Revista Multidisciplinaria Perspectivas Investigativas
Multidisciplinary Journal Investigative Perspectives
Vol. 6(especial), 73-78, 2026
https://doi.org/10.62574/rmpi.v6iespecial.523
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Optimización energética y térmica de sistemas HVAC en autobuses
interprovinciales mediante análisis CFD
Energy and thermal optimisation of HVAC systems in inter-provincial
buses using CFD analysis
Edwin Javier Morejón-Sánchez
ua.edwinms68@uniandes.edu.ec
Universidad Regional Autónoma de las Andes, Ecuador
https://orcid.org/0009-0006-7409-155X
Esteban Fernando López-Espinel
ua.estebanle84@uniandes.edu.ec
Universidad Regional Autónoma de las Andes, Ecuador
https://orcid.org/0009-0005-7502-3463
Andrés Edisson Águila-León
ua.andresal02@uniandes.edu.ec
Universidad Regional Autónoma de las Andes, Ecuador
https://orcid.org/0009-0005-4689-3275
Mario Fernando Vargas-Brito
ua.mariovb40@uniandes.edu.ec
Universidad Regional Autónoma de las Andes, Ecuador
https://orcid.org/0009-0000-0690-1406
RESUMEN
El articulo abordó la optimización energética y térmica de sistemas HVAC en autobuses
interprovinciales; en ese marco, el objetivo de investigación consistió en analizar la
optimización energética y térmica de sistemas HVAC en autobuses interprovinciales mediante
análisis CFD. Bajo un enfoque documental-comparativo, se examinaron configuraciones
nacionales e internacionales mediante indicadores como capacidad frigorífica, potencia
absorbida y coeficiente de eficiencia energética. Los resultados evidenciaron que los sistemas
electrificados con control inteligente y diseño optimizado del flujo mejoraron la eficiencia
energética y la distribución térmica, reduciendo el consumo energético por recorrido. Asimismo,
la simulación CFD permitió identificar deficiencias en sistemas convencionales. En
consecuencia, el modelado computacional se consolidó como herramienta clave para optimizar
el confort térmico y el rendimiento operativo.
Descriptores: sistema de enfriamiento; ingeniería de la refrigeración; climatización. (Fuente:
Tesauro UNESCO).
ABSTRACT
The article addressed the energy and thermal optimisation of HVAC systems in interprovincial
buses; within this framework, the research objective was to analyse the energy and thermal
optimisation of HVAC systems in interprovincial buses using CFD analysis. Adopting a
documentary-comparative approach, national and international configurations were examined
using indicators such as cooling capacity, power consumption and energy efficiency ratio. The
results showed that electrified systems with intelligent control and optimised flow design
improved energy efficiency and thermal distribution, reducing energy consumption per journey.
Furthermore, CFD simulation enabled the identification of shortcomings in conventional
systems. Consequently, computational modelling established itself as a key tool for optimising
thermal comfort and operational performance.
Descriptors: cooling system; refrigeration engineering; air conditioning. (Source: UNESCO
Thesaurus).
Recibido: 06/01/2026. Revisado: 12/01/2026. Aprobado: 18/01/2026. Publicado: 31/01/2026.
Tecnología
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Energy and thermal optimisation of HVAC systems in inter-provincial buses using CFD analysis
Edwin Javier Morejón-Sánchez
Esteban Fernando López-Espinel
Andrés Edisson Águila-León
Mario Fernando Vargas-Brito
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INTRODUCCIÓN
En el campo de la ingeniería del transporte y la eficiencia energética vehicular, el estudio de los
sistemas de aire acondicionado se ha convertido en una línea de investigación prioritaria,
especialmente por su incidencia directa en el consumo de combustible y las emisiones de
gases de efecto invernadero; los sistemas HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning)
pueden representar entre el 10 % y el 30 % del consumo total de energía en vehículos de
transporte colectivo, dependiendo de las condiciones climáticas, la arquitectura del sistema y la
calidad del aislamiento térmico del habitáculo; esta proporción varía de manera significativa
según la ocupación del vehículo, la temperatura exterior y el modo operativo del compresor,
conforme documentan Zacharof et al. (2023).
En el contexto del transporte interprovincial ecuatoriano, los sistemas de aire acondicionado
constituyen un componente esencial para garantizar el confort térmico y la seguridad de los
pasajeros; su operación representa, al mismo tiempo, una carga energética considerable que
impacta de forma negativa en la eficiencia global del vehículo, situación particularmente crítica
en autobuses que transitan por zonas cálidas y húmedas del litoral y la Amazonía; en este
sentido, Corazza et al. (2021) demuestran que el consumo atribuible al sistema de climatización
puede incrementarse de manera sustancial en función de las características climáticas de la
ruta, el coeficiente de ocupación del vehículo y el tipo de accionamiento del compresor.
A diferencia de los sistemas convencionales instalados en unidades nacionales, los sistemas
internacionales integran tecnologías de control inteligente, ductos optimizados y unidades de
tratamiento de aire independientes, características que les confieren superioridad técnica y
mayor eficiencia operativa; en esta línea, Heß et al. (2023) documentan que los autobuses
eléctricos dotados de sistemas HVAC electrificados logran reducciones significativas en el
consumo específico de energía para calefacción y refrigeración, en comparación con
tecnologías de accionamiento mecánico convencional.
A nivel internacional, se han desarrollado sistemas más avanzados que incluyen compresores
eléctricos, control por zonas, sensores inteligentes y materiales termoaislantes de alto
rendimiento; estas tecnologías no solo optimizan la distribución del flujo de aire, sino que
permiten alcanzar mayores coeficientes de eficiencia energética (EER), reduciendo la carga
térmica percibida sin comprometer el consumo total del sistema, de acuerdo con Widmer et al.
(2025); al respecto, Jaybhay et al. (2015) señalan que la transición hacia autobuses con
sistemas de climatización energéticamente eficientes requiere criterios técnicos de diseño que
consideren la carga parcial, la distribución zonal del aire y la integración electrónica del
compresor.
Por tanto; el objetivo de investigación consistió en analizar la optimización energética y térmica
de sistemas HVAC en autobuses interprovinciales mediante análisis CFD.
MÉTODO
La metodología adoptada en esta investigación responde a un enfoque documental-
comparativo, orientado a analizar y contrastar el desempeño energético y térmico de sistemas
de aire acondicionado instalados en autobuses interprovinciales ecuatorianos con referentes
internacionales de mayor desarrollo tecnológico; la revisión documental incluyó literatura
científica indexada en bases como Scopus, Web of Science, Dialnet y SciELO. En esa
dirección, Hossain et al. (2025) y Heß et al. (2023) documentan la eficiencia de sistemas HVAC
electrificados en distintas condiciones climáticas y operativas, en tanto que Widmer et al. (2025)
abordan la relación entre el control térmico zonal y el confort del pasajero en buses eléctricos
de ciudad; de igual modo, se incorporaron trabajos sobre el impacto del aire acondicionado en
el consumo energético de buses urbanos e interurbanos Corazza et al. (2021) y Zacharof et al.
(2023), cuyos procedimientos metodológicos resultaron transferibles al contexto nacional.
En el ámbito normativo ecuatoriano, se revisaron documentos técnicos del Ministerio de
Transporte y Obras Públicas (MTOP) y de la Agencia Nacional de Tránsito (ANT), con especial
atención al Reglamento Técnico Ecuatoriano RTE INEN 043, que establece condiciones
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mínimas de confort y ventilación para vehículos de transporte público; estos referentes
permitieron situar los indicadores de eficiencia dentro del marco regulatorio vigente y
contrastarlos con los parámetros registrados en los sistemas nacionales documentados. En el
plano internacional, se consideraron estándares de la Society of Automotive Engineers (SAE
J1503), la normativa europea UNE-EN 14750-1 para HVAC en transporte de pasajeros y las
recomendaciones del ASHRAE Handbook (2021) en su capítulo sobre vehículos de transporte
terrestre; al respecto, Ünal (2017), en su estudio realizado sobre un bus de pasajeros en
condiciones reales de operación, aportó criterios de contraste entre los requerimientos de
diseño y el confort térmico registrado, lo que permitió validar los indicadores de eficiencia
energética adoptados como referencia comparativa en el presente trabajo.
El componente analítico central consistió en la revisión y sistematización de resultados de
simulaciones CFD documentadas en la literatura especializada, procesadas y visualizadas
mediante ANSYS CFD-Post; los datos se organizaron en matrices comparativas, gráficos de
barras y mapas térmicos que incluyeron diagramas de dispersión del coeficiente de eficiencia
energética (EER) en función de la carga térmica, así como mapas de distribución del flujo al
interior del habitáculo. La comparación entre sistemas se estructuró a partir de indicadores
documentados como la capacidad frigorífica expresada en kilowatts, la potencia absorbida, el
EER y el consumo estimado por cada 100 km de recorrido; estas variables posibilitaron una
valoración integral tanto del rendimiento térmico como del impacto energético de cada
configuración, sustentada en fuentes primarias y secundarias de carácter técnico-científico.
RESULTADOS
Con el propósito de sintetizar y presentar de forma integrada los datos obtenidos ante la
comunidad científica, los resultados se organizaron en matrices comparativas, gráficos de
barras y mapas térmicos; entre los recursos de visualización empleados se cuentan diagramas
de dispersión del EER en función de la carga térmica, tablas de rendimiento energético por tipo
de sistema y mapas de distribución térmica generados mediante ANSYS CFD-Post, cuya
aplicación permitió caracterizar con precisión los patrones de flujo al interior del habitáculo.
Tabla 1. Resumen de eficiencia térmica y consumo energético
Sistema
Capacidad frigorífica
(kW)
Potencia absorbida
(kW)
EER
Consumo estimado
(kWh/100 km)
Nacional
(convencional)
17,58 (60 000 BTU/hr)
6,0
2,93
14,8
Internacional
(electrificado)
21,98 (75 000 BTU/hr)
7,2
3,05
11,6
Fuente: Elaboración propia con base en Mahesh et al. (2024), Bilgili et al. (2017) y Heß et al. (2023).
Los parámetros consignados en la Tabla 1 revelan las diferencias de desempeño energético
entre ambos tipos de sistemas; la superioridad del modelo internacional se manifiesta en todos
los indicadores analizados, con particular notoriedad en el consumo estimado por cada 100 km
de recorrido, brecha que respalda la viabilidad técnica de incorporar tecnologías electrificadas
en las flotas interprovinciales ecuatorianas, en consonancia con los criterios de optimización
térmica que orientan el presente estudio.
DISCUSIÓN
En el contexto del objetivo planteado, que consiste en analizar la optimización energética y
térmica de sistemas HVAC en autobuses interprovinciales mediante análisis CFD, los
resultados evidencian que en el mercado ecuatoriano predominan sistemas accionados por el
motor principal de tipo diésel, cuya eficiencia térmica resulta limitada por la dependencia directa
del estado operativo de la unidad motriz; al respecto, Bilgili et al. (2017) confirman que este tipo
de accionamiento conlleva pérdidas termodinámicas adicionales, especialmente bajo
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condiciones de carga parcial. En contraste, los sistemas empleados en autobuses
internacionales incluyen unidades autónomas o eléctricas que posibilitan un funcionamiento
independiente del tren motriz; sobre este punto, Göhlich et al. (2018) documentan que esta
configuración reduce el impacto sobre el consumo de combustible y las emisiones en flotas de
transporte urbano, conclusión extensible al transporte interprovincial de pasajeros.
El análisis CFD permitió cuantificar la incidencia del sistema HVAC sobre el balance energético
global del vehículo; los sistemas de climatización pueden absorber entre un 5 % y un 10 % de
la potencia total del motor, con incrementos del consumo de combustible de entre el 5 % y el 20
% según la ruta y las condiciones climáticas prevalecientes. En esa dirección, Zacharof et al.
(2023) cuantifican este impacto en términos de emisiones de CO₂, al concluir que la
optimización del sistema HVAC constituye una palanca eficaz para reducir la huella ambiental
de las flotas; en línea con ello, Corazza et al. (2021) desarrollan un procedimiento para estimar
el consumo atribuible a la climatización en buses urbanos en función del clima y las
características operativas, metodología que resulta transferible al contexto interprovincial
ecuatoriano. En modelos internacionales, las tecnologías de recuperación de calor y control
electrónico de compresores han demostrado reducir hasta un 15 % el consumo energético del
sistema HVAC, según reportan Heß et al. (2023) en su análisis de buses eléctricos de batería;
de igual modo, Hossain et al. (2025) documentan variaciones estacionales significativas en el
rendimiento de buses eléctricos en climas cálidos del sur de los Estados Unidos, lo que pone
de manifiesto la necesidad de calibrar los modelos CFD con datos climáticos locales
representativos.
Una deficiencia notable identificada en los autobuses nacionales mediante simulación CFD es
la distribución no uniforme del flujo de aire, particularmente en las zonas medias y traseras del
habitáculo; el diseño de ductos ejecutado sin respaldo de análisis computacional genera zonas
de baja ventilación y aprovechamiento energético subóptimo, situación que Ünal (2017)
atribuye a la ausencia de criterios técnicos sustentados en datos experimentales. En contraste,
los autobuses internacionales aplican modelos de simulación tipo k-ε para asegurar una
distribución homogénea del flujo, optimizando la velocidad, la presión y la turbulencia interna
del sistema, conforme señalan Widmer et al. (2025); en esa misma perspectiva, la
incorporación de intercambiadores de calor de canal en zigzag de 90°, estudiados por Alvarez
et al. (2021) mediante análisis de transferencia de calor, ofrece asimismo una alternativa
técnica para mejorar la eficiencia del intercambio térmico en configuraciones compactas
aplicables al transporte de pasajeros, aspecto que Jaybhay et al. (2015) complementan con
evidencia sobre la viabilidad de autobuses climatizados energéticamente eficientes mediante
diseño integrado del sistema.
Mientras que en Ecuador predominan sistemas con control manual o básico digital, en otros
contextos se emplean sensores de temperatura por zona, controladores PID y sistemas
inteligentes adaptativos que ajustan automáticamente el caudal de aire, la temperatura y la
humedad relativa; a este respecto, Widmer et al. (2025) demuestran que la optimización del
equilibrio entre confort energético y consumo, fundamentada en modelos de estado
estacionario, reduce de forma mensurable las pérdidas operativas en buses eléctricos de
ciudad; Mahesh et al. (2024) constatan, por su parte, que la integración de tecnología HAP en
el sistema Volvo permite un control preciso de las condiciones internas con consumo
energético optimizado, lo que valida la pertinencia de extender estos esquemas al parque
automotor interprovincial del Ecuador; la consolidación de estas soluciones en el transporte
nacional requeriría actualización normativa sectorial y estrategias de financiamiento
diferenciadas, tal como establece ASHRAE (2021) en sus lineamientos para sistemas de
ventilación y climatización de alto rendimiento.
CONCLUSION
El análisis confirma que la optimización energética y térmica de los sistemas HVAC en
autobuses interprovinciales resulta alcanzable mediante el uso de simulación CFD; los
sistemas electrificados con control inteligente y diseño optimizado de flujo superan a los
convencionales tanto en la reducción del consumo energético como en la mejora de la
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distribución térmica al interior del habitáculo. De este modo, se cumple el objetivo de la
investigación al demostrar que la integración de tecnologías avanzadas y modelado
computacional permite incrementar la eficiencia operativa y el confort sin comprometer el
desempeño global del vehículo.
FINANCIAMIENTO
No monetario
CONFLICTO DE INTERÉS
No existe conflicto de interés con personas o instituciones ligadas a la investigación.
AGRADECIMIENTOS
A UNIANDES.
REFERENCIAS
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Edwin Javier Morejón-Sánchez
Esteban Fernando López-Espinel
Andrés Edisson Águila-León
Mario Fernando Vargas-Brito
78
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