ESTIMACIÓN DEL POTENCIAL EÓLICO Y
APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO EN
UNA VIVIENDA RESIDENCIAL EN BOCA
DEL RÍO, VERACRUZ
ESTIMATION OF WIND ENERGY POTENTIAL AND ITS
USE IN A RESIDENCE IN BOCADEL RÍO, VERACRUZ
Jessica Rosario Grajeda Rosado
Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, México
José Alfredo Inclán Barragán
Facultad de Ingeniería Mecánica y Ciencias Navales, México
Erika Jazmín De la Cruz Ángel
Facultad de Ingeniería Macánica y Ciencias Navales, México
Guadalupe González Mejía
Facultad de Ingeniería Mecánica y Ciencias Navales, México
Ricardo Fernández Infanzón
Facultad de Ingeniería Mecánica y Ciencias Navales, México
pág. 13441
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v10i1.23112
Estimación del Potencial Eólico y Aprovechamiento Energético en una
Vivienda Residencial en Boca del Río, Veracruz
Jessica Rosario Grajeda Rosado1
jgrajeda@uv.mx
https://orcid.org/0009-0002-9843-7552
Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
México
José Alfredo Inclán Barragán
jinclan@uv.mx
https://orcid.org/0009-0009-0351-0851
Facultad de Ingeniería Mecánica y
Ciencias Navales
México
Erika Jazmín De la Cruz Ángel
eridelacruz@uv.mx
https://orcid.org/0009-0001-2617-0708
Facultad de Ingeniería Macánica y
Ciencias Navales
México
Guadalupe González Mejía
guadalupegonzalez@uv.mx
https://orcid.org/0009-0003-0639-7942
Facultad de Ingeniería Mecánica y
Ciencias Navales
México
Ricardo Fernández Infanzón
rifernandez@uv.mx
https://orcid.org/0009-0002-7937-615X
Facultad de Ingeniería Mecánica y
Ciencias Navales
México
RESUMEN
El presente estudio desarrolla una evaluación técnica del potencial eólico para integrar un generador de
baja potencia (mini eólica) en una vivienda de interés social ubicada en Boca del Río, Veracruz. El
análisis considera la caracterización del recurso eólico, la revisión de la demanda eléctrica residencial
y la estimación del desempeño del aerogenerador seleccionado. Con datos del Global Wind Atlas, se
obtuvo una velocidad media anual de 4.2 m/s y una densidad de potencia eólica de 263 W/m² a 10 m
de altura, clasificando al sitio dentro de un régimen de viento moderado apto para aplicaciones
minieólicas. Se elaboró un cuadro de cargas y se analizaron consumos históricos de la CFE (2020–
2025), identificándose un incremento asociado al uso intensivo de climatización. Con base en estos
parámetros, se seleccionó el aerogenerador Ryse Energy E3. Los resultados indican una Producción
Anual Equivalente cercana a 2 650 kWh/año, equivalente al 60% del consumo eléctrico anual de la
vivienda.
Palabras clave: potencial eólico, mini eólica, consumo eléctrico residencial, producción anual estimada
(PAE)
1
Autor principal
Correspondencia: jgrajeda@uv.mx
pág. 13442
Estimation of Wind Energy Potential and Its Use in a Residence in Boca
del Río, Veracruz
ABSTRACT
This study conducts a technical assessment of wind energy potential for the integration of a low-power
wind generator (mini wind turbine) in a social-interest residence located in Boca del Río, Veracruz. The
analysis encompasses wind resource characterization, a review of residential electrical demand, and
performance estimation of the selected wind turbine. Using data from the Global Wind Atlas, an annual
mean wind speed of 4.2 m/s and a wind power density of 263 W/m² at 10 meters height were obtained,
classifying the site within a moderate wind regime suitable for mini wind applications. An electrical
load profile was developed and historical consumption records from the Federal Electricity Commission
(2020–2025) were analyzed, revealing an increase associated with intensive air-conditioning use. Based
on these parameters, the Ryse Energy E3 wind turbine was selected. The results indicate an Annual
Equivalent Production of approximately 2,650 kWh/year, which corresponds to 60% of the residence’s
annual electricity consumption.
Keywords: Wind energy potential, mini wind turbine, residential electricity consumption, estimated
annual production (EAP)
Artículo recibido 05 enero 2026
Aceptado para publicación: 12 febrero 2026
pág. 13443
INTRODUCCIÓN
La transición hacia sistemas energéticos más sostenibles ha impulsado un creciente interés por
tecnologías de generación renovables capaces de complementar el suministro eléctrico convencional en
entornos urbanos. En regiones costeras como Boca del Río, Veracruz, la presencia constante de vientos
marinos constituye un recurso renovable presente, cuyo aprovechamiento podría contribuir a reducir la
dependencia de la red pública y mitigar el incremento sostenido en la demanda residencial. Estudios
climatológicos previos destacan la influencia de la brisa marina y la persistencia de vientos del este y
noreste en la región, lo que favorece condiciones estables para la generación eólica de pequeña escala
(García, 2004; Jáuregui, 2003).El presente estudio evalúa el potencial eólico disponible para seleccionar
un aerogenerador de baja potencia destinado a una vivienda de interés social, atendiendo un vacío en
estudios de aprovechamiento eólico, la falta de investigaciones aplicadas que integren simultáneamente
la caracterización del recurso eólico local, el análisis histórico del consumo eléctrico y la evaluación
técnica de turbinas compatibles con vientos moderados. El problema de investigación surge del
incremento progresivo del consumo eléctrico registrado entre 2020 y 2025, asociado principalmente al
uso intensivo de equipos de climatización, como lo evidencian los registros bimestrales de la Comisión
Federal de Electricidad (CFE).
El marco teórico se fundamenta en los principios de energía cinética del viento, potencia aerodinámica
y parámetros de desempeño de aerogeneradores, tales como el coeficiente de potencia (Cp), la densidad
de potencia eólica (WPD), el factor de planta (FP) y el factor de disponibilidad (FD). Asimismo, se
consideran estudios recientes realizados en la región, como la Evaluación del Potencial Eólico de
Producción de Energía Anual en Boca del Río (De la Cruz Angel Erika Jazmin, 2025) que aportan
información relevante sobre la variabilidad del viento en alturas cercanas a la superficie. En conjunto,
estos elementos justifican la necesidad de evaluar la viabilidad técnica de implementar un
aerogenerador de baja potencia en la vivienda seleccionada. Se plantea como hipótesis que un sistema
correctamente dimensionado puede cubrir una fracción significativa del consumo anual y reducir la
demanda proveniente de la red pública.
pág. 13444
METODOLOGÍA
El comportamiento del viento en Boca del Río, Veracruz, puede comprenderse a partir de los principios
generales de la climatología tropical descritos por García (GARCIA, 2004) y Jáuregui (JAUREGUI,
2003). Estas obras señalan que las zonas costeras del Golfo de México presentan una marcada influencia
de la circulación marina, la cual genera vientos dominantes del este y noreste durante gran parte del
año. Este patrón se debe al contraste térmico entre la superficie continental y el océano, que favorece la
formación de la brisa marina, un flujo relativamente constante que se intensifica en horas de la tarde
(Simpson, 1994).
En regiones urbanas costeras como Boca del Río, Veracruz, este fenómeno constituye la principal fuente
de ventilación natural y explica la presencia de vientos moderados y persistentes en condiciones
atmosféricas estables.
En la Figura 1 se muestra la ubicación del caso de estudio, el cual se desarrolló en una vivienda
unifamiliar ubicada en la zona costera del municipio de Boca del Río, Veracruz, a una distancia
aproximada de 350 metros del litoral del Golfo de México con coordenadas geográficas Latitud 19
grados 06’ 23.7” N y longitud 96 grados 06’ 08.2 ” W.
Figura 1. Ubicación del caso de estudio en Boca del Rio, Veracruz
Fuente: Creacion propia
El presente análisis se centra en una vivienda de interés social concebido bajo criterios de
funcionalidad, economía espacial y accesibilidad, características propias de este tipo de vivienda
pág. 13445
destinada a atender las necesidades habitacionales de sectores urbanos en crecimiento. El inmueble
alberga a una familia de cuatro integrantes y su configuración arquitectónica cumple con los
lineamientos básicos establecidos para garantizar condiciones mínimas de habitabilidad (CONAVI,
2010).
El acceso principal conduce a un espacio común que integra sala, comedor y cocina en un esquema de
planta abierta el cual favorece el aprovechamiento del espacio disponible y promueve la interacción
cotidiana entre los habitantes. La sala funciona como área de convivencia y descanso; el comedor se
establece como punto central para la dinámica alimentaria familiar; y la cocina, equipada de manera
esencial, constituye el área destinada a la preparación de alimentos y actividades domésticas básicas.
El departamento cuenta con un baño completo, ubicado de manera estratégica para facilitar su acceso
desde las zonas comunes y privadas. Asimismo, dispone de tres recámaras, distribuidas de forma que
permiten separar las actividades sociales de los espacios destinados al descanso y la privacidad. Cada
habitación cumple una función específica en la organización interna del hogar, proporcionando áreas
individuales para los miembros de la familia.
A partir de esta distribución arquitectónica fue posible establecer los criterios para la elaboración de la
tabla 1 de cargas eléctricas correspondiente a la vivienda . La identificación de los espacios funcionales
permitió determinar los equipos, dispositivos y puntos de consumo presentes en cada área, lo cual
constituye el primer paso para estimar la demanda eléctrica de la vivienda. Con base en ello, se procedió
a seleccionar potencias unitarias típicas para iluminación, electrodomésticos y cargas de uso general,
considerando valores comúnmente reportados en catálogos residenciales y especificaciones de
fabricantes.
La metodologia empleada para la tabla 1, consistio en determinar el número de cargas conectadas a
cada circuito relacionado a cada área de la vivienda ( sala, comedor, recámaras, cocina, baño, pasillo)
se contabilizaron los puntos de iluminación y contactos generales, asignando una potencia unitaria de
180 W a las cargas de uso general y de 25 W a las cargas de menor consumo, de acuerdo con criterios
típicos de diseño residencial (Secretaria de Energía, 2012).
En el caso de los equipos de aire acondicionado, se consideró una potencia nominal de 1.3 kW por
unidad, registrando en la tabla únicamente la cantidad de equipos por circuito.
pág. 13446
A partir de estas cantidades, se procedió al cálculo de la potencia total por circuito, para ello, se
multiplicó el número de cargas de 180 W por su potencia unitaria, el número de cargas de 25 W, y el
número de equipos de aire acondicionado por 1.3 kW. La suma de estos productos proporcionó la
potencia total de cada circuito en watts.
De manera análoga, la suma de las potencias de todos los circuitos permitió obtener la potencia total
instalada en la vivienda, que se muestra en el renglón final de la tabla 1.
Una vez determinada la potencia total de cada circuito, se calculó la corriente correspondiente,
registrada en la columna de “Amperes”.
La ecuación 1 se realizó aplicando la relación básica entre potencia y tensión para sistemas
monofásicos:
considerando una tensión nominal de 127 V.
Así, para cada circuito se dividió la potencia total en watts entre 127 V, obteniendo la corriente en
amperes.
Este valor de corriente es el que sirve de referencia para seleccionar los dispositivos de protección y el
calibre de los conductores.
En la columna OCPD (dispositivo de protección contra sobrecorriente) se aplica en la regla general
NEC (COACH, 2008) o también conocido como NFPA 70, el cual indica que debe dimensionarse al
125% de la carga continua ( aquella que opera más de 3 hrs) más el 100 % de la carga , esto para evitar
disparos en falso por acumulación de calor, el cual se desarrolla por la ecuación 2:
Si el resultado no coincide con un breaker comercial, se seleccionó el tamaño estándar superior
inmediato según NEC 240.6 (National Fire Protection Association, 2023).
Finalmente en la columna conductor se definieron a partir de la corriente calculada y de los criterios
de seguridad establecidos para instalaciones residenciales. Para cada circuito, se eligió un interruptor
termomagnético con capacidad nominal superior a la corriente de operación, pero dentro de los
márgenes recomendados (por ejemplo, 20 A para corrientes del orden de 14–16 A, y 15 A para
corrientes cercanas a 10 A) conforme a lo establecido en la normativa aplicable (Instituto Nacional de
pág. 13447
Normalización, 2018). De forma complementaria, se seleccionó el calibre del conductor (12 AWG o 10
AWG) en función de la capacidad de conducción de corriente y las condiciones de instalación,
garantizando que los conductores soporten la corriente de diseño sin sobrecalentamiento y cumpliendo
con los requisitos de seguridad eléctrica.
Este procedimiento integra de manera coherente las características físicas del inmueble con los
requerimientos energéticos derivados de su uso cotidiano, proporcionando una base técnica sólida para
el estudio del consumo eléctrico en viviendas de interés social.
Tabla 1. Cuadro de cargas en el objeto de estudio Fuente:Creacion propia
Circuito
Área
180W
A.A
1.3KW
25W
Potencia
total
Amperes
OCPD
Conductor
1
Sala
Comedor
Recamaras
11
5
2105
16.5
20 A
12 AWG
2
Cocina
Baño
Pasillo
9
8
1820
14.33
20 A
12 AWG
3
Aire acondicionado
recamara 1
1
1300
10.2
15 A
10 AWG
4
Aire acondicionado
recamara 2
1
1300
10.2
15 A
10 AWG
5
Aire acondicionado
recamara 3
1
1300
10.2
15 A
10 AWG
3420
3900
325
7825
A continuación se presenta en la tabla 2, el cual se tomó datos de los recibos de los consumos registrados
entre 2020 y 2025 por parte de Comisión Federal de Electricidad (CFE) donde se muestra un
crecimiento progresivo, con aumentos particularmente marcados a partir del año 2022. Este
comportamiento coincide con la operación intensiva de los equipos de climatización, cuya potencia
individual de 1.3 kW, distribuida en tres circuitos independientes, representa la mayor contribución a
la demanda energética.
La correspondencia entre los picos de consumo en los bimestres cálidos y la potencia instalada en los
circuitos de aire acondicionado confirma que estas cargas son responsables de la mayor parte del
incremento energético observado en los últimos años.
pág. 13448
Asimismo, la potencia total instalada estimada en la tabla de cargas, cercana a 7.8 kW, permite
comprender la magnitud del consumo anual reflejado en la tabla histórica. La tendencia ascendente en
los valores bimestrales, que en 2025 superan los 1 300 kWh en varios periodos, evidencia que la
vivienda ha alcanzado niveles de consumo que superan ampliamente los de años anteriores. Esta
situación no solo incrementa los costos de facturación eléctrica, sino que también revela una
dependencia creciente de la red pública para cubrir las necesidades energéticas del hogar.
La comparación entre la tabla de cargas eléctricas (Tabla 1) y la tabla de consumos bimestrales (Tabla
2) permite establecer una relación directa entre la demanda instalada en la vivienda y el comportamiento
real del uso de energía a lo largo de los años (Instituto Nacional de Estadística y Geografía, 2018).
La tabla de cargas (Tabla 1) proporciona una estimación detallada de la potencia conectada por circuito,
identificando la presencia de cargas significativas como los equipos de aire acondicionado, mientras
que la tabla de consumos evidencia cómo estas cargas se traducen en incrementos sostenidos de energía
utilizada, especialmente en los periodos de mayor temperatura ambiental.
Tabla 2. Tabla de consumo electrico por bimestre registro historico 2020-2025
Año
Diciembre-
Febrero kWh
Febrero-
Abril (kWh)
Abril-Junio
(kWh)
Junio-Agosto
(kWh)
Agosto-Octubre
(kWh)
Octubre- Diciembre
(kWh)
2020
572
519
576
626
618
554
2021
507
485
535
634
610
555
2022
547
518
766
717
750
601
2023
615
597
817
913
856
671
2024
692
734
865
846
926
857
2025
864
953
1515
1358
1488
1160
Por lo tanto en la figura 2, el cual es el registro histórico de consumo del inmueble, también permite
validar la pertinencia del dimensionamiento eléctrico realizado en las tablas de cargas. Los valores de
corriente calculados para cada circuito, así como la selección de protecciones y calibres de conductor,
se justifican al observar que los consumos reales se mantienen dentro de los rangos esperados para la
carga instalada. Sin embargo, el incremento sostenido del consumo hacia 2025 con valores que superan
los 1 400 kWh en algunos periodos evidencia una creciente dependencia de la red eléctrica, lo que
refuerza la necesidad de incorporar un sistema de generación renovable.
pág. 13449
Figura 2. Registro histórico del consumo eléctrico periodos 2020-2025
En conjunto, la figura 2 y las tablas de cargas conforman un análisis integral que permite comprender
tanto la capacidad instalada como el comportamiento energético real de la vivienda., orientado a reducir
la demanda proveniente de la red pública y mejorar la eficiencia energética del inmueble ya que el
aumento sostenido del consumo, la presencia de cargas de alta demanda y la disponibilidad de un perfil
de uso claramente identificado permiten plantear la incorporación de un generador eólico como una
alternativa viable para reducir la dependencia de la red, mejorar la eficiencia energética y contribuir a
la sostenibilidad del inmueble.
Cabe destacar que en los estudios de la Evaluación del potencial eólico de producción de energía anual
en ciudad de Boca Del rio (De la Cruz Angel Erika Jazmin, 2025) se toman de referencia las siguientes
fórmulas para el estudio.
Es por eso que la energía eólica se fundamenta en la energía cinética del viento definida en la ecuación
3:
Donde m= es la masa del aire (kg) y v es la velocidad el viento (m/s)
Por ende, la ecuación 4 depende de las variables de la ecuación 1, la cual se presenta a continuación:
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0 2 4 6 8
k
W
h
Periodos bimestrales
Registro histórico consumo eléctrico
2020 2021 2022 2023 2024 2025
pág. 13450
El cual Ø es la densidad del aire (kg/m3), A es el área barrida del rotor del aerogenerador y t es el
tiempo(s).
Por lo tanto, hay que considerar el rendimiento de la máquina que se va a seleccionar llamado Cp
(Burton, Jenkins, & Bossanyi, 2011), y se obtiene de la siguiente ecuación 5.
Cp es el coeficiente de potencia de la máquina medida, el cual su unidad es en porcentaje.
En la siguiente ecuación 6, se relaciona con un concepto el cual es un indicador importante para
determinar el potencial de los recursos eólicos, y para describir la cantidad de energía del viento a
diversos valores de velocidad en una ubicación particular (Justus, Hargraves, & Mikhail, 1976), el cual
se llama Densidad de Potencia Eólica, WPD (Wind Power Density), el cual se define:
Donde: WPD es la densidad de potencia eólica en (W/m2).
En la operación real de una máquina eólica existe la certeza de que no estará generando energía durante
el cien por ciento del tiempo.
A lo largo del año se presentan periodos en los que el aerogenerador se encuentra en funcionamiento y
otros en los que permanece detenido debido a mantenimiento, fallas, ausencia de viento o condiciones
fuera de su rango operativo. Para cuantificar esta relación entre horas activas y horas de inactividad se
emplea el Factor de Disponibilidad (FD), definido en la Ecuación 7:
Donde HA representa las horas totales del año (8760 h) y HP las horas en las que la máquina permanece
fuera de servicio. Este factor permite estimar la proporción del tiempo durante la cual el aerogenerador
está realmente disponible para producir energía.
Por ende, la energía total generada en un año por el aerogenerador se calcula multiplicando la potencia
nominal y las horas anuales :
pág. 13451
No obstante, además de considerar el tiempo de operación, es necesario evaluar el desempeño
energético del equipo. Para ello se utiliza el Factor de Planta (FP), que relaciona la energía total
generada con la potencia nominal del aerogenerador. Este indicador se expresa mediante la Ecuación
9:
Donde ETG es la energía total generada en un año, PN la potencia nominal del aerogenerador y HA las
horas anuales. El FP permite conocer qué fracción de su capacidad máxima utiliza realmente la máquina
a lo largo del año, considerando las variaciones del viento (González, M.B., & Santos, 2014).
Finalmente, integrando los factores anteriores y las características del generador, se obtiene la
Producción Anual Equivalente (PAE), que representa la energía que puede entregar el aerogenerador
en un año bajo las condiciones reales del sitio. Este parámetro se calcula mediante la Ecuación 10:
Donde Pgen es la potencia del generador eléctrico acoplado al rotor. La PAE constituye un indicador
fundamental para evaluar la viabilidad energética del sistema, ya que refleja la producción anual
esperada considerando tanto el recurso eólico disponible como el desempeño operativo del
aerogenerador.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La caracterización del recurso eólico en el sitio de estudio, el cual esta ubicado en una altitud de
19.106333°y latitud de -96.102416°, en Boca del Rio, Veracruz, se realizó utilizando la plataforma
Global Wind Atlas, (ENERGYDATA.INFO, 2026) desarrollada por el World Bank Group y DTU Wind
Energy. A partir de esta herramienta se obtuvo la velocidad media anual del viento y la densidad de
potencia eólica (WPD) a la altura de referencia seleccionada de 10 mts, considerando las condiciones
de rugosidad y orografía de la zona de Boca del Río, Veracruz.
Los datos extraídos del Global Wind Atlas indican una velocidad promedio del aire de 4.2 m/s y una
densidad de potencia eólica del orden de 263 W/m², lo que clasifica al sitio dentro de una categoría de
recurso eólico apto para aplicaciones de minieólica (Badger, Hahmann, Peña, & Møller, 2014).
pág. 13452
La selección del aerogenerador Ryse Energy E-3 (Detsche Windtechnik, 2026) se fundamentó en
criterios técnicos, operativos y de compatibilidad con el recurso eólico disponible en el sitio de estudio.
Estos parámetros fueron integrados en las ecuaciones de potencia, energía y desempeño (Ecuaciones 1
a 8), lo que permitió evaluar la viabilidad del equipo bajo condiciones reales del emplazamiento.
El modelo Ryse E-3 fue seleccionado debido a que su diseño y características técnicas se ajustan a las
condiciones de viento moderado del sitio. Este aerogenerador cuenta con un rotor de 3.8 m de diámetro,
un coeficiente de potencia máximo de , un area de barrido del rotor de 11.34 m2. , y una
densidad del aire de 1.17 kg/m3, el cual fue basado en el estudio de vientos del 2024 (Gonzales Mejia ,
De la Cruz Angel, Inclan Barragan, Pacheco Martinez, Ponce Avila., 2025).
Al aplicar la velocidad promedio del aire de 4.2 m/s en la ecuación de potencia aerodinámica (Ecuación
5),
Se calcula la Energía Total Anual ETG usando la potencia media generada por el aerogenerador, el cual
se establece de la ecuación 8:
Posteriormente se calcula el factor planta Fp de la ecuación 9:
Finalmente se calcula la producción anual equivalente (PAE), de la ecuación 10 con un factor de
disponibilidad del 95 %
CONCLUSIONES
El presente estudio demuestra la factibilidad técnica de implementar un sistema de generación eólica a
pequeña escala en Boca del Río, Veracruz, mediante la integración del análisis del recurso eólico, la
evaluación aerodinámica y el desempeño operativo del aerogenerador Ryse Energy E3. Los valores
obtenidos —velocidad promedio de 4.2 m/s y densidad de potencia de 263 W/m²— confirman que,
pág. 13453
aunque el régimen de viento es moderado, resulta adecuado para turbinas residenciales de baja potencia.
La estimación de una Energía Total Generada de 1,770 kWh/año y una Producción Anual Equivalente
cercana a 2,650 kWh/año evidencia que el equipo puede cubrir aproximadamente el 60% del consumo
eléctrico anual de la vivienda. Estos resultados indican que la mini eólica constituye una alternativa
viable para reducir la dependencia de la red pública y avanzar hacia la diversificación energética
residencial en zonas costeras con condiciones similares.
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