LATAM Revista Latinoamericana de Ciencias Sociales y Humanidades, Asunción, Paraguay.
ISSN en línea: 2789-3855, noviembre, 2024, Volumen V, Número 6 p 704.
DOI: https://doi.org/10.56712/latam.v5i6.3038
Análisis de la optimización del consumo energético en
una universidad ubicada en la provincia del Guayas
Analysis of the optimization of energy consumption in a university
located in the province of Guayas
Julio Cesar Villavicencio Mera
jvillavicenciom@unemi.edu.ec
https://orcid.org/0009-0006-0822-1686
Universidad Estatal de Milagro
Milagro – Ecuador
Rayner Reynaldo Ricaurte Párraga
rricaurtep@unemi.edu.ec
https://orcid.org/0009-0004-4025-0087
Universidad Estatal de Milagro
Milagro – Ecuador
Jennyffer Rebeca Yépez Ramírez
jyepezr5@unemi.edu.ec
https://orcid.org/0009-0000-8976-8048
Universidad Estatal de Milagro
Milagro – Ecuador
Carlos Andrés Vaca Coronel
cvacac3@unemi.edu.ec
https://orcid.org/0000-0001-9167-5043
Universidad Estatal de Milagro
Milagro – Ecuador
Rossana María Ricaurte Párraga
rossana.ricaurtep@ug.edu.ec
https://orcid.org/0009-0000-2928-0243
Universidad de Guayaquil
Milagro – Ecuador
Artículo recibido: 09 de noviembre de 2024. Aceptado para publicación: 23 de noviembre de 2024.
Conflictos de Interés: Ninguno que declarar.
Resumen
Esta investigación analiza la optimización del consumo energético en una universidad en la
provincia del Guayas, Ecuador. A través de una auditoría energética, se identificaron las
oportunidades para reducir el consumo mediante la implementación de tecnologías eficientes y
energías renovables. En 2022, la universidad consumió 2.613.249 kWh, lo que representó un
gasto anual de 229.019,68 USD. Entre las propuestas destacadas, se incluyó la sustitución de
luminarias tradicionales por tecnología LED y la instalación de aires acondicionados más
eficientes. Además, se evaluó la factibilidad de instalar una planta de energía fotovoltaica, lo que
implicaría una inversión inicial de 580.520,44 USD, pero generaría un ahorro anual estimado de
139.822,86 USD y una reducción del 74,47% en las emisiones de CO. Esta investigación propone
un enfoque integral que combina el ahorro energético, la mejora de la eficiencia y el uso de
energías renovables, con el objetivo de reducir los costos operativos y mitigar el impacto
ambiental. Las mejoras planteadas no solo reducirán el consumo de energía en un 51,69%, sino
que también permitirán un retorno de la inversión en 4,62 años. Este enfoque es un ejemplo de
LATAM Revista Latinoamericana de Ciencias Sociales y Humanidades, Asunción, Paraguay.
ISSN en línea: 2789-3855, noviembre, 2024, Volumen V, Número 6 p 705.
cómo las instituciones educativas pueden liderar iniciativas sostenibles para enfrentar tanto la
crisis energética como el cambio climático
Palabras clave: eficiencia energética, auditoría energética, planta de energía
fotovoltaica, reducción de emisiones de CO₂
Abstract
This research examines energy consumption optimization at a university in the province of
Guayas, Ecuador. Through an energy audit, opportunities were identified to reduce consumption
by implementing efficient technologies and renewable energy sources. In 2022, the university
consumed 2,613,249 kWh, incurring an annual expense of 229,019.68 USD. Key proposals
included replacing traditional lighting with LED technology and installing more efficient air
conditioning units. Additionally, the feasibility of installing a photovoltaic power plant was
evaluated, which would require an initial investment of 580,520.44 USD but is estimated to yield
annual savings of 139,822.86 USD and a 74.47% reduction in CO₂ emissions. This research
proposes a comprehensive approach that combines energy savings, efficiency improvements,
and the use of renewable energy with the aim of reducing operational costs and mitigating
environmental impact. The proposed improvements will not only reduce energy consumption by
51.69% but also achieve a return on investment in 4.62 years. This approach serves as an
example of how educational institutions can lead sustainable initiatives to address both the
energy crisis and climate change.
Keywords: energy efficiency, energy audit, photovoltaic power plant, CO₂ emissions
reduction
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Cómo citar: Villavicencio Mera, J. C., Ricaurte Párraga, R. R., Yépez Ramírez, J. R., Vaca Coronel,
C. A., & Ricaurte Párraga , R. M. (2024). Análisis de la optimización del consumo energético en
una universidad ubicada en la provincia del Guayas. LATAM Revista Latinoamericana de
Ciencias Sociales y Humanidades 5 (6), 704 – 720. https://doi.org/10.56712/latam.v5i6.3038
LATAM Revista Latinoamericana de Ciencias Sociales y Humanidades, Asunción, Paraguay.
ISSN en línea: 2789-3855, noviembre, 2024, Volumen V, Número 6 p 706.
INTRODUCCIÓN
La energía es esencial para diversas actividades, como el transporte, la purificación del agua y la
climatización (Farghali et al., 2023). Actualmente, el 84,7% de la energía mundial proviene de
combustibles fósiles, mientras que solo el 10,3% proviene de energías renovables (Global Energy
Crisis – Topics, s. f.). Además, los depósitos de hidrocarburos de fácil acceso se están agotando,
lo que ha aumentado los costos de la energía (Afolabi et al., 2019). La Agencia Internacional de
la Energía indica que la crisis energética mundial se intensificó tras la invasión rusa de Ucrania
en 2022, alcanzando precios récord para el gas y la electricidad, junto con un aumento de la
demanda energética del 37% en los próximos 25 años. Se proyecta que el consumo mundial de
energía crecerá un 48% entre 2012 y 2040 (Min, 2022)
Al mismo tiempo, las emisiones de CO₂ han contribuido al aumento de la temperatura global en
1,2 °C, con concentraciones récord de 419 partes por millón en 2021 (Johnson, 2021) . Ante este
escenario, urge implementar tecnologías de ahorro energético que permitan reducir costos y
mitigar el impacto ambiental.
El uso de carbón, petróleo y el gas suministran el 85% del consumo mundial de energía, mientras
que la energía eólica y solar representan un 3%, mientras que la hidroenergía y la energía nuclear
representa casi el 12% restante (ÓhAiseadha et al., 2020) (Destouni & Frank, 2010) A nivel
mundial hasta el momento se han encontrado aproximadamente 600 yacimientos de petróleo de
los cuales solo 125 (20.83%) es factible su explotación (He et al., 2015). Cada vez los hallazgos
de pozos rentables para su explotación son menores y cada año la demanda de energía mundial
aumenta, se estima que la demanda de energía aumentará un 28 % entre 2015 y 2040, con una
proporción cada vez mayor procedente de países no pertenecientes a la OCDE (Dominioni et al.,
2019).
Muy aparte de la crisis energética por la escasez de los hidrocarburos y el incremento del costo
de la energía eléctrica, está la problemática del cambio climático debido a la generación de
energía mediante la quema de petróleo, carbón y gas natural, según (Jackson et al., 2022) Las
emisiones de CO2 en el 2021 aumentaron aproximadamente un 4,2 % a 36 200 millones de
toneladas métricas en comparación con 2020, lo que hizo que las emisiones globales se
acercaran a los niveles de 2022 (36,7 Gt de CO2 ) estas emisiones de CO2 generan un efecto
invernadero que evita que la radiación solar salga de la atmósfera terrestre, provocando un
aumento de temperatura. Desde el año 1901 las temperaturas globales han aumentado 0,89°C
(Banerjee et al., 2021) dando como resultado el cambio climático, el derretimiento de los
glaciares árticos, la pérdida de la biodiversidad, etc.
Es necesario realizar el cambio del desarrollo de energía insostenible debido a la escasez de
recursos no renovables, aumento de precio en la energía, emisiones de CO2 y cambio climático,
por un desarrollo de la energía sostenible donde se aprovechen los recursos renovables, costos
de la energía más accesibles y libres de contaminantes. Para lograr este propósito se involucran
principalmente tres cambios: ahorro de energía (Blok, 2005) (Lior, 1997), mejora de la eficiencia
energética y el reemplazo de la producción de energía a base de recursos no renovables por
varias fuentes de energía renovable (N. Afgan, 2004) (N. H. Afgan & Carvalho, 2002) (Lund, 2007).
El trabajo del cambio no solo debe estar a cargo las organizaciones internacionales o los
gobiernos de cada país, el cambio debe ser desde las industrias, las universidades, las viviendas,
etc. Por ello las energías renovables se considera un recurso importante a nivel mundial y cada
año se trabaja en ellas para que sus limitaciones y costo de implementación disminuyan y su
eficiencia y disponibilidad aumenten (Hvelplund, 2006) (Alnatheer, 2005) (Huacuz, 2005) (Duque
et al., 2005) (Germán Martínez Montes et al., 2005) (Kaldellis,K et al., 2005) (Cavaliero & Da Silva,
2005) (El-Sayed, 2005) (Gnansounou et al., 2005) y para el 2050 se espera que las energías
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renovables alcancen un 35% del suministro global de energía, disminuyendo así las emisiones de
CO2 aproximadamente en un 56%.
Debido a lo antes mencionado y al recorte presupuestario en las universidades públicas en el año
2020, es necesario realizar un cambio del consumo y generación de energía en la Universidad.
En el año 2020 el presupuesto asignado por el Gobierno para la Universidad fue de
aproximadamente veintidós millones de dólares equivalente a una reducción del 10% en relación
al presupuesto del año anterior, siendo este recorte aproximado de dos millones de dólares
(Informe-de-Gestion-2021, 2021) (Cedula presupuestaria, 2021). Este suceso ha incentivado a la
IES a realizar una reducción de gastos anuales, entre ellos reducir el consumo de energía.
En el 2021 la universidad tuvo un gasto aproximado en energía de 150 mil USD, en el 2015 fueron
aproximadamente 175 mil USD y en el 2022 un aproximado 200 mil USD (IES, 2022), este
incremento en el gasto de la energía es debido al incremento del número de estudiantes y
edificios en la Universidad.
Actualmente la universidad cuenta con aproximadamente veintiún mil estudiantes y se espera
que en un par de años esta cifra incremente un 300% provocando así que el gasto de la energía
eléctrica aumente.
La Universidad está conformada por 22 edificios los cuales están equipados con luces T-12 de
32 W y aires acondicionados de 12,000, 18,000, 24,000, 36,000 y 60,000 BTU de un SEER (SEER:
Seasonal Energy Efficiency Ratio) de 13. Como parte de las deficiencias encontradas, los equipos
de iluminación y climatización permanecen encendidos desde la apertura hasta el cierre de la
universidad, operando en horas no productivas.
La Universidad en el 2022 tuvo un consumo de energía eléctrica promedio de 217,770.75
kWh/mes o 2,613,249 kWh/anual, esto representa un costo de 19,084.97 USD/mes a o
229,019.68 USD/anual. Por el excesivo consumo energético, la universidad se ha planteado un
estudio energético para examinar las diferentes alternativas que le permitan reducir el consumo
energético y su costo asociado.
METODOLOGÍA
La auditoría energética se realizó en la universidad con el objetivo de identificar oportunidades
de ahorro energético a través del conocimiento y evaluación de los equipos eléctricos, el análisis
de su eficiencia y la implementación de:
Revisión de las facturas de energía eléctrica del año 2022, con el fin de determinar el consumo
de energía mensual y anual, así como los costos asociados. Esta información proporcionó una
base en línea para el análisis de ahorro. También se identifican todas las áreas de la universidad,
diferenciando áreas de mayor y menor consumo, incluyendo oficinas, aulas, laboratorios, áreas
administrativas y de servicios generales.
Se realizó un inventario detallado de los equipos eléctricos existentes, categorizados como los
sistemas de iluminación, equipos HVAC (aire acondicionado, ventiladores), equipos electrónicos
(computadoras, impresoras, servidores), equipos de soporte (bombas, compresores). A dichos
equipos se les realizó un registro de especificaciones técnicas, se recopiló información sobre las
características de los equipos, como potencia nominal, tipo de tecnología y antigüedad.
Se evaluó el número de horas diarias y semanales que operan los equipos en las diferentes áreas.
Este análisis se basó en entrevistas a personal administrativo y operativo, así como en
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observaciones en sitio. Utilizando las especificaciones técnicas de cada equipo (potencia P) y
sus horas de operación (H), se estimó el consumo total de energía (C) de cada uno, utilizando la
fórmula:
��(����ℎ) = �� (����) ∗ �� (1)
Sustitución de Iluminación por Tecnología LED
Se propuso sustituir luminarias tradicionales (fluorescentes, incandescentes) por luminarias LED,
considerando su menor consumo de energía y mayor. También se analizó la posibilidad de
sustituir equipos de aire acondicionado antiguos por modelos más eficientes con un mayor
coeficiente de eficiencia estacional (SEER), lo que reduce significativamente el consumo
eléctrico en aire acondicionado.
Se calculó la inversión inicial requerida para la instalación de la planta fotovoltaica, junto con un
análisis del retorno de la inversión con base en el ahorro energético estimado y los incentivos
fiscales disponibles para energías renovables. Estimación de Ahorros y Reducción de CO₂: Los
beneficios ambientales, incluyendo la reducción de emisiones de CO₂, se estimaron con base en
el porcentaje de energía que podría generarse a partir de los paneles solares.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Análisis del consumo de energía
Para el análisis es necesario conocer el consumo de energía (kWh), la potencia suministrada o
demanda de energía y los distintos rubros de CNEL por el suministro de energía eléctrica a la
universidad como se puede observar en la Tabla 1.
Tabla 1
Consumo de energía en la Universidad
Meses Consumo Demanda de energía kW
Enero 280,230 1,220
Febrero 230,546 1,001
Marzo 137,989 820
Abril 197,113 940
Mayo 210,345 833
Junio 270,333 915
Julio 280,567 801
Agosto 222,111 998
Septiembre 197,109 727
Octubre 145,786 632
Noviembre 221,564 951
Diciembre 219,556 901
Total 2,613,249 10,739
Promedio 217,771 895
Fuente: Levantamiento de datos in situ.
En las facturas de energía eléctrica emitida por CNEL se estudiarán dos rubros fundamentales.
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Costo promedio de la demanda de energía
Para obtener el costo por kW/Mes, se divide el costo por demanda ($) y la demanda facturada
(kW) obtenido de las facturas de energía emitidas por CNEL dando como resultado 3.00 USD/kW-
Mes. Ver tabla 2.
Tabla 2
Cálculo del costo por kW
Mes Demanda de energía (kW-
mes)
Costo de Demanda
($)
Costo por kW-
Mes
Enero 1220 $ 3,660.00 $3.00
Febrero 1001 $ 3,003.00 $3.00
Marzo 820 $ 2,460.00 $3.00
Abril 940 $ 2,820.00 $3.00
Mayo 833 $ 2,499.00 $3.00
Junio 915 $ 2,745.00 $3.00
Julio 801 $ 2,403.00 $3.00
Agosto 998 $ 2,994.00 $3.00
Septiembre 727 $ 2,181.00 $3.00
Octubre 632 $ 1,896.00 $3.00
Noviembre 951 $ 2,853.00 $3.00
Diciembre 901 $ 2,703.00 $3.00
Total Anual 10,739.00 $30,123.00 -
Promedio Mensual 870.60 $2,611.80 $3.00
Costo promedio por kWh
Para obtener el costo del kWh, se resta el costo total ($) y el costo de demanda ($), esta diferencia
se la divide para el consumo mensual en kWh, dando como resultado un promedio de 0.075
USD/kWh como se observa en la tabla 3.
Tabla 3
Costo promedio por kWh
Mes Consumo
(kWh)
Costo
por
kWh
Costo del
consumo ($)
Costo de
Demanda ($)
Costo Total
($)
Enero 280,230.00 $0.079 $ 22,138.17 $ 3,660.00 $ 25,798.17
Febrero 230,546.00 $0.079 $ 18,213.13 $ 3,003.00 $ 21,216.13
Marzo 137,989.00 $0.065 $ 8,969.29 $ 2,460.00 $ 11,429.29
Abril 197,113.00 $0.075 $ 14,783.48 $ 2,820.00 $ 17,603.48
Mayo 210,345.00 $0.075 $ 15,775.88 $ 2,499.00 $ 18,274.88
Junio 270,333.00 $0.075 $ 20,274.98 $ 2,745.00 $ 23,019.98
Julio 280,567.00 $0.075 $ 21,042.53 $ 2,403.00 $ 23,445.53
Agosto 222,111.00 $0.075 $ 16,658.33 $ 2,994.00 $ 19,652.33
Septiembre 197,109.00 $0.075 $ 14,783.18 $ 2,181.00 $ 16,964.18
Octubre 145,786.00 $0.076 $ 11,079.74 $ 1,896.00 $ 12,975.74
Noviembre 221,564.00 $0.075 $ 16,617.30 $ 2,853.00 $ 19,470.30
Diciembre 219,556.00 $0.075 $ 16,466.70 $ 2,703.00 $ 19,169.70
Total ,613,249.00 $ 196,802.68 $ 32,217.00 $ 229,019.68
Promedio
Mensual
217,770.75 $0.075 $ 16,400.22 $ 2,684.75 $ 19,084.97
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ISSN en línea: 2789-3855, noviembre, 2024, Volumen V, Número 6 p 710.
Fuente: elaboración propia.
En el 2022 la universidad obtuvo un consumo promedio de energía mensual de 217,770.75 kWh
y un consumo anual de 2´613,249 kWh, esto representó un costo promedio mensual de 19,084.97
USD y el costo anual de 229,019.68 USD como se observa en la tabla 3.
Línea base energética
Las líneas base se utilizan para facilitar un modelo de predicción de energía simple en una etapa
temprana de diseño del desarrollo del edificio (Lin et al., 2017). Para este estudio se utilizará la
línea base energética para tener una predicción del consumo energético a futuro y poder
comparar la línea base actual vs la línea base con la implementación de las mejoras.
Para establecer la línea base energética fue necesario calcular las horas de funcionamiento
mensual, el cual da como promedio 244.77 horas al mes y 12.24 horas diarias.
Tabla 4
Horas de funcionamiento
Meses Consumo Demanda de
energía kW
Horas de
funcionamiento en
el mes
Horas de
funcionamiento
diario
Enero 280,230 1,220 229.70 11.48
Febrero 230,546 1,001 230.32 11.52
Marzo 137,989 820 168.28 8.41
Abril 197,113 940 209.69 10.48
Mayo 210,345 833 252.52 12.63
Junio 270,333 915 295.45 14.77
Julio 280,567 801 350.27 17.51
Agosto 222,111 998 222.56 11.13
Septiembre 197,109 727 271.13 13.56
Octubre 145,786 632 230.67 11.53
Noviembre 221,564 951 232.98 11.65
Diciembre 219,556 901 243.68 12.18
Total 2,613,249 10,739 2,937 146.86
Promedio 217,771 894.92 244.77 12.24
Fuente: elaboración propia.
Al graficar los resultados obtenidos en la tabla cuatro se tiene como resultado la línea base
energética con una ecuación de la recta de C=882.92 h con un R² = 0.9762 donde C es el consumo
de energía mensual en kWh y h son las horas de funcionamiento mensuales como se observa en
el gráfico 1.
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Gráfico 1
kWh vs horas de funcionamiento
Fuente: elaboración propia.
Auditoría energética
En la realización de la auditoría energética se determinó la potencia consumida en Watts
mediante especificaciones de los equipos electrónicos instalados en la Universidad.
Entre ellos se tuvieron unas luminarias T 12 de 32 W y equipos de climatización de 12,000, 18,000,
24,000, 36,000 y 60,000 BTU.
La eficiencia de los equipos de climatización es calculada por el Factor de Eficiencia de Energía
Ambiental (SEER: Seasonal Energy Efficiency Ratio) se define como la capacidad de
refrigeración/la entrada de energía eléctrica (Romero Lara et al., 2023)
�� =
��
��������
(2)
En la auditoría energética, se obtuvo un total de 7,577 focos T 12 de 32W con un consumo total
de energía de 59,347.91 kWh/mes y una demanda de energía de 242.46 kW. En el conteo de
equipos de climatización tenemos 10 A/C de 9,000 BTU, 91 A/C de 12,000 BTU, 11 A/C de 8,000
BTU, 16 A/C de 24,000 BTU, 153 A/C de 36,000 BTU y 30 A/C de 60,000 BTU con un consumo
total de energía de 170,811.80 kWh/mes y una demanda de energía de 697.85 kW, entre otros
consumos de energía como computadoras, laptops, televisores e impresoras. Entre los equipos
de iluminación y climatización nos da un consumo total de energía aproximado de 230,159.71
kWh-mes y una demanda de 940.31 kW
Emisiones de CO₂ por kWh de energía eléctrica
En el año 2020 en el Ecuador se generó un total de 32,206.88 GWh de energía eléctrica en donde
26,088.42 GWh fueron generados por energía renovable y 6,118.46 GWh por energía no renovable,
representando este último un 19%. Para la generación de energía eléctrica por medio de energía
no renovable se utilizaron combustibles como el fuel oíl, diésel, gas natural, residuo, crudo, gas
y = 882,92x
R² = 0,9762
100.000
150.000
200.000
250.000
300.000
350.000
150,00 170,00 190,00 210,00 230,00 250,00 270,00 290,00 310,00
Linea base Lineal (Linea base)
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licuado de petróleo (GLP) y gabazo de caña donde las cantidades utilizadas se describen en la
siguiente tabla. (Renovables, 2021).
Para el año 2020 el factor de emisión de CO₂ por el uso de energías no renovables fue de 0,4509
tCO₂/MWh (Factor-de-emision-de-CO2-del-Sistema-Nacional-Interconectado-de-Ecuador-
Informe-2021-2.pdf, s. f.)
Tabla 5
Consumo de combustible utilizado para generación eléctrica
Combustible Unidad Cantidad
Fuel Oil kgal 104,342.82
Diésel kgal 120,583.17
Gas Natural Gft³ 15.60
Fuente: (Agencia de Regulación y Control de energía, 2021)
Como se pudo observar en la tabla 4 la universidad tuvo un consumo total de 2,613,249 kWh en
el año 2022, lo que significa que se generaron 1,178.31 toneladas de CO₂ por el consumo de
energía eléctrica en el año 2022.
Como propuesta para mejorar la eficiencia energética de la universidad, se basa en la utilización
de una política de encendido y apagado de equipos eléctricos en las aulas, luces led, aires
acondicionados de mayor eficiencia y análisis de costos de una planta fotovoltaica.
Se busca conocer la cantidad de inversión prevista, el porcentaje de ahorro de energía en
comparación con el año 2022 con las propuestas planteadas y, finalmente, estimar el retorno de
la inversión en años.
Política de ahorro de energía
Actualmente los equipos eléctricos en las aulas de la Universidad permanecen encendidos un
promedio de 12.24 horas diarias (Ver tabla 4), una propuesta para el ahorro de la energía eléctrica
sería establecer una política para apagar los equipos eléctricos de las aulas en horas no
productivas, dando como resultado un promedio de 9 horas diarias.
Luminarias led
Los tubos fluorescentes T 12 de 32 W fueron encontrados en la auditoría energética de la
universidad con una eficiencia del 60%. Si se desea una luminaria de mayor eficiencia, se puede
usar la tecnología LED. Una lámpara LED de 15 W equivale una lámpara fluorescente T 12 de
32W, que proporciona la misma cantidad de luz, pero consume menos energía.
En la universidad existe un total de 7,577 tubos T 12 de 32 W con un consumo de energía de
59,347.91 kWh/mes y una demanda de energía de 242.46 kW, que se los reemplaza por Led de
15 W, con un consumo total de energía de 20,457.90 kWh/mes y una demanda de 113.65 kW,
este cambio de luminarias generaría un ahorro de 38,890.01 kWh/mes esto significa un ahorro
del 65.53%.
Climatización
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En los equipos de climatización tiene un consumo de energía total de 170,811.80 kWh/mes y una
demanda de energía de 697.85 kW, que se los reemplazará con aires acondicionados de mayor
eficiencia, con un consumo total de energía de 90,720 kWh/mes y una demanda de energía de
504 kW, este cambio de sistema de climatización genera un ahorro del consumo de energía
eléctrica de 38,317.58 kWh/mes, que significa un ahorro del 46.89% de energía.
La propuesta requiere un consumo de energía total de 111,177.90 kWh/mes al sumar los
consumos de energía de la iluminación Led y los sistemas de climatización. En comparación con
el consumo de energía actual calculado, la auditoría de energía, esto resulta en un ahorro de
energía de 118,981.81 kilovatios-hora por mes con un porcentaje del 51.69%.
En el cálculo de la demanda de energía en kW con la situación actual de la Universidad y con la
propuesta planteada, se tiene una demanda de energía actual teórica de 940.31 kW y con la
propuesta planteada se tendría una demanda de energía de 617.65 kW.
Costo de la propuesta
Para calcular el costo de inversión de la propuesta, se examinaron los precios de los diversos
equipos que serían reemplazados, así como la suma de los equipos de cada edificio de la
universidad. Se estimó un costo por mano de obra del 10% y un IVA del 12%, lo que resultó en un
gasto total de $336,730.24, como se muestra en la Tabla 8
Tabla 8
Costo de inversión
Descripción Precio por unidad Cantidad Costo
Tubos Led de 15 W $ 2.50 7,577 $ 18,942.50
A/C Inverter de 9,000 BTU $ 309.00 10 $ 3,090.00
A/C Inverter de 12,000 BTU $ 420.00 91 $ 38,220.00
A/C Inverter de 18,000 BTU $ 760.00 11 $ 8,360.00
A/C Inverter de 24,000 BTU $ 850.00 26 $ 22,100.00
A/C Inverter de 36,000 BTU $ 990.00 143 $141,570.00
A/C Inverter de 60,000 BTU $ 1,400.00 30 $ 42,000.00
Subtotal $273,320.00
10% de Mano de obra $ 27,332.00
12% IVA $ 36,078.24
Total $ 339,640.84
Fuente: elaboración propia.
Cálculo del costo de operación e inversión inicial de una planta de energía fotovoltaica
El costo de la energía fotovoltaica puede ser expresado por la siguiente ecuación (3) (Veronese
et al., 2021).
�� =
���������� + ∑��
��=1
��������
(1 + ��������)��
∑��
��=1 [
������������ ∗ (1 − ������������)��
(1 + ��������)�� ]
(3)
Donde CAPEX es el gasto de inversión total del sistema en el año t = 0, OPEX(t) es el gasto de
operación y mantenimiento en el año t, WACC producción anual de electricidad, Utilización 0 es
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la utilización inicial en el año t = 0 (sin considerar la degradación), Degradación es la degradación
anual de la potencia nominal del sistema, n es la vida económica del sistema y t el año de vida
(Romero Lara et al., 2023)
Considerando n vida útil del sistema de 20 años; los costos anuales de operación y
mantenimiento OPEX = 1% del CAPEX y CAPEX = 780 USD/kW (Eduardo Landivar, comunicación
personal, 2023)
De esta manera el costo de energía producida por el sistema fotovoltaico es de 0.06 USD/kWh.
La planta fotovoltaica proporcionará energía a los edificios, lo que representa el 50% del consumo
de energía de la Universidad. Se espera que las propuestas planteadas para estos edificios
demanden un total de 308.82 kW de energía.
En lo antes mencionado en las tablas 2 y 3 se obtuvo un costo promedio de 0.075 USD/kWh y un
costo promedio de la demanda de 3.00 USD/kW al mes facturado por CNEL.
Cálculo del ahorro de energía con el funcionamiento de una planta fotovoltaica que suministre el
50% del total de energía de la Universidad
Considerando los consumos de kilovatios hora mensuales de los edificios, que representan el
50% del consumo total de energía, 230,159.71 kilovatios hora mensuales *0.5 = 115,079.85
kilovatios hora mensuales. Además, multiplicando por el costo promedio de 0,075 dólares por
kilovatio hora que le cobra CNEL a la Universidad, se obtiene un costo total de 8,630.99 dólares
mensuales.
Considerando el ahorro de energía de la propuesta para los edificios, que corresponde al 50% de
111,177.90 kilovatios hora/mes*0.5 = 55,588.95 kilovatios hora/mes, y multiplicando por el costo
de energía de la planta fotovoltaica de 0,06 dólares por kilovatio hora, se obtiene un costo total
de 3,335.34 dólares por mes.
Restando el costo total actual y el costo total con la propuesta se obtiene un ahorro de 5,295.65
USD/mes.
Debido a la implementación de una planta fotovoltaica, los edificios consumen el 50% del
consumo total de energía de la IES no pagarán costo por demanda de energía, lo que resulta en
un ahorro mensual de 1,410.45 USD. dando como resultado un ahorro mensual de 6,706.10 USD
Cálculo del ahorro de energía correspondiente al 50% sin planta fotovoltaica
Como se muestra en la Tabla 9, se consideran los costos mensuales de kilovatios hora
calculados en la auditoría energética de los edificios, que representan el 50% del consumo total
de energía de la Universidad. Esto se multiplica por el costo promedio de 0.075 USD/kWh y el
costo promedio de 3.00 USD/kW por la demanda de energía que le factura CNEL a la Universidad.
Tabla 9
Costo total actual de la energía correspondiente al 50% sin planta fotovoltaica
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Consumo
Actual
50% Costos Total
Consumo de
energía
230,159.71 115,079.85 0.075 USD/kWh 8,630.99
Demanda de
energía
940.31 470.15 3.00 USD/kW 1,410.45
Total - - - 10,041.44
USD/mes
Fuente: elaboración propia.
El costo promedio de 0.075 USD/kWh y el costo promedio de 3.00 USD/kW por demanda de
energía que le factura CNEL a la Universidad se multiplican por los consumos mensuales de
kilovatios hora de la propuesta de ahorro de energía a los edificios, que representan el 50% del
consumo de energía de la Universidad.
Tabla 10
Costo total con la propuesta correspondiente al 50% sin planta fotovoltaica
Consumo con
propuesta
50% Costos Total
Consumo de
energía
111,177.90 kWh-
mes
55,588.95 kWh-
mes
0.075
USD/kWh
4,169.17
USD/mes
Demanda de
energía
617.65 kW 308.82 kW 3.00 USD/kW 926.47
USD/mes
Total - - - 5,095.64
USD/mes
Restando los resultados de la tabla 6 y la tabla 7 se obtiene un ahorro de 4,945.79 USD/mes.
Considerando todos los ahorros mensuales de energía antes calculados nos da como resultado
un ahorro de 11,651.90 USD/mes y 139,822.86 USD/anual.
Reducción de emisiones de CO₂
Ya que el 50% de la energía que se suministrará a la universidad será por medio de una planta
fotovoltaica, esta no generará emisiones por ser energía limpia.
Para este análisis se considera el 50% restante del consumo energético que seguirá siendo
suministrado por CNEL, teniendo así un consumo de energía de 55,588.95 kWh-mes y 667,067.40
kWh-anual lo que nos da un total de emisiones de 300.78 toneladas de CO₂ esto representa una
reducción del 74.47% de emisiones de CO₂.
Análisis del retorno de la inversión
La tabla 11 que se muestra a continuación muestra el flujo neto anual donde se consideró una
inversión inicial de 580,520.44 USD entre los equipos de mayor eficiencia y la planta fotovoltaica,
además se considera un ahorro anual de 139,822.86 USD y un presupuesto de la Universidad de
35,000 USD anuales para renovar los equipos eléctricos.
Tabla 11
Flujo anual neto
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Año Flujo neto
0 $580,520.44
1 $174,822.86
2 $167,831.72
3 $154,548.55
4 $136,616.26
5 $116,293.01
Fuente: elaboración propia.
El VAN calculará la cantidad de tiempo que tomará la universidad para recuperar la inversión. Se
encontrarán dos valores de VAN, uno con un n = 4 años para obtener un VAN negativo y otro con
un n = 7 años para obtener un VAN positivo.
El año en que el VAN es igual a cero es el año en que la universidad recuperó su inversión inicial.
(Mete, 2014). Utilizando la ecuación siguiente, tenemos un retorno de inversión de 4.62 años.
������ = −��0 +
����1
(1 + ��)1
+ ⋯ +
������
(1 + ��)��
Esta investigación se centra en la viabilidad económica y ambiental de las propuestas de
optimización energética en la universidad. Los resultados de la auditoría energética confirman
que la sustitución de equipos ineficientes y la implementación de una planta fotovoltaica
generarán beneficios sustanciales. El ahorro energético estimado del 51.69% demuestra que la
inversión inicial de 580,520.44 USD es justificada, con un retorno de inversión en 4.62 años, lo
cual es favorable en el contexto de recortes presupuestario.
Además, la reducción de las emisiones de CO₂ en un 74,47% resalta el impacto positivo en la
mitigación del cambio climático, alineándose con las tendencias globales hacia la sostenibilidad.
Este aspecto no solo beneficia al medio ambiente, sino que también posiciona a la universidad
como una institución comprometida con prácticas sostenibles, lo que podría servir de ejemplo
para otras universidades.
Desde el punto de vista operativo, la implementación de luminarias LED y equipos de aire
acondicionado más eficientes no solo reduce el consumo de energía, sino que también prolonga
la vida útil de los sistemas, reduciendo los costos de mantenimiento. La planta fotovoltaica,
además de reducir los costos energéticos, fomenta la independencia energética de la
universidad.
CONCLUSIÓN
La auditoría energética realizada en la universidad de Guayas ha identificado claves para
optimizar el consumo de energía, principalmente a través de la modernización de los sistemas
de medidas de iluminación y climatización, así como la implementación de una planta
fotovoltaica. Estas acciones no sólo permitirán una reducción significativa del consumo
energético en un 51,69%, sino que también generarán un ahorro económico de 139.822,86 USD
al año. Además, se logrará una reducción del 74,47% en las emisiones de CO₂, contribuyendo de
manera importante a la mitigación del impacto ambiental.
El retorno de la inversión, estimado en 4,62 años, valida la viabilidad económica de las
propuestas, lo que convierte a la universidad en un referente de sostenibilidad dentro del sector
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educativo. Estos no solo aportan beneficios económicos a largo plazo, sino que también
posicionan a la institución como un modelo en la transición hacia el uso de energías renovables
y medidas para la reducción de huella de carbono. El estudio demuestra que las inversiones en
eficiencia energética son no solo necesarias, sino también rentables, con un impacto positivo
tanto para la institución como para el medio ambiente.
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