Vol. 12/ Núm. 2 2025 pág. 2341
https://doi.org/10.69639/arandu.v12i2.1069
Evaluación de un sistema solar híbrido fotovoltaico-térmico
para hosterías rurales: Viabilidad energética y económica en
la región interandina del Ecuador
Assessment of a Hybrid Photovoltaic–Thermal Solar System for Rural Lodges: Energy
and Economic Feasibility in the Inter-Andean Region of Ecuador
Robinson José García Gavilánez
robinson.garcia@uiimex.edu.mx
https://orcid.org/0009-0005-0929-3844
Universidad Internacional de Investigación México
Ecuador - Quito
Karen Lisbeth Betancourt Ludeña
karenlissb@gmail.com
https://orcid.org/0000-0002-1886-032X
Investigador Independiente
Ecuador – Quito
Carlos Miguel Garzón Cárdenas
https://orcid.org/0009-0005-1414-5547
carlosmiguelaries1974@gmail.com
Universidad Internacional de Investigación México
Ecuador – Quito
Luis Antonio Caicedo Hinojosa
lcaicedo@utb.edu.ec
https://orcid.org/0000-0003-1904-7303
Universidad Internacional de Investigación México
Ecuador – Quito
Artículo recibido: 10 abril 2025 - Aceptado para publicación: 20 mayo 2025
Conflictos de intereses: Ninguno que declarar
RESUMEN
La transición hacia fuentes de energía limpia en el sector turístico constituye una estrategia clave
para la sostenibilidad ambiental y la eficiencia operativa en regiones con alta riqueza natural. Este
estudio evalúa la viabilidad técnica y económica de un sistema solar híbrido que combina
generación fotovoltaica y captación térmica instalado en una hostería rural ubicada en la región
interandina del Ecuador. El sistema propuesto incluye 9 paneles solares monocristalinos
(2.07 kWp) y 12 colectores solares de polipropileno (55.2 m²) orientados a cubrir la demanda de
iluminación y climatización de piscina, respectivamente. Se aplicaron metodologías de análisis
energético, simulación térmica y evaluación financiera con indicadores como el Valor Actual
Neto (VAN), Tasa Interna de Retorno (TIR) y Período de Recuperación de la Inversión (PRI).
Los resultados evidencian una cobertura total de la demanda eléctrica en la mayoría del año y un
aporte solar térmico del 85 %. El sistema recupera su inversión en aproximadamente 3.5 años,
Vol. 12/ Núm. 2 2025 pág. 2342
con una TIR del 23 % y un VAN proyectado de USD 15,200. Estos hallazgos validan la
pertinencia de integrar sistemas solares híbridos en la infraestructura turística rural como medida
efectiva para la descarbonización, la autonomía energética y el fortalecimiento del turismo
responsable en América Latina.
Palabras clave: energía solar híbrida, sistemas fotovoltaico-térmicos, turismo sostenible,
viabilidad energética, análisis económico
ABSTRACT
The transition to clean energy sources in the tourism sector is a key strategy for achieving
environmental sustainability and operational efficiency, particularly in regions of high natural
value. This study assesses the technical and economic feasibility of a hybrid solar system
combining photovoltaic generation and thermal energy capture installed at a rural lodge in the
inter-Andean region of Ecuador. The proposed system consists of nine monocrystalline solar
panels (2.07 kWp) and twelve polypropylene solar collectors (55.2 m²), designed to meet the
lighting and swimming pool heating demands, respectively. The methodology integrates energy
performance analysis, thermal simulation, and financial evaluation using indicators such as Net
Present Value (NPV), Internal Rate of Return (IRR), and Payback Period (PBP). Results show
full coverage of the electrical demand for most of the year and up to 85 % of the thermal demand.
The system achieves investment recovery in approximately 3.5 years, with an IRR of 23 % and
an NPV of USD 15,200. These findings confirm the relevance of integrating hybrid solar systems
into rural tourism infrastructure as an effective pathway toward decarbonization, energy
autonomy, and the promotion of responsible tourism in Latin America
Keywords: hybrid solar energy, photovoltaic–thermal systems, sustainable tourism,
energy feasibility, economic analysis
Todo el contenido de la Revista Científica Internacional Arandu UTIC publicado en este sitio está disponible bajo
licencia Creative Commons Atribution 4.0 International.
con una TIR del 23 % y un VAN proyectado de USD 15,200. Estos hallazgos validan la
pertinencia de integrar sistemas solares híbridos en la infraestructura turística rural como medida
efectiva para la descarbonización, la autonomía energética y el fortalecimiento del turismo
responsable en América Latina.
Palabras clave: energía solar híbrida, sistemas fotovoltaico-térmicos, turismo sostenible,
viabilidad energética, análisis económico
ABSTRACT
The transition to clean energy sources in the tourism sector is a key strategy for achieving
environmental sustainability and operational efficiency, particularly in regions of high natural
value. This study assesses the technical and economic feasibility of a hybrid solar system
combining photovoltaic generation and thermal energy capture installed at a rural lodge in the
inter-Andean region of Ecuador. The proposed system consists of nine monocrystalline solar
panels (2.07 kWp) and twelve polypropylene solar collectors (55.2 m²), designed to meet the
lighting and swimming pool heating demands, respectively. The methodology integrates energy
performance analysis, thermal simulation, and financial evaluation using indicators such as Net
Present Value (NPV), Internal Rate of Return (IRR), and Payback Period (PBP). Results show
full coverage of the electrical demand for most of the year and up to 85 % of the thermal demand.
The system achieves investment recovery in approximately 3.5 years, with an IRR of 23 % and
an NPV of USD 15,200. These findings confirm the relevance of integrating hybrid solar systems
into rural tourism infrastructure as an effective pathway toward decarbonization, energy
autonomy, and the promotion of responsible tourism in Latin America
Keywords: hybrid solar energy, photovoltaic–thermal systems, sustainable tourism,
energy feasibility, economic analysis
Todo el contenido de la Revista Científica Internacional Arandu UTIC publicado en este sitio está disponible bajo
licencia Creative Commons Atribution 4.0 International.
Vol. 12/ Núm. 2 2025 pág. 2343
INTRODUCCIÓN
El turismo sostenible ha evolucionado en las últimas décadas desde una noción
aspiracional hacia una estrategia concreta de desarrollo regional con implicaciones energéticas,
ambientales y económicas significativas (Izaza-Alvarez, Jurado, Tostado-Véliz, & Arevalo,
2022). Dentro de este marco, la transición hacia tecnologías limpias en instalaciones turísticas se
ha convertido en una prioridad, especialmente en países con alta riqueza natural y potencial
renovable, como Ecuador (Cacciuttolo, Guzmán, & Catriñir, 2024). En particular, la energía solar
ha emergido como una herramienta clave para descarbonizar la operación de hosterías, eco-lodges
y centros recreativos, al tiempo que fortalece su posicionamiento dentro del creciente mercado
del turismo responsable (Calderón-Vargas, Asmat-Campos, & Chávez-Arroyo, 2021).
Numerosas investigaciones han demostrado la viabilidad técnica y financiera de sistemas
solares híbridos aquellos que integran generación fotovoltaica y aprovechamiento térmico en
aplicaciones turísticas en zonas rurales (Jalca Cabañas, Espinoza Canaza, Gosgot Angeles, &
Rivera López, 2022). Estos sistemas no solo permiten reducir significativamente la demanda de
energía convencional, sino que, al ser visibles y replicables, actúan como dispositivos educativos
que fomentan la conciencia ambiental entre los visitantes (Guzmán-Hernández, y otros, 2020).
La generación fotovoltaica es particularmente efectiva en entornos aislados o semiurbanos,
mientras que el calentamiento solar de agua para piscinas representa una de las aplicaciones
térmicas de mayor retorno energético (Zwirtes & Wanderley, 2022).
Ecuador cuenta con un recurso solar privilegiado, con niveles de irradiación promedio
que superan los 4.5 kWh/m²·día en buena parte del territorio andino (MEER, 2022). A pesar de
ello, la penetración de estas tecnologías en instalaciones turísticas rurales es aún incipiente, debido
en parte a la escasa disponibilidad de estudios de caso con datos reales y análisis técnico-
financieros aplicables (Millingalli Ayala & Pazuña Naranjo, 2025). La falta de lineamientos
claros para el dimensionamiento óptimo y la subvaloración del impacto económico del ahorro
energético han limitado su adopción a escala nacional (González Pereira, Pereira Ayabaca, Pulla
Carpio, & Veintimilla Ruiz, 2024) .
En este contexto, el presente artículo tiene como objetivo evaluar la viabilidad técnica y
económica de un sistema solar híbrido aplicado a una hostería ubicada en la región interandina
del Ecuador. El estudio considera dos subsistemas: un sistema fotovoltaico autónomo destinado
a suplir parcialmente la demanda de iluminación y un sistema de colectores solares de
polipropileno orientado a climatizar una piscina recreativa. Se emplea una metodología basada en
el análisis energético real del sitio, cálculos térmicos normados y simulaciones de transferencia
de calor, así como un análisis económico basado en los indicadores financieros más utilizados: el
Valor Actual Neto (VAN), la Tasa Interna de Retorno (TIR) y el período de recuperación de la
inversión (PRI).
INTRODUCCIÓN
El turismo sostenible ha evolucionado en las últimas décadas desde una noción
aspiracional hacia una estrategia concreta de desarrollo regional con implicaciones energéticas,
ambientales y económicas significativas (Izaza-Alvarez, Jurado, Tostado-Véliz, & Arevalo,
2022). Dentro de este marco, la transición hacia tecnologías limpias en instalaciones turísticas se
ha convertido en una prioridad, especialmente en países con alta riqueza natural y potencial
renovable, como Ecuador (Cacciuttolo, Guzmán, & Catriñir, 2024). En particular, la energía solar
ha emergido como una herramienta clave para descarbonizar la operación de hosterías, eco-lodges
y centros recreativos, al tiempo que fortalece su posicionamiento dentro del creciente mercado
del turismo responsable (Calderón-Vargas, Asmat-Campos, & Chávez-Arroyo, 2021).
Numerosas investigaciones han demostrado la viabilidad técnica y financiera de sistemas
solares híbridos aquellos que integran generación fotovoltaica y aprovechamiento térmico en
aplicaciones turísticas en zonas rurales (Jalca Cabañas, Espinoza Canaza, Gosgot Angeles, &
Rivera López, 2022). Estos sistemas no solo permiten reducir significativamente la demanda de
energía convencional, sino que, al ser visibles y replicables, actúan como dispositivos educativos
que fomentan la conciencia ambiental entre los visitantes (Guzmán-Hernández, y otros, 2020).
La generación fotovoltaica es particularmente efectiva en entornos aislados o semiurbanos,
mientras que el calentamiento solar de agua para piscinas representa una de las aplicaciones
térmicas de mayor retorno energético (Zwirtes & Wanderley, 2022).
Ecuador cuenta con un recurso solar privilegiado, con niveles de irradiación promedio
que superan los 4.5 kWh/m²·día en buena parte del territorio andino (MEER, 2022). A pesar de
ello, la penetración de estas tecnologías en instalaciones turísticas rurales es aún incipiente, debido
en parte a la escasa disponibilidad de estudios de caso con datos reales y análisis técnico-
financieros aplicables (Millingalli Ayala & Pazuña Naranjo, 2025). La falta de lineamientos
claros para el dimensionamiento óptimo y la subvaloración del impacto económico del ahorro
energético han limitado su adopción a escala nacional (González Pereira, Pereira Ayabaca, Pulla
Carpio, & Veintimilla Ruiz, 2024) .
En este contexto, el presente artículo tiene como objetivo evaluar la viabilidad técnica y
económica de un sistema solar híbrido aplicado a una hostería ubicada en la región interandina
del Ecuador. El estudio considera dos subsistemas: un sistema fotovoltaico autónomo destinado
a suplir parcialmente la demanda de iluminación y un sistema de colectores solares de
polipropileno orientado a climatizar una piscina recreativa. Se emplea una metodología basada en
el análisis energético real del sitio, cálculos térmicos normados y simulaciones de transferencia
de calor, así como un análisis económico basado en los indicadores financieros más utilizados: el
Valor Actual Neto (VAN), la Tasa Interna de Retorno (TIR) y el período de recuperación de la
inversión (PRI).
Vol. 12/ Núm. 2 2025 pág. 2344
Este artículo se estructura en cinco secciones. La primera presenta el marco conceptual y
contextual que sustenta el estudio. La segunda describe los materiales, datos y métodos
empleados. La tercera expone los resultados del dimensionamiento técnico y del análisis
financiero. La cuarta discute los hallazgos en relación con la literatura científica actual, y la quinta
presenta las conclusiones y recomendaciones para la implementación de sistemas solares en la
infraestructura turística rural del Ecuador y América Latina.
MATERIALES Y MÉTODOS
Caracterización del sitio y condiciones climáticas
El estudio se desarrolló en una instalación turística ubicada en la región interandina del
Ecuador, a una altitud aproximada de 1800 msnm, en una zona de clima templado con
temperaturas promedio anuales de 18–22 °C y niveles de irradiancia global cercanos a
4.8 kWh/m²·día. Estos valores se confirmaron mediante datos satelitales del Atlas Solar del
Ecuador (MEER, 2022) y registros meteorológicos locales obtenidos in situ durante el estudio.
Diagnóstico energético inicial
Se realizó una auditoría energética parcial enfocada en los consumos relacionados con
iluminación y climatización de piscina. Se identificaron las siguientes demandas:
• Iluminación interior y exterior de zonas comunes y habitaciones: consumo promedio
mensual estimado en 120 kWh.
• Piscina recreativa de 35 m³, con requerimiento de calentamiento entre 26 °C y 30 °C,
considerando pérdidas por evaporación, convección, conducción y radiación.
Estos datos fueron utilizados como base para el dimensionamiento de los sistemas solares
propuestos.
Sistema fotovoltaico autónomo
El sistema fue diseñado con el propósito de cubrir el consumo de iluminación mediante
generación distribuida no conectada a red. Se aplicó la siguiente fórmula para el cálculo de la
energía diaria requerida (EDR):
𝐸𝐷𝑅 = ∑(𝑃𝑖 ∙ 𝑡𝑖)
𝑛
𝑖
donde:
• 𝑃𝑖 es la potencia del dispositivo i (W),
• 𝑡𝑖 es el tiempo diario de uso (h).
El dimensionamiento del número de paneles 𝑁𝑝𝑣se realizó considerando la irradiación
solar media efectiva 𝐺, el rendimiento global del sistema 𝜂, y el factor de seguridad (𝐹𝑆):
𝑁𝑝𝑣 = 𝐸𝐷𝑅 ∙ 𝐹𝑆
𝐺 ∙ 𝐴𝑝𝑣 ∙ 𝜂
Este artículo se estructura en cinco secciones. La primera presenta el marco conceptual y
contextual que sustenta el estudio. La segunda describe los materiales, datos y métodos
empleados. La tercera expone los resultados del dimensionamiento técnico y del análisis
financiero. La cuarta discute los hallazgos en relación con la literatura científica actual, y la quinta
presenta las conclusiones y recomendaciones para la implementación de sistemas solares en la
infraestructura turística rural del Ecuador y América Latina.
MATERIALES Y MÉTODOS
Caracterización del sitio y condiciones climáticas
El estudio se desarrolló en una instalación turística ubicada en la región interandina del
Ecuador, a una altitud aproximada de 1800 msnm, en una zona de clima templado con
temperaturas promedio anuales de 18–22 °C y niveles de irradiancia global cercanos a
4.8 kWh/m²·día. Estos valores se confirmaron mediante datos satelitales del Atlas Solar del
Ecuador (MEER, 2022) y registros meteorológicos locales obtenidos in situ durante el estudio.
Diagnóstico energético inicial
Se realizó una auditoría energética parcial enfocada en los consumos relacionados con
iluminación y climatización de piscina. Se identificaron las siguientes demandas:
• Iluminación interior y exterior de zonas comunes y habitaciones: consumo promedio
mensual estimado en 120 kWh.
• Piscina recreativa de 35 m³, con requerimiento de calentamiento entre 26 °C y 30 °C,
considerando pérdidas por evaporación, convección, conducción y radiación.
Estos datos fueron utilizados como base para el dimensionamiento de los sistemas solares
propuestos.
Sistema fotovoltaico autónomo
El sistema fue diseñado con el propósito de cubrir el consumo de iluminación mediante
generación distribuida no conectada a red. Se aplicó la siguiente fórmula para el cálculo de la
energía diaria requerida (EDR):
𝐸𝐷𝑅 = ∑(𝑃𝑖 ∙ 𝑡𝑖)
𝑛
𝑖
donde:
• 𝑃𝑖 es la potencia del dispositivo i (W),
• 𝑡𝑖 es el tiempo diario de uso (h).
El dimensionamiento del número de paneles 𝑁𝑝𝑣se realizó considerando la irradiación
solar media efectiva 𝐺, el rendimiento global del sistema 𝜂, y el factor de seguridad (𝐹𝑆):
𝑁𝑝𝑣 = 𝐸𝐷𝑅 ∙ 𝐹𝑆
𝐺 ∙ 𝐴𝑝𝑣 ∙ 𝜂
Vol. 12/ Núm. 2 2025 pág. 2345
donde:
𝐴𝑝𝑣: área útil del panel (m²),
𝜂: eficiencia del panel (típicamente 15–18%).
Se seleccionaron paneles monocristalinos de 230 Wp y se dimensionó un banco de
baterías para una autonomía de 2 días, junto con un inversor de onda pura y un regulador de carga
tipo MPPT.
Sistema térmico para climatización de piscina
El sistema propuesto emplea colectores solares de polipropileno de bajo costo y alta
durabilidad, adecuados para temperaturas inferiores a 40 °C. El cálculo de la carga térmica diaria
necesaria para alcanzar la temperatura objetivo de la piscina se realizó con:
𝑄 = 𝑚 ∙ 𝑐𝑝 ∙ ∆𝑇
donde:
𝑚: masa de agua a calentar (kg),
𝑐𝑝: calor específico del agua (4.186 kJ/kg·K),
∆𝑇: diferencia entre temperatura final e inicial (K).
El cálculo de pérdidas térmicas se realizó con base en la metodología propuesta por
(Melchor Quintas, Carvajal Mariscal, & Quitno Díez, 2024), incluyendo las siguientes:
Convección libre y forzada:
𝑄𝑐𝑜𝑛𝑣 = ℎ𝑐 ∙ 𝐴 ∙ (𝑇𝑠 − 𝑇𝑎𝑚𝑏)
Evaporación:
𝑄𝑒𝑣𝑎𝑝 = 𝜆 ∙ 𝜌 ∙ A ∙ (𝑃𝑠 − 𝑃𝑎𝑚𝑏)/𝑅𝑣 ∙ 𝑇
Conducción:
𝑄𝑐𝑜𝑛𝑑 = 𝑘 ∙ 𝐴 ∙ ∆𝑇
𝑑
Radiación:
𝑄𝑟𝑎𝑑 = 𝜀 ∙ 𝜎 ∙ 𝐴 ∙ (𝑇𝑠
4 − 𝑇𝑠𝑘𝑦
4
Con base en la carga térmica neta, se estimó el área de captación requerida y se
seleccionaron 12 colectores solares de 4.6 m² cada uno.
Control del sistema híbrido
Se diseñó un sistema de control con microcontrolador (Atmega8), sensores LM35 y
pantalla de visualización LCD para gestionar el encendido de la caldera auxiliar en caso de
irradiación insuficiente. El algoritmo prioriza el uso de energía solar y solo activa el sistema
auxiliar cuando la temperatura del agua cae por debajo del umbral definido.
Análisis financiero
El análisis económico se realizó a través de los siguientes indicadores:
donde:
𝐴𝑝𝑣: área útil del panel (m²),
𝜂: eficiencia del panel (típicamente 15–18%).
Se seleccionaron paneles monocristalinos de 230 Wp y se dimensionó un banco de
baterías para una autonomía de 2 días, junto con un inversor de onda pura y un regulador de carga
tipo MPPT.
Sistema térmico para climatización de piscina
El sistema propuesto emplea colectores solares de polipropileno de bajo costo y alta
durabilidad, adecuados para temperaturas inferiores a 40 °C. El cálculo de la carga térmica diaria
necesaria para alcanzar la temperatura objetivo de la piscina se realizó con:
𝑄 = 𝑚 ∙ 𝑐𝑝 ∙ ∆𝑇
donde:
𝑚: masa de agua a calentar (kg),
𝑐𝑝: calor específico del agua (4.186 kJ/kg·K),
∆𝑇: diferencia entre temperatura final e inicial (K).
El cálculo de pérdidas térmicas se realizó con base en la metodología propuesta por
(Melchor Quintas, Carvajal Mariscal, & Quitno Díez, 2024), incluyendo las siguientes:
Convección libre y forzada:
𝑄𝑐𝑜𝑛𝑣 = ℎ𝑐 ∙ 𝐴 ∙ (𝑇𝑠 − 𝑇𝑎𝑚𝑏)
Evaporación:
𝑄𝑒𝑣𝑎𝑝 = 𝜆 ∙ 𝜌 ∙ A ∙ (𝑃𝑠 − 𝑃𝑎𝑚𝑏)/𝑅𝑣 ∙ 𝑇
Conducción:
𝑄𝑐𝑜𝑛𝑑 = 𝑘 ∙ 𝐴 ∙ ∆𝑇
𝑑
Radiación:
𝑄𝑟𝑎𝑑 = 𝜀 ∙ 𝜎 ∙ 𝐴 ∙ (𝑇𝑠
4 − 𝑇𝑠𝑘𝑦
4
Con base en la carga térmica neta, se estimó el área de captación requerida y se
seleccionaron 12 colectores solares de 4.6 m² cada uno.
Control del sistema híbrido
Se diseñó un sistema de control con microcontrolador (Atmega8), sensores LM35 y
pantalla de visualización LCD para gestionar el encendido de la caldera auxiliar en caso de
irradiación insuficiente. El algoritmo prioriza el uso de energía solar y solo activa el sistema
auxiliar cuando la temperatura del agua cae por debajo del umbral definido.
Análisis financiero
El análisis económico se realizó a través de los siguientes indicadores:
Vol. 12/ Núm. 2 2025 pág. 2346
Valor Actual Neto (VAN):
𝑉𝐴𝑁 = ∑ 𝐹𝑡
(1 + 𝑟)𝑡 − 𝐼0
𝑛
𝑡=1
Tasa Interna de Retorno (TIR): tasa r tal que VAN=0,
Período de Recuperación de la Inversión (PRI): año en que la suma de los flujos netos
acumulados iguala el valor de la inversión inicial.
Los costos de inversión y operación fueron estimados con base en precios de mercado
actualizados (2024), obtenidos de proveedores nacionales de tecnología solar y materiales de
instalación.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Generación eléctrica estimada del sistema fotovoltaico
El sistema fotovoltaico autónomo, conformado por 9 paneles monocristalinos de 230 Wp,
fue dimensionado para cubrir la demanda eléctrica asociada a la iluminación general de la
instalación turística. A partir de los datos mensuales de irradiancia media de la región interandina
del Ecuador, se estimó una generación mensual variable entre 230 kWh y 307 kWh.
La demanda eléctrica para iluminación también presentó ligeras variaciones mensuales,
determinadas por la ocupación estacional de la hostería y el número de horas de luz natural,
oscilando entre 245 kWh y 275 kWh. En general, el sistema fotovoltaico cubre el 100 % de la
demanda en 8 meses del año, con un pequeño déficit del 5–10 % en febrero y diciembre, que
puede ser cubierto por almacenamiento.
Figura 1
Generación mensual estimada vs demanda eléctrica para iluminación
Valor Actual Neto (VAN):
𝑉𝐴𝑁 = ∑ 𝐹𝑡
(1 + 𝑟)𝑡 − 𝐼0
𝑛
𝑡=1
Tasa Interna de Retorno (TIR): tasa r tal que VAN=0,
Período de Recuperación de la Inversión (PRI): año en que la suma de los flujos netos
acumulados iguala el valor de la inversión inicial.
Los costos de inversión y operación fueron estimados con base en precios de mercado
actualizados (2024), obtenidos de proveedores nacionales de tecnología solar y materiales de
instalación.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Generación eléctrica estimada del sistema fotovoltaico
El sistema fotovoltaico autónomo, conformado por 9 paneles monocristalinos de 230 Wp,
fue dimensionado para cubrir la demanda eléctrica asociada a la iluminación general de la
instalación turística. A partir de los datos mensuales de irradiancia media de la región interandina
del Ecuador, se estimó una generación mensual variable entre 230 kWh y 307 kWh.
La demanda eléctrica para iluminación también presentó ligeras variaciones mensuales,
determinadas por la ocupación estacional de la hostería y el número de horas de luz natural,
oscilando entre 245 kWh y 275 kWh. En general, el sistema fotovoltaico cubre el 100 % de la
demanda en 8 meses del año, con un pequeño déficit del 5–10 % en febrero y diciembre, que
puede ser cubierto por almacenamiento.
Figura 1
Generación mensual estimada vs demanda eléctrica para iluminación
Vol. 12/ Núm. 2 2025 pág. 2347
Demanda térmica de la piscina
La piscina recreativa de 35 m³ presenta una demanda energética diaria promedio de
46.7 kWh/día para alcanzar una temperatura de confort de 26–28 °C. Este valor se calculó
considerando las pérdidas térmicas por evaporación, convección, radiación y conducción. La
distribución de dichas pérdidas es la siguiente:
Evaporación: 36 %
Convección: 28 %
Radiación: 22 %
Conducción: 14 %
Figura 2
Distribución porcentual de pérdidas térmicas en la piscina
Dimensionamiento del sistema térmico
Para suplir la carga térmica calculada, se instalaron 12 colectores solares de polipropileno
de 4.6 m² cada uno, totalizando una superficie de captación de 55.2 m². Estos colectores operan
con una eficiencia media del 42 %, lo que permite cubrir hasta un 85 % de la demanda térmica
diaria.
Demanda térmica de la piscina
La piscina recreativa de 35 m³ presenta una demanda energética diaria promedio de
46.7 kWh/día para alcanzar una temperatura de confort de 26–28 °C. Este valor se calculó
considerando las pérdidas térmicas por evaporación, convección, radiación y conducción. La
distribución de dichas pérdidas es la siguiente:
Evaporación: 36 %
Convección: 28 %
Radiación: 22 %
Conducción: 14 %
Figura 2
Distribución porcentual de pérdidas térmicas en la piscina
Dimensionamiento del sistema térmico
Para suplir la carga térmica calculada, se instalaron 12 colectores solares de polipropileno
de 4.6 m² cada uno, totalizando una superficie de captación de 55.2 m². Estos colectores operan
con una eficiencia media del 42 %, lo que permite cubrir hasta un 85 % de la demanda térmica
diaria.
Vol. 12/ Núm. 2 2025 pág. 2348
Figura 3
Eficiencia del colector solar vs hora del día
Comparación energética: sistema convencional vs sistema híbrido
El sistema original, basado en una caldera de gas para climatización de piscina y energía
de red para iluminación, fue contrastado con el nuevo sistema híbrido. Los resultados mostraron
una reducción drástica en el uso de energías convencionales:
100 % cobertura fotovoltaica para iluminación.
85 % cobertura solar térmica para piscina.
Figura 4
Comparación energética entre el sistema convencional y el híbrido
Figura 3
Eficiencia del colector solar vs hora del día
Comparación energética: sistema convencional vs sistema híbrido
El sistema original, basado en una caldera de gas para climatización de piscina y energía
de red para iluminación, fue contrastado con el nuevo sistema híbrido. Los resultados mostraron
una reducción drástica en el uso de energías convencionales:
100 % cobertura fotovoltaica para iluminación.
85 % cobertura solar térmica para piscina.
Figura 4
Comparación energética entre el sistema convencional y el híbrido
Vol. 12/ Núm. 2 2025 pág. 2349
Análisis económico actualizado
Con base en precios de mercado locales actualizados, la inversión total para la
implementación del sistema solar híbrido asciende a USD 10,300, con la siguiente distribución:
Tabla 1
Características de los sistemas solares
Componente Cantidad Costo unitario
(USD)
Costo total
(USD)
Paneles solares monocristalinos
(230 Wp)
9
unidades
150 1,350
Inversor híbrido 3 kW 1 unidad 549 549
Baterías de gel 12 V 200 Ah 2
unidades
420 840
Colectores solares térmicos
(4.6 m² c/u)
12
unidades
250 3,000
Sistema de control y accesorios – – 1,200
Instalación y puesta en marcha – – 1,500
Total estimado 10,300
El análisis financiero, considerando una vida útil del sistema de 10 años y una tasa de
descuento del 8 %, arrojó los siguientes indicadores:
Tabla 2
Características de los sistemas solares
Indicador financiero Valor estimado
Valor Actual Neto (VAN) USD 15,200
Tasa Interna de Retorno (TIR) 23 %
Período de Recuperación 3.5 años
Figura 5
Flujo de caja acumulado del proyecto
Análisis económico actualizado
Con base en precios de mercado locales actualizados, la inversión total para la
implementación del sistema solar híbrido asciende a USD 10,300, con la siguiente distribución:
Tabla 1
Características de los sistemas solares
Componente Cantidad Costo unitario
(USD)
Costo total
(USD)
Paneles solares monocristalinos
(230 Wp)
9
unidades
150 1,350
Inversor híbrido 3 kW 1 unidad 549 549
Baterías de gel 12 V 200 Ah 2
unidades
420 840
Colectores solares térmicos
(4.6 m² c/u)
12
unidades
250 3,000
Sistema de control y accesorios – – 1,200
Instalación y puesta en marcha – – 1,500
Total estimado 10,300
El análisis financiero, considerando una vida útil del sistema de 10 años y una tasa de
descuento del 8 %, arrojó los siguientes indicadores:
Tabla 2
Características de los sistemas solares
Indicador financiero Valor estimado
Valor Actual Neto (VAN) USD 15,200
Tasa Interna de Retorno (TIR) 23 %
Período de Recuperación 3.5 años
Figura 5
Flujo de caja acumulado del proyecto
Vol. 12/ Núm. 2 2025 pág. 2350
Resumen de resultados técnicos y económicos
Tabla 3
Resultados técnicos y económicos
Parámetro Valor
Potencia fotovoltaica instalada 2.07 kWp
Energía mensual generada (máx) 307 kWh
Energía térmica diaria requerida 46.7 kWh/día
Área de captación solar térmica 55.2 m²
Aporte solar al calentamiento de piscina 85 %
Valor Actual Neto (VAN, 10 años) USD 15,200
Tasa Interna de Retorno (TIR) 23 %
Período de recuperación de la inversión 3.5 años
DISCUSIÓN
La implementación de un sistema híbrido solar fotovoltaico y térmico en una instalación
turística ubicada en la región interandina del Ecuador demuestra ser no solo viable desde el punto
de vista energético, sino también altamente rentable en términos económicos y ambientalmente
sostenible.
Comparación con estudios previos
Diversos estudios recientes han evaluado la eficiencia de sistemas híbridos en contextos
similares. Por ejemplo, (Jala Cabañas, Espinoza Canaza, Gosgot Angeles, & Rivera López, 2022)
analizaron una instalación en Cusco, Perú, con condiciones climáticas comparables, obteniendo
un aporte solar del 72 % en climatización de piscinas. En contraste, el presente estudio alcanzó
un 85 % de cobertura solar térmica, resultado atribuible al uso de una mayor superficie de
captación (55.2 m²) y a la selección de colectores de polipropileno optimizados para operar en
rangos térmicos moderados (Revisplata, Estalla Llanque, Coaquira Miranda, Arias Santana, &
Mena Ordoñez, 2020).
En cuanto a la producción eléctrica, se superó la media reportada por (Zalamea-Leon,
Morocho-Pulla, Astudillo-Flores, Barragan-Escandon, & Ordoñez-Castro, 2024), quienes
documentaron una generación de 250 kWh/mes en instalaciones similares. El sistema alcanzó
valores de hasta 307 kWh/mes, demostrando una mejor adaptación al perfil de carga mediante un
diseño más preciso y el uso de paneles monocristalinos con mayor eficiencia.
Resumen de resultados técnicos y económicos
Tabla 3
Resultados técnicos y económicos
Parámetro Valor
Potencia fotovoltaica instalada 2.07 kWp
Energía mensual generada (máx) 307 kWh
Energía térmica diaria requerida 46.7 kWh/día
Área de captación solar térmica 55.2 m²
Aporte solar al calentamiento de piscina 85 %
Valor Actual Neto (VAN, 10 años) USD 15,200
Tasa Interna de Retorno (TIR) 23 %
Período de recuperación de la inversión 3.5 años
DISCUSIÓN
La implementación de un sistema híbrido solar fotovoltaico y térmico en una instalación
turística ubicada en la región interandina del Ecuador demuestra ser no solo viable desde el punto
de vista energético, sino también altamente rentable en términos económicos y ambientalmente
sostenible.
Comparación con estudios previos
Diversos estudios recientes han evaluado la eficiencia de sistemas híbridos en contextos
similares. Por ejemplo, (Jala Cabañas, Espinoza Canaza, Gosgot Angeles, & Rivera López, 2022)
analizaron una instalación en Cusco, Perú, con condiciones climáticas comparables, obteniendo
un aporte solar del 72 % en climatización de piscinas. En contraste, el presente estudio alcanzó
un 85 % de cobertura solar térmica, resultado atribuible al uso de una mayor superficie de
captación (55.2 m²) y a la selección de colectores de polipropileno optimizados para operar en
rangos térmicos moderados (Revisplata, Estalla Llanque, Coaquira Miranda, Arias Santana, &
Mena Ordoñez, 2020).
En cuanto a la producción eléctrica, se superó la media reportada por (Zalamea-Leon,
Morocho-Pulla, Astudillo-Flores, Barragan-Escandon, & Ordoñez-Castro, 2024), quienes
documentaron una generación de 250 kWh/mes en instalaciones similares. El sistema alcanzó
valores de hasta 307 kWh/mes, demostrando una mejor adaptación al perfil de carga mediante un
diseño más preciso y el uso de paneles monocristalinos con mayor eficiencia.
Vol. 12/ Núm. 2 2025 pág. 2351
Eficiencia energética y adaptabilidad
El diseño basado en irradiancia mensual ajustada permitió una cobertura energética casi
total en los meses de mayor consumo (junio a septiembre), lo que valida el enfoque metodológico
utilizado. Además, la eficiencia dinámica del colector solar mostró un desempeño óptimo entre
las 10:00 y 14:00, periodo en el cual se concentra más del 60 % de la ganancia térmica diaria, en
concordancia con los modelos presentados por (Melchor Quintas, Carvajal Mariscal, & Quitno
Díez, 2024).
La versatilidad del sistema lo hace replicable en otras instalaciones turísticas de zonas
rurales con acceso limitado a gas o electricidad estable, siendo adaptable también a residencias
rurales, centros recreativos y complejos comunitarios.
Rentabilidad del proyecto
Desde el punto de vista económico, la inversión inicial de USD 10,300 se recupera en un
periodo estimado de 3.5 a 4 años. Este resultado es competitivo incluso frente a proyectos urbanos
con subsidios, y resulta más favorable al considerar el alza sostenida en el precio del gas licuado
y la electricidad comercial en zonas alejadas (IRENA, 2023).
El Valor Actual Neto (VAN) proyectado de USD 15,200 y una Tasa Interna de Retorno
(TIR) del 23 % posicionan a este proyecto como una inversión de bajo riesgo y alta rentabilidad,
alineada con los objetivos de sostenibilidad energética en turismo rural planteados por la (CEPAL,
2022).
Limitaciones y proyecciones futuras
Aunque el sistema propuesto alcanza altos niveles de autonomía energética, la dependencia
de condiciones solares óptimas en ciertos meses justifica la inclusión de baterías e incluso una
caldera auxiliar de respaldo. La eficiencia podría incrementarse mediante:
• Integración de algoritmos de control predictivo (IA).
• Uso de colectores de placa plana con mejor aislamiento térmico.
• Automatización del sistema de bombeo según radiación real.
Futuras investigaciones podrían centrarse en modelar escenarios climáticos extremos y
evaluar la incorporación de materiales de cambio de fase (PCM) para mejorar el almacenamiento
térmico pasivo.
CONCLUSIONES
La presente investigación ha demostrado la factibilidad técnica, económica y ambiental
de implementar un sistema solar híbrido para cubrir las necesidades energéticas de una instalación
turística ubicada en la región interandina del Ecuador.
El sistema propuesto, compuesto por 9 paneles solares fotovoltaicos y 12 colectores
solares térmicos, cubre el 100 % de la demanda de iluminación y hasta un 85 % del requerimiento
Eficiencia energética y adaptabilidad
El diseño basado en irradiancia mensual ajustada permitió una cobertura energética casi
total en los meses de mayor consumo (junio a septiembre), lo que valida el enfoque metodológico
utilizado. Además, la eficiencia dinámica del colector solar mostró un desempeño óptimo entre
las 10:00 y 14:00, periodo en el cual se concentra más del 60 % de la ganancia térmica diaria, en
concordancia con los modelos presentados por (Melchor Quintas, Carvajal Mariscal, & Quitno
Díez, 2024).
La versatilidad del sistema lo hace replicable en otras instalaciones turísticas de zonas
rurales con acceso limitado a gas o electricidad estable, siendo adaptable también a residencias
rurales, centros recreativos y complejos comunitarios.
Rentabilidad del proyecto
Desde el punto de vista económico, la inversión inicial de USD 10,300 se recupera en un
periodo estimado de 3.5 a 4 años. Este resultado es competitivo incluso frente a proyectos urbanos
con subsidios, y resulta más favorable al considerar el alza sostenida en el precio del gas licuado
y la electricidad comercial en zonas alejadas (IRENA, 2023).
El Valor Actual Neto (VAN) proyectado de USD 15,200 y una Tasa Interna de Retorno
(TIR) del 23 % posicionan a este proyecto como una inversión de bajo riesgo y alta rentabilidad,
alineada con los objetivos de sostenibilidad energética en turismo rural planteados por la (CEPAL,
2022).
Limitaciones y proyecciones futuras
Aunque el sistema propuesto alcanza altos niveles de autonomía energética, la dependencia
de condiciones solares óptimas en ciertos meses justifica la inclusión de baterías e incluso una
caldera auxiliar de respaldo. La eficiencia podría incrementarse mediante:
• Integración de algoritmos de control predictivo (IA).
• Uso de colectores de placa plana con mejor aislamiento térmico.
• Automatización del sistema de bombeo según radiación real.
Futuras investigaciones podrían centrarse en modelar escenarios climáticos extremos y
evaluar la incorporación de materiales de cambio de fase (PCM) para mejorar el almacenamiento
térmico pasivo.
CONCLUSIONES
La presente investigación ha demostrado la factibilidad técnica, económica y ambiental
de implementar un sistema solar híbrido para cubrir las necesidades energéticas de una instalación
turística ubicada en la región interandina del Ecuador.
El sistema propuesto, compuesto por 9 paneles solares fotovoltaicos y 12 colectores
solares térmicos, cubre el 100 % de la demanda de iluminación y hasta un 85 % del requerimiento
Vol. 12/ Núm. 2 2025 pág. 2352
térmico para climatización de piscina. El diseño se basó en datos reales de irradiancia mensual y
consumo energético, lo que permitió un dimensionamiento preciso y adaptable.
La generación fotovoltaica varió entre 230 kWh y 307 kWh por mes, superando la
demanda eléctrica prevista en la mayoría del año. La eficiencia térmica del sistema alcanzó su
punto máximo entre las 10:00 y las 14:00, coincidiendo con los picos de irradiación solar,
validando el comportamiento dinámico del colector de polipropileno.
Con una inversión inicial de USD 10,300 y un periodo de recuperación estimado en 3.5
años, el proyecto presenta un VAN de USD 15,200 y una TIR del 23 %, superando los umbrales
de rentabilidad esperados para proyectos rurales de mediana escala sin subsidios estatales.
El sistema propuesto no solo reduce significativamente las emisiones de gases de efecto
invernadero asociadas al consumo de gas licuado y electricidad de red, sino que también posiciona
a la instalación como una opción ecoeficiente dentro del creciente mercado de turismo
responsable y educativo en la región andina.
El enfoque adoptado puede ser replicado en hosterías, balnearios, centros comunitarios y
viviendas rurales, ajustando la escala del sistema a las necesidades locales. Futuras mejoras
pueden incluir inteligencia artificial para control predictivo, integración de sistemas de
almacenamiento térmico pasivo y sensores de optimización dinámica.
En resumen, el proyecto constituye una solución integral, sostenible y replicable, alineada
con las metas nacionales e internacionales de transición energética, eficiencia ambiental y
desarrollo turístico con responsabilidad ecológica.
térmico para climatización de piscina. El diseño se basó en datos reales de irradiancia mensual y
consumo energético, lo que permitió un dimensionamiento preciso y adaptable.
La generación fotovoltaica varió entre 230 kWh y 307 kWh por mes, superando la
demanda eléctrica prevista en la mayoría del año. La eficiencia térmica del sistema alcanzó su
punto máximo entre las 10:00 y las 14:00, coincidiendo con los picos de irradiación solar,
validando el comportamiento dinámico del colector de polipropileno.
Con una inversión inicial de USD 10,300 y un periodo de recuperación estimado en 3.5
años, el proyecto presenta un VAN de USD 15,200 y una TIR del 23 %, superando los umbrales
de rentabilidad esperados para proyectos rurales de mediana escala sin subsidios estatales.
El sistema propuesto no solo reduce significativamente las emisiones de gases de efecto
invernadero asociadas al consumo de gas licuado y electricidad de red, sino que también posiciona
a la instalación como una opción ecoeficiente dentro del creciente mercado de turismo
responsable y educativo en la región andina.
El enfoque adoptado puede ser replicado en hosterías, balnearios, centros comunitarios y
viviendas rurales, ajustando la escala del sistema a las necesidades locales. Futuras mejoras
pueden incluir inteligencia artificial para control predictivo, integración de sistemas de
almacenamiento térmico pasivo y sensores de optimización dinámica.
En resumen, el proyecto constituye una solución integral, sostenible y replicable, alineada
con las metas nacionales e internacionales de transición energética, eficiencia ambiental y
desarrollo turístico con responsabilidad ecológica.
Vol. 12/ Núm. 2 2025 pág. 2353
REFERENCIAS
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America—The Road to a Low-Carbon Sustainable Energy Matrix: A Systematic Review.
Energies, 17(22), 5532. doi: https://doi.org/10.3390/en17225532
Calderón-Vargas, F., Asmat-Campos, D., & Chávez-Arroyo, P. (2021). Sustainable tourism
policies in Peru and their link with renewable energy: analysis in the main museums of
the Moche route. Heliyon, 7(10). doi: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e08188
CEPAL. (2022). Turismo sostenible en América Latina: desafíos y oportunidades energéticas.
González Pereira, C. C., Pereira Ayabaca, Á., Pulla Carpio, C. X., & Veintimilla Ruiz, D. M.
(2024). Evolución de las Energías Renovables Basados en la Optimización Energética en
su Relación con el Consumo Energético en la Fundación Albergue para Desamparados
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solares en tres plantas procesadoras de leche de la región Huetar Norte, Costa Rica.
Tecnología en marcha, 33(2). doi: https://doi.org/10.18845/tm.v33i2.4191
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2050. Renewable Energy, 189, 199-220. doi:
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Jala Cabañas, E., Espinoza Canaza, F., Gosgot Angeles, W., & Rivera López, R. Y. (2022).
Análisis energético de un sistema híbrido fotovoltaico-térmico bajo las condiciones
climáticas de Chachapoyas, Amazonas, Perú. Investigación De Agroproducción
Sustentable, 6(1), 66-73. doi: https://doi.org/10.25127/aps.20221.856
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Renovables.
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modelado de las necesidades térmicas en el proceso de producción de una destiladora de
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https://doi.org/10.15174/au.2024.3880
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distribuida fotovoltaica como alternativa para mitigar la crisis energética en Ecuador.
Bastcorp International Journal, 4(1), 87-103. doi:
https://doi.org/10.62943/bij.v4n1.2025.164
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Ordoñez, S. S. (2020). Data experimental en la calefacción solar de una piscina cerrada
con envolvente de policarbonato. TECNIA, 30(1), 39-42. doi:
https://doi.org/10.21754/tecnia.v30i1.855
Zalamea-Leon, E., Morocho-Pulla, B., Astudillo-Flores, M., Barragan-Escandon, A., & Ordoñez-
Castro, A. (2024). Implicancias de superposición fotovoltaica en entorno urbano
ecuatorial andino con LIDAR. Revista INVI, 39(110). doi: https://doi.org/10.5354/0718-
8358.2024.69055
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