Articulo Académico / Academic Paper
Recibido: 01-10-2020, Aprobado tras revisión: 11-01-2021
Forma sugerida de citación: Romo, D.; Morales, D. (2021). “Eficiencia Energética en la Universidad Católica sede Azogues un
enfoque de implementación técnico – económico basado en energía solar”. Revista Técnica “energía”. No. 17, Issue II, Pp. 44-54
ISSN On-line: 2602-8492 - ISSN Impreso: 1390-5074
© 2021 Operador Nacional de Electricidad, CENACE
Energy efficiency in Catholic University Azogues Campus, a technical-
economical implementation approach based on solar energy
Eficiencia Energética en la Universidad Católica sede Azogues un enfoque de
implementación técnico – económico basado en energía solar
D. P. Romo
1
D.X. Morales
2
1
Jefatura de Posgrados, Universidad Católica, Cuenca, Ecuador
E-mail: daniela.romo@est.ucacue.edu.ec
2
Universidad Católica, Cuenca, Ecuador
E-mail: dmoralesj@ucacue.edu.ec
Abstract
Currently, the consumption of electrical energy in
Ecuador is supplied by 78.89% from renewable
sources and 21.08% from non-renewable sources,
the production and consumption of energy are the
main causes of greenhouse gas emissions (GHG).
This article analyzes the energy consumption of each
of the buildings on the campus of the Catholic
University Azogues Campus, energy efficiency
proposals are presented to reduce energy
consumption. After a detailed analysis of the electric
load present in the institution, a monthly
consumption of 35,890 kWh is recorded, which was
considered high compared to the consumption of
other higher education institutes with similar
characteristics in the city, it can be seen that the
Monthly invoiced demand does not present
significant changes to reduce energy consumption, as
there are no policies that promote energy saving and
efficient use. The estimation of the maximum
demand was made, the energy consumed for the
different buildings of the Campus as well as
sustainable energy saving measures are evaluated,
techniques that optimize energy consumption. As an
efficiency proposal, the change of technology in the
existing luminaires was considered, as well as the use
of photovoltaic solar energy, a theoretical reduction
of 15 572,99 Ton of CO2 per year was estimated, thus
making the proposal economically viable through
CDM projects (Clean Development Mechanism) In
addition, the viability of it was analyzed against
Arconel Regulation 003/18.
Resumen
Actualmente el consumo de energía eléctrica en el
Ecuador es abastecido en un 78.89% por fuentes
renovables y el 21.08% de fuentes no renovables, la
producción y el consumo de energía son las
principales causas de las emisiones de gases de efecto
invernadero (GEI). En el presente artículo se analiza
el consumo de energía de cada uno de los edificios
del campus de la Universidad Católica sede Azogues,
se presentan propuestas de eficiencia energética
para disminuir el consumo de energía. Después de un
análisis detallado de la carga eléctrica presente en la
institución se registra un consumo mensual de 35 890
kWh, el cual se consideró elevado con respecto al
consumo de otros institutos de educación superior de
similares características de la ciudad, se puede
evidenciar que la demanda facturada mensual no
presenta cambios significativos para la reducción del
consumo energético, al no existir políticas que
impulsen ahorro y uso eficiente de energía. Se realizó
la estimación de la demanda máxima, la energía
consumida para los diferentes edificios del Campus
igual que se evalúan medidas de ahorro energético
sustentables, técnicas que lleguen a optimizar el
consumo de energía. Como propuesta de eficiencia
se consideró el cambio de tecnología en las
luminarias existentes, así como el uso de energía
solar fotovoltaica, se estimó una reducción teórica de
15 572,99 Ton de CO2 al año logrando así que la
propuesta sea viable económicamente a través de
proyectos MDL (Mecanismos de Desarrollo Limpio).
Además, se analizó la viabilidad del mismo frente a
la Regulación del Arconel 003/18.
Index terms

Monthly consumption, energy
efficiency, renewable energy, photovoltaic system,
solar radiation.
Palabras clave

Consumo mensual, Eficiencia
energética, energías renovables, sistema
fotovoltaico, radiación solar.
44
Edición No. 17, Issue II, Enero 2021
1. INTRODUCCIÓN
En la actualidad el mundo se enfrenta a una crisis
medio ambiental debido al efecto invernadero
ocasionado por la liberación de diferentes gases a la
atmósfera, especialmente el dióxido de carbono (CO2).
Este hecho es asociado directamente al sector energético
debido a la demanda de combustibles fósiles (carbón,
gas, petróleo) que se utilizan para la generación de
energía de forma tradicional [1].
En América latina, para mitigar los efectos negativos
producidos por el consumo de energía se emplean
políticas que fomentan la eficiencia energética y el
cambio de las sociedades hacia modelos que promuevan
la eficiencia energética [2]. Desde hace 7 años en el
Ecuador se priorizo por parte de Estado planes y
programas para poder desarrollar políticas sobre cómo
gestionar eficazmente la energía, y esto servirá de ayuda
en este caso particular para nuestro sector de estudio que
es la academia [3].
Por otra parte, la energía solar fotovoltaica es
considerada como una fuente de energía renovable,
inagotable y limpia, esta energía transforma la luz solar
en electricidad mediante la utilización de celdas solares.
El principio de funcionamiento de estas celdas solares
depende de la radiación incidente que, provoca una
diferencia de potencial, es decir los electrones que están
presentes empiecen a circular de un lugar a otro para que
esta manera se genere una corriente eléctrica [4].
Este tipo de energía renovable permite generar
electricidad para satisfacer la demanda energética sea
para lugares donde no existe una red eléctrica que son
conocidos como sistemas fotovoltaicos autónomos o para
generar energía y aportar a la red y a estos sistemas se los
denomina sistemas conectados a la red [5]. El interés del
estudio radica en el elevado consumo de energía en
centros educativos; el uso desmedido de energía, y la
ausencia de políticas energéticas que redunden en
mayores beneficios.
2. Metodología
La propuesta metodológica se sustenta en la
determinación de consumos históricos mensuales y
diarios de la Universidad Católica. Se identificó los
equipos eléctricos que representan un mayor consumo, al
igual que la iluminación de cada uno de los edificios del
campus.
El cálculo de la potencia instalada se realizó para los
sistemas de iluminación, de climatización y equipos de
fuerza; dentro de los equipos de fuerza se consideran
computadoras, equipos de laboratorio, impresoras. Este
consumo se estimó en base al perfil de uso, es decir,
según el horario que se ocupa cada aula, oficina y pasillo
al igual que el funcionamiento de los equipos del edificio.
Para los sistemas de iluminación y fuerza se realizó
el inventario de luminarias que están instaladas en los
diferentes edificios del campus universitario,
diferenciando cada uno de ellos por su uso y
características técnicas. Para los sistemas de
climatización, únicamente se considera las
especificaciones técnicas del fabricante y a partir de una
potencia nominal y horas de uso se calcula la potencia
instalada.
El mayor consumo en iluminación se origina en el
edificio central, siendo este el objeto de análisis. En la
edificación se cumple un horario académico de 15 horas,
a diferencia de los otros establecimientos.
En la Fig. 1 se puede observar el campus
universitario, el cual está distribuido de la siguiente
manera: Edificio Central, Edificio de la Facultad de
Medicina, Paraninfo, Laboratorio de Suelos, Cafetería,
Biblioteca.
Figura 1: Campus de la Universidad Católica de Azogues
Fuente (Google Earth)
Se procedió a la revisión de la potencia de cada uno
de los equipos para así determinar el consumo diario y
mensual de los mismos.
La información de la radiación solar, del presente
estudio se obtuvo del software Meteonorm [6].
Para el dimensionamiento de la instalación
fotovoltaica; se evaluó áreas donde el consumo de
energía es mayor, además se realizó el calculó de la
cantidad de paneles necesarios para alimentar el consumo
según los meses más críticos. También se seleccionó los
equipos necesarios como inversores para el
funcionamiento de la instalación.
A continuación, se estructuro la línea base sobre la
cual se trabajará para alternativas de mayor eficiencia
eléctrica y finalmente se realizó la propuesta de diseño
fotovoltaico con los consumos diarios obtenidos para el
edificio central del campus universitario.
2.1. Eficiencia Energética
La Eficiencia energética hace referencia al consumo
inteligente de la energía, es decir, atender una necesidad
con la menor cantidad de energía, es una de las políticas
45
Romo et al. / Eficiencia Energética en la Universidad Católica sede Azogues un enfoque de implementación técnico
que llevan a mejorar el medio ambiente el uso y ahorro
de energía [7].
Eficiencia Energética de edificaciones
Para disminuir el consumo es necesario la gestión
eficiente de energía que debe estar incluida en los
objetivos de la administración. Esto no solo ayuda a
disminuir el impacto ambiental, sino que también mejora
la relación costo-beneficio para la economía del
mismo[8].
Para lograr la eficiencia energética, se fijan planes
para disminuir el consumo de energía sin reducir los
servicios y mantener el mismo nivel de prestaciones,
haciendo un uso de los recursos sostenible y responsable.
Una alternativa para una mejor eficiencia en una
edificación es el uso de energías no convencionales,
energías limpias como lo es la energía solar a través de
sistemas fotovoltaicos, que permiten generar electricidad
utilizando un recurso inagotable como lo es el sol por
medio de la radiación solar, esto permitirá reducir el
consumo en edificios como objetivo primario[9].
2.2. Radiación solar
Los valores de radiación solar fueron obtenidos de
software Meteonorm como se muestra en la Fig. 2.
Figura 2: Radiación Global [10]
La mayor parte de la radiación es absorbida por la
superficie terrestre. La radiación solar se divide en
radiación global directa, la radiación difusa y la radiación
reflejada. Para el presente estudio se utilizó la radiación
global directa.
2.3. Componentes del sistema fotovoltaico
Para este diseño se consideró los siguientes
componentes:
2.3.1 Panel Fotovoltaico
El panel solar que se determinó en este diseño es un poli
cristalino de la marca Sunpower con una potencia de 355
W, en la tabla 1 se puede observar las especificaciones
técnicas del módulo fotovoltaico [11].
Tabla 1: Especificaciones Técnicas del panel
Módulo SPR-P17-355-Com Sunpower
Potencia
355 W
Imp
8,18A
Vmp
43,4 V
Isc
8,68 A
Vsc
51,9 V
2.3.2 Inversor de conexión a red
Los inversores desempeñan un papel importante en
un diseño fotovoltaico, para este proyecto se consideró
de la marca GPTech, en la tabla 2 se muestra las
especificaciones técnicas [12].
El inversor se encarga de transformar la corriente
continua que genera el módulo fotovoltaico en corriente
alterna, el rendimiento depende de la potencia de la
instalación.
Tabla 2: Especificaciones Técnicas del inversor
Inversor GPTech PV 15S
Entrada DC
Rango de tensiones MPPT
Máxima tensión
Máxima corriente
Máxima potencia fotovoltaica recomendada
Salida AC
Tensión de salida
Potencia nominal
Corriente máxima
Eficiencia máxima
2.3.3 Baterías
En los sistemas fotovoltaicos la función más
importante de las baterías es el almacenamiento, de este
modo la energía que es producida en horas de sol se
puede utilizar durante la noche o cuando no se disponga
de la radiación solar suficiente para generar energía, por
lo general el tipo de baterías más empleado en estos
sistemas son las de descarga profunda, en la actualidad
existen diferentes variedades de baterías en el mercado
siendo las más eficientes las baterías de Litio y las
baterías de gel. La capacidad (Ah) de almacenamiento de
las baterías se calcula en función a los consumos y al
número de días de autonomía del sistema.
46
Edición No. 17, Issue II, Enero 2021
La profundidad de descarga (DOD) de una batería es
el máximo porcentaje de su capacidad a plena carga[5].
En la tabla 3 se observa la batería utilizada para el
diseño [13].
Tabla 3: Especificaciones Técnicas de la batería
Tensite Gel 12
Voltaje nominal
12 V
Capacidad descarga
90%
Capacidad de almacenamiento
300 Ah
2.3.4 Inversor cargador
La función principal de un inversor cargador es de
verificar la tensión de las baterías y determinar si es
necesario la carga de las mismas.
2.4. Dimensionamiento del sistema fotovoltaico
En la tabla 4 se puede evidenciar el consumo del
campus universitario en la actualidad, el mismo que
indica que el 71% de consumo está destinado para
equipos eléctricos y un 29% para iluminación.
Tabla 4: Calculo del Consumo Mensual de Energía
Consumo Equipos
(kWh/mes)
Consumo Luminarias
(kWh/mes)
11 284,5
4 715,3
El cálculo de número de módulos fotovoltaicos se
realiza tomando como referencia [14] y se expresa con la
siguiente formula:
Demanda maxima diaria
=
HSP * Potencia módulos
Num de módulos
(1)
Donde HSP representa la hora solar pico.
Para determinar la inclinación de los paneles se basó
en [15] que se representa en la ecuación (2).
𝜷
𝒐𝒑𝒕
= 𝟑, 𝟕 + 𝟎, 𝟔𝟗𝜱 (𝟐)
Donde
𝜷
𝒐𝒑𝒕
es el ángulo de inclinación óptimo.
𝜱 es la latitud de la instalación fotovoltaica.
La distancia entre los módulos está definida por (3),
en el Ecuador al tener una latitud de 0 a 5 grados la
inclinación del panel se debe considerar de 5 a 10 grados
[16].
min
l senβ
l cos β
tan
d

(3)
𝜸
𝒎𝒊𝒏
es el ángulo de elevación solar que como
norma general para pérdidas de 2 a 3 % se considera de
18- 20 °
l es la longitud del panel.
Para determinar el número de inversores, se debe
conocer la potencia nominal del arreglo fotovoltaico y
seleccionar un inversor o un grupo de inversores, que
sean capaces de cubrir la misma cantidad de potencia.
𝑵𝒖𝒎 𝒊𝒏𝒗𝒆𝒓𝒔𝒐𝒓𝒆𝒔 =
𝑷𝒐𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 𝑺𝑭𝑽
𝑵𝒖𝒎𝑴𝒐𝒅𝒖𝒍𝒐𝒔∗𝑷𝒐𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒑𝒂𝒏𝒆𝒍
(4)
El número de paneles por inversor se calcula con la
ecuación 5.
𝑵𝒑𝒂𝒏𝒆𝒍𝒆𝒔 𝒑𝒐𝒓 𝒊𝒏𝒗𝒆𝒓𝒔𝒐𝒓 =
𝑷𝒐𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒅𝒆𝒍 𝒊𝒏𝒗𝒆𝒓𝒔𝒐𝒓
𝒑𝒐𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒅𝒆𝒍 𝒎𝒐𝒅𝒖𝒍𝒐 𝑭𝑽
(5)
El inversor cargador para este tipo de diseño es la
marca Victron Energy modelo Quatro48/15000, según
las especificaciones técnicas tiene una capacidad de
12000W.
La batería que se seleccionó es de la marca Tensite
Gel con una capacidad de almacenamiento de 300 Ah y
tensión nominal de 12 V.
Para realizar el cálculo del número de baterías se
utilizó la expresión tomada de [17], es necesario conocer
la capacidad total de almacenamiento del sistema para
ello se utiliza la ecuación 6.
𝑪𝒂𝒑𝒂𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒂𝒍𝒎𝒂𝒄𝒆𝒏𝒂𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 =
𝑬𝒅∗𝑫𝒂
𝑫𝑶𝑫
(6)
𝑬𝒅 es la energía diaria
𝑫𝒂 son los días de autonomía
𝑫𝑶𝑫 profundidad de descarga para la batería
seleccionada es del 90%
La ecuación 7 muestra el proceso de cálculo del
número de baterías.
CA (Wh)
=
Ah * Vb
Num baterias
(7)
Ah es la capacidad de almacenamiento
Vb es el voltaje de la batería
3. Resultados
Para determinar el consumo diario y mensual del
campus universitario se realizó el levantamiento de los
equipos y luminarias que se encuentran en
funcionamiento a determinadas horas.
La iluminación de los edificios está basada
principalmente en lámparas fluorescentes T8-TF-
120mm.
En el edificio de análisis el porcentaje con mayor
potencia instalada en iluminación es para aulas como se
puede observar en la Fig. 3.
47
Romo et al. / Eficiencia Energética en la Universidad Católica sede Azogues un enfoque de implementación técnico
Figura 3: Potencia instalada en iluminación
Los resultados obtenidos del cálculo de la energía al
realizar el inventario de los equipos y luminarias son
similares en un 93 % a los consumos facturados por la
Empresa distribuidora, en la Fig. 4 y Fig. 5 se puede
observar el consumo histórico mensual del año 2019 que
presenta la distribuidora.
Figura 4: Consumos históricos energía activa
Figura 5: Consumos históricos demanda
El campus universitario dispone de un contador de
energía con tarifa comercial y registrador de demanda
horaria, que se encuentra establecido según el pliego
tarifario, este contador registra las diferentes lecturas en
cada una de sus variables; según el horario el costo de la
energía varia. La empresa distribuidora realiza la
facturación mensual en base a las lecturas tomadas del
contador que dispone el campus universitario, teniendo
como referencia las siguientes variables: (ADN, APN,
ATN) representa la energía activa. Registra un consumo
de demanda no pico y demanda en el rango horario de
18:00 a 22:00 pm, y la energía reactiva RN como se
muestra en la Tabla 5 la facturación realizada del mes de
consumo Julio 2019.
Tabla 5: Facturación mes de consumo Julio
Tarifa comercial baja tensión
con demanda horaria
Lecturas
tomadas
Consumos
facturados
A activa
D N7/18
kWh
332 326
10 353
A activa
P N18/22
kWh
578 309
3 435
A activa
T N22/7
kWh
388 603
4 743
D demanda
O NO PIC
kWh
69
70
D demanda
P N18/22
kWh
70
71
R reactiva
NNORMAL
kVar
500 511
3 426
ADN 7/18 es la variable del contador que registra el
consumo que presenta en las horas de 7 am a 18:00pm,
APN 18/22 registra el consumo de las 18:00 a las 22:00,
ATN es el consumo a partir de las 22:00 a 7:00 y
finalmente se registra un consumo de energía reactiva
(N).
Se puede evidenciar que el personal administrativo,
docentes y alumnos no llevan una política de ahorro de
energía, el uso desmedido de energía ocasiona el
incremento en las planillas eléctricas. Se considera que
este consumo es desmedido ya que la Universidad
Católica presenta un consumo superior al Instituto
Superior Luis Rogelio González de la ciudad de
Azogues, en la Fig. 6 se puede observar los consumos
correspondientes al mes de junio de los dos
establecimientos educativos.
Figura 6: Comparación de consumos mes facturado junio
16085,24
4721,5
5280,8
6012,42
415,36
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
Potencia Total iluminación W
Potencia Total W
0
10000
20000
30000
40000
ENERO
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
NOVIEMBRE
DICIEMBRE
kWh
D N7/18 P N18/22
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
ENERO
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
NOVIEMBRE
DICIEMBRE
O NO PIC P N18/22
3563
1356
1662
23
27
20
2158
10979
3619
3954
70
71
70
3200
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
Consumos Historicos kWH
Instituto Superior Luis Rogelio Gonzalez UCACUE-Azogues
48
Edición No. 17, Issue II, Enero 2021
El consumo anual en iluminación del edificio
analizado se encuentra alrededor de 45 349,45 kWh, la
demanda máxima diaria es de 217,2 kWh, mientras la
potencia instalada es de 31,77 kW.
Una vez identificado los parámetros como la potencia
máxima y el consumo de energía anual, mensual y diario,
se expresan los resultados de la propuesta de diseño
fotovoltaico.
3.1. Análisis de la radiación solar en el Campus
universitario
Para el análisis es necesario trabajar con el mes de
menor radiación teniendo como resultado el mes de julio
con una radiación mensual de 161 kWh/m².
Se determinó que la hora solar pico (HSP) para
nuestro caso de estudio es igual 4,39 horas.
3.2. Selección de los módulos fotovoltaicos
Al aplicar la ecuación (1) se obtiene que el número
necesario de módulos fotovoltaicos es de 140.
La potencia instalada en módulos fotovoltaicos será
49,7 kW.
3.2.1. Inclinación de los paneles
La inclinación de los paneles aplicando (2) es 5,59°.
Es recomendable alejarse 10 ° del ángulo óptimo para
obtener pérdidas del 1% por lo tanto la inclinación de los
paneles será 15,59 °.
La distancia entre los módulos es de 1,78 m.
3.2.2. Selección del inversor de red
La cantidad de inversores necesarios son 4 conectados en
paralelo, para prevenir en el caso que uno de ellos falle.
El número de paneles por inversor se calcula con la
ecuación 4.
En total se necesita 42 paneles por inversor, para no
sobrecargar a los inversores se considera que las
conexiones en serie no sean superiores a la tensión de
circuito abierto del lado de corriente continua, se
distribuye para cada inversor un total de 35 paneles, que
están divididos en 5 grupos conectados en paralelo de 7
paneles en serie.
3.2.3. Selección del inversor cargador
El número de inversores cargadores se determina con
la potencia instalada en el arreglo fotovoltaico y la
potencia del inversor dando como resultado que son
necesarios 4 inversores.
3.2.4. Selección de las baterías
Aplicando la ecuación 6 se calcula la capacidad de
almacenamiento de la batería siendo esta de 241,31 kWh.
La ecuación 7 muestra el proceso de cálculo del
número de baterías siendo necesarias para este
dimensionamiento de 64.
Las baterías son distribuidas en 16 grupos cada uno
con 4 baterías cumpliendo cada grupo los 48 Vdc al
inversor cargador.
3.3. Medidas de eficiencia energética
Entre las medidas de eficiencia se puede adoptar la
instalación de sensores de movimiento para pasillos y en
aulas el uso de sensores de presencia, aprovechar la luz
solar.
Otra propuesta es el cambio de luminarias del edificio
principal ya que existe aún lámparas fluorescentes que
incrementan el consumo, y con esta nueva línea base se
realiza el dimensionamiento del sistema fotovoltaico.
Se realiza los respectivos cálculos de la potencia con
iluminación Led, y se puede verificar que la potencia
disminuye.
En la tabla 3 se puede observar que, al cambiar a
tecnologías más eficientes se reduce significativamente
el consumo eléctrico.
Tabla 3: Consumos con luminaria LED
Consumo Anual
(kWh)
Consumo Diario
(kWh)
Potencia
Instalada (kW)
31 322,44
149,6
21,58
3.3.1. Diseño fotovoltaico
Con los nuevos datos se procede a realizar el cálculo,
utilizando los equipos y las ecuaciones de la sección 2.4.
Aplicando la ecuación (1) se obtiene que el número
de módulos necesarios es de 96.
El edificio central tiene un área de cubierta de 861
m
2
, la distribución de los paneles se realizará como se
muestra en la Fig. 7. En la parte lateral derecha del
edificio se instalarán 28 paneles distribuidos en 4 filas de
7 paneles cada fila.
En la parte central se colocarán 48 paneles
distribuidos en 4 filas de 12 paneles cada fila y finalmente
en la parte lateral izquierda se colocará 20 paneles
distribuidos en 3 filas de 7 paneles cada fila. El área total
de la instalación es de 715 m
2
.
Figura 7. Distribución de los paneles edificio central
49
Romo et al. / Eficiencia Energética en la Universidad Católica sede Azogues un enfoque de implementación técnico
La potencia instalada en el arreglo fotovoltaico es de
34.08 kW.
El número de paneles por inversor se calcula con la
ecuación (5) obteniendo como resultado 42 paneles por
inversor. Se considera 3 inversores, con 32 paneles cada
uno.
Para el cálculo de las baterías se tiene que partir de la
capacidad de almacenamiento aplicando la ecuación 6 de
la sección 2.4 se obtiene 166,27 kWh.
Utilizando (7) se determina el número de baterías
necesarias siendo estas 44 baterías. La distribución de las
baterías será de la siguiente manera 11 grupos de 4
baterías cada grupo.
4. Discusión
4.1. Análisis de los resultados.
En la Fig. 8 se puede evidenciar que, al aplicar el
cambio de luminarias a led como medida de eficiencia
energética, se reduce significativamente el consumo
eléctrico del edificio central. Las barras de color azul
corresponden al estado actual del campus universitario.
Figura 8. Comparativa de la tecnología convencional con la
tecnología eficiente
4.2. Análisis técnico, económico y ambiental
Como herramienta para este análisis se utilizó el
método payback para determinar el tiempo de
recuperación de la inversión de un proyecto.
Se presentan tres escenarios para realizar este
análisis.
Cambio de luminarias a tecnología eficiente led
En la tabla 4 se puede observar el presupuesto que
implica cambiar a tecnología led y el periodo de
recuperación de la inversión.
Tabla 4: Periodo de retorno
Presupuesto luminarias led
Costo de la inversión
$885,65
Ahorro anual
$2 104,06
Periodo de retorno
5 meses
Implementación del sistema fotovoltaico
Para determinar el presupuesto del sistema se
obtiene los datos referenciales de proyectos fotovoltaicos
realizados [14].
Para calcular el periodo de retorno se utilizó la
siguiente ecuación:
𝑷𝒆𝒓𝒊𝒐𝒅𝒐 𝒅𝒆 𝒓𝒆𝒕𝒐𝒓𝒏𝒐 =
𝑪𝒐𝒔𝒕𝒐 𝒊𝒏𝒗𝒆𝒓𝒔𝒊ò𝒏
𝒂𝒉𝒐𝒓𝒓𝒐 𝒂𝒏𝒖𝒂𝒍
(8)
La inversión necesaria para este proyecto basado en
energías renovables y cambio a luminarias led está
alrededor de los USD $58 448,4 dólares americanos, el
ahorro anual utilizando tecnología led es de $ 2 104,06.
El periodo de retorno al implementar el sistema
fotovoltaico es de 27 años, lo cual no resulta viable desde
el punto de vista económico.
En la Tabla 5 se puede observar cada uno de los
rubros del sistema fotovoltaico.
Tabla 5: Inversión del sistema fotovoltaico
Presupuesto Sistema Fotovoltaico
Ítem
Especificaciones
Cantidad
Valor
unitario
$ incluye
IVA
Total $
1
Panel fotovoltaico
Sunpower SPR-
P17-355-COM
96
82,50
7 920,0
2
Inversor Gptech
3
4 500,72
13 502,1
3
Batería Tensite
12v 300Ah
44
380,00
16 720,0
4
Inversor Cargador
Victron Quatro
48/15000,12 kW
3
4 370,00
13 110,0
5
Estructura de
acero
1
1 988,59
1 988,59
6
Instalación(eléctri
ca,cableado,cuadr
o, protecciones)
1
2 803,82
2 803,82
7
Montaje
(mano de obra)
1
1 518,14
1 518,14
8
Costo del cambio
de luminarias
1
885,65
885,65
Costo total
58 448,36
Tecnología
convencional
Tecnología
eficiente
Consumo
3779,12 Kwh 2610,20 Kwh
3 779,12
kWh
2 610,20
kWh
0,00 Kwh
500,00 Kwh
1000,00 Kwh
1500,00 Kwh
2000,00 Kwh
2500,00 Kwh
3000,00 Kwh
3500,00 Kwh
4000,00 Kwh
50
Edición No. 17, Issue II, Enero 2021
Viabilidad ambiental Mecanismos de Desarrollo
limpio
Es importante dentro de estudios de eficiencia
energética y el uso de energías renovables el conocer la
viabilidad medioambiental.
La demanda energética anual del edificio central es
de 45 349,44 kWh de acuerdo a la generación térmica de
energía del SNI [18] y el factor de emisiones de CO2 en
el Ecuador este valor alcanza los 0,3434 tonCO2/kWh
[19].
Ahora bien, si se implementara esta medida de
eficiencia energética las toneladas de CO2 al año que se
evitan son 15 572,99.
Las toneladas que se evita emitir pueden ser
financiadas por empresas internacionales, mediante
mercados de carbono, que puede ser tratado como un
proyecto (MDL) Mecanismo de Desarrollo limpio. El
objetivo principal de los MDL es invertir en proyectos
que sean sostenibles y que den lugar a reducir las
emisiones de gases de efecto invernadero, los países
desarrollados acreditan y enfocan la implementación de
este tipo de proyectos a los países en vías de desarrollo
[20]. Los mercados de carbono tienen diferentes precios
de la reducción de emisiones certificadas, para este
análisis se tomó como referencia los precios del Sistema
Europeo de negociación de CO2 [21]; el mismo que
presenta un valor anual para las toneladas de CO2 de
0,31€ que representa $0,37 de dólares norteamericanos.
El precio de ahorro anual es de $5 762.
Utilizando la ecuación 8 se determinó el tiempo de
recuperación de la inversión desde el punto de vista
ambiental como proyecto MDL dando como resultado el
tiempo de retorno de 10 años.
Es importante también considerar los criterios
descritos en la Guía Ecuatoriana [22] que califica como
elegibles bajo MDL a proyectos que promuevan la
eficiencia energética, generación basada en fuentes
renovables como instalaciones fotovoltaicas, reemplazo
de equipos con tecnologías más eficientes, con el fin que
se pueda aplicar una estrategia para cumplir con los
objetivos planteados del presente estudio.
Por otro lado, si el caso de estudio se analiza en base
a la regulación vigente del Arconel 003/18 [23], es
importante conocer los siguientes parámetros como son:
la tarifa del cliente regulado, facturación mensual y anual
del servicio eléctrico y determinar si es viable
cumpliendo las observaciones de la regulación.
La tarifa que presenta el cliente es Comercial con
demanda horaria, siendo esta rentable debido al costo del
kWh de acuerdo al rango horario.
La empresa distribuidora factura mensualmente a la
Universidad Católica un valor promedio de $2 474,88 y
anualmente $ 25 552,9 dólares norteamericanos.
En la tabla 6 se presenta el análisis de flujo del capital,
si la Universidad Católica financia la inversión al 100%
se obtiene el TIR del 17%. La regulación aprueba estos
proyectos para un tiempo de 20 años, si se considera el
costo que cancela anualmente el Campus por energía, el
tiempo de recuperación de inversión es 2 años 3 mes y a
partir del año 3 se dispone de un ahorro de energía.
Tabla 6: Inversión del sistema fotovoltaico
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
El sistema de iluminación del edificio central tiene
durante varias horas del día encendida las luminarias en
varias zonas, el mayor consumo representa en aulas un
49 % dando lugar a un incremento en la factura eléctrica
mensual, para ello es necesario realizar el cambio de
luminarias a tecnología led, obteniendo como beneficio
el periodo de recuperación de inversión y además
tomando como medida de eficiencia energética para
calificar como un proyecto MDL.
Es necesario también considerar los criterios de la
regulación ARCONEL 003/18 de Microgeneración
fotovoltaica para autoabastecimiento de consumidores
finales, la misma que establece lineamientos para la
implementación de este tipo de proyectos englobando
múltiples beneficios ambientales y técnicos.
Dentro de las ventajas de la generación fotovoltaica,
es el mantenimiento ya que no es intensivo, la reducción
de pérdidas en el sistema eléctrico, los incentivos que
presenta la aplicación de Net Metering.
La viabilidad del proyecto está ligada directamente
con la tarifa que el consumidor dispone en la empresa
distribuidora. Una de las barreras que el Ecuador presenta
para la integración de sistemas fotovoltaicos es el
subsidio en las tarifas de servicio eléctrico.
Es importante concientizar a todo el personal el uso
responsable de las instalaciones esta medida resulta
conveniente ya que no requiere ninguna inversión para
lograr un consumo responsable.
No hay limitantes para que el proyecto sea MDL sin
embargo los factores a tomar en cuenta son las
actividades y emisiones que se deberán incluir en la
Línea Base y, por otro lado, las actividades y las
emisiones que serán objeto de monitoreo una vez que el
proyecto entre en operación.
Todos los segmentos de mercado contribuyen a la
inserción de las energías renovables a la matriz
FLUJO DE CAPITAL (USD)
100% Financiamiento
Inversión
Año 1
Año 2
Año 3
(USD)
(USD)
(USD)
(USD)
58 448,36
25 552,9
25 552,9
7 424,64
Factura EEA
Factura EEA
Factura EEA
51
Romo et al. / Eficiencia Energética en la Universidad Católica sede Azogues un enfoque de implementación técnico
energética del Ecuador, y uno de los desafíos a los que se
enfrenta es la penetración de la Generación Distribuida
considerando los parámetros establecidos en la
regulación vigente.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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energía en edificios públicos en Colombia-Rational
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edificios. Sistema de gestión energética ISO 50001.
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2018.
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AGM-12-300.pdf (accessed.
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redes inteligentes. Editorial UNED, 2015.
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Madrid, España–Creative Commons, 2015.
[16] S.J.S Miño, "ENERGIAS
RENOVABLES:CONCEPTOS Y
APLICAICONES," vol. WWF- Fundacion Natura,
vol. 2, pp. nº1, p.41, 2003.
[17] M. A. Abella, "Dimensionado de sistemas
fotovoltaicos," Centro de Investigaciones
Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas”.
Tesis para optar al titulo de maestrıa, Departamento
de Energıas Renovables. Escuela de organización
industrial, 2014.
[18] M. d. E. y. R. n. Renovables. "Resumen Ejecutivo."
https://tinyurl.com/yxtpjdfj (accessed.
[19] Factor de emision de CO2 del S.N.I, 2018.
[20] F. B. Carbono, "Plataforma sobre financiamiento
climático para Latinoamérica y el Caribe," 2017.
[Online]. Available: https://tinyurl.com/yydnlm9v.
[21] SENDEC02. Sistema Europeo de Negociacion de
C02 [Online] Available:
https://www.sendeco2.com/es/
[22] G. G. Daniel Valenzuela, "Guia Ecuatoriana para la
formulacion de Proyectos bajo el Mecanismo de
desarrollo limpio."
[23] REGULACION Nro. ARCONEL-003/18, 2018.
Daniela Patricia Romo. - Nació en
Azogues, Ecuador en 1989.
Recibió su título de Ingeniero
Electrónico de la Universidad de
Católica de Cuenca en 2013; desde
el 2017 es colaboradora en la
Empresa Eléctrica Azogues.
Actualmente, se encuentra
cursando la Maestría de Energías Renovables de la
Universidad Católica de Cuenca.
Diego Xavier Morales. - Nació
en Cuenca, Ecuador en 1985.
Recibió su título de Ingeniero
Eléctrico de la Universidad
Politécnica Salesiana en 2009;
Maestría en Sistemas de
Información Geográfica de la
Universidad de Salzburgo-Austria
en 2013; Master en Ingeniería Eléctrica especialidad
Smart Grids and Buildings por el Instituto de Tecnología
52
Edición No. 17, Issue II, Enero 2021
de Grenoble- Francia (Grenoble INP) en 2014. Obtuvo el
grado de PhD en 2017. Es parte del Equipo de
Investigación en Energía de la Universidad Politécnica
Salesiana y Profesor de Ingeniería Eléctrica en la
Universidad Católica de Cuenca. Sus intereses de
investigación son: Desarrollo de aplicaciones de redes
inteligentes y aplicaciones geográficas para el cálculo de
la demanda eléctrica.
ANEXO I
Edificio Central
Edificio Medicina
Equipos Médicos de laboratorio
Equipos
Cantidad
Microscopios
21
Cocina Eléctrica
3
Baño maría
3
Baño seco
1
Balanza
1
Extractor olor
1
Esterilizador
3
Estufa para cultivo
1
Refrigerador
4
Autoclave(GNATUS)
1
Centrifuga
3
Espectrofotómetro
2
Homogeneizador
1
Bomba de succión
1
Equipo signos vitales
1
Microondas
1
Thermovoque
1
Homogeneizador
1
Equipo prueba ADN
1
Micro centrífuga
1
Vortex homogenizar
1
Termo bloque
2
Cabina esterilizadora
1
Congelador Biobase
1
Congelador Electro lux
1
Analizador Genético
1
Monitor Eliteone
2
Portátil
2
Compresor aire
1
Regulador link box
1
Negatoscopio
2
Lámpara cuello de ganso
1
Electrocardiógrafo
1
Monitor signos vitales
2
Equipos de fuerza
Equipos
Cantidad
Computadoras
125
Proyectores
39
Impresoras
29
Teléfonos
29
Cafeteras
9
Cámaras
14
Calefactor
1
TV
5
Scanner
5
Nevera
1
Radio
3
TOTAL
260
Centro de datos
HP proliant ML110 Gen10
1
HP proliant ML110 Gen6
1
Cpu clon
1
Cpu clon
1
Ups cdp 1k
1
Switch cisco ws-c2960s-48ts-s
1
Switch cisco ws-c2960s-24ts-s
1
Switch cisco ws-c2960s-24ts-s
1
Ups cdp 600
1
Switch cisco ws-c2960s-48ts-s
1
Ups cdp 600
1
Switch cisco ws-c2960s-24ts-s
1
Switch cisco c9200l-24t-4g
2
Swtich hp 3com baseline switch
1
Switch cisco ws-c3750x-12s
2
Switch cisco ws-c3750g-12s
3
Router cisco router cisco 2921
4
Switch cisco ws-c2960s-48ts-s
5
Wirless lan controller cisco 3504
6
Nvr ds-7616ni-q2
7
Ups cdp 600
8
Total
50
Iluminación Edificio Central
Total lámparas
494
Total focos
51
Total
545
53
Romo et al. / Eficiencia Energética en la Universidad Católica sede Azogues un enfoque de implementación técnico
Equipos de Fuerza
Equipos
Cantidad
Computadoras
23
Proyectores
17
Impresoras
13
Teléfonos
10
Cafeteras
2
Cámaras
25
Microondas
2
TV
2
Scanner
2
Radio
1
Sistema de Climatización
Aire acondicionado Johnson Controls modelo
YCD4B21S
1
Aire acondicionado Electrolux split btu18000
2
Centro de Datos
Cantidad
Switch cisco sg300-28 28-port gigabit
managed switch
1
Switch 3com baseline switch 2952-sfp plus
2
Ups cdp 600va
4
Switch 3com baseline switch 2928-sfp plus
1
Switch cisco sg200-26 26-port gigabit
smart switch
1
Anternas wireless cisco air-cap2702i-a-k9
12
Iluminación Edificio Medicina
Número de lámparas
240
Número de focos
79
Total
319
Laboratorio de Suelos
Iluminación Laboratorio de suelos
Número de lámparas
35
Número de focos
1
Total
36
Equipos de Laboratorio
Equipos
Cantidad
Horno de secado
1
Cocina eléctrica
1
Prensa Rotura hormigón
1
Separación de materiales
1
Separación de materiales
1
Balanza materiales
2
Horno de secado
1
Estación carga de baterías
2
Baterías teodolitos
3
Equipos de Fuerza
Equipos
Cantidad
Computadoras
10
Impresoras
1
Teléfonos
5
Cafeteras
1
54