https://doi.org/10.37815/rte.v37n2.1280

Artículos originales

Reducción de la Demanda Energética de un Edificio
Comercial Mediante la Selección Óptima del Aislamiento Térmico

Reduction of the Energy Demand of a Commercial Building through the
Optimal Selection of Thermal Insulation

Carlos
Samaniego-Ojeda1 https://orcid.org/0000-0001-9628-9790,

José
Cuenca-Granda1  https://orcid.org/0000-0003-1049-0958, Raúl Chávez-Romero1 https://orcid.org/0000-0001-6931-855X

1Universidad
Nacional de Loja, Facultad de la Energía, las Industrias y los Recursos
Naturales no Renovables, Loja, Ecuador

[email-masked],
[email-masked],
[email-masked]

Enviado:       2025/02/06

Aceptado:       2025/10/02

Publicado:
2025/12/15

Resumen

Sumario: Introducción, Materiales y Métodos, Resultados y Discusión, Conclusiones.

Como citar: Samaniego-Ojeda, C., Cuenca-Granda, J. & Chávez-Romero, R. (2025).
Reducción de la Demanda Energética de un Edificio Comercial Mediante la
Selección Óptima del Aislamiento Térmico. Revista
Tecnológica - Espol, 37(2), 87-99. https://rte.espol.edu.ec/index.php/tecnologica/article/view/1280

El desempeño
de la envolvente térmica en las construcciones desempeña un papel crucial en el
consumo de energía empleado en la calefacción y refrigeración, en el bienestar
de las personas, así como en los costos asociados a su instalación y
mantenimiento, especialmente en regiones con climas extremos; sin embargo, la
selección del espesor óptimo representa un desafío para los proyectistas, ya
que, en determinadas situaciones, a medida que se incrementa el espesor del
aislamiento térmico, la demanda de calefacción se reduce, mientras que la de
refrigeración tiende a aumentar. Este estudio se enfocó en la determinación de
los espesores óptimos del aislamiento en un edificio hipotético de 1200 m²
situado en Salamanca, España, utilizando el software EnergyPlus
para realizar una simulación anual, donde se tomó en consideración aspectos
técnicos y económicos. Para el desarrollo de este trabajo, se establecieron dos
escenarios. En el primero, se variaron independientemente los espesores del
aislamiento de poliestireno expandido (EPS) en el suelo, la cubierta y las
paredes, con valores que oscilaron entre 0.01 m y 0.08 m. En el segundo
escenario, los espesores se ajustaron uniformemente en estas áreas. Los
resultados mostraron que la segunda opción fue la más adecuada, con un período
de recuperación (payback) de 7.9 años. Estos análisis
consideraron parámetros climáticos específicos, condiciones interiores
detalladas y las cargas térmicas correspondientes, ofreciendo resultados que
permiten al usuario la toma de decisiones informadas respecto al diseño y
financiamiento de la envolvente térmica de edificaciones.

Palabras
clave: climatización, EnergyPlus, eficiencia energética, ahorro energético,
optimización energética.

Abstract

The performance of the thermal
envelope in buildings plays a crucial role in the energy consumption used for
heating and cooling, in the well-being of occupants, as well as in the costs
associated with its installation and maintenance, especially in regions with
extreme climates. However, selecting the optimal thickness represents a
challenge for designers since, in certain situations, as the thickness of the
thermal insulation increases, the heating demand decreases while the cooling
demand tends to increase. This study focused on determining the optimal
insulation thicknesses in a hypothetical 1200 m² building located in Salamanca,
Spain, using the EnergyPlus software to perform an annual simulation, where
technical and economic aspects were considered. For the development of this
work, two scenarios were established. In the first scenario, the thicknesses of
expanded polystyrene (EPS) insulation in the floor, roof, and walls were
independently varied, with values ranging between 0.01 m and 0.08 m. In the second
scenario, the thicknesses were adjusted uniformly in these areas. The results
showed that the second option was the most suitable, with a payback period of
7.9 years. These analyses considered specific climatic parameters, detailed
indoor conditions, and corresponding thermal loads, offering results that
enable informed decision-making regarding the design and financing of building
thermal envelopes.

Keywords: HVAC, EnergyPlus,
energy efficiency, energy savings, energy optimization.

Introducción

Uno de los principales propósitos de los
sistemas de climatización es proveer de un ambiente térmicamente confortable (Lawrence & Keen, 2024).  El confort térmico afecta de manera directa a
los ocupantes de los edificios al influir en el bienestar y productividad de
las personas (Yang et al., 2024); sin embargo, se debe considerar
que la refrigeración y calefacción de espacios comerciales hacen un uso
extensivo de la energía al requerir operar grandes superficies, por lo que
constituye un desafío global suministrar condiciones térmicas agradables con un
consumo racional de estos sistemas.

Las estrategias más empleadas para mejorar
la eficiencia energética en los sistemas de climatización de edificios son dos.
La primera es mejorar la eficiencia de los equipos y alimentarlos con fuentes
provenientes de energías renovables; y, la segunda, es una estrategia pasiva
que consiste en reducir la demanda mediante el diseño adecuado de edificios de
acuerdo con las condiciones climáticas locales, donde la envolvente térmica
permite mantener el confort al evitar las fluctuaciones de las condiciones externas
(Bordoloi & Das, 2024).
Por estas razones, las medidas de eficiencia energética deben ser consideradas
desde la concepción del diseño del edificio, ya que estas soluciones pueden
incorporase con la participación y colaboración de los propietarios,
arquitectos e ingenieros (Amende et al., 2021).
Hacerlo en etapas posteriores, cuando el edificio ya se encuentra en
funcionamiento, conllevaría desafíos y costos adicionales.

En 1993 se hizo oficial el principio de
Arquitectura Sostenible por la Unión Internacional de Arquitectos para definir
el diseño de un espacio arquitectónico, reduciendo los impactos en el medio
ambiente, y aprovechando eficientemente los recursos presentes en la naturaleza
(Andrade Cedillos & Benítez Lara, 2009); es decir,
este tipo de arquitectura se basa en la utilización de las condiciones del
medio ambiente y materiales  desde la
planificación hasta la construcción y mantenimiento de una edificación (Alvear et al., 2016). Además de los materiales que
componen la envolvente térmica, otras variables o estrategias de diseño de una
arquitectura sostenible consideran la orientación de la edificación para
aprovechar las horas de luz solar, sistemas de climatización natural como
cubiertas verdes, generación de energía eléctrica con materiales fotovoltaicos,
entre otras (Esteves et al., 2018).

Como se ha manifestado, dentro de una
arquitectura sostenible la envolvente térmica en los edificios juega un papel
fundamental hacia la reducción del consumo energético (Yu et al., 2009); además de
prevenir condensaciones interiores y mejorar el aislamiento acústico (Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid, 2012),
aumenta la sensación de confort percibida por los usuarios. Algunas
investigaciones han demostrado que el aislamiento térmico en la envolvente de
edificaciones puede reducir entre 40% a 60% el consumo de energía cada año (Mercado & Barea, 2019).

A nivel mundial, la calefacción y la
refrigeración representan más del 30% de toda la energía consumida en los
edificios, llegando al 50% en los países de clima frío; en el subsector
residencial, supera el 60% (International Energy Agency [IEA], 2013).

Ante este contexto, es recomendable emplear
un alto nivel de aislamiento en climas fríos, aunque se debe tener precaución
en las zonas cálidas (Yu et al., 2008); por
ejemplo, los edificios de oficinas ubicados en regiones cálidas enfrentan
considerables ganancias térmicas de calor que no pueden ser eliminadas
fácilmente cuando se utilizan altos niveles de aislamiento, lo que aumenta la
demanda de refrigeración (Boyano et al., 2013), motivo
por el que es necesario alcanzar una solución óptima en cuanto al espesor del
aislamiento que permita ahorrar energía y recuperar la inversión en instalación
y material en el menor tiempo posible (Al-Tamimi, 2021). El
análisis de los consumos energéticos en los edificios es una labor complicada,
ya que implica considerar las interacciones entre el edificio, el sistema de
climatización y los datos climatológicos. El comportamiento dinámico del clima,
las condiciones de funcionamiento del edificio y la presencia de múltiples
variables requieren el uso de herramientas computacionales que permitan la
simulación de estos factores (Fumo et al., 2010).

En este contexto, se propone una
metodología para reducir la demanda energética de un edificio comercial,
mediante el uso de la herramienta informática de código abierto EnergyPlus, desarrollada por el Departamento de Energía de
los Estados Unidos (DOE) (U.S. Department of
Energy’s [DOE] Building
Technologies Office [BTO], n.d.), con el
objetivo de evaluar el impacto del espesor del aislamiento térmico del
poliestireno expandido (EPS) sobre la demanda, logrando la selección óptima de
la envolvente térmica.

Para
este propósito, se lleva a cabo, a modo de ejemplo, la simulación anual del
consumo energético por calefacción y refrigeración en un edificio hipotético
ubicado en la ciudad de Salamanca, con el fin de determinar el espesor óptimo
del aislamiento para las condiciones planteadas, considerando la relación entre
el consumo de energía y el periodo de recuperación de la inversión (payback). Se toman en cuenta únicamente criterios
técnicos y económicos, no aspectos normativos. Se proponen dos enfoques: 1) modificando
de manera independiente el espesor del aislante en piso, cubierta y paredes
para posteriormente identificar los espesores más económicos; y 2) ajustando
los espesores de piso, cubierta y paredes de manera proporcional con el fin de
determinar el espesor global más apropiado.

Materiales y Métodos

A continuación, se describe en forma
general los pasos que se desarrollaron con el software EnergyPlus
para la realización de este trabajo.

Creación del modelo del edificio: Se inició
con la creación de un modelo detallado del edificio en el software Sketchup, específicamente con el plug
in OpenStudio, el cual constituye una interfaz
gráfica de EnergyPlus, donde se definió,
principalmente, la geometría, la envolvente térmica, los sistemas de HVAC
(calefacción, ventilación y aire acondicionado), las cargas internas
(iluminación, equipos, ocupantes, etc.) y otros parámetros que influyen en el
consumo de energía del edificio.

Definición de las condiciones climáticas:
Se establecieron las condiciones climáticas de la ubicación del edificio,
incorporando datos de las temperaturas exteriores, humedad relativa, velocidad
del viento y radiación solar.

Para la simulación anual horaria se usó el
archivo de clima proporcionado por el software Energyplus
para la ubicación en estudio (ESP_Salamanca.082020_SWEC.epw), el cual proviene
de mediciones de condiciones climáticas de cerca de 18 años por cada ubicación.

Configuración de la simulación: Los
parámetros de simulación, como la duración del estudio (1 año) y los intervalos
de tiempo (horario), se configuraron en esta etapa, determinando cómo se
ejecutará la simulación.

Ejecución de la simulación y análisis de
resultados: Una vez definido el modelo del edificio y configurada la simulación
con los parámetros del caso de estudio, se procedió a ejecutar EnergyPlus para calcular el consumo de energía horario
durante el período de simulación (un año típico). A base de esos resultados se
procedió a evaluar y tomar decisiones informadas, en este caso, se centró en
determinar la opción económica más adecuada.

EnergyPlus utiliza el método de Balance de Calor (Heat
Balance) definido por ASHRAE (Sociedad Estadounidense de Ingenieros de
Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado). La estimación de la carga
térmica de un espacio implica calcular un balance de calor conductivo,
convectivo y de radiación, para cada superficie de la estancia en estudio y un
balance de calor convectivo para el aire ambiente (Spitler, 2014).

Para la ejecución de este trabajo en el
software EnergyPlus, fue necesario definir el
escenario de estudio, el cual se detalla seguidamente.

Descripción del edificio

Se consideró un edificio de oficinas de un
solo ambiente con una superficie total de 1200 m², sus dimensiones fueron de 40
m de largo por 30 m de ancho. El edificio se ubica en un área despejada sin
sombreados exteriores y cuenta con dos ventanas y una puerta de vidrio de
aproximadamente 20 m² orientada hacia el sur. No se consideraron elementos de
sombra, como persianas o cortinas. La altura de las paredes del edificio es de
3 metros, lo que resulta en un área de 400 m².

Ubicación

El edificio estaría situado en Salamanca,
España, latitud de 40.95° y longitud de -5.5°. La zona horaria correspondiente
es GMT+1, y la altitud del sector es de 795 msnm.

Condiciones externas de diseño

Para realizar la evaluación de las
condiciones externas de diseño, se emplearon los siguientes parámetros
climáticos típicos para su uso en el sector comercial (oficinas):

Invierno: Se analizó el nivel percentil
99.6% (nivel recomendado para aplicaciones de confort térmico en aplicaciones
generales para calefacción), con una temperatura de bulbo seco (TBS) de -5.8°C,
humedad coincidente (HUMcoin) de 94.6% y oscilación
media diaria (OMD) de 14.1°C. La velocidad promedio del viento fue de 0.9 m/s
con una dirección predominante de 90°.

Verano: Se tomó en cuenta el nivel
percentil 1% (nivel recomendado para aplicaciones de confort térmico en
aplicaciones generales para aire acondicionado) con una TBS de 32°C,
temperatura de bulbo húmedo (TBH) de 19.5°C y una OMD de 20.9 °C. La velocidad
promedio del viento en verano es de 3.2 m/s con una dirección de 300°. Se
consideró la temperatura del terreno igual a la TBS.

Condiciones interiores de diseño

Las condiciones interiores de diseño se
establecieron de la siguiente manera: Invierno: Se fijó una TBS de 23°C y una
humedad relativa (HR) del 50%; Verano: Se estableció una TBS de 25°C y una HR
del 50%.

Aportaciones térmicas

Se realizaron cálculos de aportaciones
térmicas tomando en cuenta el horario laboral de 07:00-14:00 y de 17:00 - 20:00
de lunes a sábado. Para ello, se consideró una fracción radiante del 0.3 y una
fracción de calor sensible del 0.66, con una carga total de 12000 W.

Figura 1

Representación
del edificio en la interfaz gráfica OpenStudio sobre Sketchup con el motor de cálculo de EnergyPlus

Iluminación: Se estableció una carga de
iluminación de 12 W/m², generando un total de 14400 W, con una fracción
radiante de 0.59.

Equipamiento: La carga de equipamiento se
definió en 14.5 W/m², con un total de 1000 W y una fracción radiante de 0.3.

Infiltración: Se determinó una tasa de
infiltración de 0.25 renovaciones por hora (ren/h).

Carga por ventilación: Se evaluó con una
tasa de ventilación de 0.3 m³/s.

Envolvente térmica: En la Tabla 1 se
especifican los materiales de construcción convencionales empleados en la
envolvente del edificio.

Tabla 1

Materiales Definidos

Nombre

Rugosidad

Espesor
(m)

Conductividad
(W/m K)

Densidad
(kg/m3)

Calor
específico (J/kg K)

Absortancia
térmica

Absortancia
solar

Absortancia
visible

Ladrillo

1/2
pie

Mediana-mente rugoso

0.115

0.991

2170

1000

0.9

0.7

0.7

Mortero

Rugoso

0.01

0.55

1125

1000

0.9

0.7

0.7

EPS
Paredes

Mediana-mente liso

Variable

0.038

30

1000

0.9

0.7

0.7

EPS

Suelo

Mediana-mente liso

Variable

0.038

30

1000

0.9

0.7

0.7

EPS

Techo

Mediana-mente liso

Variable

0.038

30

1000

0.9

0.7

0.7

LH

Doble

Mediana-mente liso

0.06

0.432

930

1000

0.9

0.7

0.7

Enlucido
Yeso

Liso

0.01

0.57

1150

1000

0.9

0.7

0.7

Azulejo
Cerámico

Mediana-mente rugoso

0.01

0.55

1125

1000

0.9

0.7

0.7

Hormigón
Masa

Rugoso

0.21

1.65

2150

1000

0.9

0.7

0.7

Fuente: Base de datos
software Energy Plus.

Se establecieron cuatro capas en la
envolvente térmica del edificio, que incluyen la pared exterior, el piso, la
cubierta y las ventanas/puertas de vidrio, como se detalla en la Tabla 2.

Tabla 2

Capas de la envolvente

Nombre

Pared exterior

Piso

Cubierta

Ventana/puerta vidrio

Material 1

Ladrillo
1/2 pie

Hormigón
masa

Azulejo
cerámico

Vidrio
6 mm

Material 2

Mortero

EPS
piso

Mortero

Aire
6 mm

Material 3

EPS
paredes

Mortero

LH
doble

Vidrio
6 mm

Material 4

LH
doble

Azulejo
cerámico

EPS
techo

--

Material 5

Enlucido
yeso

--

Hormigón
masa

--

Material 6

--

--

Enlucido
yeso

--

Fuente: Elaboración propia.

Equipos y aislante: Para satisfacer las
necesidades de refrigeración y calefacción, se consideró un sistema multisplit de aire acondicionado y una caldera de
gas natural. Los rendimientos de los equipos (basados en valores medios
típicos), los costos de electricidad y combustible (con valores promedio en
España), así como las características del aislamiento, que se basaron en datos
del fabricante Weber (Weber Saint-Gobain, n.d.),
como se evidencia en la Tabla 3.

Tabla 3

Equipos y costos del aislante

COP
Estacional

Rendimiento
de caldera

Costo
electricidad (€/kWh)

Costo
GN (€/kWh)

2.5

0.92

0.124

0.05

Costo
aislante EPS

Espesor

(m)

Costo
aislamiento

(€/m2)

Costo
instalación

(€/m2)

Costo
total

(€/m2)

0.01

1.8

5.23

7.1

0.02

3.7

9.0

0.03

5.8

11.0

0.04

7.7

13.0

0.05

9.3

14.6

0.06

11.6

16.8

0.07

13.3

18.6

0.08

15.4

20.7

Fuente: Weber
Saint-Gobain, n.d..

Resultados
y Discusión

En la Tabla 4
se muestran los resultados de demanda y costos para el edificio sin
aislamiento:

Tabla 4

Demanda
y Costos: edificio sin aislamiento térmico

Espesor paredes (m)

Espesor suelo (m)

Espesor cubierto

(m)

Demanda refrigeración (kWh)

Costo refrigeración (€)

Demanda calefacción (kWh)

Costo calefacción (€)

Costo total demanda

(€)

0

0

0

5394

268

123607

6718

6986

Fuente: Elaboración propia.

Escenario
1

En
la primera parte de este estudio, empleando el software EnergyPlus,
se modificó individualmente el espesor del aislante en diferentes áreas del
edificio. Se ajustó el espesor del aislamiento de las paredes, del suelo y de
la cubierta de manera separada, con el objetivo de determinar cuáles grosores
ofrecen la mejor combinación de eficiencia energética y economía para cada
componente de la envolvente térmica.

Se
debe subrayar que, en este contexto particular, no fueron considerados los
aspectos normativos, pues el enfoque principal se centra en mejorar la
eficiencia energética y en lograr un equilibrio financiero óptimo.

A continuación, se exhiben los resultados derivados de la
modificación del espesor del aislante de las tres principales envolventes del
edificio, que se extiende desde 1 cm hasta un máximo de 8 cm (Tabla 5).

Tabla 5

Demanda
y costos: variación del aislamiento en paredes

Espesor paredes

(m)

Espesor suelo

(m)

Espesor cubierta

(m)

Demanda refrigeración
(kWh)

Costo refrigeración
(€)

Demanda calefacción
(kWh)

Costo calefacción
(€)

Costo total demanda

(€)

Costo aislamiento

(€)

Ahorro

(€)

Payback

simple

(años)

0,01

0

0

5526

274

118920

6463

6737

2828

248

11,4

0,02

0

0

5589

277

117088

6363

6641

3587

345

10,4

0,03

0

0

5623

279

116105

6310

6589

4408

396

11,1

0,04

0

0

5648

280

115453

6275

6555

5180

431

12,0

0,05

0

0

5663

281

115024

6251

6532

5828

453

12,9

0,06

0

0

5674

282

114701

6234

6515

6725

470

14,3

0,07

0

0

5680

282

114482

6222

6504

7430

482

15,4

0,08

0

0

5686

282

114306

6212

6495

8269

491

16,8

Fuente:
Elaboración propia.

Tabla
6

Demanda
y costos: variación del aislamiento en suelo

Espesor paredes

(m)

Espesor suelo

(m)

Espesor cubierta

(m)

Demanda refrigeración
(kWh)

Costo refrigeración
(€)

Demanda calefacción
(kWh)

Costo calefacción
(€)

Costo total demanda

(€)

Costo aislamiento

(€)

Ahorro

(€)

Payback simple

(años)

0

0.01

0

8248

409

107446

5839

6249

8483

737

11.5

0

0.02

0

10198

506

99997

5435

5941

10760

1045

10.3

0

0.03

0

11544

573

95412

5185

5758

13225

1227

10.8

0

0.04

0

12498

620

92436

5024

5644

15541

1341

11.6

0

0.05

0

13216

656

90378

4912

5568

17485

1418

12.3

0

0.06

0

13781

684

88859

4829

5513

20174

1472

13.7

0

0.07

0

14210

705

87748

4769

5474

22289

1511

14.7

0

0.08

0

14548

722

86887

4722

5444

24806

1541

16.1

Fuente: Elaboración propia.

Tabla
7

Demanda
y Costos: variación del aislamiento en cubierta

Espesor paredes

(m)

Espesor suelo

(m)

Espesor cubierta

(m)

Demanda refrigeración
(kWh)

Costo refrigeración
(€)

Demanda calefacción
(kWh)

Costo calefacción
(€)

Costo total demanda

(€)

Costo

(€)

Ahorro

(€)

Payback

simple

(años)

0

0

0.01

4648

231

108692

5907

6138

8483

848

10.0

0

0

0.02

4173

207

105741

5747

5954

10760

1032

10.4

0

0

0.03

3874

192

104221

5664

5856

13225

1129

11.7

0

0

0.04

3656

181

103259

5612

5793

15541

1192

13.0

0

0

0.05

3489

173

102618

5577

5750

17485

1235

14.2

0

0

0.06

3362

167

102125

5550

5717

20174

1268

15.9

0

0

0.07

3263

162

101802

5533

5695

22289

1291

17.3

0

0

0.08

3187

158

101520

5517

5676

24806

1310

18.9

Fuente:
Elaboración propia.

Después
de analizar los resultados de las modificaciones independientes en el espesor
de las paredes, el suelo y la cubierta, fueron seleccionados los espesores
óptimos teniendo en cuenta el periodo de recuperación de la inversión (payback) expresado en años (Ver Tabla 8); es decir, se refiere al
tiempo requerido para recobrar la inversión realizada en la mejora de la
envolvente térmica a través del ahorro en los costos de energía resultantes.

Tabla 8

Demanda
y Costos, espesores óptimos: variación del aislamiento individual

Espesor paredes

(m)

Espesor suelo

(m)

Espesor cubierta

(m)

Demanda refrigeración (kWh)

Costo refrigeración (€)

Demanda calefacción (kWh)

Costo calefacción (€)

Costo total demanda

(€)

Costo

(€)

Ahorro

(€)

Payback

simple

(años)

0.02

0.02

0.01

11513

572

68774

3738

4309

22830

2676

8.5

Fuente: Elaboración
propia.

Escenario
2

En
el segundo escenario, se procedió a variar el espesor del aislamiento térmico
en la misma proporción en las paredes, el suelo y la cubierta del edificio.
Esta estrategia implicó ajustar de manera simultánea el grosor del material
aislante en los tres principales componentes de la envolvente térmica. Como se
describió previamente en el primer escenario, el objetivo principal fue
determinar el espesor global más adecuado que ofrezca un equilibrio óptimo
entre eficiencia energética y costos económicos, sin considerar aspectos
normativos en esta evaluación.

Tabla
9

Demanda
y Costos: variación del aislamiento en la misma proporción

Espesor paredes

(m)

Espesor suelo

(m)

Espesor cubierto

(m)

Demanda refrigeración
(kWh)

Costo refrigeración
(€)

Demanda calefacción
(kWh)

Costo calefacción
(€)

Costo total demanda

(€)

Costo

(€)

Ahorro

(€)

Payback simple

(años)

0.01

0.01

0.01

8535

424

82496

4483

4907

19794

2078

9.5

0.02

0.02

0.02

11513

572

59884

3255

3826

25106

3160

7.9

0.03

0.03

0.03

14044

697

46600

2533

3230

30858

3756

8.2

0.04

0.04

0.04

16177

803

37862

2058

2861

36262

4125

8.8

0.05

0.05

0.05

17982

893

31942

1736

2629

40799

4357

9.4

0.06

0.06

0.06

19573

972

27656

1503

2475

47072

4511

10.4

0.07

0.07

0.07

21023

1044

24521

1333

2376

52008

4609

11.3

0.08

0.08

0.08

22337

1109

22255

1210

2318

57881

4667

12.4

Fuente:
Elaboración propia.

Comparación
de resultados

A
continuación, se presentan los resultados más favorables de cada escenario, los
cuales se detallan en la Tabla 10.

Escenario
1:  Se establecieron espesores
específicos para la cubierta (0.01 m), el suelo (0.02 m) y las paredes (0.02
m).

Escenario
2:  Se aplicaron espesores uniformes en
la cubierta, el suelo y las paredes (0.02 m).

Tabla 10

Comparación
de las condiciones más favorables de dos escenarios

Escenario 1

Escenario 2

Unidades

Parámetros

Inversión

22830

25106

€

Ahorro anual

2676

3160

€

Payback

8.5

7.9

años

Fuente:
Elaboración propia.

El escenario 2
resultó más favorable ya que la inversión se recupera en un periodo de tiempo
más corto.

Discusión

En
el presente estudio la simulación realizada arrojó resultados relevantes sobre
cómo el espesor del aislamiento afecta al consumo de energía y, por
consiguiente, a los cálculos económicos del edificio de referencia. La
selección del espesor óptimo de aislamiento térmico puede reducir la demanda
energética en refrigeración y calefacción (Amani, 2024), pero un excesivo aislamiento podría llevar a
un incremento en la carga térmica de refrigeración en determinadas
circunstancias (por ejemplo, cuando la temperatura exterior es inferior a la
interior), por lo que diferentes climas requieren estrategias de aislamiento
personalizadas (Ounis et al., 2022).

Si
bien para cada caso en particular es necesario realizar una simulación
específica, la metodología empleada muestra el procedimiento que se debe seguir
y que podría replicarse en contextos particulares. A continuación, se mencionan
ciertos aspectos que requieren un análisis más detallado, lo cual permitirá la
posible aplicación de estos resultados en situaciones prácticas.

La
influencia de las condiciones meteorológicas, la disposición del edificio y la
actividad interna (ganancias térmicas) son factores significativos para la
precisión de las simulaciones efectuadas en condiciones particulares, por lo
que se podrían realizar estudios que contrasten la optimización del aislamiento
en diferentes tipologías (residencial, industrial, comercial) para identificar
soluciones específicas y adaptables a cada caso.

Una
de las principales consecuencias de la mejora en el aislamiento térmico es el
efecto positivo que se puede llegar alcanzar en el medio ambiente, ya que
reducir el gasto de energía en calefacción y aire acondicionado no solo
disminuye los costos de operación del edificio, sino que también contribuye a
disminuir las emisiones. Esto adquiere una relevancia especial dentro de los
objetivos mundiales para minimizar los efectos del cambio climático y fomentar
la construcción de edificios sostenibles. Para una evaluación completa de los
beneficios relacionados con la aplicación de soluciones de aislamiento térmico
eficiente, se podría realizar estudios de análisis del ciclo de vida (ACV).

A
pesar de haberse empleado poliestireno expandido (EPS) como material aislante
en el presente análisis, resultaría relevante investigar en el futuro la
posibilidad de hacer uso de otros materiales que permitan brindar beneficios en
eficiencia energética y sostenibilidad ambiental tales como materiales
reciclados u otros. Comparar estos materiales teniendo en cuenta aspectos como
las propiedades térmicas, la resistencia, el precio de instalación y la
accesibilidad en la zona, podría brindar nuevas ideas para crear edificaciones
que consuman menos energía.

El
modelo utilizado en el presente estudio tiene ciertas restricciones propias de
la simulación planteada, pues se simplificó la geometría de la estructura y se
consideraron condiciones internas uniformes, lo que podría no reflejar la
verdadera complejidad de otros entornos edificados, donde la carga térmica y la
interacción entre los sistemas de construcción cambian con el tiempo; además,
solo se tuvieron en cuenta aspectos técnicos y económicos, sin considerar
elementos normativos, los cuales difieren en cada ubicación.

Los
resultados de este tipo de estudios podrían brindar soluciones en la
planificación de edificios y en la creación de normativas en el campo de la
edificación sustentable. Mejorar el aislamiento térmico conlleva a disminuir de
manera notable el consumo de energía a la vez que mejora el confort humano, lo
que se refleja en gastos operativos más bajos y en un espacio interior más
agradable. Al definir regulaciones y pautas que fomenten la construcción de
edificios con un alto rendimiento energético, es importante que arquitectos,
ingenieros y urbanistas tengan en cuenta estos beneficios; además, la
introducción de beneficios tributarios y planes de ayuda podría favorecer la
aceptación de tecnologías de aislamiento eficientes, impulsando el cambio hacia
la planificación y construcción de edificaciones más respetuosas con el medio
ambiente.

Es
importante resaltar que optimizar el aislamiento térmico en las construcciones
va más allá del ahorro energía y la obtención de beneficios económicos, pues se
debe considerar como una forma completa de mejorar la calidad de vida de
quienes hacen uso de esos espacios al mejorar el confort térmico.

Conclusiones

Para encontrar los
espesores óptimos de aislamiento (EPS), desde una perspectiva
técnico-económica, se evaluaron dos escenarios. En el primero, se procedió a
variar independientemente los espesores de los aislamientos del suelo, la
cubierta y las paredes, seguido de una simulación final con los espesores más
eficientes obtenidos en cada componente; por otro lado, el segundo escenario
surgió de las simulaciones realizadas al modificar individualmente el espesor
de los aislamientos en el suelo, la cubierta y las paredes en valores iguales.

Los resultados
muestran que los dos escenarios permiten reducir significativamente el consumo
energético y mejorar la eficiencia del edificio; sin embargo, el escenario 2,
con espesores uniformes de 0.02 m, no solo ofrece un payback
más corto (7.9 años) y un ahorro anual superior (3160 €), sino que también
simplifica el proceso de diseño y construcción al estandarizar el material
aislante, lo que reduce complejidades logísticas y potenciales errores en la
instalación.

La selección óptima
del aislamiento térmico no solo repercute en la reducción del consumo de
energía, sino que también contribuye a la disminución de emisiones de gases
contaminantes y a la mejora significativa del confort térmico interior,
factores esenciales para la sostenibilidad de los edificios y bienestar de los
usuarios.

Además, estos
hallazgos subrayan la relevancia de adaptar estrategias de aislamiento a
condiciones climáticas locales, ya que un incremento excesivo en el espesor
puede generar un efecto contraproducente en la demanda de refrigeración durante
periodos cálidos, incrementando los costos operativos a largo plazo.

Se recomienda que
futuros estudios consideren la inclusión de variables adicionales, como
aspectos normativos, impactos ambientales asociados a los materiales utilizados
y posibles subvenciones gubernamentales. Esto permitirá complementar el
análisis presentado y expandir las posibilidades de implementación de
soluciones de aislamiento térmico eficientes en diferentes contextos
constructivos y climáticos.

De esta manera,
este tipo de estudios no solo aportan herramientas prácticas para proyectistas
y arquitectos, sino que fomenta la transición hacia edificaciones más
eficientes y resilientes al cambio climático, mejorando el confort humano y la
viabilidad económica en el sector de la construcción sostenible.

Reconocimientos y
Declaraciones

Los autores desean expresar su
agradecimiento a la Facultad de la Energía, las Industrias y los Recursos
Naturales no Renovables de la Universidad Nacional de Loja por el apoyo
brindado siempre .

Los autores declaran
la contribución y participación equitativa de roles de autoría para esta
publicación.

Los autores declaran
que, en la elaboración del presente artículo, no se ha utilizado herramientas
de inteligencia artificial.

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