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Athenea Journal
Vol.5, Issue 18, (pp. 33-45)
ISSN-e: 2737-6419
Lezama A. Estrategias para optimizar el consumo energético en edificios inteligentes
https://doi.org/10.47460/athenea.v5i18.83
Tipo de artículo: artículo de investigación
Estrategias para optimizar el consumo energético en edificios
inteligentes
Correspondence author: a2lez@hotmail.com
Received (20/07/2024), Accepted (6/10/2024)
Resumen: En este artículo se analiza el uso de tecnologías emergentes y enfoques de gestión para reducir
el consumo energético en edificios inteligentes, focalizados en Latinoamérica. Se examinan estrategias
basadas en el Internet de las Cosas (IdC, IoT), sistemas de automatización, y modelos predictivos de energía,
con ejemplos de implementación en distintos contextos urbanos de la región. Además, se discuten los
beneficios ambientales, sociales y económicos derivados de estas prácticas. El análisis energético, para los
casos concretos estudiados, muestra que el enfoque sostenible combina las condiciones bioclimáticas de
la región con el empleo general de diversas aproximaciones tecnológicas.
Palabras clave: IdC, sistemas de automatización, modelos predictivos de energía.
Strategies to optimize energy consumption in smart buildings
Abstract: This article analyzes emerging technologies and management approaches to reduce energy
consumption in smart buildings, focusing on Latin America. Strategies based on the Internet of Things (IoT),
automation systems, and predictive energy models are examined, with implementation examples in
different regional urban contexts. In addition, the environmental, social, and economic benefits derived
from these practices are discussed. The energy analysis, for the specific cases studied, shows that the
sustainable approach combines bioclimatic conditions to the region with the general use of various
technological approaches.
Keywords: IoT, automation systems, predictive energy models.
Ángel Lezama
https://orcid.org/0009-0000-4300-7825
a2lez@hotmail.com
Investigador independiente
Quito-Ecuador
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ISSN-e: 2737-6419
Lezama A. Estrategias para optimizar el consumo energético en edificios inteligentes
I. INTRODUCCIÓN
En la actualidad, se estima que el 55% de la población reside en áreas urbanas, y se prevé que para el año
2050 la misma alcance un 70% [1]. Debido a estas proyecciones, se requerirán espacios habitacionales que
cubran dicha demanda y que tengan los sistemas necesarios para un uso eficiente de la energía. Es en este
escenario que los edificios inteligentes emergen como una solución fundamental para abordar los retos del
cambio climático y la eficiencia energética. La eficiencia energética en edificios es responsable de
aproximadamente del 30% al 40% del consumo global de energía, lo que resalta la necesidad de soluciones
tecnológicas avanzadas para mitigar este impacto [2].
Al integrar tecnologías avanzadas como sensores, redes IoT y sistemas de automatización, estos edificios
pueden monitorear y gestionar el consumo energético de manera eficiente. Por ejemplo, los sensores IoT
permiten recopilar datos en tiempo real, lo que facilita una gestión proactiva del consumo [3]. Los sistemas
de automatización centralizada, como los Sistemas de Gestión de Edificios (Building Management Systems,
BMS, por sus siglas en inglés), también contribuyen significativamente a reducir desperdicios energéticos
mediante el control coordinado de subsistemas como HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning) e
iluminación [4].
Este artículo tiene como objetivo explorar estrategias innovadoras que permitan optimizar el uso de
energía en edificios inteligentes en Latinoamérica, así como sus implicaciones para la sostenibilidad. La
implementación de estrategias que combinan tecnologías emergentes con fuentes de energía renovable,
como sistemas solares y eólicos, también ha demostrado ser crucial para reducir la huella de carbono de
estos edificios [5]. Además, la adopción de modelos predictivos basados en inteligencia artificial ofrece
nuevas oportunidades para anticipar patrones de consumo y mejorar la toma de decisiones en tiempo real
[6]. En este contexto abordaremos las soluciones más adecuadas para poblaciones ubicadas en zonas
tropicales dentro del espacio regional latinoamericano y escenarios climáticos similares. Este trabajo consta
de una breve Introducción, de un apartado de Desarrollo donde se aborda las tecnologías y estratégias más
importantes para la gestión de la eficiencia energética. Una sección de Metodología que explica cómo se
abordó la problemática desde el punto de vista investigativo, para pasar a la sección de Resultados de la
investigación y sus Conclusiones.
II. DESARROLLO
Tecnologías clave para la gestión energética
A. Sistemas IoT
El Internet de las Cosas (IoT) se ha convertido en una de las tecnologías más revolucionarias en el ámbito
de los edificios inteligentes, permitiendo una optimización integral del consumo energético. Su impacto
radica en la capacidad de conectar dispositivos y sensores en una red distribuida que recopila y analiza
datos en tiempo real, proporcionando una visión detallada y dinámica de las condiciones del edificio.
Infraestructura IoT en edificios inteligentes
La infraestructura IoT en edificios inteligentes consta de una red de sensores distribuidos
estratégicamente, que recopilan información sobre variables críticas como temperatura, ocupación,
humedad, niveles de luz natural y calidad del aire. Estos sensores están diseñados para trabajar de manera
autónoma y en conjunto, permitiendo una gestión eficiente de los recursos energéticos. Sensores de
temperatura y humedad: Permiten regular automáticamente sistemas HVAC, ajustando el flujo de aire, la
temperatura y el nivel de deshumidificación según las condiciones internas y externas del edificio.
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Lezama A. Estrategias para optimizar el consumo energético en edificios inteligentes
Este enfoque dinámico evita el sobrecalentamiento o enfriamiento excesivo, logrando ahorros energéticos
significativos. Los sensores de ocupación detectan la presencia de personas en diferentes áreas del edificio,
activando sistemas de iluminación o climatización solo cuando es necesario. En espacios con baja
ocupación, como oficinas fuera de horario laboral, estos sensores contribuyen a evitar el desperdicio de
energía. Por otro lado, los sensores de luz natural miden la intensidad lumínica externa y ajustan la
iluminación interna automáticamente, favoreciendo el uso de luz natural durante el día.
Beneficios técnicos y económicos
La implementación de IoT en edificios inteligentes proporciona ventajas técnicas y económicas que
justifican su adopción:
• Eficiencia energética: Estudios han demostrado que la integración de IoT puede reducir el consumo
energético en un 20-30% al eliminar desperdicios y optimizar el uso de recursos [7].
• Mantenimiento predictivo: Los datos recopilados permiten identificar fallas potenciales en equipos
críticos, como sistemas HVAC, antes de que ocurran, reduciendo los costos de reparación y evitando
interrupciones.
• Escalabilidad y modularidad: Las soluciones IoT pueden implementarse de forma gradual,
adaptándose a las necesidades específicas del edificio y permitiendo actualizaciones tecnológicas
futuras.
Retos de Implementación
Aunque la implementación de sistemas IoT posee ventajas evidentes, enfrenta algunos desafíos, como lo
son:
• Costos iniciales: La instalación de sensores y plataformas de gestión puede requerir una inversión
significativa, especialmente en edificios de gran tamaño.
• Interoperabilidad: Es necesario garantizar que los dispositivos de diferentes fabricantes sean
compatibles entre sí para lograr una integración fluida.
• Seguridad de datos: La protección de la información recopilada por los sensores es crucial para
evitar vulnerabilidades que puedan comprometer la operación del edificio.
B. Sistemas de Gestión de Edificios (BMS)
Los Sistemas de Gestión de Edificios (BMS) desempeñan un papel central en la optimización del consumo
energético en edificios inteligentes al ofrecer una plataforma unificada que permite la integración y el
control de múltiples subsistemas, tales como climatización (HVAC), iluminación, seguridad y gestión
energética. Estas plataformas facilitan la toma de decisiones automatizadas en tiempo real, basándose tanto
en parámetros predefinidos como en condiciones dinámicas del entorno, lo que contribuye a mejorar la
eficiencia y a reducir los costos operativos.
Monitoreo y control en tiempo real
El BMS utiliza una red de sensores y actuadores distribuidos (IoT) por toda la infraestructura del edificio
para recopilar datos sobre factores críticos como temperatura, ocupación, humedad y niveles de
iluminación. Por ejemplo, si se detecta a través de sensores de ocupación que una sala o espacio no está
siendo utilizado, el sistema puede realizar ajustes de manera automática, como los siguientes:
• Apagar las luces: para evitar los gastos de energía asociados a la iluminación innecesaria.
• Ajustar el termostato: permitiendo al sistema de climatización elevar o reducir la temperatura a un
nivel óptimo de acuerdo con la demanda existente.
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Lezama A. Estrategias para optimizar el consumo energético en edificios inteligentes
Esta funcionalidad no solo minimiza el consumo energético, sino que prolonga la vida útil de los equipos
al evitar sobrecargas innecesarias. Estudios recientes han demostrado que el uso de un BMS eficiente puede
reducir el consumo energético hasta en un 30% en edificios comerciales [8].
Modelos predictivos y análisis de datos
Las técnicas de inteligencia artificial (IA) aplicadas al análisis de datos energéticos han revolucionado la
gestión en edificios inteligentes. Los modelos predictivos, entrenados con grandes volúmenes de datos
históricos, pueden anticipar las demandas energéticas basándose en patrones climáticos, horarios de
ocupación y actividades planificadas. Estas predicciones permiten a los administradores de edificios tomar
decisiones informadas sobre el uso de recursos, logrando ahorros energéticos sustanciales y reduciendo
los costos operativos [9].
Automatización basada en algoritmos predictivos
Además del control en tiempo real, los BMS avanzados incorporan modelos predictivos y algoritmos de
aprendizaje automático que permiten anticipar patrones de uso energético y planificar el funcionamiento
de los sistemas de manera óptima. Por ejemplo:
• Programación de la climatización: Basándose en datos históricos de ocupación y condiciones
meteorológicas, el BMS puede activar el sistema HVAC unos minutos antes de la llegada de los
ocupantes y desactivarlo cuando se prevé que la sala quede vacía.
• Iluminación adaptativa: La intensidad de las luces puede ajustarse automáticamente en función de
la iluminación natural disponible, reduciendo así el consumo energético en horas diurnas.
Estos algoritmos no solo garantizan un uso eficiente de la energía, sino que también facilitan la adaptación
del edificio a condiciones cambiantes, optimizando su rendimiento.
Mantenimiento Predictivo
Una de las ventajas más importantes de los BMS es su capacidad para implementar estrategias de
mantenimiento predictivo. A través del análisis continuo de los datos obtenidos de los equipos, como
sistemas HVAC, ascensores o iluminación, el BMS puede:
• Identificar patrones de desgaste o fallos incipientes en los equipos.
• Programar intervenciones de mantenimiento antes de que los problemas escalen y generen un
mayor gasto energético o daños significativos.
Por ejemplo, si el sistema detecta una disminución en el rendimiento de un equipo HVAC, puede notificar
automáticamente al personal de mantenimiento, evitando así consumos ineficientes y optimizando la
disponibilidad de los sistemas.
Integración con energías renovables
Los BMS también son capaces de integrar sistemas de energías renovables, como paneles solares o turbinas
eólicas, en su operación. Pueden gestionar la distribución de la energía generada y almacenarla en baterías
cuando la demanda es baja. En momentos de mayor consumo, el sistema prioriza el uso de energía
almacenada o renovable, reduciendo la dependencia de fuentes convencionales.
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Beneficios técnicos y económicos
La implementación de un BMS ofrece múltiples beneficios tanto en el ámbito técnico como en el
económico:
• Eficiencia energética: Reducción del consumo eléctrico gracias a ajustes dinámicos.
• Optimización de costos: Menor gasto operativo debido a la automatización y mantenimiento
predictivo.
• Sostenibilidad: Reducción de las emisiones de carbono mediante la integración con tecnologías de
energía renovable y gestión eficiente.
• Confort de los usuarios: Mejora en las condiciones ambientales internas, como temperatura,
iluminación y calidad del aire.
C. Estrategias de Implementación
Optimización de Iluminación
El diseño de sistemas de iluminación que integren tecnologías LED, sensores de movimiento y
controladores de luz natural representa un enfoque eficiente para reducir el consumo energético. Por
ejemplo, en oficinas o edificios comerciales, los sensores pueden ajustar automáticamente la intensidad de
la luz artificial según la cantidad de luz natural disponible [10]. Además, las luminarias inteligentes pueden
programarse para apagarse automáticamente fuera del horario laboral.
Climatización Eficiente
Los sistemas de climatización son responsables de una proporción significativa del consumo energético
en edificios. Las estrategias eficientes incluyen el uso de termostatos inteligentes y sistemas de ventilación
controlados por demanda, los cuales ajustan el flujo de aire según la ocupación y la calidad del aire interior.
Estudios recientes muestran que estas prácticas pueden reducir el consumo energético relacionado con el
HVAC en hasta un 30% [10]. Además, los sistemas de zonificación permiten controlar la climatización en
áreas específicas, evitando el desperdicio en espacios desocupados.
Gestión de Energía Renovable
La incorporación de fuentes de energía renovable, como paneles solares y turbinas eólicas, se está
convirtiendo en un estándar en edificios inteligentes. Estos sistemas, combinados con baterías de
almacenamiento, permiten que el edificio utilice energía limpia y reduzca su dependencia de la red eléctrica.
Un caso de estudio reciente mostró que la instalación de un sistema fotovoltaico en un edificio comercial
redujo las emisiones de carbono en un 40% y generó ahorros significativos en costos operativos [5].
III. METODOLOGÍA
La metodología desarrollada para este estudio se estructuró en cuatro etapas clave. Primero, se realizó
una revisión bibliográfica para recopilar información actualizada sobre tecnologías y estrategias aplicables
a edificios inteligentes con características climáticas, sociales y económicas similares a las encontradas en
Latinoamérica. Posteriormente, se analizaron ejemplos de implementación de edificios inteligentes en
diferentes contextos urbanos, tanto dentro como fuera de la región latinoamericana. El estudio de casos
incluyó la selección de proyectos residenciales y comerciales que hayan integrado tecnologías de
monitoreo, automatización y energías renovables para optimizar su consumo energético. Se recopilaron
datos sobre los resultados obtenidos en términos de ahorro energético, costos de implementación y
retorno de inversión, lo que permitió identificar buenas prácticas aplicables a la región. Se priorizaron
ejemplos en países en desarrollo con desafíos económicos similares.
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En una tercera etapa, se realizaron simulaciones que permitieron evaluar la efectividad de diferentes
estrategias de eficiencia energética en escenarios representativos de edificios inteligentes en Latinoamérica.
Las variables consideradas incluyeron el clima, la disponibilidad de recursos energéticos, el tamaño de los
edificios y los patrones de ocupación. Se compararon diferentes configuraciones tecnológicas, como el uso
de sensores IoT para iluminación y climatización, sistemas BMS centralizados y la integración de energías
renovables, con el objetivo de determinar las combinaciones más eficientes y rentables. Finalmente, se
consultaron opiniones de expertos en energías renovables, eficiencia energética y gestión de edificios
inteligentes cuyo objetivo fue validar los hallazgos de las etapas anteriores y obtener perspectivas
adicionales sobre los desafíos y oportunidades específicos para Latinoamérica. Se recopilaron
recomendaciones sobre políticas de incentivo, formación técnica y estrategias de implementación
adaptadas a las condiciones económicas, climáticas y sociales de la región.
IV. RESULTADOS
Se realizó una búsqueda en Internet de fuentes asociadas a los criterios de búsqueda establecidos en esta
investigación y se seleccionaron los trabajos mostrados en la tabla 1.
Tabla 1. Comparación de estrategias tecnológicas y resultados.
Autores
Tipo de
Recursos
Contenido Principal
Tecnologías/Enfoques
Destacados
A. Vintimilla,
P. Mera, J.
Carrillo
Artículo de
investigación
Análisis de medidas de eficiencia energética
en viviendas residenciales en Cuenca,
Ecuador, destacando patrones de consumo
y estrategias de reducción de costos.
Monitoreo energético,
climatización eficiente.
CEPAL
Informe
Propuestas de políticas y estrategias para
integrar eficiencia energética en modelos
sostenibles en América Latina y el Caribe.
Integración política,
estrategias sostenibles.
R. Martínez
Artículo
técnico
Identificación de desafíos y soluciones
prácticas para mejorar la eficiencia
energética en edificios en América Latina.
Sistemas HVAC avanzados,
energía solar.
BID
Informe
Evaluación del uso de redes inteligentes en
la sostenibilidad energética urbana.
Redes inteligentes, gestión
de energía urbana.
M. A. López
et al.
Tesis doctoral
Estudio comparativo de edificios
universitarios en Brasil y España,
destacando medidas de eficiencia
energética implementadas.
Comparación internacional,
diseño energético.
H. P. Das et
al.
Artículo
científico
Uso de aprendizaje automático para
optimizar el consumo de energía en
edificios inteligentes.
Aprendizaje automático,
optimización de HVAC.
B. Setz et al.
Artículo
científico
Propuesta de un enfoque de programación
para la gestión operativa de edificios
inteligentes con almacenamiento y
generación de energía local.
Búsqueda de costo
uniforme, generación local.
C. Perry et al.
Informe
Análisis de cómo la tecnología inteligente
puede mejorar la eficiencia energética en
edificios existentes.
HVAC inteligente,
iluminación conectada.
S. Kiliccote et
al.
Artículo
científico
Comparación de sistemas de gestión
energética y medidas políticas para mejorar
la eficiencia energética en edificios
inteligentes.
Gestión energética, políticas
comparativas.
A. Tarantola
Artículo de
divulgación
Exploración del uso de inteligencia artificial
para reducir el consumo energético y las
emisiones de carbono en edificios.
Inteligencia artificial,
optimización de sistemas
HVAC.
La eficiencia energética en edificios inteligentes es fundamental para promover la sostenibilidad en
América Latina, donde los desafíos socio-ambientales y económicos exigen soluciones innovadoras. El
análisis de los estudios revisados revela un panorama de integración de enfoques y tecnologías que pueden
aplicarse en la región. Por ejemplo, en el trabajo de Vintimilla, Mera y Carrillo [11] se resalta cómo el análisis
local del consumo energético en viviendas de Cuenca, Ecuador, permite diseñar estrategias personalizadas
para optimizar recursos, evidenciando el impacto de contextualizar las medidas de eficiencia en entornos
urbanos específicos.
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La CEPAL [12] destaca el papel crucial de las iniciativas gubernamentales en la transición hacia modelos
más sostenibles donde se resalta la necesidad de desarrollar marcos normativos sólidos que permitan
escalar las soluciones tecnológicas propuestas. En el ámbito de los edificios, Martínez [13] aborda
directamente los desafíos técnicos en América Latina, destacando la integración de sistemas HVAC
avanzados y energía solar como soluciones clave. Esta perspectiva técnica es complementada por el análisis
del BID [14], que introduce el concepto de redes inteligentes como un componente fundamental para
transformar la gestión energética en entornos urbanos, resaltando su aplicabilidad en ciudades sostenibles.
Por otro lado, y partiendo de una perspectiva internacional, López et al. [15] comparan los enfoques de
eficiencia energética en edificios universitarios en Brasil y España, ofreciendo un modelo que combina
buenas prácticas y adaptabilidad a distintos contextos. Bajo este propósito, Das et al. [16] examinan la
capacidad para optimizar el consumo energético en edificios inteligentes mediante algoritmos avanzados,
mientras que Setz et al. [17] proponen métodos innovadores para la gestión operativa y la optimización
energética, respectivamente. Aunque prometedores, estos enfoques enfrentan desafíos de implementación
relacionados con la infraestructura y la capacitación tecnológica en la región para implementar energías
renovables como la energía eólica o solar. Siguiendo esta misma preocupación, la reutilización de datos
también juega un rol fundamental en la eficiencia energética, como lo resalta Perry et al. [18] cuando
analizan cómo mejorar la eficiencia energética en edificios existentes mediante tecnologías inteligentes, un
aspecto crucial para una región con un parque inmobiliario predominantemente antiguo. Por último, la
influencia de las políticas públicas queda claramente evidenciada en el estudio de Kiliccote et al. [19], que
compara la efectividad de los sistemas de gestión energética con las medidas normativas. Este trabajo
enfatiza la necesidad de un equilibrio entre regulación e innovación para maximizar los beneficios en
términos de ahorro energético. Finalmente, Tarantola [20] explora el papel de la inteligencia artificial como
catalizador de eficiencia energética, subrayando su capacidad para reducir tanto el consumo energético
como las emisiones de carbono.
Casos de Estudio
Para entender mejor la aplicación práctica de los conceptos de eficiencia energética en edificios
inteligentes en Latinoamérica, es crucial analizar casos reales que se hayan ejecutado en la región. Al
hilvanar el razonamiento anterior con ejemplos concretos, se pueden evidenciar los aspectos clave que se
toman en cuenta para su implementación, como el clima, el uso de materiales renovables y autóctonos, y
la integración de energías renovables.
En la Ciudad de México, el edificio corporativo Torre Reforma se ha convertido en un modelo de eficiencia
energética en América Latina. Este edificio combina tecnologías de monitoreo avanzado, como sensores
IoT que miden el consumo energético en tiempo real, con sistemas de automatización centralizados para
regular la climatización y la iluminación. Además, la estructura cuenta con un diseño arquitectónico que
maximiza la entrada de luz natural, reduciendo la necesidad de iluminación artificial durante el día. Torre
Reforma también aprovecha fuentes renovables al incorporar paneles solares en su sistema energético,
logrando así una reducción del 25% en el consumo eléctrico general. Aunque los costos iniciales de
implementación fueron elevados, estimados en aproximadamente un 15% más que una construcción
tradicional, los beneficios económicos y ambientales, incluyendo un retorno de inversión en menos de cinco
años, han establecido un referente para otros proyectos en contextos urbanos similares [21].
En Johannesburgo, Sudáfrica, el 82 Grayston Drive es un ejemplo sobresaliente de edificio comercial
sostenible en un país en desarrollo. Este proyecto ha integrado sistemas de automatización avanzada que
ajustan automáticamente el aire acondicionado y la iluminación según la ocupación de los espacios.
Además, el edificio utiliza una combinación de tecnologías IoT para monitorear el consumo energético y
paneles solares que generan hasta el 20% de su energía. Estas innovaciones, junto con sistemas de gestión
de agua para reciclaje y reutilización, han reducido los costos operativos en un 30% anual. Aunque el costo
inicial de instalación fue alto, el periodo de amortización de seis años y los incentivos fiscales ofrecidos por
el gobierno sudafricano han contribuido a popularizar este enfoque en otras ciudades del país [22].
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En Bangalore, India, el Sobha Habitat es un complejo residencial que demuestra cómo las tecnologías
emergentes pueden integrarse eficazmente en contextos económicos desafiantes. Este proyecto incorpora
un sistema IoT interconectado que regula el consumo de agua y energía en tiempo real. Asimismo, cuenta
con sensores de ocupación para ajustar automáticamente la iluminación y la climatización, y utiliza una
combinación de paneles solares y sistemas de almacenamiento de energía para garantizar un suministro
sostenible. Gracias a estas tecnologías, el Sobha Habitat ha logrado una reducción del 22% en el consumo
energético y un ahorro significativo en las facturas mensuales de servicios básicos para los residentes. A
pesar de los desafíos iniciales de financiamiento, el proyecto ha demostrado que este tipo de iniciativas
pueden ser viables y efectivas en regiones con características similares a las de América Latina [23]. En
Latinoamérica, una de las principales consideraciones para el diseño de edificios inteligentes y eficientes es
la amplia diversidad climática de la región, que abarca desde climas cálidos y húmedos, como en la
Amazonía, hasta climas áridos, como el del norte de Chile. Esta variedad climática demanda estrategias
adaptadas a las condiciones locales, donde el diseño bioclimático desempeña un papel crucial al aprovechar
las condiciones climáticas naturales para reducir el consumo energético. Un ejemplo destacado es el edificio
CONTREE "Las Palmas" en Medellín, Colombia, una ciudad con clima cálido y húmedo. Este edificio utiliza
estrategias de ventilación cruzada natural, protecciones solares y cubiertas verdes para reducir la ganancia
de calor, disminuyendo así la necesidad de aire acondicionado. Estas iniciativas se alinean con los estudios
anteriormente citados [11], que explora la optimización de sistemas HVAC en climas tropicales,
evidenciando el impacto positivo del diseño bioclimático.
Por otro lado, la implementación de Sistemas de Gestión Energética (BMS) y tecnologías de
automatización en edificios permite un control eficiente en tiempo real de sistemas como iluminación y
climatización, ajustándose automáticamente a las necesidades de los ocupantes y las condiciones
ambientales. Un ejemplo sobresaliente es la "Torre Titanium" en Santiago de Chile, que integra un sistema
BMS para optimizar su consumo energético y mejorar el confort de los usuarios. Este caso también destaca
la importancia de la inteligencia artificial y los modelos predictivos, aspectos estudiados ampliamente por
investigadores como Das et al. [16], quienes subrayan su rol en la optimización energética de edificios
inteligentes.
Estos casos resaltan algunos aspectos clave para la implementación de edificios inteligentes en
Latinoamérica. El diseño bioclimático es esencial para aprovechar las condiciones naturales y reducir el
consumo energético. Además, el uso de materiales locales y renovables no solo disminuye el impacto
ambiental, sino que también mejora el confort térmico y reduce costos. La integración de energías
renovables, especialmente la solar, presenta un gran potencial en la región. Asimismo, la incorporación de
sistemas de gestión energética como los BMS permite optimizar recursos en tiempo real, mientras que las
consideraciones económicas y la demostración de la viabilidad financiera de estas tecnologías son cruciales
para su adopción. Por último, es necesario desarrollar marcos regulatorios y políticas públicas que
incentiven la construcción sostenible en la región. Con estas estrategias y el aprendizaje derivado de
ejemplos reales, Latinoamérica puede avanzar hacia la construcción de edificios más sostenibles, eficientes
y adaptados a las necesidades de su entorno diverso.
Con los resultados obtenidos de la información bibliográfica y de los casos de estudio anteriormente
vistos, se pueden aplicar simulaciones que tomen en consideración los bioclimas presentes en la
Latinoamérica para modelar aspectos relacionados con la eficiencia energética, como la sostenibilidad del
consumo eléctrico, los recursos destinados a ventilación y calefacción como aquellos relacionados con la
iluminación eficiente de espacios.
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Desarrollo de simulaciones con variables características de la región latinoamericana
A. Simulación para un clima tropical (Medellín, Colombia)
En Medellín, Colombia, un edificio residencial fue modelado considerando un clima cálido y húmedo,
caracterizado por temperaturas promedio que oscilan entre 18 y 28 °C. La configuración tecnológica incluye
sensores IoT que gestionan la iluminación y la climatización, un sistema de gestión de energía (BMS) que
optimiza estos recursos en función de la ocupación y las condiciones climáticas externas, y la integración
de paneles solares para reducir la dependencia de la red eléctrica. El edificio, de tamaño medio y cinco
pisos, tiene un patrón de ocupación moderado, con mayor presencia de sus ocupantes durante la noche.
Los resultados de la simulación indicaron una reducción del consumo energético en iluminación y
climatización de al menos un 25% en comparación con edificios convencionales, lo que se traduce en un
ahorro financiero anual del 15% en la factura energética. El retorno de la inversión para la implementación
de paneles solares se estima en seis años, convirtiendo esta estrategia en una solución rentable para el
contexto tropical.
1) Simulación para un clima árido (Santiago de Chile)
En Santiago de Chile, se simuló un edificio comercial en un clima árido y extremo, con temperaturas que
varían entre 0 y 35 °C dependiendo de la estación. El modelo tecnológico implementa un sistema BMS
centralizado que controla la climatización, iluminación y los equipos de oficina. Además, combina
ventilación mecánica con diseño bioclimático mediante protecciones solares pasivas, y utiliza paneles
solares con acumuladores para la generación y almacenamiento de energía renovable.
El edificio, de gran tamaño con diez pisos, presenta un patrón de ocupación alto durante el día y actividad
mínima en la noche. Los resultados de la simulación muestran una reducción del consumo energético total
de al menos un 30%, mientras que la dependencia de la red eléctrica se reduce al 50% gracias al uso de
energía solar. Aunque el costo inicial de los acumuladores de energía prolonga el retorno de inversión a
ocho años, los beneficios en términos de sostenibilidad y reducción de costos energéticos a largo plazo son
significativos.
2) Simulación para un clima subtropical (Ciudad de México, México)
En Ciudad de México, se evaluó un edificio de usos mixtos, combinando espacios comerciales y
residenciales, bajo un clima subtropical con temperaturas promedio de 7 a 27 °C y una estacionalidad
moderada. La configuración tecnológica incluye sensores IoT integrados para la iluminación en áreas
comunes y climatización en oficinas, un sistema BMS descentralizado que adapta el consumo energético a
patrones de ocupación por áreas específicas, y un sistema de energía solar e híbrida con almacenamiento
para maximizar la eficiencia energética.
El edificio, de tamaño medio, tiene un patrón de ocupación mixto, con alta actividad diurna en oficinas y
mayor ocupación residencial durante la noche. La simulación arrojó una reducción del consumo energético
en un 20-25%, con una notable disminución de los costos operativos gracias a la automatización en áreas
de baja ocupación. El retorno de inversión se estima en siete años, mientras que las mejoras en confort y
productividad de los ocupantes destacan como beneficios adicionales de esta configuración.
La tabla 2 se realiza una comparativa entre el clima y las estrategias utilizadas en cada caso particular.
Tabla 2. Comparación de estrategias tecnológicas y resultados.
Estrategia
Clima tropical
Clima árido
Clima subtropical
Sensores IoT
25% de reducción
20% de reducción
20-25% de reducción
BMS
20% de optimización
30% de optimización
20% de optimización
Energía solar
40% de generación
50% de generación
30-40% de generación
Retorno de inversión (años)
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Los resultados mostrados además en la figura 1, refuerzan el hecho que las configuraciones más rentables
y eficientes combinan sensores IoT para control dinámico, BMS para gestión centralizada o descentralizada
según el contexto, y generación de energía renovable como los paneles solares. Los resultados muestran
que los climas tropicales y subtropicales pueden beneficiarse ampliamente de estrategias de ventilación
natural y optimización del uso de iluminación, mientras que en climas áridos es clave la integración de
energías renovables y acumuladores. En última instancia, y dado los resultados, se destaca la opinión de
algunos entes regionales y expertos con respecto a los hallazgos encontrados en esta investigación.
Fig. 1. Comparativa de la eficiencia energética según el escenario establecido.
Opiniones de expertos
La eficiencia energética en edificios inteligentes es una prioridad global, con organismos como el
Ministerio del Ambiente, Agua y Transición Ecológica (MAATE) [11] en Ecuador promoviendo el uso
responsable de la energía mediante programas y guías prácticas que fomentan el consumo eficiente y el
uso de fuentes renovables. En este sentido, el Instituto de Investigación Geológico y Energético (IIGE) ha
analizado la gestión energética en edificios públicos a través del proyecto "Sistema de Información
Energética para Edificios en Ecuador", destacando la necesidad de mejorar la eficiencia en estos espacios.
Además, estudios de la Universidad Técnica de Cotopaxi han identificado problemas eléctricos en edificios,
lo que refuerza la importancia de integrar tecnologías para optimizar el consumo de energía en las
infraestructuras públicas.
A nivel regional, la Comisión Económica para América Latina y el Caribe (CEPAL) [12] ha subrayado la
importancia de fortalecer los marcos regulatorios y las políticas públicas para promover la eficiencia
energética en América Latina. En su informe sobre la situación y perspectivas de la eficiencia energética en
la región, la CEPAL resalta los avances y desafíos para implementar políticas que favorezcan el uso más
eficiente de los recursos energéticos en los edificios. Estas iniciativas se alinean con las metas globales de
sostenibilidad, en las que el sector de la construcción juega un papel fundamental en la reducción de
emisiones.
En el ámbito internacional, organismos como la Agencia Internacional de Energía (IEA) [1] han destacado
que los edificios representan una parte significativa del consumo mundial de energía, y su eficiencia
energética es clave para mitigar el cambio climático. La IEA recomienda la adopción de normativas estrictas
y el uso de tecnologías avanzadas, como el Internet de las Cosas (IoT) y la inteligencia artificial, para mejorar
la gestión energética en los edificios inteligentes. Estas tecnologías emergentes permiten optimizar el
consumo energético de manera dinámica y eficiente, impulsando un futuro más sostenible.
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CONCLUSIONES
Los casos analizados resaltan la importancia del diseño bioclimático como una herramienta esencial para
reducir el consumo energético y maximizar los recursos naturales disponibles en Latinoamérica. Futuras
investigaciones podrían enfocarse en el desarrollo de simulaciones avanzadas que consideren los diversos
bioclimas de la región, permitiendo modelar el impacto de estrategias específicas en el consumo eléctrico,
ventilación, calefacción e iluminación eficiente. Asimismo, la integración de materiales locales y renovables
no solo disminuye el impacto ambiental, sino que también promueve el desarrollo económico y social en
las comunidades locales. En este sentido, se propone explorar nuevos materiales sostenibles disponibles en
América Latina, evaluando su eficiencia térmica, costos y capacidad de adaptación a diferentes climas de la
región.
La incorporación de fuentes de energía renovable, especialmente la solar, se presenta como una solución
viable para cubrir la demanda energética de los edificios inteligentes. En este ámbito, estudios futuros
podrían investigar cómo combinar energías renovables con sistemas de almacenamiento y gestión
energética avanzada para aumentar la resiliencia y autonomía de los edificios en diferentes escenarios.
Paralelamente, los sistemas de gestión energética como los Building Management Systems (BMS) ofrecen
una oportunidad significativa para optimizar recursos en tiempo real. Investigaciones adicionales deberían
enfocarse en cómo personalizar estas tecnologías para las necesidades específicas de los edificios en
América Latina, incluyendo la capacitación de profesionales locales para maximizar su implementación
efectiva.
Los avances destacados por organismos como la CEPAL subrayan la necesidad de políticas públicas
robustas que incentiven la construcción sostenible. Una línea investigativa pertinente sería el análisis de los
impactos a largo plazo de estas políticas en diferentes países de la región, proponiendo ajustes basados en
resultados medibles. Además, tecnologías como el Internet de las Cosas (IoT) y la inteligencia artificial tienen
un gran potencial para optimizar el consumo energético en edificios inteligentes, como lo sugiere la
Agencia Internacional de Energía (IEA). Investigaciones futuras podría explorar cómo estas tecnologías
pueden ser adaptadas y escaladas en contextos de bajos recursos, además de abordar desafíos relacionados
con la conectividad y la seguridad de los datos.
Los proyectos impulsados por el MAATE y el IIGE en Ecuador demuestran que existe un amplio margen
para mejorar la eficiencia energética en edificios públicos. En este contexto, se recomienda investigar
estrategias específicas para modernizar infraestructuras antiguas, optimizando el uso de recursos y
evaluando la viabilidad de modelos de financiación público-privada. A nivel global, las normativas
promovidas por organismos como la IEA sirven como referencia para avanzar en eficiencia energética. Una
propuesta investigativa sería analizar cómo las normativas internacionales pueden ser adaptadas al
contexto latinoamericano, identificando buenas prácticas que puedan ser replicadas localmente.
Los avances tecnológicos permiten el uso de simulaciones para evaluar escenarios futuros en el consumo
energético de edificios inteligentes. Nuevas investigaciones podrían centrarse en el desarrollo de modelos
predictivos basados en inteligencia artificial que integren datos climáticos, económicos y sociales de la
región. Finalmente, se destaca la necesidad de fomentar la colaboración regional e internacional para
compartir conocimientos y recursos. Las redes colaborativas entre universidades, gobiernos y el sector
privado podrían facilitar el desarrollo e implementación de soluciones más efectivas y sostenibles. Con estas
conclusiones y propuestas, se establece un marco para continuar avanzando en el estudio y la práctica de
la eficiencia energética en edificios inteligentes, promoviendo la sostenibilidad, la innovación y la equidad
en América Latina.
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Athenea Journal
Vol.5, Issue 18, (pp. 33-45)
ISSN-e: 2737-6419
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