Análisis de la aplicación de normativa NEC-HS-EE mediante el uso del software “Energy plus” para la optimización de recursos energéticos en los Edificios de la Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica de la Universidad Técnica de Ambato

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Date

2026-01-21

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Universidad Técnica de Ambato-Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica-Carrera de Ingeniería Civil

Abstract

This research analyzes the energy performance of the Civil Engineering and Mechanical Engineering buildings at the Technical University of Ambato through the application of the Ecuadorian regulation NEC-HS-EE and the EnergyPlus simulation software. The objective is to identify opportunities for optimizing energy resources and to propose strategies that enhance institutional energy efficiency. The study responds to the increasing demand for electricity in university facilities, where daily academic activities rely heavily on lighting, electronic equipment, and adequate thermal comfort. This research arises from the need to analyze electrical energy consumption in university buildings and to propose strategies aimed at its reduction. Educational facilities typically exhibit sustained energy demand due to the intensive use of lighting systems, electronic equipment, and the requirement to maintain adequate thermal comfort conditions for academic activities. The study was conducted using a quantitative approach, supported by digital modeling, thermoenergetic simulation, and normative comparison. In the initial stage, a comparative analysis was carried out between the Ecuadorian regulation NEC-HS-EE and international standards, particularly ISO 50001, in order to identify differences in evaluation criteria and methodological approaches related to energy efficiency in educational buildings. Subsequently, a physical survey of the two case-study buildings was performed, complemented by the collection of climatic, constructive, lighting, and operational data. Based on this information, three-dimensional models were developed in Revit and later processed using SketchUp and OpenStudio to generate the input files required by the EnergyPlus simulation engine. The energy simulations considered five scenarios: application of the NEC-HS-EE requirements, implementation of the ISO 50001 framework, replacement of conventional luminaires with LED technology, incorporation of lighting systems with sensors, and installation of photovoltaic panels. For each scenario, detailed configurations of internal loads, occupancy patterns, lighting, infiltration rates, and equipment use were defined, allowing for the assessment of the annual energy performance of the buildings. The results revealed significant variations in electrical consumption depending on the strategy applied. In particular, scenarios incorporating efficient technologies, such as LED lighting and occupancy sensors, demonstrated substantial reductions in lighting- related energy demand, whereas the integration of photovoltaic systems exhibited the greatest potential for decreasing net electricity consumption by supplying part of the building’s energy requirements. The comparative assessment of the evaluated strategies indicates that the NEC-HS-EE provides an appropriate baseline for energy-efficient building design; however, its impact can be enhanced through the implementation of additional measures, including intelligent lighting control and onsite renewable energy generation. Moreover, ISO 50001 contributes a structured energy management framework that supports continuous monitoring and ongoing improvement of institutional energy performance. Finally, based on the simulation outcomes, a strategic plan was developed to enhance the energy efficiency of the analyzed faculty buildings. This plan proposes short-, medium-, and long-term interventions, including lighting system modernization, operational management based on actual occupancy patterns, thermal envelope optimization, and the adoption of renewable energy sources. The progressive implementation of these measures would enable reductions in operational costs, improvements in thermal comfort conditions, and the promotion of an institutional culture aligned with sustainability principles.

Description

El presente proyecto analiza el comportamiento energético de los edificios de Ingeniería Civil e Ingeniería Mecánica de la Universidad Técnica de Ambato mediante la aplicación de la normativa ecuatoriana NEC-HS-EE y el uso del software EnergyPlus, con el propósito de identificar oportunidades de optimización de recursos y proponer estrategias que mejoren la eficiencia energética institucional. La investigación responde a la necesidad de evaluar y reducir el consumo eléctrico en edificaciones universitarias, cuya operación diaria demanda iluminación, equipos electrónicos y condiciones de confort térmico acordes con los procesos académicos. La presente investigación surge a partir de la necesidad de analizar el consumo de energía eléctrica en edificaciones universitarias y proponer alternativas que permitan su reducción. Este tipo de infraestructuras presenta una demanda constante de energía debido al uso intensivo de iluminación, equipos tecnológicos y a la exigencia de mantener condiciones adecuadas de confort térmico para el desarrollo de las actividades académicas. El estudio se abordó mediante un enfoque cuantitativo, apoyado en procesos de modelación digital, simulación termo energética y análisis comparativo de normativas. En una primera etapa, se efectuó un contraste entre la normativa ecuatoriana NEC-HS-EE y estándares internacionales, particularmente la ISO 50001, con el propósito de identificar diferencias en los criterios de evaluación y en los enfoques metodológicos relacionados con la eficiencia energética en edificaciones educativas. Posteriormente, se realizó el levantamiento físico de los dos edificios analizados, junto con la recopilación de información climática, constructiva, lumínica y operativa. Con estos datos se desarrollaron modelos tridimensionales en Revit, los cuales fueron procesados mediante SketchUp y OpenStudio para generar los archivos de entrada requeridos por el software EnergyPlus. Las simulaciones energéticas contemplaron cinco escenarios: la aplicación de la normativa NEC-HS-EE, la implementación del enfoque propuesto por la ISO 50001, la sustitución de luminarias convencionales por tecnología LED, la incorporación de sistemas de iluminación con sensores y la instalación de paneles fotovoltaicos. En cada caso se definieron detalladamente las condiciones de ocupación, cargas internas, iluminación, infiltración y uso de equipos, lo que permitió evaluar el comportamiento energético anual de los edificios. Los resultados obtenidos evidencian diferencias significativas en el consumo eléctrico según la estrategia aplicada. En particular, las alternativas basadas en tecnologías eficientes, como luminarias LED y sensores de presencia, registraron reducciones importantes en la demanda asociada a la iluminación, mientras que la incorporación de sistemas fotovoltaicos mostró el mayor potencial para disminuir el consumo neto, al cubrir parcialmente la demanda energética de la edificación. El análisis comparativo de los escenarios permitió establecer que la NEC-HS-EE constituye una base adecuada para promover el diseño eficiente de edificios, aunque su impacto puede potenciarse mediante la aplicación de medidas complementarias, como el control inteligente de la iluminación y el uso de fuentes renovables de energía. Por su parte, la ISO 50001 aporta un enfoque de gestión energética que facilita el monitoreo continuo y la mejora progresiva del desempeño energético institucional. Finalmente, a partir de los resultados de las simulaciones, se formuló un plan estratégico orientado a incrementar la eficiencia energética de la facultad analizada. Dicho plan contempla acciones de corto, mediano y largo plazo, entre las que se incluyen la modernización del sistema de iluminación, la gestión operativa basada en patrones reales de ocupación, la optimización de la envolvente térmica y la incorporación de energías renovables. La aplicación gradual de estas medidas permitiría no solo reducir los costos operativos, sino también mejorar las condiciones de confort térmico y fortalecer una cultura institucional alineada con los principios de sostenibilidad.

Keywords

EFICIENCIA ENERGÉTICA, ENERGYPLUS, NEC-HS-EE, SIMULACIÓN ENERGÉTICA

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Universidad Técnica de Ambato-Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica-Carrera de Ingeniería Civil

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