Las plantas hidroeléctricas de bombeo son una alternativa para adaptar el régimen de generación de energía a la demanda, especialmente considerando que la generación de energía limpia intermitente proporcionada por la energía solar y eólica causará mayores diferencias entre estos dos regímenes. En esta investigación, se determina una política óptima de operación a través de una herramienta de simulación que permite estimar los beneficios anuales bajo el servicio de arbitraje energético (compra-venta), considerando las variaciones del precio de la energía en México. Se propone un estudio de caso en la instalación hidroeléctrica de Zimapán, donde se simula la operación del embalse a nivel horario con registros por un período de 3 años, considerando valores históricos. Los resultados establecen que este tipo de planta de energía de almacenamiento por bombeo obtiene mayores beneficios al generar energía eléctrica durante 8 h de alta demanda y bombear durante más de 11 horas continuas en tiempos de baja demanda. Con esta configuración, el PHES consume 82.33 GWh/año más de energía de la que produce, y la energía generada es de 210.83 GWh/año; sin embargo, al considerar el servicio de arbitraje energético, se identifica un ingreso neto de más de USD 3.25 millones por año, lo que representa un aumento del 123.52% para la compra de energía anual.