cilindro tiene un peso tara de 50 a 65 kg con las siguientes dimensiones , altura 1.65m y diámetro externo e interno de 12-22 cm con un espesor de 5-7mm Figura 2.24 Cilindros de Alta presión de oxígeno medicinal Fuente: Página Web de la compañía Jindun 49 2.2. Descripción de las actividades desarrolladas. La compañía Linde Perú S.R.L es una empresa que recibe notificaciones de parte del estado peruano para futuras licitaciones de adquisición de oxígeno medicinal líquido para las redes asistenciales de todo el Perú, en base a ello se indica los pasos a seguir una vez notificada al área comercial. a. Recepción de las bases a través de correo electrónico de parte del estado peruano a la compañía LINDE PERU S.R.L. b. Derivación de parte del área comercial de la licitación hacia el área de tecnología y aplicaciones. c. Recepción de bases mediante correo electrónico del área comercial. d. Desarrollo de los cálculos para la implementación del sistema criogénico medicinal. CASO: Implementación de un sistema criogénico de oxígeno medicinal para establecimientos de salud de alta complejidad – Hospital Nacional Carlos Alberto Seguin Escobedo (HNCASE) Arequipa. La información recibida de parte del área comercial para la implementación del sistema criogénico es la siguiente: Figura 2.25 Información de licitación HNCASE Fuente: Documento compañía Linde Perú S.R.L 50 Diagnostico para consideración de una central criogénica Debido al cuadro mostrado y recibido por la entidad estatal el consumo total de la licitación es de 580000 m3 de oxígeno liquido medicinal se evaluará los diversos sistemas de suministro de oxígeno, tenemos lo siguiente: *Sistema de cilindros para suministro principal de oxigeno Para realizar un suministro principal de cilindros de tiene que tener las siguientes consideraciones: 1 El cilindro tiene un volumen de 10m3 de oxígeno medicinal 2 El flujo máximo suministrado por el gabinete principal es de 70.8m3/h. Esto quiere decir, que para cumplir con el requerimiento de consumo mensual que vendría a ser de 96666.66m3 quiere decir que mensualmente se tiene que suministrar 9667 cilindros aproximadamente, esta es una cifra significativa por lo que cada mes se tendrían que llenar, transportar, almacenar y manejar esa cantidad de cilindros. El proceso es logísticamente complejo y es muy costoso. Por lo tanto, de acuerdo al diagnóstico del requerimiento se evalúa contar con un sistema criogénico de suministro de oxígeno líquido para el suministro principal a continuación desarrollaremos el cálculo del sistema: Desarrollo de los cálculos. Datos: Consumo por 6 meses de oxígeno: 580000 m3 2.2.1 Calculo y selección de capacidad de tanque criogénico. 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑎𝑙 ∶ 580000𝑚3 6 = 96666.66𝑚3 Considerando una autonomía de 15 días, esto quiere decir que el tanque debe ser recargado con oxigeno cada 15 días, entonces se tiene: 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑝𝑜𝑟 15 𝑑𝑖𝑎𝑠 ∶ 96666.66 𝑚3 = 48333.33𝑚3 2 51 La compañía Linde Perú S.R.L en los cálculos para selección del tanque fuente considera un factor de seguridad de 30% como almacenaje extra de oxígeno criogénico. 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑞𝑢𝑖𝑛𝑐𝑒𝑛𝑎𝑙 ∶ 48333.33 × 1.30𝑚3 = 62833.33𝑚3 Se considera el factor de conversión para oxigeno de m3 a kg: 1.327 Tabla 2.2 Factores de conversión de unidades para gas oxigeno WEIGHT AND VOLUME EQUIVALENTS Weight of liquid or gas volumen of liquid at normal boiling point Volume of gas at 70º and 14.7 PSIA Pounds Kilograms Liters Gallons Cubic Ft. Cubic Meters 1.000 0.454 0.397 0.105 12.08 0.342 2.205 1.000 0.876 0.231 26.62 0.754 OXYGEN 2.517 1.142 1.000 0.264 30.39 0.861 9.527 4.321 3.785 1.000 115.05 3.258 8.281 3.756 3.290 0.869 100.00 2.832 2.294 1.327 1.162 0.307 35.31 1.000 Fuente: Archivo del área de tecnología Linde Perú S.R.L 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑞𝑢𝑖𝑛𝑐𝑒𝑛𝑎𝑙 ∶ 62833.33 × 1.327𝑚3 = 83379.82𝐾𝑔 52 Considerando la siguiente tabla de la compañía VRV-Chart Inc.Figura 2.26 Capacidades y características de los tanques Fuente: Base de datos Linde Perú S.R.L – Compañía VRV Chart Inc. Nota: las siglas LIN indica Nitrógeno Líquido, LOX indica Oxigeno Liquido y LAR indica Argón Liquido Se selecciona el tanque VRV Chart Inc., compañía india, modelo ECT-60/17 Figura 2.27 Características del tanque seleccionado 53 Nota: fotografía muestra el detalle de las características de operación del tanque y año de fabricación. Figura 2.28 Placa certificada del tanque seleccionado Nota: la imagen muestra la certificación de parte del fabricante VRV, además de las características de diseño del mismo. 2.2.2 Calculo y selección de vaporizadores ambientales. 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑒𝑛 𝑚3 ℎ 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑝𝑜𝑟 15 𝑑𝑖𝑎𝑠 → 15 𝑑𝑖𝑎𝑠 × 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 48333.33𝑚3 = 15 × 24ℎ = 134.26 𝑚3 ℎ Para el caso de selección de vaporizadores la compañía LINDE PERU S.R.L considera un factor de simultaneidad para consumo F. S=0.5 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑜 = 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑒𝑛 𝑚3 𝑚3 ℎ × 𝐹. 𝑆 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑜 = 134.26 ℎ × 0.5 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑜 = 67.13 𝑚3 ℎ Se muestra la siguiente grafico de capacidades de vaporizadores ambientales compañía Nitrotec 54 Tabla 2.3 Capacidades y características de los vaporizadores Fuente: Pagina web de la compañía Nitrotec. Realizando el cálculo para hallar la capacidad real del vaporizador conociendo la capacidad nominal, en este caso de la tabla considerando capacidad nominal 200m3/h De la ecuación (ec.1) y la tabla 2.1 se tiene lo siguiente: Dónde: 𝐶v = 𝐶𝑛 × 𝐹𝑡 × 𝐹𝑔 𝐹𝑐 Cv: Capacidad Real de Vaporizador Cn: Capacidad Nominal de Vaporizador Ft: Factor de Corrección por temperatura de ambiente Fg: Factor de Corrección por tipo de gas Fc: Factor de corrección por régimen de consumo 55 Datos: 𝐶𝑛 = 200 𝑚3 ℎ 𝐹𝑡 = 1.3 𝐹𝑔 = 1 𝐹𝑐 = 2 Entonces: 𝐶v 𝐶𝑛 × 𝐹𝑡 × 𝐹𝑔 200 = = 𝐹𝑐 𝑚3 𝑚3 ℎ × 1.3 × 1 2 𝐶v = 130 ℎ Por lo tanto: Debido a que el consumo corregido es 67.13 m3 h y la capacidad real de vaporización del vaporizador VSG200 es 130 m3 se concluye que el vaporizador h considerado previamente es el correcto, VSG200 Nitrotec. Figura 2.29 Foto de vaporizadores seleccionados Nota: la fotografía muestra los vaporizadores instalados en el Hospital Carlos Alberto Escobedo Seguin, vaporizadores instalados en el área destinada a los gases medicinales. 56 2.2.3 Cálculo de la cantidad de cilindros para el sistema de respaldo El sistema de respaldo con cilindros de acuerdo a la norma técnica White Martins WM-PR-903 “Dimensionamiento de la cantidad de cilindros del sistema de reserva para centrales de oxígeno” Se tiene los siguientes datos: 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 = 134.26 𝑚3 ℎ 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑆𝑖𝑚𝑢𝑙𝑡𝑎𝑛𝑒𝑖𝑑𝑎𝑑: 𝐹. 𝑆 = 0.35 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑜 = 134.26 𝑚3 ℎ × 0.35 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑜 = 46.99 𝑚3 ℎ 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑢𝑡𝑜𝑛𝑜𝑚𝑖𝑎: 6 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑒𝑛 6 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠: 46.99 𝑚3 ℎ × 6 = 281.946𝑚3 𝑁𝑟𝑜. 𝑑𝑒 𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎 = 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑒𝑛 6 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 𝑁𝑟𝑜. 𝑑𝑒 𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎 = 281.946𝑚3 10𝑚3 𝑁𝑟𝑜. 𝑑𝑒 𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎 = 28.19 Donde: La capacidad de un cilindro tipo T de volumen hidráulico de 50L tiene una capacidad de almacenamiento de oxígeno gas de 10𝑚3 Por lo tanto, se selecciona un suministro de reserva de 2 bancadas de 14 cilindros esto quiere decir, un manifold 14 +14 57 Figura 2.30 Sistema de respaldo de 28 cilindros. Nota: Fotografía tomada en el HOSPITAL CASE, donde se nota el sistema de respaldo con 28 cilindros en uso, 14 cilindros en la bancada derecha y 14 cilindros en la bancada izquierda. 2.2.4 Selección de diámetro de la tubería de la central criogénica La selección del diámetro de la tubería para la central criogénica se basa en la norma White Martins WM-PA-929 “Dimensionamiento de tubería para sistemas centralizados”, para ello se usará la tabla extraída de la norma WMPA929 y considerando los siguientes datos: 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 = 134.26 𝑚3 ℎ 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑙 = 23𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 Tabla 2.4 Diámetros de tuberías para centrales Lox Fuente: Norma técnica White Martins_Compañía Linde Perú S.R.L 58 De la tabla se selecciona la tubería de cobre tipo de acuerdo a la norma NFPA99 con diámetro nominal 1” Figura 2.31 Tubería de cobre tipo K 1” Fuente: Fotografía web de Dincorsa S.R.L 2.2.5 Selección de la capacidad del panel de regulación Teniendo como dato principal el consumo 134.26 m3 h y al ser una limitante se selecciona un regulador sobredimensionado, esto quiere decir se considerará un Factor de seguridad de 6, entonces: 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑔𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟 = 134.26 𝑚3 ℎ × 6 = 805.56 𝑚3 ℎ Por lo tanto, se seleccionará un regulador de capacidad de 1000 m3 h Figura 2.32 Panel de regulación de presión con el regulador seleccionado Nota: Fotografía muestra el panel de regulación de presión con el regulador de 1000Nm3/h instalado en el Hospital CASE. 59 Luego de conocer todos los equipos y conexiones se realiza un plano para plasmar el sistema referencial. Figura 2.33 Planos As Built de la central criogénica de oxígeno medicinal Fuente: Imagen extraída del área de ingeniería de LINDE PERU S.R.L 60 2.2.6 Desarrollo del presupuesto económico Una concluida los trabajos de selección de equipos principales se realiza un presupuesto económico considerando los equipos complementarios tales como:  Válvula de bola de 1” material bronce de 3 cuerpos.  Válvulas de retención material bronce de 1”  Filtros tipo Y material bronce con malla de 600 mesh.  Válvulas de seguridad material bronce 1/2"x3/4” set@75psi.  Válvulas de seguridad material bronce 1/2"x3/4” set@280psi.  Medidor de flujo.  Etc. Figura 2.34 Componentes adicionales para la central criogénica de oxígeno medicinal Fuente: Pagina web Dincorsa S.R.L, Emerson Processs S.A.C, Absisa S.A. y Grofe. Para este tipo de licitaciones la compañía Linde Perú solicita un capex a la casa matriz financiera desarrollando una simulación con los precios y consumos para aprobación del gasto de capital, esto con el objetivo de ceder en calidad de comodato el sistema centralizado a la entidad prestadora de salud. 61 Figura 2.35 Presupuesto económico de desarrollo del proyecto Fuente: Documento realizado por el área de tecnología de LINDE PERU S.R.L 62 A continuación, se presentan los datos obtenidos luego de la simulación. Figura 2.36 Resumen de presupuesto para solicitud de Capex Fuente: Documento extraído área financiera de la compañía LINDE PERU S.R.L Con estos datos de la tabla se tiene los siguientes análisis de rentabilidad: Rentabilidad sobre la Inversión (ROI): El ROI se calcula como la relación entre el beneficio neto y la inversión inicial. Sin embargo, dado que no se proporciona un beneficio neto directo en los datos, podemos usar la Tasa Interna de Retorno (IRR) como una aproximación del rendimiento esperado del proyecto. ROI (aproximado)= IRR =64.9% Esto indica que se espera que el retorno sobre la inversión sea del 64.9% anual, considerando que la IRR representa la tasa de rentabilidad anual compuesta. 63 Oportunidad de Proyecto (OP): Este valor parece indicar una tasa de rentabilidad o retorno. En este caso, la OP de 66% es muy cercana a la IRR de 64.9%. Si OP se refiere a la rentabilidad esperada del proyecto o a una tasa de retorno esperada, está en línea con la IRR, mostrando que el proyecto es bastante atractivo desde el punto de vista de rentabilidad. Impacto de la Depreciación: La depreciación de un año no afecta directamente los cálculos de ROI o IRR, pero es importante para calcular el beneficio neto y para efectos fiscales. La depreciación anual debe considerarse en el cálculo del beneficio neto del proyecto, pero no se proporciona suficiente información para calcular el beneficio neto exacto aquí. Resumen: Inversión Inicial: $200,000 Tasa Interna de Retorno (IRR): 64.9% anual Rentabilidad Esperada (OP): 66% (aproximadamente igual a la IRR) La Tasa Interna de Retorno (IRR) del proyecto es del 64.9%, lo que sugiere que el proyecto está previsto para generar una rentabilidad anual compuesta del 64.9%. La Oportunidad de Proyecto (OP) también sugiere una rentabilidad esperada cercana al 66%, lo que es consistente con la IRR, indicando que el proyecto es altamente rentable y supera la inversión inicial de $200,000. Luego de presentado la hoja verde al área financiera de la compañía LINDE PERU S.R.L, esta es evaluada y aprobada, luego se procede a ejecutar el proyecto. 64 III. APORTES REALIZADOS 3.1 Evaluación y optimización técnica-económica de los procesos En función al diseño y la selección de equipos, existen diversas empresas nacionales e internacionales proveedoras de los equipos principales y secundarios. Con la finalidad de tener el mejor rendimiento técnico y en condiciones económicas favorables, es necesario efectuar una exhaustiva evaluación y seleccionar los equipos que cuenten con las mejores características técnicas requeridas para la implementación del sistema criogénico y que a la vez presenten rentabilidad económicamente para nuestra empresa. En base a lo mencionado, he realizado las evaluaciones de las fichas técnicas enviadas por los proveedores y desarrollado los cálculos de parámetros técnicos, adaptando a la realidad especifica de nuestro trabajo. Los resultados obtenidos para la optimización técnica y económica de los procesos, detallo a continuación. 3.1.1 Evaluación técnica - económica de los vaporizadores. Tenemos como proveedor principal a la compañía Chart inc. De estados unidos, con la cotización siguiente: Cuadro 3.1 Información económica de los vaporizadores ambientales ITEM DESCRIPCION VALOR UNITARIO CANT. VALOR TOTAL INCOTERM TIEMPO DE ENTREGA THERMAX VAP AMB AL SG 95 HF , 3/4” EXW 24 – 26 1 CONNECTIONS, 600 PSI MAWP - P/N FG00095 $ 5,498 2 $10,996 FRANKLIN, Semanas IN, USA Nota: En el cuadro se muestra el costo de adquisición de los vaporizadores ambientales de la marca Thermax Inc. adicional se muestra el tiempo de entrega 65 Figura 3.1 Información técnica de los vaporizadores Thermax Inc. Fuente: Documento extraído de la pagina web de Thermax Inc. He realizado la evaluación técnica del cuadro 3.1 y la figura 3.21 de las características de diseño de los vaporizadores para la aplicación con oxigeno liquido - gas y se tiene presión de diseño: 600 psi y material fabricado de aluminio, estas cumplen con lo solicitado. Cuadro 3.2 Información económica de los vaporizadores ambientales Marca Nitrotec ITEM DESCRIPCION VALOR UNITARIO CANT. VALOR TOTAL INCOTERM TIEMPO DE ENTREGA VAPORIZADOR 1 ATMOSFÉRICO PARA O2 200KG/HR - $ 2,300 2 $4,600 EXW 8 – 12 Semanas NITROTEC Nota: En el cuadro se muestra el costo de adquisición de vaporizadores ambientales de la marca Nitrotec, adicional se muestra el tiempo de entrega. 66 Figura 3.2 Información técnica de los vaporizadores Nitrotec. Fuente: Documento extraído de la página web de Nitrotec. Realicé la evaluación técnica del cuadro 3.2 y la figura 3.22 de las características de diseño de los vaporizadores para la aplicación con oxigeno gas y se tiene presión de diseño: 711.67 psi y el material fabricado de aluminio, estas cumplen con lo solicitado. Por lo tanto, debido a que ambas marcas de vaporizadores cumplen con las especificaciones técnicas se seleccionó los vaporizadores de Nitrotec ya que en comparación a los vaporizadores de la marca Thermax estas no llevan un tratamiento anticorrosivo ya que se instalaron en la ciudad de Arequipa y la ciudad está alejado del nivel del mar, por lo que el riesgo de corrosión es ínfimo debido al bajo nivel de humedad, por lo que no se justifica realizar la selección del vaporizador thermax por su mayor costo comparativo. 67 3.1.2 Evaluación técnica - económica del tanque criogénico de oxígeno medicinal. Cuadro 3.3 Información económica del tanque criogénico Item DESCRIPCION Valor Unitario Moneda UM Cantidad Valor Total TANQUE CRIOGENICO 1 VERTICAL VRV 107843.6 USD PC 1 107843.6 P/OXIGENO 60000L Nota: En el cuadro se muestra el costo de adquisición del tanque de la marca VRV Asia Pacific Limited. Figura 3.3 Información técnica del tanque marca VRV. Fuente: Documento extraído de archivo LINDE PERU S.R.L Se hizo la evaluación técnica del cuadro 3.3 y la figura 3.23 de las características de diseño y capacidades del tanque para la aplicación con oxigeno líquido, casco interno de acero inoxidable 304 y capacidad nominal 60 000L por lo que este tanque cumple con especificación técnica necesaria para la aplicación. 68 Cuadro 3.4 Información económica del tanque criogénico Marca Chart Inc. Item DESCRIPCION Valor Unitario Moneda UM Cantidad Valor Total TANQUE CRIOGENICO 1 VERTICAL VS-15000SC 113216.65 USD PC 1 113216.65 P/OXIGENO 58750L Nota: En el cuadro se muestra el costo de la inversión para la adquisición del tanque de la marca Chart Inc. Figura 3.4 Información técnica del tanque marca Chart Inc. Fuente: Documento extraído de la pagina web de Chart Inc. Se hizo la revisión técnica del cuadro 3.4 y la figura 3.24 de las características de diseño de los tanques para la aplicación con oxigeno liquido estas cumplen 69 con lo solicitado de tener un tanque interno de acero inoxidable 316L, además de asilamiento al vacío, por ello se seleccionó el tanque de VRV Asia Pacific Limited ya que cumple con las especificaciones técnicas y es económicamente factible. 3.2 Supervisión de la implementación del sistema criogénico medicinal He realizado supervisiones en la ejecución del proyecto en conjunto con el área de instalaciones y asistencia técnica, se muestra a continuación, el proceso de instalación de los equipos principales tales como el tanque criogénico de oxígeno medicinal, vaporizadores ambientales y el panel de regulación de presión. Figura 3.5 Arribo del tanque criogénico al Hospital CASE Nota: En la fotografía se muestra la llegada del tanque criogénico al hospital para realizar la instalación. 70 Figura 3.6 Maniobra de verticalización del tanque criogénico Nota: En la fotografía se muestra la maniobra de verticalización e instalación del tanque criogénico en la cimentación lista del Hospital Nacional CASE. Figura 3.7 Arribo de los vaporizadores al Hospital CASE Nota: En la fotografía se muestra la llegada de los vaporizadores ambientales al hospital para realizar la instalación. 71 Figura 3.8 Maniobra de instalación de los vaporizadores Nota: En la fotografía se muestra la maniobra de instalación de los vaporizadores ambientales en el Hospital Nacional CASE. Figura 3.9 Tanque y vaporizadores instalados Nota: En la fotografía tomada en el Hospital Nacional CASE de Arequipa se muestran los equipos instalados en el área destinada de gases medicinales. 72 Figura 3.10 Panel de regulación de presión Nota: En esta fotografía tomada en el Hospital Nacional CASE de Arequipa se muestra el panel de regulación de presión previo a su instalación en el área destinada a gases medicinales. Figura 3.11 Sistema Centralizado Criogénico de Oxigeno Medicinal Nota: Fotografía tomada en el Hospital Nacional CASE de Arequipa que muestra el sistema centralizado de oxígeno criogénico medicinal, en funcionamiento. 73 Después de realizada la evaluación técnica – económica, mediante cálculos de parámetros y comparación de características técnicas se seleccionaron e instalaron los equipos principales, que optimizan los procesos mencionados. Estos aportes se desarrollaron desde el inicio del proyecto, durante la evaluación y aprobación por la gerencia y finalmente en los procesos de instalación y puesta en marcha. 3.3 Paso a Paso de la implementación del sistema criogénico a. El primer paso para realizar la implementación del sistema criogénico consiste en realizar el cimiento de toda la central, esta incluye los pedestales para los equipos principales tales como el tanque y vaporizadores. b. El segundo paso consiste en realizar el izaje del tanque y vaporizador ambiental como equipos principales, estos cada uno en su pedestal. c. El tercer paso es ubicar el panel de regulación de presión y el manifold de oxígeno gaseoso de back up. d. El cuarto paso consiste en realizar la interconexión de los equipos con tuberías de cobre, se utiliza la soldadura brazing de plata para este proceso, además que incluye la instalación de válvulas de corte, válvulas de seguridad y válvulas check. e. El quinto paso es realizar la regulación de presión del panel de regulación f. El sexto paso es realizar el empalme de la válvula principal del sistema con la red del hospital. g. El séptimo paso es recargar el tanque con oxigeno liquido a través de una cisterna. h. El octavo y último paso es la apertura de la válvula principal y suministras oxígeno al hospital. 74 IV. DISCUSIÓN y CONCLUSIONES 4.1 Discusión 1 En las secciones anteriores se revisó el consumo para el diagnóstico de implementación de un sistema de oxígeno medicinal, se tomó en cuenta el consumo del cliente final, esto no siempre suele dar como resultado un sistema de líquido criogénico de oxígeno medicinal ya que por ejemplo para los establecimientos que no requieren una complejidad alta, se pueden emplear equipos diferentes. Por ejemplo, en el proyecto llevado a cabo en la Clínica BMT de la ciudad de Lima, se instaló un sistema criogénico de oxígeno medicinal utilizando equipos de menor tamaño conocidos como Duracyl. Estos dispositivos contienen oxígeno criogénico en su interior, con una capacidad de 160m3 y un flujo máximo de 9.6m3/h de gas. Los Duracyl tienen la capacidad de suministrar gas directamente a través de las tuberías. Además, se estableció un sistema de respaldo con 6 cilindros, distribuidos en 3 cilindros por bancada debido al bajo consumo de oxígeno de la clínica. Por ende, se realizaron cálculos precisos conforme al flujo requerido. 2 Durante las secciones III y IV se presentaron los cálculos y selecciones de equipos para la implementación de un sistema criogénico de oxígeno medicinal en establecimientos de salud de alta complejidad junto con una propuesta económica y evaluaciones técnico-económicas realizando cálculos para selección de equipos tales como tanque vaporizadores, panel de regulación y sistema de back up, esto nos sirvió para elaborar el proyecto de implementación de sistema criogénico de oxígeno medicinal. 3 Durante las secciones anteriores se usaron cálculos experimentales para realizar la correcta selección de equipos, esto es se consideran factores de corrección y factores de seguridad de acuerdo a la experiencia corporativa como “know how” de la compañía, esto es esencial para que 75 el sistema pueda funcionar correctamente y no se pueda quedar desabastecido el almacenamiento de oxígeno. 4 En el presente informe también se presentó el proceso de implementación del sistema criogénico de oxígeno medicinal estos pasos son recomendables para mejorar la eficiencia del tiempo de la instalación de los equipos, cabe resaltar que estos pasos de implementación no es mandatorio ya que no están en la norma, pero a criterio profesional se recomienda seguirlos y en la experiencia y ejecución se viene realizando. Se proporciona información detallada sobre este proyecto, incluyendo los costos y cálculos, con el propósito de servir como referencia para futuras implementaciones de sistemas criogénicos similares. 4.2 Conclusiones Después de evaluar desarrollar e instalar el proyecto de sistema criogénico para el Hospital Nacional CASE llegamos a las siguientes conclusiones: 1. Los cálculos de parámetros técnicos correctamente efectuados, nos garantizan que la evaluación de un sistema criogénico de oxígeno medicinal liquido es acertada, lo cual nos lleva a seleccionar los equipos óptimos para el sistema criogénico. 2. En base a los cálculos obtenidos se elaboró el proyecto para el sistema criogénico de oxígeno medicinal que implica diseñar una solución integral y eficiente para la producción, almacenamiento y distribución de oxígeno líquido destinado a usos médicos. Este proyecto debe abordar todos los aspectos técnicos y operativos necesarios para garantizar un suministro seguro, confiable y adecuado para las necesidades clínicas. A través de una planificación detallada y una evaluación exhaustiva de los requerimientos técnicos, el proyecto debe asegurar que el sistema criogénico cumpla con los estándares de calidad y seguridad exigidos en el sector de la salud, optimizando los procesos de manejo del oxígeno y maximizando la eficiencia operativa. 76 3. En las secciones anteriores, se emplearon cálculos experimentales detallados para la selección precisa de los equipos del sistema criogénico de oxígeno medicinal. La inclusión de factores de corrección y factores de seguridad, basados en la experiencia y el conocimiento especializado de la compañía, ha sido fundamental para garantizar la fiabilidad del diseño. Esta metodología asegura que el sistema esté correctamente dimensionado y funcione de manera eficiente, minimizando el riesgo de desabastecimiento del almacenamiento de oxígeno. En consecuencia, el enfoque adoptado no solo optimiza el rendimiento del sistema, sino que también refuerza la seguridad y la continuidad del suministro de oxígeno, cumpliendo con los requisitos operativos y clínicos establecidos. 4. En el presente informe se ha detallado el proceso de implementación del sistema criogénico de oxígeno medicinal, destacando que los pasos recomendados, aunque no son obligatorios según las normativas, son valiosos para mejorar la eficiencia y reducir el tiempo de instalación de los equipos. La adopción de estos procedimientos, basada en la experiencia profesional, ha demostrado ser eficaz en la práctica y contribuye a una implementación más fluida y exitosa. Además, el informe proporciona una visión exhaustiva del proyecto, incluyendo costos y cálculos, lo cual sirve como una referencia útil para futuras implementaciones de sistemas criogénicos similares. La información detallada presentada no solo facilita la planificación y ejecución de proyectos futuros, sino que también refuerza las mejores prácticas en la industria para garantizar la eficacia y la eficiencia en el suministro de oxígeno medicinal. 77 V. RECOMENDACIONES 1. Es esencial contar con un equipo altamente calificado para llevar a cabo el diagnóstico y satisfacer los requisitos de una central criogénica. Esto implica que el equipo debe tener experiencia en la realización de cálculos técnicos y en la selección de los equipos adecuados. 2. Para asegurar el éxito del proyecto del sistema criogénico de oxígeno medicinal, se recomienda implementar una estrategia de gestión de calidad integral que incluya revisiones periódicas y auditorías de los aspectos técnicos y operativos del diseño. Además, es crucial mantener una comunicación continua con expertos en criogenia y profesionales del sector médico durante la fase de implementación para garantizar que el sistema cumpla con los estándares de calidad y seguridad. Se sugiere también realizar pruebas de funcionamiento exhaustivas y simulaciones operativas antes de la puesta en marcha completa para identificar y resolver cualquier posible problema, asegurando así un suministro seguro y eficiente de oxígeno líquido que satisfaga adecuadamente la necesidad del hospital. 3. Es fundamental asegurarse de que los cálculos de los parámetros técnicos se realicen con precisión y exhaustividad. Se deben utilizar métodos y herramientas adecuadas para garantizar la exactitud de los resultados. Además, es importante validar estos cálculos mediante análisis adicionales siempre que sea posible. Esto nos proporcionará una evaluación confiable y precisa, lo que a su vez nos permitirá seleccionar los equipos óptimos para el sistema criogénico. La atención meticulosa a los detalles en esta etapa del proceso garantizará un funcionamiento eficiente y efectivo del sistema en el futuro. 4. Es necesario llevar a cabo visitas en campo para evaluar el área disponible y realizar una selección adecuada de grúas que cumplan con la capacidad de elevación y carga requerida para el izaje y maniobra de 78 equipos como los vaporizadores y el tanque. Estas visitas permiten una planificación precisa y garantizan que se utilicen los recursos adecuados para llevar a cabo las operaciones de manera segura y eficiente. La correcta elección de las grúas contribuye significativamente a la ejecución exitosa de proyectos de implementación de sistemas criogénicos, evitando contratiempos y accidentes, asegurando así la integridad de los equipos y del personal involucrado además de asignar un equipo de profesionales con experiencia en el manejo de equipos criogénicos y operaciones de izaje para llevar a cabo las visitas en campo. Esto garantizará una evaluación exhaustiva del área disponible y una selección precisa de las grúas adecuadas. Además, se deben tener en cuenta los requisitos específicos de carga y elevación de los equipos, así como las condiciones del entorno, como el terreno y el espacio disponible para maniobrar. La colaboración estrecha entre el equipo de proyecto y los expertos en izaje asegurará una planificación efectiva y la utilización óptima de los recursos disponibles. Esta atención meticulosa a los detalles desde el inicio del proyecto evitará contratiempos y garantizará un proceso de implementación seguro y eficiente, protegiendo la integridad del personal y de los equipos. 79 VI. BIBLIOGRAFIA [1] ALCALDE, H., 2014. Diseño del sistema de transporte de oxígeno medicinal mediante tuberías de cobre en el Hospital Alberto Leopoldo Barton Thompson. Monografía [Ingeniero Mecánico de Fluidos]. [en línea]. Lima: [consulta: 3 marzo 2024]. Disponible en: https://cybertesis.unmsm.edu.pe/handle/20.500.12672/12745. [2] ARAIZA, D., 2020. Procedimiento de operación para el manejo de criogénicos. [en línea]. S.l.: [consulta: 24 marzo 2024]. Disponible en: https://es.scribd.com/document/638287133/Manejo-de-criogenicos. [3] BINDA, D., REGENBOGEN, I., NOZARI, A. y ORTEGA, R., 2023. Suministro de Oxígeno en el Hospital: Video en Anestesia Clínica. Anesthesia & Analgesia. 1. Massachusetts: s.n., pp. 226–230. vol. 138. [4] CRYOSPAIN, 2024. 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