Revista 12 by CIDET.ORG

La Revista CIDET es una publicación de periodicidad semestral de la Corporación Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico del Sector Eléctrico (CIDET), cuyo propósito es la divulgación de los adelantos, logros y retos científicos, profesionales, técnicos, regulatorios y normativos para el desarrollo y fortalecimiento del sector eléctrico Colombiano. La responsabilidad por los contenidos y opiniones de los artículos publicados en la revista recae exclusivamente sobre los autores. Los artículos publicados en la revista pueden ser reproducidos con fines académicos citando la fuente y autores.

EDITOR GENERAL

RUBÉN DARÍO CRUZ RODRÍGUEZ, Ph.D Director Innovación CIDET

COORDINACIÓN EDITORIAL LUZ ZORAIDA DÍAZ TOBÓN

Coordinadora Comunicaciones Estratégicas CIDET

MARTHA PATRICIA GIRALDO GIRALDO Comunicadora CIDET

CIDET

CARLOS ARIEL NARANJO VALENCIA Director Ejecutivo

RUBÉN DARÍO CRUZ RODRÍGUEZ, Ph.D Director Innovación

FEDERICO GUHL SAMUDIO Director Academia CIDET

JUAN PABLO ROJAS DUQUE Gerente CIDET Certificación

SANTIAGO TABARES JARAMILLO

Director Desarrollo y Gestión de Activos

SANDRA LUCÍA LOAIZA RÍOS Gerente Gestión Integral

LUZ ZORAIDA DÍAZ TOBÓN

Coordinadora Comunicaciones Estratégicas

COMITÉ EDITORIAL ROSS BALDICK, Ph.D Profesor e Investigador Universidad de Texas (EE.UU.) // CARMEN LUISA VÁSQUEZ, Ph.D Profesora e Investigadora Unexpo (Venezuela) // ARTURO GALVÁN DIEGO, Ph.D Profesor e Investigador Instituto de Investigaciones Eléctricas (México) // GERMÁN MORENO OSPINA, Ph.D Profesor e Investigador Universidad de Antioquia // HORACIO TORRES SÁNCHEZ, Ph.D Profesor e Investigador Universidad Nacional de Colombia // JORGE WILSON GONZÁLEZ SÁNCHEZ, Ph.D Profesor e Investigador Universidad Pontificia Bolivariana // JOHANN FARITH PETIT SUÁREZ, Ph.D Profesor e Investigador Universidad Industrial de Santander

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Editorial Caracterización y simulación detallada de módulos fotovoltaicos de primera generación

Este artículo está enfocado en la caracterización y simulación de modelos fotovoltaicos con suficientes detalles para proporcionar información relevante acerca de la viabilidad de proyectos de generación de energía eléctrica por la conversión de la radiación solar.

Ricardo Moreno Doctor en Ingeniería / Andrés Mejía Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito / Daniel González Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito

Eficiencia energética y energías renovables edificio de EPSA sede Yumbo.

El proyecto tiene como objetivo conocer el comportamiento de diferentes tecnologías de módulos fotovoltaicos bajo las mismas condiciones de radiación y el impacto en la generación y la calidad de energía que producen estos sistemas cuando se conectan a la red eléctrica; al mismo tiempo identificar mediante el programa URE y la actualización tecnológica, las mejores prácticas que se pueden implementar en un edificio para utilizar la energía eléctrica racional y eficientemente.

Sandra Ospina Empresa de Energía del Pacifico S.A / Jonathan Escamilla Empresa de Energía del Pacifico S.A / Omar Lombana Empresa de Energía del Pacifico S.A / Mauricio Moreno Empresa de Energía del Pacifico S.A

Mejora del esquema de discrepancia de polos de interruptores de potencia en alta tensión.

Este documento recoge la experiencia técnica derivada de un evento ocurrido durante el mantenimiento de un interruptor de potencia en una subestación eléctrica de 220kV.

Gerardo Guerra García Especialista en Mantenimiento de Infraestructuras Eléctricas en Alta Tensión

Implementación de un Sistema híbrido de Microturbina de río y Paneles solares en zonas no interconectadas

En la primera parte de este artículo se describe cada uno de los componentes del sistema, sus características principales y sus características de operación, después se procede a ilustrar el proceso de instalación y conexionado del sistema hibrido en general y cómo se acopla cada una de las fuentes de generación de acuerdo con las condiciones climáticas del entorno.

Sandra Ospina Empresa de Energía del Pacifico S.A / Alberto Arias Empresa de Energía del Pacifico S.A / Edwin Cuervo Empresa de Energía del Pacifico S.A / Carlos Quiceno Empresa de Energía del Pacifico S.A

Celdas Solares DSSC, tecnología prometedora para la producción de electricidad a bajo costo

Este artículo presenta su principio de funcionamiento, sus componentes y principales bondades. Posteriormente, muestra el método empleado para la fabricación de un prototipo desarrollado en el proyecto “Análisis del uso de tecnologías de generación solar TiO2 para suministro energético en Zonas No Interconectadas”, beneficiario de la convocatoria 547 de Colciencias. Finalmente, presenta el proceso de evaluación de los prototipos de celdas fabricados y los resultados obtenidos en cuanto a voltaje, corriente, potencia y su dependencia de la irradiancia.

Gianni Pezzotti, PhD. en Ingeniería de Sistemas de Sensores y Aprendizaje / Carlos Andrés Alvarez Ingeniero electricista / Dayana Meza Ingeniera de Materiales / Daniel Chica Ingeniero de Control / Johann Carlos Ramírez Ingeniero Físico / Eduin Javier García Ingeniero Electricista / Mónica Marcela Montoya Ingeniera Electricista.

Interconexiones regionales para el desarrollo de una matriz de energía sustentable en Latinoamérica

El objetivo de este trabajo consiste en presentar la sinergia entre el desarrollo del potencial energético, en particular las fuentes de energías renovables, y los proyectos de interconexión regional bajo un contexto sustentable.

Juan David Molina, Ph.D., M.Sc. Systep Ingeniería y Diseños / Alejandro Castillo, M.Sc / Eduin Javier García, Ing. CIDET / German Moreno, Ph.D., M.Sc. CONOSER / Esteban Velilla, M.Sc. Universidad de Antioquia.

La ciencia ficción como fuente para la innovación

Este artículo explora ideas y conceptos tecnológicos clave de autores de ciencia ficción de diferentes épocas y la relevancia que tuvieron sus ideas en desarrollos tecnológicos futuros.

Diego Fernando Galeano Montoya Ingeniero mecánico /

Implementación del sistema de gestión de innovación en RYMEL

Este artículo describe el proceso desarrollado en Rymel para fortalecer sus capacidades de innovación. Éste fortalecimiento fue logrado gracias a la ejecución del proyecto “Consolidación de las capacidades para la gestión de la innovación en RYMEL S.A.S” en el cual participó activamente la Corporación Centro de Investigación del Sector Eléctrico - CIDET como entidad experta en Gestión de innovación y de proyectos.

Mayercy Moreno Uparela Ingeniera industrial / Diana Marcela Uribe Correa Ingeniera industrial

¿Es posible el desarrollo de actividades productivas y proyectos de infraestructura en las zonas de reserva forestal de la ley 2ª de 1959 en Colombia?

Mediante la expedición de la Ley 2ª de 1959 y el Decreto 111 de 1959 fueron declaradas 7 grandes Reservas Forestales para el desarrollo de la economía forestal, la protección de los suelos y de la vida silvestre, con una superficie de 65.280.321 Ha; pero, hasta el 2006 aproximadamente, 13.016.331 Ha fueron objeto del cambio de uso para el desarrollo de actividades diferentes a las forestales.

Rober Leon Cruz Ingeniero Forestal, Magister en Ingeniería Civil /

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Estudio de viabilidad del laboratorio Colombiano de alta potencia lattca1500 mva

El problema detectado en el Sector Eléctrico Colombiano, a partir de estudios realizados por organismos gubernamentales y recientemente por CIDET-CESI y la Universidad del Valle, es que los laboratorios disponibles en el país no son suficientes para atender la demanda de pruebas.

Rubén Darío Cruz Rodríguez, Ph.D CIDET / José Alberto López Acevedo CIDET / Eduin García Arbeláez CIDET / Julián Alberto Tabares Sánchez CIDET

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Bienvenidos a FISE; la Feria más importante del sector eléctrico nacional

Desde estas líneas editoriales, y en el marco del vigésimo aniversario de CIDET, queremos compartir los orígenes, trayectoria, dificultades y logros de estos 20 años de trabajo para fortalecer la competitividad sectorial. Inicialmente este reto hizo énfasis en la consolidación de una cultura de calidad en el sector, y ahora está enfocado plenamente en el desarrollo de las capacidades organizacionales de las empresas para que innoven de forma efectiva, recurrente y sistemática. Muchos países, regiones y sectores industriales en el mundo cuentan con Centros de Desarrollo Tecnológico (CDT) como CIDET. Los CDT son, por lo general, organizaciones autónomas sin ánimo de lucro que, usualmente bajo el auspicio de los gobiernos nacionales o regionales, suplen las necesidades de investigación y desarrollo tecnológico del correspondiente territorio o industria, además de prestar servicios técnicos y de innovación. En este sentido los CDT han sido instrumentos fundamentales a nivel mundial para incrementar productividad y por lo tanto contribuir al desarrollo económico. En el caso del sector eléctrico colombiano, la política estatal no ha considerado hasta el momento la creación de un CDT público, por lo que la satisfacción de esta necesidad, a diferencia de la tendencia mundial, ha sido realizada por la industria misma. Entonces, con diferentes detonantes a lo largo de los años, la industria se movilizó en lo que resultó en la creación de CIDET (Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico del Sector Eléctrico) en 1995. Al principio de la década de los 80, mucho antes del proceso de reestructuración del sector eléctrico colombiano1 que desembocó en el establecimiento de un esquema competitivo para las empresas de la cadena de suministro de electricidad, Interconexión Eléctrica S.A. (ISA) realizó un primer estudio de factibilidad para dotar al sector eléctrico de un laboratorio de alta tensión. Se pretendía que este laboratorio atendiera las necesidades de ensayos requeridos por la industria en los procesos de desarrollo de productos, en los procesos de compra de las empresas de energía y los procesos de evaluación de la conformidad. Este primer estudio concluyó que un laboratorio de este tipo debe ser una de las acciones fruto del desarrollo de una política pública de competitividad sectorial basada en investigación, desarrollo y calidad y no una acción previa al planteamiento de una política en ese sentido. El gobierno de Belisario Betancur (1982-1986) estableció como uno de los pilares de su política económica la protección de la industria nacional a través de la restricción de las importaciones. El Decreto 222 de 1983 reglamentó la contratación estatal incluyendo importantes medidas para que las empresas estales prefirieran en sus compras los productos nacionales. Sin embargo, debido al nivel de calidad y desarrollo tecnológico de la producción local, las compras de las empresas de energía empezaron a sufrir demoras importantes por la necesidad de demostrar explícitamente la necesidad de importaciones ante los organismos de control. 1Resultado

del cambio de paradigma en la participación del Estado en la prestación de los servicios públicos domiciliarios que introdujo la Constitución de 1991 y las consecuentes Leyes 142 y 143 de 1994

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Ante esto, de nuevo ISA asumió el liderazgo y convocó el 23 de agosto de 1984 lo que se llamó inicialmente “Comité para la Protección y el Desarrollo de la Industria Nacional” como un escenario para debatir sobre calidad, comentar las experiencias con los proveedores y plantear planes y programas para orientar la acción de las empresas de energía en el acto de adquirir bienes y servicios, promoviendo simultáneamente una participación máxima de la industria nacional sin afectar las exigencias del suministro de energía al usuario final. Este comité estuvo conformado, además de ISA, por todas las empresas generadoras y distribuidoras del país, el Departamento Nacional de Planeación (DNP), el Ministerio de Minas y Energía, la Superintendencia de Industria y Comercio, el Instituto Colombiano de Comercio Exterior, COLCIENCIAS y la Financiera Energética Nacional. Este comité se reunió con una periodicidad mensual durante prácticamente 10 años hasta la desintegración vertical de ISA (creación de ISA e ISAGEN) y la introducción del esquema de mercado competitivo para la electricidad resultado de la Ley Eléctrica (Ley 143 de 1994). Durante estos 10 años, este comité también fue conocido como el “Comité para el Desarrollo y Estímulo de la Industria Nacional” terminando con el nombre de “Comité de Calidad del Sector Eléctrico”. Uno de los propósitos más importantes de este comité, como consta en su primer acta, fue impulsar el desarrollo de un centro de investigación para el sector eléctrico colombiano. El 9 de septiembre de 1993 (Acta J.D. ISA No. 464), ISA decidió participar en la creación del “Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico” como una corporación según la propuesta de las empresas e instituciones involucradas en el Comité de Calidad (Acta C.C. No. 58) y bajo las consideraciones de la Ley 29 de 1990 y del Decreto 393 de 1991. Se pretendía que uno de los núcleos principales de este centro fuera un laboratorio de alta tensión, según las recomendaciones del Estudio de Asistencia Técnica Italiana realizado en 1989 por ANSALDO S.p.A. para ISA y COLCIENCIAS y revisadas en 1993 por el Centro Electrotécnico Experimental Italiano (CESI) en sinergia con los planes de la Empresa de Energía de Bogotá (EEB) en este mismo sentido. A partir de esto, el Comité de Calidad contrató una consultoría para establecer las condiciones técnicas, económicas, financieras, jurídicas y contractuales necesarias para garantizar la factibilidad del centro como una corporación y su operación futura. Este estudio fue entregado por Ingeniería Especializada Blandón y Compañía S.A. (IEB) en julio de 1994. ISA, considerando los resultados de la consultoría y la decisión de la EEB de donar sus equipos de laboratorio de alta tensión a la Universidad Nacional, ajustó su apoyo a la iniciativa incluyendo el préstamo del área requerida para el funcionamiento de CIDET en sus primeros años pero sin la consideración de laboratorios (Acta J.D. ISA No. 484 del 3 de noviembre de 1994). Por otra parte, el documento CONPES 2739 del 2 de noviembre de 1994, formuló la política nacional de ciencia y tecnología para esa época, y como parte de la estrategia propuso la creación y fortalecimiento de CDT como agentes dinamizadores del sistema colombiano de innovación. Con un crédito otorgado por el BID (1994-1998) a COLCIENCIAS, se cofinanció la creación y consolidación de una variedad de CDT en diversos sectores industriales (CEINUVA, IFTAG, CENPAPEL, BIOTEC, CORPODIB, CPP, CRTM, CORASFALTOS, CIDETEXCO, CEINNOVA, CIB, CIF, ICIPC, CINTEL, CENIACUA, etc.).

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En el caso del sector eléctrico, el CONPES 2763 del 15 de febrero de 19952, estableció la creación de CIDET (Sección IV, Literal F, página 31) como una de las estrategias fundamentales para el desarrollo del sector e incluso estableció una meta de aportes de las empresas a CIDET (Anexo 9, página 51). En consecuencia, el 3 de abril de 1995 fue celebrada la reunión de constitución oficial de CIDET en la sede de ISA en Medellín con la participación de 81 representantes de entidades estatales, las empresas de la cadena de suministro de electricidad, las empresas fabricantes y proveedoras de bienes y servicios conexos, además de la academia. La personería jurídica fue otorgada por el entonces Gobernador de Antioquia, Dr. Álvaro Uribe Vélez (Resolución 018393 del 29 de junio de 1995), siendo efectiva a partir de su publicación en la Gaceta Departamental 12.591 el miércoles 5 de julio de 1995, fecha de nacimiento formal de CIDET. CIDET nació entonces como un CDT, organizado como una corporación de derecho privado sin ánimo de lucro, enfocado en desarrollar las capacidades de las empresas del sector para innovar e incentivar el mejoramiento continuo, mediante procesos de evaluación de la conformidad. Inicialmente, los mayores impactos de CIDET se dieron alrededor de su papel como organismo certificador, promoviendo en el sector a la calidad como el requisito indispensable para incrementar la productividad a los niveles requeridos para competir en los mercados globales. Ante estos avances en la consolidación de una cultura sectorial de la calidad y fiel a su esencia como CDT, CIDET continuó desarrollando sus capacidades para promover la innovación a partir de la generación de activos empresariales, lo que resultó en la creación del área de Investigación y Gestión de Proyectos en el año 2002. Esta unidad estratégica se transformó, primero en 2009 en la Dirección de I+D+i y luego en 2014 en la actual Dirección de Innovación. A partir de su fundación, CIDET ha presentado un crecimiento continuo a pesar del aún bajo nivel de inversión empresarial en I+D+i, de políticas públicas discontinuas, desarticuladas y con alcance de corto plazo, de fuentes e instrumentos de financiación limitados, coyunturales y fragmentados que han llevado a CIDET a tener una actividad mayor de la deseable en la prestación de servicios tecnológicos, que no cubren en todos los casos los gastos de funcionamiento ni permiten lograr los recursos para invertir en el desarrollo de capacidades de alto nivel al ritmo requerido. Con la puesta en marcha del Laboratorio en 2011, CIDET puso a disposición del sector servicios enfocados en la realización de pruebas para demostrar el cumplimiento de los requisitos establecidos en los reglamentos y normas técnicas, desarrollar productos y soportar nuevos procesos de investigación en el Sector Eléctrico. Además de este trabajo como CDT, CIDET también ha sido fundamental en la articulación de diversas iniciativas sectoriales en pro de la competitividad y sostenibilidad empresarial. En 2005 nació el proyecto clúster para el sector eléctrico, impulsado desde CIDET junto con otros muchos actores con el fin de promover la asociatividad como multiplicador para el desarrollo y la competitividad empresarial. Hoy esta iniciativa es liderada en Medellín por la Cámara de Comercio y se ha materializado en Bogotá con el Clúster de la Sabana y en Cali con la Red Clúster del Suroccidente. 2https://colaboracion.dnp.gov.co/CDT/Conpes/Econ%C3%B3micos/2763.pdf

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Como otro ejemplo de este trabajo sectorial, también en 2005 CIDET y la Cámara de Comercio de Medellín para Antioquia, con el apoyo de la Alcaldía de Medellín, crearon la Feria Internacional del Sector Eléctrico (FISE), que se ha constituido en la ventana por excelencia de la industria eléctrica nacional para mostrarse al mundo. FISE reúne en un solo espacio a todas las empresas de bienes y servicios conexos del sector eléctrico en un escenario donde los avances y el futuro sectorial se han dado cita bienalmente hasta hoy en su sexta versión. FISE se ha consolidado no sólo como la más importante feria a nivel sectorial en el país, sino como un referente en el extranjero. Un escenario como FISE, ha brindado a las empresas la oportunidad de encontrarse con clientes actuales y potenciales, determinar sus aspiraciones para desarrollar conexiones significativas con ellos, les ha permitido conocer competidores y aliados, y a partir de esta información determinar cómo capitalizar las fortalezas propias para innovar. FISE, además de una fuente de alimentación de los sistemas de conocimiento empresariales con respecto a clientes y aliados, es un indicador con el que el sector verifica bienalmente su dinámica de innovación. El haber sido artífice de FISE es uno de los mayores orgullos de CIDET. Para consolidar a CIDET como el eje fundamental del sistema sectorial de innovación, en 2013 se asumió el reto de desarrollar aún más las capacidades examinando críticamente la actividad en todos estos años. De esta forma se emprendió un proceso de direccionamiento que ha permitido identificar un norte y las estrategias 2014-2020 para que CIDET responda a los grandes desafíos sectoriales. Se espera así que CIDET sea reconocido en 2020 como un CDT de alto impacto, enfocado y dedicado en construir un sector basado en la innovación y en una mentalidad global y competitiva. En este modelo, CIDET se consolida como CDT sectorial y entidad sin ánimo de lucro soportado por activos empresariales desarrollados a partir de su labor en I+D+i que, constituidos como empresas independientes (spin-out) y con ánimo de lucro, soportarán financieramente la operación de CIDET. Dentro de estos nuevos activos empresariales con los que se espera dinamizar el sector y soportar la labor de CIDET como CDT sectorial, naturalmente deficitaria financieramente, se vislumbran entre otras la ya mencionada FISE, la Red Nacional de Laboratorios (RNL) y la primera en establecerse independientemente: CIDET Certificación. CIDET Certificación, como una empresa independiente, se está concentrando en acompañar el proceso de crecimiento internacional de las firmas colombianas con productos de altos estándares y certificaciones con sello internacional para su inserción en mercados globales. Como fruto de la nueva estrategia, CIDET ha sido fundamental en lo que va de este año en, por ejemplo, brindarle a la UPME un diagnóstico del Sistema Eléctrico Colombiano, con relación a su viabilidad y sostenibilidad y a partir de éste determinar alternativas de solución junto con un mapa de ruta. Este mapa de ruta, desarrollado conjuntamente con ECSIM y CONOSER, constituye un insumo fundamental de una prospectiva tecnológica para las actividades de generación y transmisión de energía eléctrica. Igualmente, y en línea con la visión de los fundadores de CIDET, realizó junto con CESI de Italia el estudio de viabilidad requerido para movilizar al sector y convocar al Estado en la Alianza Público-Privada requerida para satisfacer la necesidad de un laboratorio nacional de alta potencia, el cual es crítico para elevar la competitividad del sector eléctrico colombiano a escala mundial.

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Mucho de lo avanzado en estos 20 años, ha sido un esfuerzo constante de diferentes actores, aliados y asociados que compartieron el sueño de los fundadores de CIDET, y gracias a su permanencia y aportes, hoy este se puede ver materializado. CIDET tiene la conciencia de que existen aún muchos y muy grandes retos y también la seguridad de que el futuro es favorable para continuar con esta labor. Incluso, ya el mundo gira sus ojos hacia nuestro trabajo; muestra de ello es la realización del Congreso Mundial de Centros de I+D+i de WAITRO “Alianzas Público Privadas para Innovar la Innovación” que se realizará en Medellín en septiembre de 2016 y del que CIDET será el anfitrión. Este optimismo no nubla los sentidos de CIDET con respecto a los retos aún por resolver. Un número no despreciable de CDT creados en la misma época de CIDET ya han desaparecido, esto debido en gran parte a que no se dio la idea inicial de que el Estado introduciría la posibilidad de fondos parafiscales en el sector industrial para inversión en I+D+i, como si es el caso del sector eléctrico brasileño. Estos fondos se emplearían para financiar muchas de las funciones y el desarrollo de capacidades de vanguardia en los CDT. Al no haberse hecho realidad este supuesto y sin financiación estatal de base, muchos centros no pudieron sobrevivir y otros se han centrado fundamentalmente en actividades de consultoría. Aunque las firmas colombianas invierten en I+D+i mucho menos, y más lentamente, que países referentes (Brasil, Chile, México, Costa Rica), CIDET ha logrado mantener una actividad tal que le asegure la productividad en I+D+i requerida para ser reconocido por COLCIENCIAS como un CDT (Resolución 192 del 31 de marzo de 2015) y una autofinanciación suficiente que hasta ahora ha asegurado su viabilidad financiera. Luego de esta mirada hacia atrás, y declaradas las perspectivas a futuro, no se puede dejar de recordar a todos aquellos visionarios que forjaron lo que hoy es CIDET así como tampoco no reconocer el trabajo arduo de un sinnúmero de personas comprometidas, que, con su liderazgo, aseguraron la contribución de CIDET en el desarrollo de un sector cada vez más competitivo, globalizado y dinámico. Mucho más que agradecimiento les debe CIDET a Jairo Jiménez Gómez (Director Ejecutivo 1995-1998), Rafael Jairo Ríos Cardona (Director Ejecutivo 1998-2008) y César Alberto Tobón Giraldo (Director Ejecutivo 2008-2012). Igualmente, CIDET no sería nada de lo que es hoy sin el apoyo y acompañamiento permanente de las instituciones y empresas del sector además de la academia. Por ello agradecemos explícitamente al grupo de 79 visionarios que el 3 de abril de 1995 suscribieron los Estatutos de CIDET además de todas aquellas personas e instituciones que se han sumado posteriormente a este grupo de vanguardia, que vieron la innovación como algo urgente y esencial, que pasaron de la retórica a la acción, y que a lo largo de estos 20 años han transformado con sus ideas al sector eléctrico colombiano: Jorge Eduardo Cock Londoño Ministro 1994-1995 Ministerio de Minas y Energía

Javier Genaro Gutiérrez Pemberthy Gerente General 1992-2007 Interconexión Eléctrica S.A. E.S.P. (ISA)

Rodrigo Marín Bernal Ministro 1983-1984, 1994-1995 Ministerio de Desarrollo Económico

Fabio Chaparro Beltrán Gerente 1995-1996 Empresa de Energía de Bogotá (EEB)

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Germán Corredor Abella Director General Unidad de Planeación Minero Energética (UPME) Marco Aurelio Zuluaga Giraldo Superintendente Superintendencia de Industria y Comercio (SIC) Leonardo Sicard Abad Director General Instituto Colombiano de Comercio Exterior (INCOMEX) Alfonso Castro López Director General Instituto Colombiano de Energía Eléctrica (ICEL) Humberto Rodríguez Murcia Director General Instituto de Ciencias Nucleares y Energías Alternativas (INEA) Fabio Tobón Londoño Director Ejecutivo Instituto Colombiano de Normas Técnicas (ICONTEC) Luis Carlos Urrea Giraldo Gerente Empresa de Energía del Quindío (EDEQ) Carlos A. Luna Cabrera Gerente Central Hidroeléctrica de Betania Pedro León González Barajas Gerente Electrificadora del Tolima Jorge Feris Chadid Gerente Electrificadora de Sucre Camilo Torres Puentes Gerente Electrificadora del Meta S.A.

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Adolfo León Gallón Lozano Gerente General Empresas Municipales de Cali (EMCALI) Carlos Conte Lamboglia Gerente Electrificadora del Atlántico S.A. Guillermo Abel Arango Rave Gerente ISAGEN S.A. E.S.P. Hernán Uribe Niño Gerente General Electrificadora de Santander S.A. (ESSA) Luis Alberto Rangel Becerra Gerente Centrales Eléctricas del Norte de Santander S.A. (CENS) Carlos Tadeo Giraldo G. Gerente Central Hidroeléctrica de Caldas S.A. (CHEC) Jorge Eduardo Murillo Mejía Gerente Empresas Públicas de Pereira Agobardo Reyes Mejía Gerente Central Hidroeléctrica del Rio Anchicayá Leobardo Marrugo Muñoz Gerente Electrificadora de Bolivar S.A Felipe Fabian Orozco V. Gerente Centrales Eléctricas del Cauca S.A. Andreas Quast Haeberlin Gerente Centrales Eléctricas de Nariño (CEDENAR)

Lucas Jaime Gnecco Pimienta Gerente Electrificadora de la Guajira S.A.

Absalón Martínez Salazar Gerente Empresa de Energía del Amazonas S.A.

Rubén Armando Torres M. Gerente Electrificadora del Chocó

Francisco Rafael Palacios García Gerente Archipielagos Power & Light Cia. S.A. E.S.P.

Mario del Castillo M. Gerente Empresa de Energía de Magangué S.A.

Oscar Javier Sierra Jones Gerente Transformadores Sierra Ltda.

Mauricio Álvarez Cock Gerente General Electroporcelana GAMMA S.A.

Jaime Cardona Montoya Gerente RYMEL

Manuel Gutt B. Vicepresidente Ejecutivo Luminex

Omar Trujillo Gerente de Transformadores SIEMENS

Napoleão Lupes Olmedo Presidente Asea Brown Boveri Ltda.

Martial Séragé Presidente Schneider de Colombia S.A.

Pedro Alberto Rueda Arcila Gerente FYR Ingenieros Ltda.

Álvaro Hurtado Fajardo Gerente Roy Alpha Ltda.

Luis Humberto Castañeda C. Representante Legal Andina de Transformadores S.A.

Martín Cuevas Cuevas Gerente Comercial Motores MVA de Colombia

Miguel Guevara C. Gerente Industrial Eléctricas Scheder Ltda.

Álvaro Torres Macías Director CIFI Universidad de los Andes (UNIANDES)

Guillermo Páramo Rocha Rector Universidad Nacional de Colombia (UNAL)

Javier Arroyabe Ochoa Rector Universidad Tecnológica de Pereira (UTP)

Monseñor Darío Múnera Vélez Rector Universidad Pontificia Bolivariana (UPB)

Álvaro Ramírez García Vicerrector Administrativo Universidad Industrial de Santander (UIS)

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Jaime Enrique Galarza S. Rector Universidad del Valle (UNIVALLE) Lombardo Rodríguez López Rector Universidad Distrital Francisco José de Caldas (UDISTRITAL) Luis Enrique Borja Barón Rector Corporación Universitaria Tecnológica de Bolivar (UTB)

Luis H. Pérez Rector Corporación Universitaria Autónoma de Occidente (UAO) Javier Arenas de la Rosa Presidente Universidad Autónoma de Colombia Luis Eduardo Aragón R. Subgerente GERS Ltda.

Jaime Blandón D. Gerente Ingeniería Especializada Blandón y Cia. (IEB)

Enrique Zuleta Gerente Zuleta Holguín y Cia.

Francisco Sierra M. Presidente Integral S.A.

Oscar Soto G. Director Ejecutivo Instituto Nacional de Consultoría en Calidad

Henry Sánchez A. Gerente Consultoría Colombiana S.A.

Juan Pablo Corrales A. Gerente Econsulting Ltda.

Luis Hernando González C. Gerente Ingeniería y Representaciones Ltda.

Pedro León Ramírez Tápias Gerente Asesoría Total

Ezio Aymar Gerente AVE Colombiana Ltda.

Diego Chamorro R. Gerente TCA Ingenieros

Augusto Schroeder Soto Gerente Schroeder Soto

Eduardo Gómez S. Gerente Servicio de Ingeniería de Control de Calidad

Carlos Angulo Galvis Gerente Hidro Estudios S.A.

Andrés José Perini Bohórquez Gerente Perini y Asociados Ltda.

Olimpo Gómez Rodaro Gerente Dispromotor

Carlos Alberto Zarruk G. Gerente General ERGON S.A.

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Martiniano Urrego González Gerente Compañía Colombiana de Consultores S.A.

María Claudia Aguirre Subgerente Protecontrol Ltda.

Nelson Rios V. Gerente Disico Ltda.

Marcial Navarro B. Gerente Navarro González y Cia. Ltda.

Pedro Flórez Subgerente TQC Consultores Ltda.

Enrique Ángel Turk Director Asociación de Ingenieros Consultores Colombianos

Dagoberto Morales Arias Gerente Sodeic Ltda.

Hugo Botero Pombo Gerente Cámara Colombiana de Construcción (Seccional Antioquia)

Fidel Enrique Redondo Presidente Compañía Nacional Petroquímica La celebración de este vigésimo aniversario es una etapa más en el largo caminar que le espera a CIDET. La gente de CIDET está comprometida en lograr que su trabajo cotidiano permita responder a las necesidades y expectativas de los asociados, de los beneficiarios (clientes), del sector y por consiguiente del país. Soñamos con inspirar su entusiasmo para trabajar conjuntamente en alcanzar la MEGA 2020 en la que CIDET es un referente en el sector y articulador de una agenda potente, que satisface los grandes desafíos y retos sectoriales.

Carlos Ariel Naranjo Valencia Director Ejecutivo CIDET

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a caracterización y simulación apropiada de módulos fotovoltaicos es un requisito para los estudios de factibilidad de generación localizada basada en paneles fotovoltaicos. La simulación detallada de arreglos de conexión de módulos fotovoltaicos permite garantizar modos de operación óptimos bajo diferentes escenarios. Este artículo está enfocado en la caracterización y simulación de modelos fotovoltaicos con suficientes detalles para proporcionar información relevante acerca de la viabilidad de proyectos de generación de energía eléctrica por la conversión de la radiación solar. Las curvas de operación I-V (corriente, voltaje) y P-V (potencia, voltaje) obtenidas, muestran la importancia de utilizar modelos apropiados para determinar las características de operación, dado que algunos parámetros pueden modificar de manera apreciable la eficiencia de los módulos en términos de la transferencia de potencia. Los modelos presentados y modelados en este artículo corresponden a paneles comerciales, o de primera generación, que se utilizan ampliamente en los proyectos fotovoltaicos.

Proper characterization and simulation of photovoltaic modules is a requierement to lead feasibility studies for localized generation base on photovoltaic panels. Detailed simulation of conection arrangements for the photovoltaic modules guarantees the optimum operation modes for different scenarios. This paper is focused on the characterization and simulation of photovoltaic modules, provideing enough information to get relevant information about the feasibility of projects intended to conver solar radiation into electric energy. The obtained operation curves I-V (current, voltage) and P-V (Power, voltage), show the importance of using proper methods to determine the operating characteristics, since some parameters cona modify the modules efficiency, in terms of power transfer. The presented models correspond to comercial first generation panels, which are broadly used in photovoltaic projects.

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Ricardo Moreno Doctor en Ingeniería Andrés Mejía Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito Daniel González Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito

Palabras Clave

Módulos fotovoltaicos, Matlab/simulink, características I-V y P-V.

Keywords

Photovoltaic modules, Matlab/ simulink, Caractheristics I-V and P-V

La caracterización de un módulo fotovoltaico se puede convertir en un procedimiento complejo cuando se requieren parámetros específicos para la operación óptima de un módulo solar. La caracterización apropiada y en detalle es un requerimiento para evaluar y simular la operación de un módulo fotovoltaico bajo diferentes escenarios de operación. Sin embargo, los modelos equivalentes de un módulo fotovoltaico que resultan útiles en la práctica requieren de varios parámetros desconocidos, incluso de parámetros que dependen de condiciones atmosféricas (temperatura e irradiación). De esta manera, la caracterización y simulación de módulos fotovoltaicos a partir de los modelos equivalentes es importante para determinar los puntos reales de máxima transferencia de potencia. La factibilidad de los proyectos de generación localizada es clave en la creciente integración de paneles fotovoltaicos. Los proyectos con paneles fotovoltaicos incluyen en su mayoría sistemas de baterías y de electrónica de potencia (inversores y reguladores) que dependen de las curvas de operación I-V y P-V, por tanto, la apropiada caracterización y simulación, da lugar a diseños eficientes en cuanto a la conversión de energía y a la viabilidad financiera de los proyectos. En la industria se clasifican las tecnologías fotovoltaicas por generaciones, de acuerdo a la eficiencia (fracción de energía solar convertida en energía eléctrica) y el costo de producción por metro cuadrado. La Fig. 1 muestra las tres generaciones de tecnologías fotovoltaicas al presente. La primera generación (I) de tecnologías fotovoltaicas está basada en materiales semiconductores muy puros, como las celdas de silicio cristalino (c-Si), usualmente implica procesos de construcción intensivos en inversión, aunque los costos de producción han disminuido de manera importante durante los últimos años [1]. La segunda generación (II) de tecnologías fotovoltaicas está basada en celdas solares de películas delgadas de CdTe, Cu(In,Ga)Se2 [2], que requieren menos material, por tanto esta tecnología requiere procesos de construcción menos intensos en inversión respecto a la construcción de celdas de primera generación, sin embargo los niveles de eficiencia están alrededor del 10%. Las tecnologías de última generación o conocidas como de tercera

generación (III) corresponden a celdas hibridas entre materiales orgánicos e inorgánicos y celdas Perovskite [3]. en energía eléctrica) y el costo de producción por metro cuadrado. La Fig. 1 muestra las tres generaciones de tecnologías fotovoltaicas al presente. La primera generación (I) de tecnologías fotovoltaicas está basada en materiales semiconductores muy puros, como las celdas de silicio cristalino (c-Si), usualmente implica procesos de construcción intensivos en inversión, aunque los costos de producción han disminuido de manera importante durante los últimos años [1]. La segunda generación (II) de tecnologías fotovoltaicas está basada en celdas solares de películas delgadas de CdTe, Cu(In,Ga)Se2 [2], que requieren menos material, por tanto esta tecnología requiere procesos de construcción menos intensos en inversión respecto a la construcción de celdas de primera generación, sin embargo los niveles de eficiencia están alrededor del 10%. Las tecnologías de última generación o conocidas como de tercera generación (III) corresponden a celdas hibridas entre materiales orgánicos e inorgánicos y celdas Perovskite [3]. US$0.1/W

US$0.2/W

100

US$0.5/W Límite termodinámico

Eficiencia

I. INTRODUCCIÓN

60 Límite actual 40 US$3.5/W

100

200

300

400

500

Costo [US$/m2]

Fig. 1. Tecnologías fotovoltaicas actuales según eficiencia de conversión de energía y costo por m2. Modificado de [4].

Este artículo contiene cuatro secciones adicionales a la introducción. La sección II realiza una descripción de cuatro modelos equivalentes utilizados para una celda fotovoltaica. En la sección III se analiza el impacto de algunos parámetros en las curvas de operación I-V y P-V de un módulo conformado por sesenta (60) celdas fotovoltaicas. La sección IV muestra los resultados de simulación de dos arreglos de diez (10) módulos fotovoltaicos. Finalmente, una sección de conclusiones y discusión es presentada.

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II. MODELOS EQUIVALENTES PARA UNA CELDA FOTOVOLTAICA Esta sección presenta cuatro equivalentes usados como modelos de celdas fotovoltaicas. A. Modelo de celda ideal El modelo simple de un diodo [5], [6] para caracterizar una celda fotovoltaica es mostrado en la Fig. 2.

caracteriza las pérdidas de la celda. Esta resistencia en serie Rs impacta la eficiencia de la celda y por tanto del módulo dado que este parámetro depende de la irradiación solar y de la temperatura de la celda [10]. La Fig. 3 muestra el circuito equivalente. I

I fv

Fig. 3. Modelo equivalente de circuito de una celda fotovoltaica que incluye una resistencia en serie.

Fig. 2. Modelo equivalente de circuito de una celda fotovoltaica ideal.

La corriente de diodo de la ecuación (2) es modificada debido a la resistencia en serie Rs , como se muestra a continuación:

   V + IRs  Id I o  exp  d (4)  − 1 La corriente de salida I de la celda está dada por: =  m ⋅ N s ⋅ VT    (1) = I I fv − I d Donde, I fv es la corriente fotoeléctrica, I d es la corriente a través del diodo. Este modelo no caracteriza las pérdidas eléctricas. La corriente de diodo I d depende de la corriente de saturación y está dada por la siguiente ecuación:     Vd Id I o  exp  =  − 1 (2)  m ⋅ N s ⋅ VT    Donde Vd es el voltaje de diodo y VT es el voltaje térmico de la celda. El voltaje térmico es un factor clave dado que depende únicamente de la temperatura de la celda [7], que depende de la constante de Boltzmann k y la carga de un electrón q en coulomb, como se muestra a continuación, VT = k

Tc q

(3)

En la ecuación (2), N s es igual al número de celdas conectadas en serie y m es conocido como el factor de idealidad y depende de la tecnología intrínseca del material de la celda, por ejemplo una celda de silicio monocristalina tiene un factor de idealidad de 1.2 y una celda de silicio policristalina tiene un valor de 1.3 [8]. B. Modelo de celda fotovoltaica incluyendo Rs Este modelo [9] incluye una resistencia en serie Rs que

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C. Modelo de celda fotovoltaica extendido El modelo equivalente mostrado en la Fig. 4 incluye una resistencia en paralelo R p al diodo de la celda I [11]. I fv

Ip Rp

Fig. 4. Modelo equivalente de circuito extendido de una celda fotovoltaica.

La corriente obtenida de la celda está dada por: I = I fv − I d − I p

(5)

Entonces, según (4) e incluyendo la corriente a través de la resistencia en paralelo R p , la expresión completa para la corriente está dada por:    V + IRs  V + Rs I I = I fv − I o  exp  d  − 1 −  m ⋅ N ⋅ V Rp s T    

(6)

D. Modelo de celda completo El modelo de celda completo [5] incluye dos diodos en paralelo para caracterizar el fenómeno físico de recombinación en la zona de agotamiento [12]. Los modelos previos asumen que en la zona de agotamiento no existe recombinación.

En especial para semiconductores con una separación entre bandas de valencia y conducción grandes, se presentan discordancias entre la curva característica real y la simulada de una celda solar. Para estos casos es preciso utilizar el modelo de los dos diodos, en donde la corriente de difusión es modelada a través de un diodo con un factor de idealidad de 1 y la corriente de recombinación a través de otro diodo con factor de idealidad de 2. El modelo equivalente de circuito es mostrado en la Fig. 5.

terminales de salida de V = 30 V, cuando la temperatura es 20° C, sin embargo, cuando la temperatura es 40° C, el punto de máxima de transferencia de potencia es P = 95 W con un voltaje en los terminales de salida de V = 28 V. 250 T=20οC, Ir=200W/m2 T=20οC, Ir=500W/m2 T=20οC, Ir=1000W/m2

200

T=40οC, Ir=200W/m2

I fv

Id1

Id 2

Fig. 5. Modelo equivalente de circuito con dos diodos de diferente factor de idealidad.

Output Power, W

T=40οC, Ir=500W/m2 T=40οC, Ir=1000W/m2

150

100

La corriente I entregada por la celda del modelo completo de dos diodos está dada por: Donde, I fv es la corriente fotoeléctrica, I d 1 es la corriente a través del diodo 1, I d 2 es la corriente a través del diodo 2, y I p es la corriente a de la resistencia en paralelo R p . Las ecuaciones (8) y (9) muestran las expresiones para las corrientes a través de cada diodo.    V + IRs  (8) = Id 1 I o 1  exp  d  − 1  m ⋅ N s ⋅VT    = Id 2

   V + IRs  I o 2  exp  d  − 1  m ⋅ N s ⋅VT   

(7)

(9)

15 20 25 Output Voltage, V

Fig. 6. Curva P-V para sesenta celdas fotovoltaicas con diferentes niveles de temperatura e irradiación. 8 T=20οC, Ir=200W/m2 T=20οC, Ir=500W/m2

T=20οC, Ir=1000W/m2

6 Output Current, A

I = I fv − I d 1 − I d 2 − I p

T=40οC, Ir=200W/m2 T=40οC, Ir=500W/m2

T=40οC, Ir=1000W/m2

4 3 2

III. OPERACIÓN DE UNA CELDA FOTOVOLTAICA Esta sección muestra la operación de un módulo solar policristalino conformado por sesenta (60) celdas fotovoltaicas Para verificar el impacto de la temperatura en las curvas I-V y P-V. Se realizaron simulaciones cuando la temperatura es igual a 20° C e igual a 40° C, para niveles de irradiación de 200 W/m2, 500 W/m2 y 1000 W/m2. Los resultados de la simulación son mostrados en la Fig. 6. Se observa que para determinado nivel de irradiación, por ejemplo I = 500 W/m2, se obtiene P = 100 W con un voltaje en los

1 0

20 25 Output Voltage, V

Fig. 7. Curva I-V para sesenta celdas fotovoltaicas con diferentes niveles de temperatura e irradiación.

Las curvas I-V y P-V obtenidas en la Fig. 6 y Fig. 7 respectivamente asumen el modelo ideal descrito en la sección anterior. Sin embargo, el impacto de la caracterización de la resistencia en serie Rs cambia el punto de operación en el cual el módulo transfiere máxima potencia como se muestra en la Fig. 8.

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250 Rs=0.001 Ohm Rs=0.01 Ohm Rs=0.05 Ohm Rs=0.1 Ohm Rs=0.2 Ohm Rs=0.5 Ohm

150

100

Fig. 9. Configuración de 10 módulos. Cinco cadenas en paralelo y cada cadena conformada por dos módulos en serie.

Las curvas de I-V y P-V son mostradas en la Fig. 10 y la Fig. 11 respectivamente. Para radiación de 500 W/m2 y una temperatura de 20°C la configuración transfiere 1000 W, a 60 V de voltaje de circuito abierto en los terminales. Sin embargo, para el mismo nivel de radiación de 500 W/m2 con T = 40°C la potencia máxima es igual 900 W con un valor de voltaje en los terminales de 57 V.

15 20 25 Output voltage, V

Fig. 8. Curva P-V para un módulo conformado por sesenta (60) celdas fotovoltaicas con variación de la resistencia en serie del modelo equivalente de la Fig. 3.

Se observa el impacto en la variación de la potencia transferida por el módulo para valores de la resistencia en serie en el rango de 0.001 Ω a 0.5 Ω. En el caso de Rs = 0.001 Ω la potencia transferida máxima está alrededor de 200 W. Con Rs = 0.01 Ω se transfieren 175 W, que corresponde a una reducción aproximada del 14% respecto al caso de Rs = 0.001 Ω. Para Rs = 0.05 Ω, la potencia máxima que transfiere el módulo desciende a 95 W aproximadamente, que corresponde a una disminución del 47% respecto al caso Rs = 0.01 Ω.

IV. RESULTADOS Y SIMULACIONES

2500 T=20οC, Ir=200W/m2 T=20οC, Ir=500W/m2 T=20οC, Ir=1000W/m2

2000

T=40οC, Ir=200W/m2

Output Power, W

Output power, W

200

T=40οC, Ir=500W/m2 T=40οC, Ir=1000W/m2

1500

1000

500

30 40 50 Output Voltage, V

Fig. 10. Curva P-V para el arreglo de módulos mostrado en la Fig. 9 40 T=20οC, Ir=200W/m2 T=20οC, Ir=500W/m2

T=20οC, Ir=1000W/m2

Output Current, A

Esta sección muestra el resultado de dos configuraciones de módulos. La primera configuración corresponde a una configuración de cinco cadenas de dos módulos conectados en paralelo. La segunda configuración corresponde a una configuración de dos cadenas de cinco módulos conectados en serie. Para ambos casos se han comparado las curvas I-V y P-V con niveles de radiación de 200 W/m2, 500 W/m2 y 1000 W/m2 cuando la temperatura es 20° y 40° C.

T=40οC, Ir=200W/m2 T=40οC, Ir=500W/m2

T=40οC, Ir=1000W/m2

20 15 10

A. Configuración 1: Cinco cadenas de dos módulos conectados en paralelo El diagrama de la configuración para conectar 10 módulos es mostrado en la Fig. 9. Cada módulo está conformado por sesenta (60) celdas.

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5 0

50 40 Output Voltage, V

Fig. 11. Curva I-V para el arreglo de módulos mostrado en la Fig. 9.

B. Configuración 2: 2 cadenas de cinco módulos conectados en paralelo El diagrama de la configuración para conectar 10 módulos es mostrado en la Fig. 12. Cada módulo está conformado por sesenta (60) celdas.

T=20οC, Ir=200W/m2 T=20οC, Ir=500W/m2 T=20οC, Ir=1000W/m2

2000

T=40οC, Ir=200W/m2 Output Power, W

2500

T=40οC, Ir=500W/m2 T=40οC, Ir=1000W/m2

1500

1000

500

80 100 120 Output Voltage, V

140

160

180

200

Fig. 13. Curva P-V para el arreglo de módulos mostrado en la Fig. 12

20 T=20οC, Ir=200W/m2

T=20οC, Ir=500W/m2 T=20οC, Ir=1000W/m2

T=40οC, Ir=200W/m2

Output Current, A

T=40οC, Ir=500W/m2 T=40οC, Ir=1000W/m2

12 10 8 6

Fig.12. Configuración de 10 módulos. Dos cadenas en paralelo y cada cadena conformada por cinco módulos en serie.

Las curvas de operación I-V y P-V son mostradas en la Fig. 13 y la Fig. 14 respectivamente. Utilizando el mismo caso de análisis de la configuración anterior se obtiene que para un nivel de radiación de 500 W/m2 y una temperatura de 20°C la configuración transfiere 1000 W, a 150 V de voltaje de circuito abierto en los terminales. . Sin embargo, para el mismo nivel de radiación de 500 W/m2 con T = 40°C la potencia máxima es igual 900 W con un valor de voltaje en los terminales de 140 V. Como es esperado, esta configuración ofrece un nivel de voltaje de circuito abierto en los terminales más altos que la configuración anterior. Sin embargo, si se compara el valor de la corriente en ambos casos, para el caso de irradiación de 500W/m2 y T = 20°C, se observa que la corriente de salida de la configuración de la Fig. 8 es aproximadamente 17 A (ver Fig. 10) mientras que en el caso de la configuración de la Fig. 11, la corriente de salida es igual a 7 A aproximadamente.

2 0

80 100 120 Output Voltage, V

140

160

180

200

Fig. 14. Curva I-V para el arreglo de módulos mostrado en la Fig. 12

V. CONCLUSIONES Este artículo ha mostrado la relevancia e importancia de la caracterización en detalle de las celdas que conforman un módulo fotovoltaico. Se ha mostrado a través de las simulaciones el impacto en las curvas de operación I-V y P-V de algunos parámetros intrínsecos de la celda y del nivel de irradiación y temperatura de la celda. En particular se mostró el impacto significativo en la potencia transferida por un módulo cuando el modelo para caracterizar una celda fotovoltaica incluye la resistencia en serie Rs. A través de las simulaciones se evidencia la disminución de la potencia transferida para valores de Rs diferentes de cero.

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Del mismo modo, en todas las simulaciones se mostró el efecto de la temperatura en las curvas de operación I-V y P-V. Como se describió en la sección II, acerca de los modelos equivalentes de una celda fotovoltaica, la corriente de salida de una celda depende del voltaje térmico el cual depende directamente de la temperatura. En las simulaciones de las Fig. 6, Fig. 7, Fig. 10, Fig. 11, Fig. 13 y Fig. 14 se observó el cambio en la curvas de operación para dos temperaturas, T = 20°C y T = 40°C. En general se aprecia una disminución aproximada del 10% para el caso de T = 40°C. Lo cual muestra la importancia de caracterizar apropiadamente el impacto de la temperatura en los parámetros de simulación de un módulo fotovoltaico. Finalmente, los resultados de este artículo indican la importancia de la caracterización y simulación de las celdas fotovoltaicas que conforman un módulo que a su vez hace parte de una configuración. En proyectos de generación localizada basada en paneles fotovoltaicos, el cálculo de la capacidad de almacenaje de energía (con baterías) y de los equipos de electrónica de potencia (inversores y reguladores) depende de las curvas de operación I-V y P-V, por tanto con caracterizaciones y simulaciones detalladas se obtienen diseños óptimos en operación y en costos de inversión.

[5] Nelson,Jenny.The Physics of Solar Cells.Edition 1. London  : River Edge, NJ: Imperial College Press, 2003. [6] Green, Martin. Third Generation Photovoltaics: Advanced Solar Energy Conversion. 1st ed. 2003. 2nd printing 2005 edition. Berlin ; New York: Springer, 2005. [7] R.L. Cummerow, “Photovoltaic Effect in p-n Junctions,” Physical Review, vol. 95, pp. 16-21, Jul. 1954. [8] J.C.H. Phang, D.S: H. Chang, and J.R. Philips, “Accurate analytical method for the extraction of solar cell model parameters,” Electronics Letters, vol. 20, pp. 406-408, 1984. [9] Chenni, R., M. Makhlouf, T. Kerbache, and A. Bouzid. “A Detailed Modeling Method for Photovoltaic Cells.” Energy 32, no. 9 (September 2007): 1724– 30. doi:10.1016/j.energy.2006.12.006. [10] De Soto, W., S. A. Klein, and W. A. Beckman. “Improvement and Validation of a Model for Photovoltaic Array Performance.” Solar Energy 80, no. 1 (January 2006): 78–88.

VI. REFERENCIAS

[11] Würfel, Peter. Physics of Solar Cells: From Basic Principles to Advanced Concepts. Edition 1. Weinheim: Wiley-VCH, 2009.

[1] Bloomberg New Energy Finance and PV News; «PV Status Report 2013» Publications Office of the European Union, Belgic, 2013.

[12] V. Quaschning, Regenerative Energiesysteme, Hansa Verlag, Ed. 6, 2009.

[2] Romeo, A., M. Terheggen, D. Abou-Ras, D. L. Bätzner, F.-J. Haug, M. Kälin, D. Rudmann, and A. N. Tiwari. “Development of Thin-Film Cu(In,Ga)Se2 and CdTe Solar Cells.” Progress in Photovoltaics: Research and Applications 12, no. 2–3 (March 1, 2004): 93–111.

VII. RESEÑA AUTORES

[3] J.N. Joong, J H. Noh, W.S. Yang, Y.Ch. Kim, S. Ryu, J. Seo, and S. Seok, “Compositional Engineering of Perovskite Materials for High-Performance Solar Cells.” Nature 517, no. 7535, Jan. 2015.

Ricardo Moreno, Doctor en Ingeniería de la Universidad de los Andes (2012), Maestría en Ingeniería Eléctrica de la Universidad de los Andes (2009) e Ingeniero Electrónico de la Universidad de los Andes (2008). Investigador invitado en University of Illinios at Urbana-Champaign.

[4] Conibeer, Gavin. “Third-Generation Photovoltaics.” Materials Today 10, no. 11 (November 2007): 42–50.

Actualmente se desempeña como profesor e investigador de la Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito.

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Andrés Mejía, estudiante de último semestre de Ingeniería Eléctrica de la Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito. Realizó una pasantía internacional en Karsruhe Institute of Technologie (Alemania) durante el semestre de invierno 2013-2014. Se vinculó a la empresa Solar Fabrik AG (Alemania) durante el 2014. Actualmente, realiza una pasantía en Siemens, Colombia. Daniel González, Ingeniero Electricista de la Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito (1999), actualmente lleva a cabo su tesis de maestría acerca del diseño de microredes eléctricas con generación fotovoltaica. Se desempeña como profesor de la Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito.

on el objetivo de contribuir al desarrollo de tecnologías y energías limpias, el uso racional y eficiente de la energía, EPSA decide la implementación del proyecto piloto de eficiencia energética y energías renovables en su sede principal, el cual contempla el uso de fuentes no convencionales de energía, uso racional de la energía y actualización de tecnologías más eficientes para el edificio, dando un concepto marco de eficiencia energética. El proyecto tiene como objetivo conocer el comportamiento de diferentes tecnologías de módulos fotovoltaicos bajo las mismas condiciones de radiación y el impacto en la generación y la calidad de energía que producen estos sistemas cuando se conectan a la red eléctrica; al mismo tiempo identificar mediante el programa URE y la actualización tecnológica, las mejores prácticas que se pueden implementar en un edificio para utilizar la energía eléctrica racional y eficientemente.

With the aim of contributing to the development of clean energy technologies, rational and efficient use of energy, EPSA decides the implementation of the pilot project for energy efficiency and renewable energy in its headquarters, which includes the use of unconventional sources energy, rational use of energy and updating the building more efficient technologies for giving a concept frame energy efficiency. The project aims to understand the behavior of different technologies of photovoltaic modules under the same conditions of radiation and its impact on the generation and power quality produced by these systems when connected to the mains at the same time identified by the URE program and technological upgrade best practices that can be implemented in a building to use electricity rationally and efficiently.

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Sandra Ospina Arango Empresa de Energía del Pacifico S.A Jonathan Escamilla Chito Empresa de Energía del Pacifico S.A Omar Lombana Huertas Empresa de Energía del Pacifico S.A Mauricio Moreno Plazas Empresa de Energía del Pacifico S.A

Palabras Clave

Renovables, fotovoltaico, automatización, URE, Eficiencia energética.

Keywords

Renewable, photovoltaic, automation, URE, Energy efficiency.

I. INTRODUCCIÓN Según el estudio realizado por la UPME en el 2013, se identifica un potencial de ahorro entre el 25% y el 30% en el consumo de energía en edificaciones. En países donde las demandas de electricidad se fundamentan en el uso de recursos fósiles convencionales, la demanda de la electricidad en las edificaciones, supone un alto gasto que actualmente se busca reducir al utilizar tecnologías limpias y eficientes. La posibilidad de emplear tecnologías limpias y eficientes en edificaciones plantea entonces la necesidad de conocer en contexto las demandas de energía eléctrica de las edificaciones, identificar los consumos que tienen mayor impacto y proponer las soluciones energéticas que permitan reducir dichos consumos. El proyecto que se presenta a continuación, el cual se implementó en la sede principal de la Empresa de Energía del Pacifico EPSA, está compuesto por tres pilares que buscan mejoras en la utilización de la energía eléctrica en el edificio: • Uso racional y eficiente de la energía (URE). • Eficiencia energética a través de actualización tecnológica. • Utilización de fuentes renovables de energía. El primer componente del proyecto es la implementación de un programa de uso racional y de eficiencia energética en la sede, con el cual se busca la caracterización energética de la edificación e identificar las metas de ahorro en el consumo. El siguiente componente está relacionado con la actualización tecnológica y se ve reflejado con la automatización del sistema de aire acondicionado de la sede que permita mejorar los indicadores de confort, bienestar y optimización energética dentro de la edificación. Adicionalmente esta implementación permitirá la modernización de la plataforma de monitoreo de los equipos críticos de la sede bajo las mejores prácticas de la Inmotica y estándares en este tipo de aplicaciones. Por último la adecuación de un laboratorio de energía solar fotovoltaica conectado a la red eléctrica que servirá para suministrar alrededor del 5% de

la demanda de energía actual del edificio y como plataforma de investigación para el impacto del sistema fotovoltaico sobre la calidad de energía de la red eléctrica, incluye la evaluación de tres tipos diferentes de celdas fotovoltaicas comerciales y su comportamiento frente a las condiciones de radiación solar y polución atmosférica de la zona, también se evaluarán las condiciones meteorológicas de radiación solar para aplicaciones fotovoltaicas. EPSA espera que la implementación de este proyecto represente una reducción de la huella de carbono y emisiones de CO2 del edificio, el mejoramiento de la condiciones de confort para los colaboradores, un mejor uso de la energía eléctrica, la reducción de costos por facturación de energía; además el laboratorio solar permitirá a la compañía medir, tomar decisiones y explorar nuevas posibilidades que aportan a la preservación del medio ambiente y continuar siendo líder en el desarrollo de nuevas alternativas para la generación de energía. Este laboratorio solar además se construyó dentro de un entorno verde el cual permite tener en la sede un espacio ecológico que transmite tranquilidad.

II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Las condiciones para que las tecnologías de energías renovables sean interconectadas al SIN aun no son claras, sin embargo la comercialización de estas tecnologías está en aumento en el país.Según el PEN (Plan energético Nacional), en paneles fotovoltaicos se estima que hay actualmente entre unos 9 y 11 MWp instalados en el país. Por otro lado, La ley 1715 de 2014, próxima a ser reglamentada, considera beneficios no solo tributarios, sino también de comercialización de los excedentes de energía, debido a esto surgen dudas como ¿cuáles son los comportamientos de las tecnologías realmente en nuestro territorio?, ¿son adecuadas las tecnologías entrantes al país para cumplir con temas de regulación y normativas?¿cuáles son las bases y características de evaluación de los sistemas fotovoltaicos en territorios como el colombiano con condiciones de humedad y temperatura particulares?, por lo anterior se considera importante generar experiencias propias a través de la ejecución de proyectos pilotos como el propuesto con el fin de medir el desempeño de estas tecnologías en nuestra región.

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III. DESCRIPCIÓN DE LA PROPUESTA. La implementación del proyecto propone tres tipos de estrategias de optimización de la energía eléctrica al interior del edificio, cada estrategia con una particularidad y línea de acción que permite establecer ahorros energéticos, a continuación se describen: 1.Sistema Fotovoltaico de 60 kWp. El sistema solar fotovoltaico implementado está conectado a la red eléctrica interna del edificio, lo cual permite entregar la energía directamente al barraje principal de la subestación del edificio, el sistema fotovoltaico no cuenta con un banco de baterías, por lo cual la energía será inyectada al barraje durante las horas sol que hayan disponibles. La figura 1, muestra el diagrama general de componentes y conexión del SFV conectado a la red.

Las tres tecnologías se ubicaron en la terraza norte del edificio de EPSA sede Yumbo, en la figura 3 (a), se muestra la georreferenciación en Google Maps6 del edificio en mención y en la figura 3(b) se muestra la trayectoria solar utilizando el software PVSyst.

Figura 3. (a) Georreferenciación en Google Maps, (b) trayectoria solar utilizando PVSyst

Mediante la herramienta Google SketchUp, en la figura 4 se muestra el ala norte del edificio EPSA sede Yumbo, donde se realiza la implementación.

Figura 1. Diagrama de componentes y conexión del SFV conectado a red.

El sistema está compuesto por 294 módulos fotovoltaicos, equivalentes a 61,64 kWp, distribuidos en tres tipos de tecnologías, las cuales corresponden a 78 módulos monocristalinos, 72 módulos policristalinos y 144 módulos amorfos de capa delgada, con 20,67kWp, 20,52kWp y 20,45 kWp respectivamente. Ver en la figuras 2a, 2b y 2c.

Figura 4. Edificio EPSA sede Yumbo en Google SketchUp.

El recurso solar disponible se estimó a partir de tres fuentes de información, una pertenece a estaciones terrestres y las otras dos corresponden a información satelital. Las fuentes son “Atlas de Radiación Solar de Colombia”1, el proyecto SWERA (Solar and Wind Energy Resource Assessment)2 y la Surface Meteorology and Solar Energy Data Set de la NASA3. De acuerdo con los puntos de máximo aprovechamiento solar, se determinan los datos promedio de radiación solar para los cuales el sombreado dinámico sea mínimo al igual que el estructural, se dispuso las configuraciones de la figura 5a, 5b y 5c. La producción de energía mensual estimada para los módulos se puede ver en la figura 6a, 6b, 6c.

Figura 2. (a) Silicio monocristalino, (b) Silicio policristalino., (c) Silicio amorfo de capa delgada.

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Figura 5. (a) Configuración de módulos monocristalino, (b) Configuración de módulos policristalinos, (c) Configuración de módulos de capa delgada.

Figura 6. (a) Producción de energía estimada de los módulos monocristalinos, (b) Producción de energía estimada de los módulos policristalinos., (c) Producción de energía estimada de los módulos amorfos de capa delgada.

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La distribucion de los modulos en la terraza se puede ver en la figura 7

Figura 7. Configuración de módulos en la terraza del ala norte.

Mediante un estudio de análisis de sombras se simula el efecto del sombreado que puede afectar la generación de los sistemas fotovoltaicos. En las figuras 8 y 9 se pueden ver las simulaciones de la posición de las sombras para dos épocas del año.

Figura 8. Análisis para el 15 de Julio

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Figura 10. Grupo de 9 inversores instalados.

Figura 11. Características del inversor

Figura 9. Análisis para el 15 de Diciembre

El sistema acondicionador de potencia (inversores) permite entregar energía a la red. Su funcionamiento debe garantizar que no provoque alteraciones ni perturbaciones considerables en la red. Para el proyecto se instalaron 9 inversores, con lo cual se gana una mayor flexibilidad ante la falla de un inversor ya que solo se perdería una fracción de la generación total del sistema.

Figura 12. Grupo de 9 inversores conectados al sistema eléctrico de la edificación.

Con el fin de hacer seguimiento a la calidad de la energía suministrada por el sistema fotovoltaico se instalaron cuatro (4) medidores de calidad de la energía.

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la implementación de un sistema de control, que permita ajustar los niveles de temperatura de acuerdo a las condiciones de demanda térmica y de temperatura exterior.

Figura 14. Pareto de consumo edificio EPSA4.

Figura 13. (a) Medidor ION 7650 módulos monocristalinos, (b) Medidor ION 7650 módulos policristalinos, (c) Medidor ION 7650 módulos de capa delgada, (d) Medidor ION 7650 totalizador de los sistemas fotovoltaicos.

2. Automatización Sistemas de Aire Acondicionado. Para caracterizar las cargas del edificio y definir los equipos de mayor consumo se realiza el diagrama de Pareto sobre el cual principalmente se debe enfocar los esfuerzos relacionados con la optimización en la eficiencia energética, en la figura 14 se puede observar la caracterización mediante el diagrama de Pareto4.

Figura 14. Pareto de consumo edificio EPSA4.

De acuerdo con la figura 19, el aire acondicionado representa el 43% del consumo de energía eléctrica del edificio de EPSA sede Yumbo, por lo cual se identifica un potencial de ahorro en este sentido mediante

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El principal objetivo de los edificios es ofrecer un ambiente controlado para que el usuario pueda llevar a cabo sus actividades; por ende, el principal punto de medición es la percepción del mismo (contra la cantidad de energía y recursos consumidos). Si se tiene en cuenta que el confort de temperatura es meramente una percepción sensorial que varía de persona a persona, se presenta una ardua tarea en cuanto a los requerimientos que se deben considerar en un edificio que supla las necesidades de confort térmico. 3.Programa de Uso Racional y Eficiente de la Energía (URE) Con el objetivo de establecer la optimización del consumo energético del edificio, se estableció una metodología que permitiese realizar un diagnóstico de los consumos y la implementación de las medidas de ahorro, basadas en la ruta de la calidad, la cual está alienada con las recomendaciones de la ISO50001 en forma general y de acuerdo con lo siguiente: Planear: Establecer la metodología de trabajo, Inventario de consumidores de energía, Estadístico de indicadores energéticos, Meta de ahorro energético. Hacer: Ajustar equipos a las necesidades de la empresa, implementar prácticas de mantenimiento predictivo, Optimizar la eficiencia de los equipos,

desarrollar cultura de Uso Eficiente de Energía. Verificar: Control diario, semanal y mensual de indicadores energéticos, verificación de tareas acordadas, validación trimestral de resultados. Actuar: Estandarizar resultados positivos con conocimiento de causas, eliminar causales de desperdicio. Lo anterior se aplica estableciendo medidas sobre el estado actual del edificio, así como también verificar los datos históricos de consumo del mismo.

IV. RESULTADOS Al realizar la implementación del proyecto se obtienen diferentes tendencias de comportamientos de los SFVs, las condiciones climáticas, las curvas de carga del edificio y los ahorros como consecuencias del programa de URE y el sistemas de automatización, monitoreo y control. 1.Resultados del laboratorio solar Los tres sistemas fotovoltaicos fueron evaluados con base a la energía que son capaces de producir en un periodo de un año. La tabla 1 establece la producción estimada por cada tecnología promedio durante cada mes del año y la tabla 2 la energía producida durante los meses de producción de energía real de los sistemas fotovoltaicos.

produccion estimada de energía kWh/mes amorfo de capa monocristalino policristalino delgada enero 2197 2156 2056 febrero 2068 2022 1929 marzo 2318 2258 2153 abril 2137 2082 1985 mayo 2111 2065 1968 junio 2017 1974 1882 julio 2228 2182 2080 agosto 2229 2175 2072 septiembre 2168 2113 2013 octubre 2123 2071 1974 noviembre 2027 1983 1891 diciembre 2061 2024 1929 mes

Tabla 2. Energía real producida durante los meses del año 2014.

Lo anterior permite establecer que la energía producida por los módulos es mayor que la estimada, alrededor de un 20%, por otro lado el comportamiento de los módulos es similar y no se presentan grandes diferencias en cuanto al tipo de tecnología, en este primer año de funcionamiento. Es importante identificar la degradación de los sistemas en los siguientes años, a través del seguimiento establecido. Relacionado con los parámetros de calidad de energía monitoreados, se identificó que los valores totales e individuales de armónicos de tensión están por debajo de los valores límites establecidos por la norma IEEE std 519-925, por tal razón se consideran adecuados para la instalación ya que se entrega además una forma de onda muy cercana a la senoidal.

total 6409 6019 6729 6204 6144 5873 6490 6476 6294 6168 5901 6014

Tabla 1. Producción estimada por cada tecnología promedio durante cada mes del año.

Figura 15. Distorsion armonica en tensión de la preimplementacion

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Cabe anotar que en el edificio se tiene implementado un plan de mantenimiento periódico al sistema de aire acondicionado lo que garantiza el buen estado de los equipos mecánicos y aislamientos.

Figura 16. Distorsion armonica en tension de la posimplementacion

2.Resultados del sistema de automatización, monitoreo y control. La estrategia de control incluyó la implementación de un sistema de automatización BAS (Building Automation System), en este sentido se especificó una herramienta de gestión de arquitectura abierta y escalable, el BAS seleccionado fue la herramienta Metasys de Jhonson Control, la cual funciona bajo el protocolo Bacnet reconocido por ASHRAE, el cual es abierto y permite integraciones entre controladores de campo y equipos de diferentes fabricantes facilitando la interoperabilidad. La arquitectura de red está basada en Ethernet y soporta el protocolo BACnet/IP. Ver figura 17.

Figura 17. Arquitectura de red está basada en Ethernet y soporta el protocolo BACnet/IP.

Adicional a la automatización del sistema de aire acondicionado, la implementación del BAS consideró la integración del monitoreo de los equipos asociados a la infraestructura eléctrica del edificio en general, de esta forma se optimizó la cobertura y alcance del Metasys al ser esta aplicación basada en un protocolo abierto lo cual permitió la integración de equipos de otros fabricantes.

Figura 18. Alcance de la integración realizada con el Metasys.

En el Metasys se diseñaron diferentes despliegues mediante los cuales el operador puede interactuar con el sistema para el control y monitoreo de los diferentes equipos integrados.

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Figura 19. Despliegues. Planta de agua frĂa y torres de enfriamiento.

Figura 20. Despliegues. Ejemplo de tendencias de temperatura de equipos.

3.Resultados del programa de URE A partir de los resultados del diagnĂłstico inicial se identificaron unas metas de ahorro sobre las cuales se estableciĂł el seguimiento dentro del programa

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de eficiencia energética. En la siguientes graficas se muestra el seguimiento implementado dentro del programa URE para identificar los ahorros o desviaciones según las metas establecidas.

Con lo anterior se puede establecer que los ahorros por URE son visibles y que tienen una tendencia a aumentar. 4. Resultados estudio de calidad de la energía Según el análisis de los resultados de las mediciones realizadas, los valores totales e individuales de armónicos de tensión están por debajo de los valores límites establecidos por la norma IEEE std 519-925, por tal razón se consideran adecuados para la instalación, ya que se entrega además una forma de onda muy cercana a la senoidal.

Figura 21. Meta establecida dentro del plan URE año 2014.

Figura 22. Compatarivo de consumos mesual año 2014. Figura 24. Distorsion armonica en tension de la preimplementación.

Figura 23. Seguimiento a los ahorros año 2014 Tendencia MES

Dias

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC TOTAL

31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31 365

kWh/Dia 6.269,26 6.377,77 6.187,17 6.259,75 6.275,95 6.054,98 6.455,14 6.093,60 6.438,70 6.356,02 6.054,98 6.285,07 6.258,68

Real

kWh/mes

kWh/Dia

kWh/mes

194.347 178.578 191.802 187.793 194.554 181.650 200.109 188.901 193.161 197.036 181.650 194.837 2.284.418

5.999,34 6.116,19 5.955,94 6.451,38 6.401,11 5.714,82 6.269,66 5.938,56 6.272,78 6.124,84 5.847,40 5.825,51 6.076,19

185.979 171.253 184.634 193.541 198.435 171.445 194.359 184.095 188.183 189.870 175.422 180.591 2.217.809

kWh Ahorrados 16.046 14.185 14.569 1.907 3.363 16.942 13.562 12.193 12.748 14.160 13.181 21.333 154.188

% Desv 8,3 7,9 7,6 1,0 1,7 9,3 6,8 6,5 6,6 7,2 7,3 10,9 6,7

Tabla 3. Seguimiento a las desviaciones dentro del Plan URE año 2014

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Figura 25. Distorsion armonica en tension de la posimplementación.

V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES •Se puede observar que los SFVs cumplen con los parámetros de producción de energía establecidos desde el inicio y se observa que la producción es mayor a la esperada. •Los valores totales e individuales de armónicos generados por los SFVs estan por debajo de los valores límites establecidos por la norma IEEE std 519-92 para el caso de esta implementación5. •El programa de URE establece ahorros significativos, de acuerdo con la metodología planteada; sin embargo es necesario realizar seguimiento constante para identificar variaciones propias del dinamismo del funcionamiento del edificio. •La reducción en emisiones CO2 evitadas a la atmosfera en el primer año por la implementación del proyecto fue de 52,4 Toneladas de CO2. •Es necesario implementar un plan de mantenimiento que monitoree y asegure que la generación de los SFV´s estén dentro de la generación estimada, identificando además la degradación anual que pueden presentar los sistemas bajo las condiciones atmosféricas de nuestra región, este es uno de los análisis que permitirá realizar el piloto. •El laboratorio solar, único en el país donde se evalúan tres tecnologías fotovoltaicas simultáneamente bajo las mismas condiciones, abre la posibilidad a la compañía de evaluar, medir y tomar decisiones frente al comportamiento de este tipo de tecnologías las cuales aportan a la preservación del medio ambiente.

Figura 26. Implementación sistema fotovoltaico sede principal Empresa de energia del Pacifico EPSA E.S.P Yumbo Colombia. (antes y despues)

VII. REFERENCIAS. [1] COLOMBIA. UNIDAD DE PLANEACIÓN MINERO ENERGÉTICA. INSTITUTO DE HIDROLOGÍA,METEOROLOGÍA Y ESTUDIOS AMBIENTALES. Atlas de Radiación Solar de Colombia. Bogotá. 2005. [2] PROGRAMA DE LAS NACIONES UNIDAS PARA EL MEDIO AMBIENTE. GLOBAL ENVIRONMENT FACILITY. Solar and Wind Energy Resource Assessment – SWERA. 2001. [3] ESTADOS UNIDOS. NATIONAL AERONAUTICS and SPACE ADMINISTRACIÓN – NASA. Surface Meteorology and Solar Energy Data Set. Rev. Junio 2013. [4] EFFI. Informe diagnostico energetico edificio EPSA Yumbo. Junio 2013. [5] Std 519-1992 - IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems; April 9 1993, 978-0-7381-09152. [6] https://maps.google.es/.

VI. RECONOCIMIENTOS •Grupo de investigación GIEN Universidad Autónoma de Occidente. •Gerencia de Proyectos, Calidad e Innovación EPSA E.S.P Gerencia de Compras, logística y servicios EPSA E.S.P.

VIII. RESEÑA AUTOR(ES). Empresa de Energía del Pacifico EPSA E.S.P. Yumbo, Colombia. Autores: Sandra Ospina Arango (Gerente de proyectos, calidad e innovación) Jonathan Escamilla Chito (Analista de proyectos e innovación) Omar Lombana Huertas (Gerente de compras, logística y servicios) Mauricio Moreno Plazas (Infraestructura eléctrica).

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ste documento recoge la experiencia técnica derivada de un evento ocurrido durante el mantenimiento de un interruptor de potencia en una subestación eléctrica de 220kV. Durante las actividades de mantenimiento y pruebas del esquema de discrepancia de polos, se produjo la operación defectuosa del esquema, originando la quema de las bobinas de disparo asociadas en cada uno de los polos del interruptor. El evento descrito dio origen al análisis de las características de operación del esquema de discrepancia y se pudo evidenciar que, el diseño implementado por el fabricante para ese tipo de interruptor se podía mejorar de forma sencilla, aumentando la confiabilidad del esquema de discrepancia de polos como tal, disminuyendo la probabilidad de quema de las bobinas de disparo del interruptor y evitando la recurrencia del evento para los demás interruptores de la subestación. El resultado obtenido con las mejoras implantadas contribuye a disminuir el impacto de este tipo de fallos y las consecuencias económicas que puede acarrear la indisponibilidad del activo o las compensaciones derivadas de energía no suministrada y/o demanda no atendida.

This article describes the technical expertise from an incident during maintenance of a single-pole circuit breaker in a 220kV power substation. During the maintenance and tests of pole discrepancy protection in the circuit breaker, was found a bad operation of scheme, causing burning off the trip coils on each circuit breaker pole. This event made analyze the factory design about pole discrepancy protection scheme, im proving the protection scheme easily and increasing the reliability of the pole discrepancy scheme, reducing the probably of burned coils and avoiding a recurrence of the same event on other power substation circuit breakers. The result obtained with the improves, helps to reduce the technical impact of this types of failures and economic impact of the asset unavailable or compensation by energy not supplied and unmet demand.

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Gerardo Guerra García Especialista en Mantenimiento de Infraestructuras Eléctricas en Alta Tensión

Palabras Clave

Subestación, interruptor, discrepancia de polos, bobina de disparo, relé temporizado.

Keywords

Substation, circuit breaker, discrepancies poles, trip coil, timed relay.

I. GLOSARIO Bobina de disparo: Elemento electromecánico que al ser energizado a través de un relé de protección, libera el trinquete del mecanismo de un interruptor de potencia, provocando la apertura de los polos del mismo. Discrepancia de polos: Es la condición en la cual los polos de un interruptor están en posiciones diferentes, durante un tiempo superior al límite establecido por los estudios de coordinación y ajuste de protecciones. Interruptor: Dispositivo de maniobra capaz de interrumpir, establecer y llevar las corrientes normales o asignadas de un circuito y las anormales o de cortocircuito, mediante el cierre o apertura de sus contactos principales. Relé temporizado: Dispositivo electromecánico que al ser energizado o desenergizado, genera el cambio de posición en sus contactos auxiliares, una vez que se ha cumplido el tiempo seleccionado como ajuste. Subestación: Instalación en la que confluyen elementos o dispositivos eléctricos, electrónicos y mecánicos que interactúan en un sistema que permite cambiar las características de la energía eléctrica (voltaje, corriente, frecuencia, etc.), tipo C.A a C.C, o bien conservarle dentro de ciertos niveles requeridos.

II. INTRODUCCIÓN Los esquemas de discrepancia de polos se utilizan para despejar eventos en los cuales, por alguna razón la posición de los polos de un interruptor de potencia queda en condición de discordancia, esta situación puede generar peligrosas corrientes homopolares en los equipos aguas abajo del interruptor y el disparo indeseado de las protecciones de sobrecorriente de tierra. Para evitar los problemas mencionados, muchos de los fabricantes de interruptores utilizan un esquema de disparo basado en la posición de los contactos auxiliares propios del interruptor de potencia, tanto en abierto

como en cerrado, asociados a relés auxiliares temporizados, los cuales generan el disparo del interruptor en forma tripolar, tan pronto como se detecta la condición de discrepancia de polos y la superación del tiempo ajustado en la unidad temporizada del relé asociado al esquema. La experiencia en las actividades de mantenimiento de interruptores y específicamente en las pruebas del esquema de discrepancia de polos, ha demostrado que dependiendo del fabricante y del modelo del interruptor bajo análisis, existen pequeñas variaciones en los diseños implementados, variaciones que en algunos casos son susceptibles de mejora del diseño establecido, con el propósito de evitar un inconveniente tan complicado como la quema de las bobinas de apertura del interruptor, ante la mala operación del esquema de discrepancia de polos. Este artículo plasma la experiencia técnica ante un evento de mala operación del esquema de discrepancia, con quema de bobinas de disparo. Esto originó el análisis del esquema empleado y la posterior implementación de las acciones correctivas para superar los defectos encontrados en el diseño, los cuales originaron la destrucción de las bobinas de disparo del interruptor. Con esto se busca crear la inquietud en las áreas técnicas de las empresas del sector, de realizar la verificación a fondo de las ingenierías propuestas por los fabricantes, ya que a pesar de la enorme calidad de los equipos y gran experiencia de los fabricantes, siempre es posible implementar opciones de mejora que permiten aumentar la confiabilidad de los equipos y muchas veces las mejoras que se pueden implementar, son tan sencillas que generan un costo muy bajo en comparación con los asociados a la indisponibilidad del activo y penalidades por posible energía no suministrada o demanda no atendida a causa del fallo del equipo.

III. INTERRUPTORES DE POTENCIA Y DISCREPANCIA DE POLOS. A. Teoría básica del interruptor de potencia. La confiabilidad de las subestaciones eléctricas en alta tensión se ha asegurado tradicionalmente por el

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seguimiento de planes bien estudiados y estructurados de mantenimiento y rutinas de inspección para la instalación [1]. Los interruptores de potencia son equipos de gran importancia dentro de una subestación, por lo tanto su mantenimiento constituye un punto fundamental para garantizar el correcto funcionamiento de los sistemas de potencia y el cumplimiento de la regulación vigente. Los fabricantes de interruptores, a través del tiempo han mejorado los materiales, procesos de fabricación y medios de extinción del arco en las cámaras internas de estos equipos, de tal forma que dependiendo de la instalación y los niveles de tensión en que se trabaje, se pueden encontrar interruptores con medio de extinción en vacío, en aceite o en SF6 (hexafluoruro de azufre). Los objetivos principales del mantenimiento de interruptores son: • Asegurar la confiabilidad y disponibilidad del activo, así como la duración de su vida útil. • Contribuir al cumplimiento de la normativa de seguridad y medio ambiente. • Satisfacer todos los requisitos del sistema de calidad de la empresa propietaria. Los interruptores de potencia actúan provocando la apertura o cierre de sus contactos de potencia y cortando o estableciendo en flujo de potencia en una instalación de acuerdo a lo siguiente: Cierre de contactos de potencia: Se produce cuando se aplica una orden de cierre al equipo, para pasar sus contactos de potencia de posición abiertos a posición cerrados, esta orden puede ser local (por operación directa en el tablero del equipo) o remota (operación desde la sala de control de la subestación o desde un centro de control asociado). La orden básicamente es un pulso de tensión que energiza la bobina de cierre asociada al circuito de control del interruptor. Apertura de contactos de potencia: Se produce cuando se aplica una orden de apertura al equipo, para pasar sus contactos de potencia de posición cerrados a posición abiertos, esta orden puede ser por operación normal o por actuación de los equipos de protección asociados. La orden básicamente es un pulso de tensión que energiza la bobina de apertura asociada al circuito de control del interruptor.

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Tanto para el cierre como para la apertura, cuando se energiza la bobina respectiva, se libera un trinquete mecánico a alta velocidad, dicho trinquete está conectado internamente al mecanismo de operación de los contactos de potencia, produciendo el cambio de posición de acuerdo a la acción requerida. B. La discrepancia de polos en un interruptor de potencia. En la operación normal de estos equipos, los tres polos del interruptor deben permanecer en la misma posición, abiertos (si el equipo está interrumpiendo el flujo de potencia) o cerrados (si el equipo está estableciendo el paso del flujo de potencia), sin embargo es común que se presenten fallas monofásicas en los sistemas de potencia, fallas que al ser detectadas por los relés de protección, producen disparos monofásicos de los interruptores de potencia. Si se produce el recierre monopolar correspondiente, dentro de los tiempos considerados como esperados por los estudios de coordinación y ajuste de protecciones, la condición del interruptor se considera normal, si por el contrario el recierre no se produce o si supera los tiempos establecidos, se considera que el interruptor se encuentra en discordancia de polos. Cuando por alguna razón, la posición de los polos de un interruptor de potencia quedan en condición de discordancia, esta situación puede generar peligrosas corrientes homopolares en los equipos aguas abajo del interruptor y el disparo indeseado de las protecciones de sobrecorriente de tierra. Para evitar los problemas mencionados, muchos de los fabricantes de interruptores utilizan un esquema de disparo, basado en la posición de los contactos auxiliares propios del interruptor de potencia, tanto en abierto como en cerrado, asociados a relés auxiliares temporizados, los cuales generan el disparo del interruptor en forma tripolar, tan pronto como se detecta la condición de discrepancia de polos y la superación del tiempo ajustado en la unidad temporizada del relé asociado al esquema. C. Prueba del esquema discrepancia de polos que produjo quema de las bobinas de apertura del interruptor. Dentro de las pruebas que se le pueden realizar a un interruptor de potencia [2], se encentra la verificación

del esquema de discrepancia de polos, para realizar la prueba basta con colocar uno de los polos del interruptor en posición diferente a los otros dos. Para este caso se probó un interruptor de 245kV en una subestación con configuración interruptor y medio, la prueba se realizó para un interruptor correspondiente a uno de los cortes centrales de la subestación. En la figura No.1 se puede apreciar el esquema de discrepancia de polos implementado por el fabricante en el gabinete del interruptor. Este esquema utiliza dos relés temporizados (K41 y K42), un contactor (K40) y contactos auxiliares de posición del interruptor en abierto (a) y en cerrado (b), para formar el circuito de control. 730

735

740

601

+ LOCAL DC SUPPLY

601

602

543

34 162

161

645

a 162

161

K40

34 162

161

558

559

K42 A2

K40

62 221

321

13 14

K42 A2

15 a 18

43 44

15 16 A1

K40 A2

2. Tan pronto como pasó el tiempo de ajuste del relé K41, se produjo la actuación del esquema de discrepancia con disparo a cada una de las bobinas de apertura del interruptor, quedando el equipo con las tres fases abiertas. 3. A pesar de la apertura del equipo, se mantiene presente la orden disparo hacia las bobinas de apertura de las tres fases. 4. Se produce la quema de las tres bobinas de disparo asociadas al esquema de discrepancia de polos.

563 564 565

K41

121

K14

545

11 16

544

a KD8210 TRIP COIL-2

1. Estando el interruptor con los tres polos cerrados, se provoca la condición de discrepancia abriendo solo el polo de la fase B.

603

R/L

Durante las pruebas realizadas al interruptor de potencia se presenta la siguiente secuencia de eventos:

K41 A2

606 -

Fig. 1. Esquema de discrepancia de polos del interruptor.

De la figura se puede apreciar que el esquema toma los contactos auxiliares de posición del interruptor, tanto en abierto (a) como en cerrado (b), cuando se produce una discordancia de polos se energiza el relé temporizado K41, el cual solo cambia la posición de sus contactos auxiliares (K41: 15-18), si la condición de discrepancia supera el tiempo ajustado en el relé (para este caso 1.8 segundos), cuando esto ocurre, se energizan simultáneamente el contactor K40 y el relé temporizado K42, el primero actúa de inmediato cerrando sus contactos auxiliares (K40: 1-2, 3-4, 5-6, 13-14), produciendo la energización de las bobinas de disparo del interruptor A, B y C, y el segundo limita el tiempo que dura presente la señal de disparo energizando de las bobinas de apertura (para este caso 1 segundo), a través su contacto auxiliar (K42: 15-16). Si el esquema opera de forma correcta, el interruptor es disparado de forma tripolar y la condición de falla es eliminada.

D. Análisis del fallo. Dado que el relé temporizado K42 es el encargado de controlar el tiempo de energización de las bobinas de disparo, mediante la desenergización del contactor K40, se demostró que el fallo de este elemento (K42, Figura 2.) causo la energización permanente de las bobinas hasta que se produjo su destrucción, ya que las bobinas de apertura y cierre de los interruptores de potencia están fabricadas para recibir pulsos cortos de tensión.

Fig. 2. Relés temporizados y contactor.

En la figura No. 3 se puede apreciar una de las bobinas del disparo del interruptor que debió ser reemplazada a causa del evento objeto de estudio.

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De la figura No. 4 Se observa que el nuevo esquema para la discrepancia de polos, incluye contactos auxiliares de posición del interruptor normalmente abiertos, de tal forma que se asegura que una vez el esquema ha operado y el interruptor está abierto, las bobinas de disparo son desenergizadas, sin importar que se presente algún problema con el relé temporizado K42 o con el contactor K40. De esta forma se tiene un esquema mucho más confiable y que no pone en riesgo las bobinas de disparo ante una mala operación. Fig. 3. Bobina de apertura del interruptor.

E. Acciones implementadas para normalizar el equipo y mejorar el esquema de diseño implementado para la función discrepancia de polos. Tan pronto se presentó el evento, fue necesario consultar a varias empresas del sector eléctrico para poder conseguir de forma oportuna las tres bobinas de repuesto, dado que en el almacén de repuestos no se tenían en stock. Las bobinas pudieron ser reemplazadas para normalizar la condición operativa del equipo. Analizando este tipo de falla y llevándolo a otro escenario más crítico, por ejemplo para un interruptor colocado en una bahía de línea de una subestación en configuración barra sencilla y asociado a un sistema radial, la falla en mención pudo haber generado fuertes penalizaciones económicas por concepto de compensaciones por energía no suministra y/o demanda no atendida [3], sumadas al perjuicio que representa la indisponibilidad del equipo [4]. Por tanto, en busca de tener un esquema de discrepancia más fiable se realizó la siguiente modificación al diseño. 730

735

740

601

+ LOCAL DC SUPPLY

601

602

603

R/L

543

KD8210 TRIP COIL-2

K14 645

12 544

34 161

11 10

162

17 12

18 545

34 161

162

161

162

558

559

41 42

15 a 18

A1 K42

K40

62 221

41 42

321

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13 14

606 -

K42 A2

41 42 563 564 565

K41

Fig. 4. Esquema modificado.

121

K40

15 16 A1

K40 A2

K41 A2

Este esquema modificado fue implementado en todos los interruptores de la subestación y fueron informados los otros agentes relacionados con la subestación: un generador (que reportó que sus equipos tenían el diseño inicial y que programarían trabajos para implementar las correcciones) y un transmisor con activos similares en la subestación del extremo de la línea. Esta experiencia de mantenimiento demuestra como a partir de una situación adversa (condición de falla), se pueden tomar acciones sencillas de implementación de mejoras que contribuyen al aumento de la confiabilidad de las instalaciones y la optimización de los procesos.

IV. REFERENCIAS [1] Pontificia Universidad Comillas, “Especialización en Mantenimiento de Infraestructuras Eléctricas en Alta Tensión, libro guía, módulo 4, Tema 2: mantenimiento de interruptores”, Madrid 2012. [2] Brikci Fouad y Nasrallah Emile, “Mantenimiento de interruptores de potencia MT y AT”, revista Electric Energy T&D, edición mayo 2006.

43 44

[3] Comisión de Regulación de Energía y Gas. “Resolución CREG 093 de 2012”. [4] Comisión de Regulación de Energía y Gas. “Resolución CREG 011 de 2009”.

V. CONCLUSIONES Es claro que durante las actividades de mantenimiento de equipos eléctricos, no estamos exentos de sufrir inconvenientes inesperados y fallos repentinos, sin embargo, experiencias como las transmitidas por este tipo de artículos, muestran que estas situaciones pueden convertirse en el punto de partida para reevaluar nuestras instalaciones y encontrar alternativas de mejora que nos permitan llevar nuestros equipos a mejores niveles de confiabilidad y seguridad. Dado que las diferentes empresas que integran el sector eléctrico poseen en general equipos de los mismos fabricantes, es importante que este tipo de experiencias sean compartidas, con el fin de que las implementaciones y mejoras que se ponen en marcha en el día a día del mantenimiento y la gestión de los activos, puedan ser aprovechadas al máximo. Dar a conocer este tipo de experiencias, permite evitar fallos en el sistema de potencia y la afectación de los diferentes agentes que forman parte de él. Este artículo es un ejemplo claro de que en muchas ocasiones las mejoras y cambios que se requieren hacer en los equipos y esquemas asociados, son muy sencillos y con un bajo grado de inversión se puede mejorar la confiabilidad y seguridad de los activos. Desde el punto de vista de los fabricantes de equipos para subestaciones y en general de cualquier tipo de industria, ellos están siempre enfocados en la mejora continua de sus productos para garantizar la satisfacción del cliente, y una de las fuentes de información de entrada para este proceso, es la retroalimentación de los usuarios acerca de posibles mejoras y recomendaciones de servicio. Es de gran importancia que se ponga en conocimiento del fabricante este tipo de hallazgos, con el fin de que este pueda tomar las acciones de mejora concernientes en los casos que sean aplicables.

Brikci Fouad y Nasrallah Emile, “Mantenimiento de interruptores de potencia MT y AT”, revista Electric Energy T&D, edición mayo 2006. Mejía Villegas Ingenieros Asociados, “Subestaciones de Alta y Extra Alta Tensión”, segunda edición, 2005. Grupo Nacional de Protecciones y Control, “Guías para el buen ajuste y coordinación de protecciones en el SIN”, Abril 2012. Ramírez Castaño Samuel, “Protección de Sistemas Eléctricos”, primera edición, Universidad Nacional de Colombia, Manizales.

VII. RESEÑA AUTOR Gerardo Guerra García----Ingeniero eléctrico egresado de la Universidad de la Costa (CUC), Colombia. Especialista en mantenimiento de infraestructuras eléctricas en alta tensión por la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (ICAI) de la Universidad Pontificia Comillas, España. En el campo profesional se ha desempeñado en empresas del sector eléctrico como Applus Norcontrol Colombia LTDA, Seringel LTDA, en las áreas de inspecciones eléctricas en subestaciones en todos los niveles de tensión, diagnóstico de sistemas de puesta a tierra y apantallamientos, pruebas de equipos de potencia en alta tensión, pruebas de relés de protección en sistemas de transmisión y distribución. Actualmente se desempeña como asesor de la gerencia de mantenimiento de la Empresa de Energía de Bogotá S.A. E.S.P. en las áreas de mantenimiento de equipos de potencia, mantenimiento y análisis de actuación de equipos de protección. Contacto: gguerra@eeb.com.co

VI. BIBLIOGRAFÍA Pontificia Universidad Comillas, “Especialización en Mantenimiento de Infraestructuras Eléctricas en Alta Tensión, Módulo 4, Tema 2: mantenimiento de interruptores”, Madrid 2012.

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n su búsqueda por identificar diferentes tecnologías que permitan abastecer energía a las zonas no interconectadas –ZNI en Colombia, EPSA – Empresa de Energía de Pacifico S.A, realizó un proyecto piloto en una zona de río a la salida del agua turbinada en la central hidroeléctrica de Salvajina, la cual tiene una capacidad de generación de 280 MW. Este proyecto se hizo con el objetivo de adquirir el conocimiento del desempeño de un sistema híbrido que utiliza una microturbina de río y un sistema fotovoltaico bajo condiciones controladas. La microturbina tiene una capacidad instalada de 5 kW y el sistema de paneles solares una capacidad de 1 kW. Estas fuentes suministrarán energía para alimentar algunas cargas de la casa de máquinas.

In his quest to identify different technologies to supply energy to areas not interconnected -ZNI in Colombia, EPSA - Pacific Power Company SA conducted a pilot project in an area of the river to the output of turbine water the hydroelectric plant Salvajina which has a generating capacity of 280 MW, this in order to acquire knowledge of the performance of a hybrid system that uses a microturbine river and photovoltaic systems under controlled conditions. The microturbine has an installed capacity of 5 kW and solar panel system a capacity of 1 kW. These sources supply energy to power some loads of the powerhouse.

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Sandra Ospina Arango Empresa de Energía del Pacifico S.A Alberto Arias Empresa de Energía del Pacifico S.A Edwin Cuervo Empresa de Energía del Pacifico S.A Carlos Quiceno Empresa de Energía del Pacifico S.A

Palabras Clave

Microturbina de río, generación hibrida, generación distribuida, paneles solares.

Keywords

River microturbine, hybrid generation, distributed generation, solar panels.

I. INTRODUCCIÓN El sistema híbrido, está compuesto por una microturbina de rio de 5 kW y un sistema fotovoltaico de 1 kW, el cual está diseñado para aprovechar la energía cinética de los ríos y la radiación solar con el fin de generar electricidad en zonas aisladas a pequeña escala. La turbina produce electricidad directamente en corriente alterna y no necesita caídas de agua, infraestructuras adicionales, ni grandes gastos de mantenimiento, esto le permite competir con los generadores diesel en un sistema aislado. El hecho de estar especialmente diseñada para minimizar su impacto sobre los ríos y su hábitat la convierte, además, en una tecnología limpia y respetuosa con el medio ambiente. En la primera parte de este artículo se describe cada uno de los componentes del sistema, sus características principales y sus características de operación, después se procede a ilustrar el proceso de instalación y conexionado del sistema hibrido en general y cómo se acopla cada una de las fuentes de generación de acuerdo con las condiciones climáticas del entorno, a continuación se procede a destacar los resultados obtenidos en la operación para finalmente compartir las conclusiones que se obtienen de esta experiencia.

La turbina de 5kW construida por SHP – Smart Hydro Power - está construida alrededor de un robusto sistema de generador de eje horizontal. El diseño de la microturbina se optimizó con el volumen del equipo más pequeño posible que fuera capaz de generar hasta 5 kW con una velocidad del río de alrededor de 2,7 m/s. El anclaje para las instalaciones flotantes se puede lograr con el sistema de anclaje al vacío o mediante la fijación de estructuras existentes.

Figura 1. Microturbina de río4

II. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA HÍBRIDO DE GENERACIÓN La ejecución del proyecto consiste en la implementación de dos sistemas de generación, que utilizan diferentes fuentes de energía como la hídrica y la solar y que además sean complementarios entre sí, a continuación se describen las características de los principales elementos que componen el sistema: A. Microturbina y sus componentes: La microturbina de origen alemán (Fig. 1), está diseñada de forma que no bloquea el flujo de agua en el río, y por lo tanto no representa obstáculo para la migración de peces o sus patrones de desove. Además la turbina puede ser elevada o sumergida en el agua para ajustarse a diferentes condiciones de flujo.3

Tabla 1. Características de la microturbina.4

Figura 2. Curva de potencia del generador4

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1. Controlador microturbina El controlador utilizado fue el Clipper, que protege reguladores de carga y otros dispositivos electrónicos de detección de la tensión de entrada de la turbina y el uso de sus cargas internas, según sea necesario paramantener siempre la tensión de entrada a un valor establecido. El Classic utiliza su salida auxiliar para controlar el controlador y proporcionar un rendimiento óptimo. La carga interna debe ser dimensionada de acuerdo con la turbina que se utiliza para proporcionar frenado adecuado y no sobrecargar la microturbina. Cuando el control deslizante en el lado del controlador se encuentra en la posición de parada de la tensión de entrada (corriente continua o trifásica) se mantiene a cero voltios para proporcionar una frenada de emergencia.

1. Inversor: Se instaló un inversor combinado Steca Xtender de 5kW que tiene funciones de inversor, de cargador de batería, de conmutación y de apoyo de fuentes de corriente alterna externa. Estas funciones pueden controlarse de forma combinada y totalmente automática presentando un excelente aprovechamiento de la energía disponible.6

Figura 3. Equipo controlador Microturbina7

B. Sistema fotovoltaico. El sistema solar fotovoltaico se implementó con una composición de 8 módulos policristalinos de 210 W5 en la terraza del taller electromecánico de la central de salvajina. Esta ubicación nos permite un punto cercano entre la fuente y la carga, lo cual es fundamental para un óptimo desempeño de la tecnología.

Figura 5. Inversor del sistema 5 kW

Figura 4. Instalación de los paneles en sitio.

Figura 6. Banco de baterías de sistema.

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2. Baterías: Se instaló un banco de acumulación de 500 AH a 48 Vdc, compuesto por 24 baterías MSJ 500.

III. PROCESO DE INSTALACIÓN Para el proceso de instalación se identificaron los siguientes requisitos básicos de un río o curso de agua para realizar la instalación de la microturbina: • Profundidad mínima del río: 1,8 metros • Ancho mínimo: 2 metros • Rango de velocidad de la corriente de agua: 1 a 3,5 m/s Se validaron estas características en la región del Valle del Cauca y se definió instalar la microturbina en la salida de la central hidroeléctrica de Salvajina, además esta locación presentaba las siguientes ventajas para el piloto: • La posibilidad de tener un caudal regulado y permanente por la condición de esta central (cumple la función de regular el caudal del rio Cauca). • Vigilancia y monitoreo permanente por parte del personal de seguridad, de operación y mantenimiento de la central. Teniendo definido la Central como punto del piloto, se procedió a identificar el mejor lugar para realizar el conexionado del sistema fotovoltaico, evitando las sombras y obteniendo una distancia cercana a la carga por lo cual se definió el techo del taller mecánico Fig. 4. A continuación se realizó una selección de las cargas aprovechando los elementos del taller electromecánico, definiendo las siguientes:

Figura 7. Microturbina armada y lista para trasladar al rio

Durante el montaje hubo diferentes situaciones a corregir, relacionadas con la posición que se requiere que tenga la microturbina, evitando inclinaciones hacia atrás o los laterales como se presenta en las Fig. 8 y Fig. 9. Una de ellas fue en el ajuste del anclaje inicial.

Figura 8, Inclinación de la microturbina hacia la salida del generador.

• Estufa de dos boquillas (1) • Esmeril (1) • Nevera (1) • Enfriador de agua (1) • Bombillos (10) • Calentador de agua (1) • Extractor (1) Teniendo los sitios definidos, se realizó un plan de montaje de la microturbina, con los posibles sitios de anclaje, distribución del cableado eléctrico y conexiones a las diferentes cargas.

Figura 9. Problemas de estabilidad en la instalación.

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Para corregir esto se realizaron ajustes en el sistema de amarre de la microturbina, obteniendo el equilibrio requerido para su correcta operación, como se muestra en la fig. 10.

Figura10. Vista lateral del funcionamiento actual del anclaje

Teniendo los sistemas de generación instalados se continuó con la disposición del sistema de conversión, almacenamiento y monitoreo, el cual se ubicó en un sitio central que permitía realizar los cambios de configuración requeridos para llevar a cabo todas las pruebas.

Figura 11. Cuarto de control y seguimiento del sistema de generación hibrida

IV. RESULTADOS Y ANÁLISIS. En un periodo de seis meses se realizaron varios ajustes en la configuración del sistema y se obtuvieron diferentes condiciones climáticas que permitieron validar el correcto funcionamiento del sistema hibrido, a continuación se presentan algunos de los resultados del piloto:

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A. Microturbina: A continuación se muestra la generación de energía de la microturbina en los meses de noviembre de 2013 a febrero de 2014:

Figura 12. Energía mensual producida por la microturbina

De la gráfica anterior se resalta que solo en el mes de enero se tuvo operación continua de la microturbina y se obtuvo el mejor registro de energía generada 901 kWh, teniendo este referente a continuación se muestra el detalle de generación diaria en enero de 2014:

Figura 13. energia producida a diario en el mes de enero por la microturbina.

En la gráfica anterior se puede visualizar el día con mayor generación, el 16 de enero, en el que se alcanza un pico de 40,5 kWh, si se tuviera un caudal homogéneo durante todo el mes, igual al obtenido ese día, se tendría una generación total mes de 1257,6 kWh que representa un aumento del 39% al obtenido en dicho mes de operación. La generación diaria de la microturbina depende directamente de la variación en el caudal del río, en nuestro caso dicha velocidad depende del despacho

diario de la planta Salvajina, esta relación se visualiza con un ejemplo de generación diaria, a continuación se presenta el 8 de enero de 2014:

se ve afectada por las condiciones climáticas que se presenten en el lugar, esto produce caídas y picos en la curva de generación diaria del sistema tal como se aprecia en la Fig. 15, en la cual se observa el perfil de generación diaria del sistema en dos días de octubre. Además se destaca que la media de generación del sistema fotovoltaico en un día es aproximado a 5 kWh.

Figura 14. energía producida por la microturbina en 8 de enero de 2014

En la Fig. 14 se pueden apreciar los cambios en la generación de la microturbina de acuerdo con los cambios en el caudal del rio y los picos que se presentan cuando se producen estos cambios. En el piloto los cambios en el caudal del rio, dependen únicamente del número de turbinas despachadas en la Central de Salvajina, esta relación se aprecia en la siguiente tabla de velocidad del río versus número de turbinas despachadas.

Figura 15. Perfiles de generación del sistema fovoltaico

C. Sistema hibrido A continuación se ilustra el comportamiento del sistema hibrido en conjunto en un día de operación:

TABLA II. Relación entre turbinas despachadas de la planta y la velocidad del río.

Comparando la Fig. 14 donde se muestran los tres casos típicos de velocidad del agua y la Fig. 2 que representa la curva de potencia del generador, se encuentra una correcta relación en la generación de la microturbina en relación con la velocidad del río, obteniendo un desempeño adecuado de la tecnología. B. Sistema Fotovoltaico En el sistema solar se tiene una capacidad instalada de 1.6 kWp, la cual varía de acuerdo con la radiación solar que impacta la superficie del módulo, dicha radiación

Figura 16. Generación del sistema hibrido en un día de operación 26/11/13

En este día se obtuvo una generación por parte de la microturbina de 8.827 kWh y en el sistema fotovoltaico 5.6 kWh

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El sistema hibrido se debe diseñar de acuerdo con los requerimientos de la carga y los recursos hídricos y solares que se tengan en el sitio de instalación. Partiendo de un análisis técnico/económico de la implementación de dichas tecnologías o validar la inclusión de otro tipo de tecnologías como la eólica, biomasa que puedan tener un mejor desempeño en el entorno de la implementación.

V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Ambos sistemas de generación operan de forma continua de acuerdo con el recurso solar e hídrico y en el caso que alguno de los dos deje de operar por falla el otro seguirá operando de forma independiente. Los sistemas requieren de un sistema periódico de limpieza de los equipos, en el caso de la turbina se requiere que trimestralmente se retiren las hojas o los residuos que se van asentando y en los paneles de forma semestral realizando limpieza sobre los módulos fotovoltaicos. Los valores de armónicos generados por ambos sistemas están por debajo de los valores límites establecidos por la norma IEEE std 519-92 Se ve una relación de complemento entre los dos sistemas de generación, esto se debe principalmente a que en las épocas de lluvia en el rio se presenta un caudal alto y constante, por otro lado se incrementa el tiempo donde se tiene un cielo nublado lo cual disminuye la generación del sistema fotovoltaico, y en el otro escenario se tiene un sol constante en el transcurso del día, pero de ser permanente en el tiempo se presenta una disminución en los caudales del río. El sistema implementado permite la inclusión de otras fuentes de generación que permitan diversificar la matriz de generación de acuerdo con los recursos disponibles en el sitio donde se va a llevar a cabo la ejecución del proyecto.

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VI. REFERENCIAS [1] 519-1992 - IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems; April 9 1993, 978-0-7381-0915-2 [2] Smart Hydro Power, Micro Hidroeléctrica Cínetica; 2014. [3] http://biod2.files.wordpress.com/2012/12/ shp-detalles-de-turbina-rio-proy-espac3b1a-2013. pdf [4] Micro Hidroeléctrica Cínetica, Brochure 2014, http://www.smart-hydro.de/de/product/turbine.html [5] Ficha tecnica, Yingli Solar YL 210 P-26b / 1495x990 SERIES, 2014. [6] Ficha tecnica, Inversor fotovoltaico STECA http://www.archiexpo.es/prod/steca-elektronik/inversor-fotovoltaico-cadenas-trifasico-instalacion-residencial-74408-1307345.html. [7] Clipper Manual - Midnite Solar, https:// www.yumpu.com/en/document/view/34128315/clipper-manual-midnite-solar

VII. RESEÑA DE AUTORES SANDRA OSPINA Ingeniera eléctricista de la universidad del valle, Magíster de Generación de Energía. Gerente de Proyectos, Calidad e Innovación EPSA ESP ALBEIRO ARIAS Ingeniero electricista, Gerente de Crecimiento y Desarrollo EPSA ESP EDWIN CUERVO Ingeniero electricista de la universidad del Valle, Especialista en sistemas de transmisión y distribución de energía eléctrica Universidad del Valle. Analista de Proyectos e Innovación. EPSA ESP CARLOS QUICENO Biologo Universidad del Valle, estudios Ambientales EPSA ESP

ntre la tercera generación de la energía solar fotovoltaica, las celdas solares sensibilizadas por colorante (DSSC) son una de las opciones de generación solar de más bajo costo por la simplicidad de sus materiales y su proceso de manufactura. Si bien no alcanzan aún la eficiencia de las celdas fotovoltaicas basadas en Silicio, su bajo costo las hace atractivas para analizar su aplicabilidad a soluciones de electrificación en Zonas No Interconectadas. Este artículo presenta su principio de funcionamiento, sus componentes y principales bondades. Posteriormente, muestra el método empleado para la fabricación de un prototipo desarrollado en el proyecto “Análisis del uso de tecnologías de generación solar TiO2 para suministro energético en Zonas No Interconectadas”, beneficiario de la convocatoria 547 de Colciencias. Finalmente, presenta el proceso de evaluación de los prototipos de celdas fabricados y los resultados obtenidos en cuanto a voltaje, corriente, potencia y su dependencia de la irradiancia1.

Among the third generation of PV solar energy, the Dye Sensitized Solar Cells (DSSC) are one of the low cost solar generation options because of simplicity of materials and fabrication process. While not reach PV Si-based cells efficiency yet, low cost makes them attractive for research about its Off-grid Zones supply application. This paper explains basics, components and main advantages. Later, it presents a methodology used for the fabrication of a prototype developed in the project “Analysis of TiO2-based solar generation technology for power supply in Off-grid Zones in Colombia” which is funded by the Colciencias call 547. Finally, results of solar cells prototypes tests are presented, including open circuit voltage, current, power and irradiance dependency.

Este trabajo fue realizado con auspicio del Departamento Administrati-

vo de Ciencia, Tecnología e Innovación (COLCIENCIAS).

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Gianni Pezzotti Escobar PhD. en Ingeniería de Sistemas de Sensores y Aprendizaje Carlos Andrés Alvarez Ingeniero electricista Dayana Meza Terraza Ingeniera de Materiales Daniel Chica Velásquez Ingeniero de Control Johann Carlos Ramírez Ingeniero Físico Eduin Javier García Arbeláez Ingeniero Electricista Mónica Marcela Montoya Ingeniera Electricista

Palabras Clave

Energía solar, celdas solares sensibilizadas por colorante, energías renovables

Keywords

Solar energy, Dye Sensitized Solar Cells, renewable energy.

I. INTRODUCCIÓN La diversidad de la matriz energética de los países cada vez toma más relevancia, por preocupaciones como la confiabilidad y la disminución de emisiones de gases de efecto invernadero. Una de las claves para que se presente esta diversidad es el uso de tecnologías que funcionen a base de energías renovables. En este sentido, se pueden encontrar energías renovables que utilizan recursos hidráulicos, geotérmicos, eólicos, biomasa y solar. En adición, la energía solar es teóricamente la que posee un mayor potencial: toda esta energía se produce al interior del sol por medio de reacciones termonucleares y posteriormente es irradiada al espacio mediante ondas electromagnéticas con una potencia de 3,8 x 1023 kW y de toda esa potencia irradiada a la tierra sólo llega una pequeña parte, equivalente a 1,35 kW/m2[1]. La energía solar tiene un gran número de aplicaciones, puede emplearse para generar electricidad, calor, frio, vapor, iluminación, dependiendo de la tecnología empleada y las necesidades requeridas; estas aplicaciones se evidencian en la Tabla 1. Aplicaciones de la Energía Solar Frio Calor Refrigeración por absorción Calentadores de agua Secadores (Aire) Solar Térmica Purificadores de agua Coción de alimentos Arquitectura bioclimática (Luz natural) Electricidad Calor Concentradores líneales de Fresnel Solar Térmica de Torres Solares Concentración Canáles Parabólicos Estanque solar Disco Parabólico Solar Fotovoltaica Paneles Fotovoltaicos

TABLA I Aplicaciones de la energía solar Tomado de [1]

El estado de la energía solar fotovoltaica radica en las mejoras que deben realizarse en términos de costos, aplicabilidad y sostenibilidad. Es el caso de las celdas solares basadas en cristal de silicio que han reducido sus costos de producción, pero en comparación con las tecnologías de generación de electricidad convencionales a base de combustibles fósiles, siguen siendo todavía poco competitivas.

Los avances se enfocan actualmente en desarrollar celdas solares basadas en láminas delgadas, fabricadas en materiales inorgánicos como el silicio amorfo (a-Si), teluro de cadmio (CdTe) y Cobre-Indio-Galio-Selenio (CIS o CIGS), que han sido desarrollados con total éxito en sustratos de vidrio. Hace dos décadas, las celdas solares sensibilizadas por colorante (DSSC, por sus siglas en inglés) se propusieron como alternativas de bajo costo, en comparación con las celdas solares de silicio amorfo convencionales y las celdas solares de lámina delgada, debido a la simplicidad de los procesos de fabricación, prácticamente en condiciones ambientales de laboratorio. Las celdas solares DSSC se ubican en la categoría de los sistemas de energía solar fotovoltaica de tercera generación.

II. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA ENERGÍA SOLAR Colombia se encuentra ubicada geográficamente en el trópico, además de tener cercanía con la línea del Ecuador; esto hace que el país sea privilegiado en cuanto a los niveles de radiación solar. De hecho existen zonas que poseen niveles interesantes, los cuales podrían ser aprovechados con cualquiera de las aplicaciones que se derivan de la energía solar [2]. En la Tabla II se presentan algunas ventajas y desventajas de esta fuente de energía: Ventajas de la energía solar Buenos resultados en zonas no interconectadas Vida útil superior a 20 años Puede satisfacer necesidades básicas Sustituye el uso de combustible fósiles No produce emisión atmosférica durante su operación Complementa con energía hidráulica en periodos sin lluvias Utiliza un recurso inagotable de energía Facilidad en la operación y mantenimiento Desventajas de la energía solar Alto costo de inversión La energía empleada para la fabricación de paneles fotovoltaicos es superior a la energía entregada durante su vida útil Intermitencia por su dependencia de condiciones climáticas, necesita de sistemas de respaldo TABLA II Ventajas y desventajas de la energía solar Tomado de [2]

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III. CLASIFICACIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA La energía solar fotovoltaica utiliza módulos o paneles fotovoltaicos interconectados entre sí; estos se encargan de convertir la luz solar directamente en electricidad. Los materiales empleados en estos sistemas de captura de radicación solar son los semiconductores, los cuales generan corriente eléctrica continua, gracias al efecto fotoeléctrico, que se produce al momento de capturar la energía radiante en su superficie. Se han desarrollado tres generaciones de celdas solares fotovoltaicas: A. Primera generación Esta generación se caracteriza por utilizar cristales de silicio como su material principal, actualmente es la que predomina en el mercado de energía solar, cubriendo cerca del 85% y su vida útil es de aproximadamente 25 años con una eficiencia cercana al 25,6%[1][3]. Hacen parte de esta generación las siguientes tecnologías: • Celdas cristalinas de Silicio • Celdas monocapa de Galio-Arseniruo (GaAs) • Celdas multicapas de Silicio (concentradoras y no concentradoras) B. Segunda generación Estas celdas se identifican por ser denominadas como de capa o película delgada, además se componen por dos capas semiconductoras. En términos del espesor final de este tipo de celdas es inferior, en comparación con las de primera generación que utilizan cristales de silicio. Los materiales más comunes empleados en este tipo de celdas son el teluro de cadmio (CdTe), el silicio amorfo estabilizado (a-Si), la mezcla cobre-indio-galio-selenio (CIS, CIGS) y el policristal de silicio multicapa (mc-Si). C. Tercera generación Este tipo de tecnologías están en etapa de experimentación a nivel mundial. Se pretende con su desarrollo lograr una mayor eficiencia de conversión eléctrica con un costo menor de producción.

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Estas tecnologías incluyen celdas solares inorgánicas que usan conceptos como puntos y tubos cuánticos y generación múltiple de excitones, que son cuasi-partículas que resisten bajas temperaturas[4]. A continuación se listan las tecnologías que hacen parte de esta generación: • Celdas orgánicas: Son celdas de películas sólidas de estructura amorfa. Cuando la luz es absorbida por el material orgánico y se produce un excitón que permite la separación de los huecos y electrones, y son estos últimos quienes migran a sus respectivos electrodos produciendo un voltaje y una corriente[5]. • Celdas orgánicas Tándem (multicapas): Son celdas solares construidas con materiales de alta eficiencia de Silicio, y tienen componentes como concentradores ópticos[6]. • Celdas de puntos cuánticos: Son celdas cuyo proceso de absorción es alterado de manera que puedan crearse múltiples pares electrón-hueco a partir de un fotón incidente, o alternativamente, donde varios fotones creen un solo par electrón-hueco, con el fin de generar mayor respuesta eléctrica[6]. • Celda ultradelgada de Perovskita: Son celdas basadas en semiconductores orgánicos-inorgánicos con estructura Perovskita (CaTiO3). Estos elementos presentan mayor movilidad eléctrica, aspecto que es importante dado que los electrones y “huecos” pueden moverse más libremente para generar corriente eléctrica, disminuyendo las pérdidas de energía en forma de calor dentro de la celda[7]. • Celdas solares inorgánicas (CZTSSe): Son celdas solares que utilizan cristales semiconductores que cristalizan con estructura tetragonal tipo kesterita[8]. • Celdas DSSC: Son celdas de estructura semi-líquida e híbrida “orgánica-inorgánica” que contienen un electrolito líquido y colorantes sensibilizadores junto con un material semiconductor[9]. A continuación se presenta la de las eficiencias que presentan algunas de las celdas solares que han sido clasificadas previamente, estas medidas fueron

realizadas bajo el espectro global AM1.5 de 1.000 W/ m2 y 25 °C, en cumplimiento con las normas técnicas internacionales IEC 60904-3: 2008, ASTM G-173-03.

solar de Grätzel, nombre dado gracias al trabajo de investigación de Michael Grätzel en 1991[11]. En la elaboración de las celdas DSSC se han utilizado gran variedad de óxidos metálicos mesoporosos nanocristalinos, algunos de ellos son: TiO2, ZnO, SnO2, entre otros. Varios de estos óxidos mostraron resultados prometedores en la conversión de la energía eléctrica, sin embargo, el más utilizado a nivel mundial ha sido el dióxido de titanio debido a ventajas en estabilidad térmica, impermeabilidad a los productos químicos y además es un material de bajo costo y no es tóxico[12].

TABLA III Eficiencias de las celdas solares bajo parámetros de 1000 W/m2 y 25 °C Tomado de [3]

IV. CELDAS SOLARES SENSIBILIZADAS POR COLORANTE DSSC – CELDAS SOLARES DE TIO2 Las celdas solares sensibilizadas por colorante (DSSC - Dye-Sensitized Solar Cell), resultan ser económicamente una alternativa viable en comparación con las celdas de silicio o de estado sólido para la conversión fotovoltaica. En particular, las celdas DSSC están constituidas por un electrodo de material de óxido semiconductor poroso, generalmente dióxido de titanio -TiO2 nanocristalino, recubierto con una monocapa de un compuesto orgánico que actúa como sensibilizador, ya que el TiO2 (entre otros óxidos), es transparente a la luz visible. Esta monocapa, a diferencia del TiO2, es capaz de absorber un rango amplio del espectro solar. En dichas celdas se usa un electrolito que contiene el par iónico redox I-/I3- en un solvente orgánico, que penetra en toda la superficie del electrodo y contacta al fotoelectrodo. Además han alcanzado una eficiencia de conversión eléctrica mayor al 11%[3][10], a un costo muy inferior que otros dispositivos fotovoltaicos de similar eficiencia. A este tipo de dispositivos se le conoce como celda

Las actuales celdas solares sensibilizadas con colorantes logran una eficiencia en la conversión eléctrica de más del 10% a escala de laboratorio y del 8% en pequeños submódulos. Los colorantes han sido una pieza clave en el desarrollo de este tipo de dispositivos, uno de ellos es el rutenio; sin embargo, la escasez de este compuesto y la dificultad que presenta para sintetizarlo han propiciado el interés por el desarrollo de los colorantes orgánicos con el fin de fabricar este tipo de sistemas a gran escala[11].

V. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE LA DSSC La distribución de la celda solar consiste de dos electrodos planos (electrodo compuesto y simple) y un colorante que genera electrones al contacto con la luz. El electrodo simple es básicamente un vidrio eléctricamente conductivo (ej.ITO), y el electrodo compuesto está construido de nanocristales de dióxido de titanio, depositado en el vidrio conductivo, como se evidencia en la Figura 1.

Figura 1. Estructura de la celda solar DSSC Tomado de [9]

Más específicamente, la estructura básica de una DSSC está constituida por dos electrodos en una

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configuración de sándwich. Para el primer electrodo (negativo) se deposita un semiconductor nanocristalino sobre un vidrio conductor transparente, típicamente película de dióxido de titanio, luego el colorante es absorbido químicamente por la película de TiO2 con el fin de sensibilizar el semiconductor. En cuanto al electrodo negativo de la celda solar, se cubre el vidrio conductor transparente con el contra-electrodo, generalmente grafito. Posteriormente, el espacio entre los dos electrodos es llenado con el electrolito y finalmente las celdas son selladas para evitar evaporación de los elementos; la anterior configuración se muestra en la Figura 2[13].

Figura 3. Principio de funcionamiento Tomado de [9]

VI. COMPONENTES DE UNA DSSC

Figura 2. Estructura de una celda DSSC Tomado de [13]

El principio de funcionamiento consiste en que cuando la luz solar incide a través del electrodo simple, el colorante impregnado en el electrodo compuesto absorbe la luz. Cuando una molécula del colorante absorbe la luz, un electrón pasa a tener un estado excitado y puede saltar desde la banda de valencia del colorante a la banda de conducción del TiO2, como se observa en la Figura 3. En el electrodo compuesto, el electrón se difunde desde el TiO2, y luego de fluir por un circuito eléctrico es llevado hacia el electrodo simple compuesto por el vidrio conductor. Después de haber perdido un electrón la molécula del colorante se encuentra oxidada, es decir, tiene un electrón menos que antes. La molécula del colorante recupera su estado inicial cuando el electrón es re-inyectado a través del electrodo simple, de esta manera el proceso se transforma en un ciclo que genera una corriente eléctrica[13].

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A. Foto – Electrodo Una de las principales características de las celdas sensibilizadas por colorante está en el foto-electrodo, el cual se constituye de nano partículas de dióxido de titanio con estructura porosa que contribuye a la absorción del colorante. B. Colorante Las celdas solares sensibilizadas con colorante utilizan el medio de contraste para ampliar la absorción de las longitudes de onda del espectro de luz solar. El que se utilizó por primera vez en la celda de Grätzel fue un complejo de bipiridina rutenio (Ru) con un grupo carboxilo. Este colorante puede absorber de manera eficiente la luz visible en un rango de longitud de onda de hasta 800 nm. Dado que el rutenio es un material costoso, se han desarrollado colorantes que no contengan este material. Sin embargo, los resultados no han superado el desempeño del rutenio para el funcionamiento de las celdas solares[11]. Algunos de los colorantes empleados han sido componentes naturales como mora, frambuesa, entre otros.

C. Electrolito El electrolito determina el potencial del electrodo positivo de la celda. Este componente es indispensable para la transferencia de electrones en el medio. En la mayoría de casos, se utiliza la solución electrolítica compuesta de pares redox debido a su desempeño[9]. D. Contra - electrodo El contra-electrodo desempeña el papel de devolver los electrones que se generan en el foto-electrodo a través del circuito externo, de nuevo al electrolito. Puesto que el electrolito es corrosivo, el contra-electrodo requiere alta resistencia a este efecto. El contra-electrodo en una DSSC puede ser preparado con diferentes materiales y métodos; entre los cuales se pueden encontrar el platino, grafito, carbón activado, carbón negro, nanotubos de carbono, entre otros[13].

Para impregnar sustrato de ITO se usó la técnica de doctor blading, la cual consiste en barrer con el agitador de vidrio la mezcla de dióxido de titanio preparado inicialmente a lo largo de toda la superficie del sustrato de ITO, que en este caso será el ánodo(ver Figura 4 A y Figura 5 B)[14]. Luego estos sustratos impregnados con TiO2 se calientan a una temperatura de 200°C por un intervalo de 20 minutos, con el fin de evaporar el alcohol presente en la solución y dejar las partículas de TiO2 impregnadas en el ITO.

Figura 4. A) Técnica de doctor blading

VII. DESARROLLO EXPERIMENTAL En relación al proyecto de “Análisis del uso de tecnologías de generación solar TiO2 para suministro energético en Zonas No Interconectadas” que es beneficiario de la convocatoria 547 de Colciencias, se realizó un desarrollo experimental de la fabricación de una celda solar sensibilizada por colorante empleando un nuevo método para su fabricación, que se detalla a continuación. Uno de los elementos fundamentales utilizados para el desarrollo experimental es el sustrato de ITO o vidrio de ITO conductivo, este elemento posee una resistencia laminar de entre 90±15 Ω, de medidas 76 mm de largo por 26 mm de ancho y 1,1 mm de espesor, además posee una transmitancia superior al 88%, según ficha técnica del proveedor Gus Industry co., Limited.

Figura 5. B) Película de TiO2 sobre el ITO

Por otra parte, se aplicó el hollín al cátodo actuando como contra electrodo de la celda DSSC. Para esto se usa una vela, sujetando con unas pinzas el ITO y luego hacerlo pasar por la llama que emerge de la vela hasta que el sustrato quede por completo con una capa de hollín. Este proceso se evidencia en la Figura 6.

La pasta de dióxido de titanio, se compone de alcohol etílico y nano partículas de TiO2 con forma cristalina anatasa, de un tamaño aproximada entre 75 y 129 nm. Esta mezcla se dispone en un beaker y luego se agita en ultrasonido por un tiempo de 20 minutos; garantizando que el beaker permanezca tapado para evitar la evaporación del alcohol; con esto se logra una mezcla disuelta y homogénea. Figura 6. Proceso de aplicación del contra electrodo sobre el ITO

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El colorante utilizado en este desarrollo experimental ha sido mora natural, licuada previamente en licuadora industrial y filtrada por medio de papel filtro, con lo que se obtiene un líquido con la mínima cantidad de partículas de la pulpa de mora. La deposición del colorante sobre el cátodo que contiene la mezcla de dióxido de titanio es realizada a través de un gotero, dejando caer por medio de la fuerza de gravedad hasta que el colorante ha impregnado totalmente la pasta de TiO2, permitiendo que la pasta absorba la mora en un intervalo de 15 minutos, el resultado de este proceso se muestra en la Figura 7.

Figura 7. Deposición del colorante sobre el TiO2

Con el colorante depositado sobre el TiO2 y el hollín dispuesto en el cátodo, se procede con la unión de los dos sustratos de ITO. La solución electrolítica, que es la encargada de transportar los electrones en la celda, se compone básicamente de solución de yodo (yodopovidona comercial) y yoduro de potasio (KI). Su preparación consiste en disponer en un beaker 20 mililitros de la solución de yodo en conjunto con 0,8 gramos del yoduro de potasio y luego se hace agitar con el ultrasonido por un intervalo de aproximadamente 20 minutos, con el fin de mezclar los componentes. El electrolito es depositado por el medio de la unión de los dos sustratos de ITO, hasta formar una capa homogénea y uniforme dentro de la celda solar, evitando las burbujas en el interior, con el fin de impedir una temprana degradación y aumentar la vida útil; además es importante el sellado de los lados y extremos de la estructura de la celda, impidiendo de esta manera que se derrame la solución electrolítica; el resultado al final del proceso se muestra en la Figura 8.

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Figura 8. Celda solar DSSC

VIII. EVALUACIÓN DE LA CELDA DSSC Para la evaluación de la celda se utilizaron procedimientos basados en el borrador del estandar: “New standard: test method for current-voltage (i-v) performance measurement of organic photovoltaic (opv) and dye-sensitized solar cell (DSSC)”[15]. El objeto de este documento es caracterizar el comportamiento de las celdas solares orgánicas sensibilizadas por colorante, mediante la medición de la curva de corriente y voltaje de las DSSC. El resultado de la medición de esta curva es observar los parámetros que rigen el desempeño de las celdas, como: corriente máxima, voltaje máximo, voltaje de circuito abierto VOC, corriente de cortocircuito y eficiencia. Para la caracterización de las celdas se utilizaron equipos especializados en mediciones fotovoltaicas, permitiendo desarrollar diferentes pruebas mediante configuraciones y disposiciones pre establecidas para cada celda, obteniendo pruebas de circuito abierto (VOC), prueba de voltaje y corriente (VI) y prueba de carga. A continuación se realiza una breve descripción de los equipos utilizados para la evaluación de las celdas solares fabricadas. A. Keithley modelo 2450 SourceMeter SMU Analizador adecuado para caracterizar semiconductores, dispositivos y materiales en nano escala, electrónica impresa y diferentes dispositivos pequeños de baja potencia. Posee diversos rangos de programación y visualización con potencia máxima de 20W, Tensión de 200V y corriente de 1A. Este equipo permite usar una configuración de 4 puntas, disminuyendo pérdidas debido a la utilización de conductores.

B. Data logger LI-1400 Equipo de medida para cuantificar el nivel de irradiación de una fuente de luz en W/m2; cuenta con dos canales de medida, cada uno puede ser configurado para recopilar datos en rango de [1 segundo-24 horas] mediante diferentes intervalos de muestreo. Posee un sistema de almacenamiento de datos interno, permitiendo exportar los distintos datos configurados en formato de hoja de cálculo.

La curva IV presentada en la Figura 9 muestra una típica respuesta teórica de una celda solar bajo circunstancias de iluminación artificial. El máximo punto de potencia (Pmax) es el máximo producto que se obtiene de la multiplicación del voltaje y la corriente en diferentes instantes de tiempo, en ese punto la salida de potencia de la celda es lo más alto que se puede obtener, este punto se ubica en el codo de la curva[16].

C. Sensor de temperatura Raytek Minitemp MT4 Equipo de medida que permite mediante un rayo infrarrojo la medición de temperatura superficial de múltiples materiales. D. Irradiación artificial Lámpara incandescente con irradiación entre rangos de 300 hasta 1500 W/m2, es incorporado sobre un trípode como soporte y un control de energía independiente, posibilita simular la irradiación natural. Las pruebas realizadas a la celda solar DSSC se presentan a continuación. • Prueba VOC Esta prueba permite caracterizar el comportamiento de la celda ante la exposición de irradiación artificial, utilizando la configuración del equipo SMU 2450 como medidor de tensión. Los resultados obtenidos son valores de tensión de circuito abierto en función del tiempo. Se utiliza un equipo de iluminación artificial configurado con el equipo Data logger LI-1400 para medir valores de irradiancia por metro cuadrado (W/m2) y un equipo para medir los cambios de temperatura durante la prueba. El comportamiento de la celda bajo cambios controlados de irradiación en intervalos de tiempo de aproximadamente 10 minutos permiten caracterizar foto-sensibilidad, temperatura de operación y voltajes de circuito abierto. • Prueba VI Para llevar a cabo esta prueba se utiliza el equipo Keithley SMU 2450 configurado como medidor de corriente. Esta configuración viabiliza la medición del comportamiento de la celda solar bajo condiciones de luz y sombra, obteniendo la curva característica de VI. Esta curva se muestra en la Figura 9.

Figura 9. Curva VI para la caracterización de las celdas PV. Tomado de [16]

IX. RESULTADOS La Figura 10 permite observar el comportamiento de la celda durante la prueba de VOC; se evidencia el voltaje en función del tiempo, bajo efectos de irradiación artificial variable, de aproximadamente 700 W/m2. Los tres picos que se presentan en la curva, se originan debido a la carga y descarga de la celda. En cada pico se pueden identificar tres momentos; el primero cuando se incrementa la irradiación artificial sobre la celda, llegando hasta un valor de Voc de aproximadamente 360 mV, el segundo momento es ocasionado por un estado de saturación presente en la celda y el tercer momento ocurre por un cambio en la irradiación artificial, pasando de 700 W/m2 a un valor de 6 W/m2, logrando la descarga de la celda hasta un valor cercano a 130 mV, para luego seguir con un nuevo ciclo de carga y descarga.

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Isodine y el dióxido de titanio, permite elaborar celdas solares de bajo costo que podrían ser utilizadas para suministro energético en poblaciones de escasos recursos y sin acceso actual a energía eléctrica.

Figura 10. Prueba de voltaje en circuito abierto –Voc

La curva de la Figura 11 presenta el comportamiento obtenido de las mediciones de la prueba VI del prototipo desarrollado en el proyecto.

Figura 11. Curva de caracterización de la celda VI

Se puede apreciar la relación que hay entre el voltaje y la corriente. La curva de color verde se obtiene en ausencia de irradiación artificial. Contrariamente a lo que sucede con la curva azul, donde se muestra el comportamiento de la celda solar en presencia de irradiación, aproximadamente 700 W/m2. Se observa que la potencia máxima entregada por el prototipo de celda desarrollado es de 12,2 µW. Este prototipo se encuentra en su etapa de desarrollo, por lo que optimizando el método de fabricación, automatizando el proceso y provisionando el laboratorio con condiciones más apropiadas de fabricación se prevén mayores valores de potencia máxima y eficiencia.

X. CONCLUSIONES El método de fabricación empleado, al utilizar materia prima orgánica como la mora y productos como

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Las celdas solares sensibilizadas por colorante fabricadas con el método presentado en el artículo, mostró resultados satisfactorios en cuanto a la dependencia con la radiación solar, aumentando su valor de voltaje en un porcentaje cercano al 276,9% respecto a su valor inicial, cuando era expuesta a una irradiancia de aproximadamente 700 W/m2. Un continuado incremento en la preocupación por disminuir el impacto en el medio ambiente y la contribución a una ciudad sostenible, permiten la búsqueda de desarrollos tecnológicos mediante el uso de energías renovables, eficientes y económicas, a partir de recursos inagotables como el sol; esto contribuiría a posicionar este tipo de tecnologías, que usan materias primas no fósiles, en el mercado de energía solar. Los resultados obtenidos con el prototipo desarrollado siguen siendo objeto de estudio. Con la optimización de las mezclas en las capas activas de la celda, el uso de equipos automatizados para su fabricación y condiciones de laboratorio más favorables permitirá obtener mayor potencia en las celdas solares sensibilizadas por colorante desarrolladas en el proyecto. Las celdas solares DSSC no contienen materiales ni componentes tóxicos. Los materiales utilizados son fácilmente separables, lo que permite obtener una ventaja significativa en el reciclaje y reutilización de los componentes.

XI. AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen de manera especial a los Ingenieros Wilson Daniel Giraldo Gómez y Juan Esteban Giraldo Hoyos así como al estudiante de Ingeniería Eléctrica Jerson Builes por sus valiosos aportes al proyecto.

XII. REFERENCIAS [1] KEMA - CENERGÍA, “Plan de Ciencia Tecnología e Innovación para el Desarrollo de la Energía Sustentable en Colombia - Volumen 3 - Informe sobre la Revisión de las Temáticas a Nivel Internacional y Generación de los Mapas de Capacidades.” 30-Dec-2012. [2] KEMA - CENERGÍA, “Plan de Ciencia Tecnología e Innovación para el Desarrollo de la Energía Sustentable en Colombia - Volumen 2: Caracterización y Actualización del Estado de las Temáticas a Nivel Nacional.” 30Dec-2012. [3] M. A. Green, K. Emery, Y. Hishikawa, W. Warta, and E. D. Dunlop, “Solar cell efficiency tables (version 44),” Prog. Photovolt. Res. Appl., vol. 22, no. 7, pp. 701–710, Jul. 2014. [4] S. Wenger, “Strategies to optimizing dye-sensitized solar cells: organic sensitizers, tandem device structures, and numerical device modeling,” ÉCOLE POLYTECHNIQUE FÉDÉRALE DE LAUSANNE, 2010. [5] W. A. C. Coral and S. U. Riveros, “Celdas solares orgánicas, una perspectiva hacia el futuro,” ELEMENTOS, vol. 2, no. 2, 2013. [6] J. Wu, H. A. Becerril, Z. Bao, Z. Liu, Y. Chen, and P. Peumans, “Organic solar cells with solution-processed graphene transparent electrodes,” Appl. Phys. Lett., vol. 92, no. 26, p. 263302, 2008. [7] G. Hodes, “Perovskite-based solar cells,” Science, vol. 342, no. 6156, pp. 317–318, 2013. [8] J. S. O. Villegas, “Desarrollo de celdas solares con estructura Mo/CuInS2/In2S3/ ZnO.” [9] T. Nagata and H. Murkami, “Development of Dye-sensitized solar cells,” ULVAC Tech J, vol. 70, pp. 1–5, 2009.

[10] NREL, Emerging PV, 2015. [Online]. Available: http:// www.nrel.gov/. [11] J. Kawakita, “Trends of research and development of dye-sensitized solar cells,” Sci Technol Trends, vol. 35, p. 70, 2010. [12] K. E. Jasim, “Dye sensitised solar cells-working principles, challenges and opportunities,” Chapter Sol. CellsBook, vol. 2, 2011. [13] E. Stathatos, “Dye Sensitized Solar Cells as an Alternative Approach to the Conventional Photovoltaic Technology Based on Silicon-Recent Developments in the Field and Large Scale Applications,” InTech Athens Greece, p. 471À492, 2011. [14] I.-K. Ding, J. Melas-Kyriazi, N.-L. Cevey-Ha, K. G. Chittibabu, S. M. Zakeeruddin, M. Grätzel, and M. D. McGehee, “Deposition of hole-transport materials in solid-state dye-sensitized solar cells by doctor-blading,” Org. Electron., vol. 11, no. 7, pp. 1217–1222, 2010.

[15] Anderson S. T. Hsu (ITRI) and D. R. Huang (NDHU), “New standard: test method for current-voltage (i-v) performance measurement of organic photovoltaic (OPV) and dye-sensitized solar cell (DSSC).” 15-Aug-2014. [16] Keithley Instruments, inc., “I-V Characterization of Photovoltaic Cells Using the Model 2450 SourceMeter® Source Measure Unit (SMU) Instrument,” 2013.

XIII. RESEÑA AUTORES Gianni Pezzotti Escobar. PhD. en Ingeniería de Sistemas de Sensores y Aprendizaje de la Universidad de Roma. Labora en el Instituto de Cristalografía para el Consejo Nacional de Investigación de Italia. Se desempeñó en el proyecto de investigación como Investigador Principal en el Exterior. gianni.pezzotti@mlib.ic.cnr.it Carlos Andrés Alvarez Alvarez. Ingeniero electricista. Labora en la Corporación Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico para el sector eléctrico, CIDET desde el 2013, desempeñándose actualmente como Profesional Junior en el área Desarrollo Experimental. carlosandres.alvarez@cidet.org.co Dayana Meza Terraza. Ingeniera de Materiales. Magíster en Ingeniería: énfasis. materiales. Línea de Investigación: Celdas Solares Híbridas.

Se desempeña como Microscopista en la Universidad de Antioquia. Participó en el proyecto como asesora nacional en materiales. dayana.meza@udea. edu.co Eduin Javier García Arbeláez. Ingeniero Electricista. Labora en CIDET desde el 2009, desempeñándose actualmente como profesional Senior en el área Aceleración de Innovaciones. eduin.garcia@cidet.org.co Mónica Marcela Montoya. Ingeniera Electricista. Estudiante de Maestría en Ingeniería, Transmisión y Distribución. Labora en CIDET desde el 2009, desempeñándose actualmente como profesional Senior en el área Desarrollo Experimental. monica.montoya@cidet.org.co Daniel Chica Velásquez. Ingeniero de Control, Magíster en Ingeniería y certificado PMP por el Project Management Institute. Labora en CIDET desde el 2013, desempeñándose actualmente como profesional Senior en el área de Desarrollo Experimental. daniel.chica@cidet.org.co Johann Carlos Ramírez Canedo. Ingeniero Físico. Especialista en Formulación y Evaluación de Proyectos. Magíster en Ingeniería Administrativa. Labora en CIDET desde el 2012, desempeñándose actualmente como profesional Senior en el área Desarrollo Experimental. johann.ramirez@ cidet.org.co

n Latinoamérica, las energías renovables presentan un acelerado crecimiento que se sustenta por el fuerte apoyo gubernamental. Lo anterior hace necesario evaluar su impacto en el desarrollo de los sistemas de transmisión eléctrica y en particular sobre las políticas de integración regional con el objetivo de establecer si la visión definida en los planes de expansión de los sistemas eléctricos fortalecerá la integración regional El objetivo de este trabajo consiste en presentar la sinergia entre el desarrollo del potencial energético, en particular las fuentes de energías renovables, y los proyectos de interconexión regional bajo un contexto sustentable.

In Latin America, renewable energy shows rapid growth, due to the strong support of government. In this sense it is necessary to evaluate their impact on the development of power transmission systems and on regional integration policies in order to establish if the defined vision for the expansion plans, of the electrical systems, makes stronger the regional integration. The aim of this paper is to present the synergy between the development of the energy potential, especially renewable energy, and regional interconnection projects within a sustainable context.

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Juan David Molina Castro Ph.D., M.Sc. Systep Ingeniería y Diseños Alejandro Castillo Ramírez M.Sc Eduin Javier García Arbeláez Ing. CIDET Germán Moreno Ospina Ph.D., M.Sc. CONOSER Esteban Velilla Hernández M.Sc. Universidad de Antioquia

Palabras Clave

Interconexiones regionales, energía renovables, escenarios, planeamiento energético

Keywords

regional interconnections renewable energy, scenarios, energy planning

INTRODUCCIÓN Latinoamérica posee abundantes recursos renovables y en los últimos años se ha presentado un fuerte crecimiento en desarrollo de fuentes de energías renovables (FER)[1]. En Latinoamérica, si bien la hidroelectricidad sigue marcando una importante presencia en el desarrollo de dichas fuentes, se observa un aumento en la participación de centrales eólicas, solares, de biomasa y geotérmicas, entre otras. Sin embargo, a pesar de los recursos excedentarios que presenta la región, esto aún no se ha acompañado de un sistema de integración eléctrica regional robusto y consistente en el tiempo[2]. Por otra parte, en la región existen integraciones regionales con experiencias relevantes, pero las coyunturas de mercado, políticas y de desarrollo de infraestructura no han estimulado el fortalecimiento de una red de integración eléctrica regional[3]. Lo anterior hace necesario evaluar su impacto en el desarrollo de los sistemas de transmisión eléctrica y en particular sobre las políticas de integración regional, con el objetivo de establecer si la visión de desarrollo de los planes de expansión fortalecerá la integración regional. El alcance de este trabajo consiste en mostrar la sinergia entre el desarrollo del potencial energético, en particular las fuentes de energías renovables, y los proyectos de interconexión regional bajo un contexto sustentable. Presentado un análisis de escenarios para evaluar e identificar una estrategia “deseable” en la cual las interconexiones regionales sean un medio que aportará al desarrollo de una matriz de energía sustentable en Latinoamérica.

(política energética, capacidad, diversidad de los sistemas eléctricos y potencial energético). Así, se diagnosticó la situación actual (2012) y se realizó un análisis de escenarios para establecer el posible nivel de integración sustentable al 2024. Se evaluó un escenario deseable (cumplimiento de los planes de expansión de generación y transmisión) y un escenario moderado (restricciones en el desarrollo del escenario deseable). A. Diseño de escenarios Se hizo un diagnóstico para determinar el escenario actual y de desarrollo de cada país, basado en los indicadores descritos en 1.2 y se obtuvo un puntaje para cada país. Estos indicadores se construyeron a partir de un juicio de expertos, el cual se basó en la construcción de los indicadores y la asignación de pesos para calificar cada país analizado.

I. METODOLOGÍA DE ANÁLISIS Se desarrolló una metodología que consta de 4 fases: 1) diagnóstico del sistema eléctrico, 2) potencial de generación eléctrica, 3) diseño de escenarios de matriz eléctrica, y 4) análisis de la integración regional sustentable. Se revisaron las leyes o marcos normativos en relación a las energías renovables y los planes de expansión de generación y transmisión que cuentan con interconexiones regionales o con un alto potencial de interconexión (17 países de Centro y Sur América, incluyendo a México). Se realizó un análisis comparativo con base en criterios de sustentabilidad energética e integración regional

Tabla 1. Tipos de escenarios

Se fijó como valor referencia 10% de la participación las FER en la matriz energética de cada país. Dado que se realizó un análisis matricial, se identificaron dos ejes de evaluación: 1) interconexiones regionales, y 2) matriz energética sustentable.

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En donde en el eje 1) cero (0) significa solo una red de transmisión interna y cien (100) un red de transmisión con interconexiones existentes, con un marco normativo robusto y en funcionamiento y con proyectos en desarrollo para fortalecer la interconexión regional. A su vez, en el eje 2) cero (0) es una matriz poco diversa y una política energética enfocada solo al desarrollo interno del sector y cien (100) considera una matriz energética diversa, con participación de las FER y con un fuerte desarrollo de su potencial renovable.

la autarquía y la intensidad energética. A continuación, se describen los indicadores considerados para llevar a cabo el ejercicio prospectivo.

Una vez de realizado el diagnóstico, se hizo un análisis con base en la política actual, la coyuntura político-social y el juicio de expertos para identificar las oportunidades y amenazas que enfrenta cada país en cada uno de los dos ejes de acción considerados en este estudio. Además, identificar las acciones que han llevado a cabo los países para su desarrollo actual en FER y las interconexiones existentes, de manera que se puedan obtener “lecciones aprendidas” que permitan el diseño de una estrategia “deseable” para la integración sustentable (ver Figura 1). Matriz Sustentable

Red local

Red Regional

Matriz Convencional Figura 1. Escenarios y estrategia “deseable”

B. Indicadores El escenario base fue construido a partir de doce (12) indicadores: siete (7) que evaluaron la sustentabilidad del país y cinco (5) la integración. Los indicadores relativos al eje sustentable fueron: la diversidad, la concentración de mercado, la energía generada a partir de FER, la energía generada a partir de térmicas, el nivel de emisiones de CO2, el uso del suelo y el portafolio de incentivos. Mientras que los indicadores concernientes al eje de integración fueron: la sobreinstalación, la filosofía de mercado, las interconexiones,

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Tabla 2. Indicadores para la evaluación de país

II. DIAGNÓSTICO La primera fase de análisis consistió en la caracterización de los países de estudio. En particular, se estableció la participación de las FER en el mercado (año 2012), su marco normativo de desarrollo y la participación esperada o meta de desarrollo de las FER en la matriz de los recursos de energía eléctrica. A. Energías renovables A finales de 2012 Latinoamérica reportó una capacidad instalada con FER de 26 GW (8,2% de la capacidad total instalada de 319 GW) y una generación FER de 86 TWh (6,2% del total de generación de energía eléctrica 1.377 TWh) (ver Figuras 2 y 3).

GWh

País Paraguay Venezuela Bolivia Ecuador Panamá Honduras Uruguay Perú Guatemala Nicaragua El Salvador Argentina Costa Rica Colombia Chile México Brasil

0 66 77 299 318 337 616 681 1,249 1,307 1,512 1,703 1,931 2,713 3,029 7,563 62,540

10%

20%

30%

Biomasa y otros

40%

50%

Geotérmica

60% Hidro

70% Eólica

80% Solar

90%

100%

Otras

Figura 4. Participación FER por tecnología (2012).

En la Tabla 3 se observa que los países han clasificado las FER de acuerdo a su legislación; además, la gran mayoría de ellos ha establecido límites para la hidráulica renovable, así como también metas para el desarrollo de FER (Figura 5).

Figura 5. Metas participación FER en Latinoamérica Figura 2. Capacidad instalada con FER en Latinoamérica (2012).

Figura 3. Energía generada con FER en Latinoamérica (2012).

En la Figura 4 se muestra la participación de las FER por tipo de tecnología donde se destaca el aporte de la geotermia en los países de Centroamérica, y la biomasa y recursos hídricos.

Tabla 3. Tipos de FER en Latinoamérica

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El análisis comparativo muestra que, bajo un contexto normativo y de matriz sustentable, el límite para considerar o no los proyectos de hidroelectricidad como energía renovable (criterio variable en los países analizados) influiría significativamente en el desarrollo de la integración regional. B. Sistemas de transmisión Los sistemas de transmisión en Latinoamérica, mayoritariamente son estatales y se planifican de forma centralizada (Tabla 4).

Tabla 4. Características del sistema de transmisión en Latinoamérica

En cuanto a la remuneración de la transmisión se utiliza la metodología de costo de reposición optimizado o Valor de Reposición a Nuevo (VRN). Ahora, respecto a la asignación del costo de la transmisión a los clientes, se identifican principalmente dos metodologías: 1) la estampilla (igual pago independiente de la ubicación del cliente en la red y en proporción generalmente del consumo), y 2) nodal (en función de la ubicación y con base en métricas tales como la distancia o uso esperado de la red). Por otra parte, es de interés establecer el nivel de integración en la región. A la fecha se cuenta con más de 4.388 km de línea para la integración de los mercados regionales y con una capacidad de transferencia que supera los 15.567 MVA. (ver Tabla 5).

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kV 500 400 230 138 115

km 1,335 314 2,618 86 25

MVA 10,976 340 3,420 566 265

Tabla 5. Características del sistema de transmisión en Latinoamérica

Hoy existen 42 interconexiones en la región y la mayoría de ellas se encuentra operando. Su mercado es diverso, generalmente son redes de contingencia,

aunque algunas pueden representar una oportunidad o un sistema interconectado bilateral o de algún conjunto de países, como en el caso del SIEPAC o el CAN (Tabla 5).

III. ESCENARIOS

Una vez establecidos las capacidades instaladas, interconexiones, filosofías de mercado, metas de FER y políticas energéticas, entre otras variables de los 17 países a enero del 2013, se procedió a evaluar los 12 indicadores ilustrados en la sección 1.2, con el fin de obtener un escenario base o de referencia (Figura 6).

Tabla 6. Interconexiones regionales en Latinoamérica

En el escenario base (Figura 6) se observa que varios de los países de centro América están en el cuadrante de diversidad liderados por Costa Rica, lo cual se debe principalmente a la diversidad de energías renovables en sus canastas; de igual manera se observa que sólo Brasil se ubica en el cuadrante de integración sustentable.

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involucrando cada vez más diversidad en la canasta energética, lo cual se refleja en el comportamiento presentado en la Figura 8.

Figura 6. Escenario base

Es de resaltar que este escenario consideró los porcentajes definidos en la Tabla 3 para la energía renovable hídrica. En caso de no involucrar estos límites, se tendría un escenario en donde toda la generación hídrica sería FER, Figura 7. De esta manera, la mayoría de países se ubicarían en el cuadrante de diversidad, y solo 2 países estarían en el cuadrante de integración sustentable (Brasil y Paraguay), observándose de esta manera que un pequeño cambio en la regulación de cada país puede marcar una diferencia considerable en estos tipos de indicadores.

Figura 8. Escenario deseable

Sin embargo, el escenario deseable es un escenario ideal, en el cual todo lo que está previsto se cumple a cabalidad, lo cual en la realidad no sería fácil de obtener, dándose casos en los cuales algunos proyectos no estarían construidos para el año 2024; por esta razón se consideró un escenario moderado, en el cual se involucró posibles restricciones que harían que no todos los proyectos se cumplieran a su fecha. En la Figura 9 se presentan los resultados de considerar el escenario moderado, observándose que no todos los países estarán en el cuadrante de integración sustentable como sí ocurrió con el escenario deseable. Sin embargo se observa que en el cuadrante de integración sustentable estarán los países que poseen mayores interconexiones, una canasta energética diversa y un mercado consolidado. Es de resaltar que México tiene estas cualidades, sin embargo posee mucha energía térmica, y por tanto su contaminación es mayor.

Figura 7. Escenario FER

En el caso ideal de que se lograra cumplir todos los proyectos incluidos en los planes de expansión de los países al año 2024 (escenario deseable), los países tenderían hacia el cuadrante de integración sustentable, Figura 8. Esto se debe principalmente a que los países, además de fortalecer la infraestructura actual y aumentar las interconexiones, están

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Figura 9. Escenario moderado

IV. CONCLUSIONES Latinoamérica cuenta con un sistema eléctrico diverso, con interconexiones focalizadas y con un mercado en operación subregional que necesita fortalecerse. En general, se observa que los países tienden hacia un desarrollo de sustentabilidad y luego hacia la interconexión regional. Lo anterior dado que las políticas implementadas priorizan la diversidad energética, la disminución en el uso de recursos fósiles y el mayor uso de las fuentes de energías renovables las cuales presentan un alto potencial de desarrollo en la región. La integración energética en Centro y Sur América ocurrirá en la medida en que se fortalezcan las interconexiones subregionales, tal y como se plantea en la actualidad, no solo en aspectos técnicos-económicos sino también con el diseño de mecanismos que promuevan la eficiencia, la equidad y la cooperación entre las partes. A su vez, se requiere articular los esfuerzos que realizan las distintas instituciones y organizaciones que promueven la integración regional con el propósito de diseñar una propuesta conjunta que permita acelerar el proceso de la integración regional en Latinoamérica. Los mecanismos que incentiven la inversión requerida en infraestructura para integrar no sólo los proyectos de energías renovables sino también aquellos que estimulen y viabilicen las interconexiones regionales, deberán considerar la coyuntura política y social. Estas aportan elementos que influyen cada vez más en la ejecución deseable de los proyectos de infraestructura y pueden limitar aún más el desarrollo armonioso de una integración regional bajo un contexto sustentable.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] Colciencias 547, “Interconexiones regionales para el desarrollo de una matriz sustentable en Latinoamérica. Medellín.” 2014.

[2] B. Ruchansky, “Integración eléctrica en América Latina: antecedentes, realidades y caminos por recorrer,” 2013. [3] CAF, “Nuevas oportunidades de interconexión eléctrica en américa latina.” 2012. L. V. Sbertoli, “Energy Market Integration in the Mercosur,” Power Engineering Review, IEEE, vol. 17, pp. 6-10, 1997. [4] U. N. D. P. (UNDP), “Estudio para Análisis de Prefactibilidad Técnico Económica de Interconexión Eléctrica entre Bolivia, Chile, Colombia, Ecuador y Perú,” Santiago2010. [5] PJM, “PJM Regional Transmission Expansion Plan,” Pennsylvania, New Jersey and Maryland, www.pjm. com2009. [6] J. D. Molina and H. Rudnick, “Expansión de la red para la integración de ERNC: ¿Oportunidades para América Latina?,” in The 9th Latin-American Congress on Electricity Generation and Transmission - clagtee 2011 mar del plata, argentina, 2011.

ste artículo explora ideas y conceptos tecnológicos clave de autores de ciencia ficción de diferentes épocas y la relevancia que tuvieron sus ideas en desarrollos tecnológicos futuros. Se plantean algunas técnicas para que el lector o lectora desarrolle conceptos propios combinando imaginación con ciencia y poder así generar un flujo de ideas radicales como fuente para la innovación tecnológica.

This paper explores ideas and technological concepts of science fiction authors from different eras and the relevance of their ideas in future technological developments. Some techniques are proposed for the reader to develop his own concepts combining imagination with science in order to generate a flow of radical ideas as a source for technological innovation.

Diego Fernando Galeano Montoya Ingeniero mecánico Profesional Senior de Aceleración de Innovaciones CIDET

Palabras Clave

Ciencia, ficción, desafíos, tecnología, imaginación.

Keywords

science, fiction, challenges, technology, imagination.

I. GLOSARIO Ciencia ficción: Género de obras literarias o cinematográficas, cuyo contenido se basa en hipotéticos logros científicos y técnicos del futuro. Teleportación: proceso de mover objetos o partículas de un lugar a otro instantáneamente. TRIZ: metodología para el desarrollo de tecnologías de siguiente generación a través de la aplicación de patrones de evolución tecnológica y principios inventivos. Agujero de gusano: conocido como puente de Einstein-Rose, consiste en un atajo a través del espacio y el tiempo, descrita en las ecuaciones de la relatividad general. Entropía: Magnitud termodinámica que mide la parte no utilizable de la energía contenida en un sistema. Medida del desorden de un sistema.

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II. INTRODUCCIÓN A lo largo de los siglos la humanidad ha presenciado el surgimiento de descubrimientos, inventos e innovaciones que han modificado radicalmente la cultura, la sociedad y los negocios. Estos desarrollos se han visto acompañados de movimientos artísticos y literarios en culturas robustas. La antigua Grecia, considerada como la base de la civilización occidental, se caracterizó por adelantos tecnológicos relacionados con una amplia variedad de dispositivos mecánicos y formas de aprovechamiento de la energía, tales como los molinos de agua y máquinas experimentales impulsadas por vapor. Los griegos fueron también grandes artistas y sobresalieron con obras literarias mitológicas [1]. El antiguo Egipto fue ejemplo del surgimiento y evolución de grandes movimientos artísticos y tecnológicos. Fue una civilización rica en historias y narrativas. Sus formas de escritura con jeroglíficos son consideradas como un gran avance tecnológico y sus técnicas de construcción de templos y pirámides aún son reconocidas como proezas tecnológicas [2]. La transición de la edad media a la era moderna tuvo como referente el surgimiento y expansión del Renacimiento Europeo, periodo en el cual se crearon

obras maestras en arte, literatura y filosofía, así como avances en ciencia e ingeniería. Leonardo da Vinci1, uno de los máximos exponentes del Renacimiento italiano, realizó diseños conceptuales detallados de máquinas voladoras, vehículos, prototipos de robots y concentradores solares [3]. En siglos más recientes, la humanidad experimentó uno de los cambios más radicales en materia económica y tecnológica con el desarrollo de la era industrial, y posteriormente la era de la información y el conocimiento, las cuales no fueron ajenas a movimientos artísticos y literarios, representados por un género conocido como ciencia ficción. A diferencia de tiempos antiguos, el tema central ya no se basa sólo en mitologías, sino en principios científicos y tecnologías reales o hipotéticas proyectadas en un futuro distante, abriendo un mundo de posibilidades para la exploración y disfrute de los lectores. En las siguientes secciones se relacionan ideas y conceptos de autores de ciencia ficción y su influencia para inspirar desarrollos tecnológicos futuros, y se propondrán técnicas de ideación que combinan imaginación, situaciones hipotéticas, técnicas creativas y principios científicos para ayudar a generar nuevos conceptos.

III. PIONEROS DE LA CIENCIA FICCIÓN Un aspecto sobresaliente en el estudio del origen de ciertos adelantos tecnológicos, es el hecho de que un conjunto de ideas propuestas en libros de ciencia ficción se han vuelto realidad años o décadas después de ser publicados. Genrich Altshuller 2, autor de ciencia ficción e inventor de metodologías de creatividad tecnológica (TRIZ), compiló una tabla mostrando el número de ideas de propuestas por 3 escritores pioneros de ciencia ficción [4].

TABLA I Autores e ideas de ciencia ficción. 1

Leonardo da Vinci (Vinci, abril 15 de 1452 – Amboise, mayo 2 de 1519) renacentista italiano, pintor, anatomista, arquitecto, artista, botánico, científico, escritor, escultor, filósofo, ingeniero, inventor, músico, poeta y urbanista. 2 Genrich Altshuller (Tashkent, Octubre 15 de 1926 - Petrozavodsk, Septiembre 24 de 1998) ingeniero, inventor y escritor soviético, fue el creador de la metodología de solución de problemas de inventiva TRIZ.

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Estos porcentajes muestran que un número considerable de ideas que se han hecho realidad o tienen el potencial de impactar en desarrollos futuros. Si bien se desconoce el número de ingenieros, científicos o inventores que materializaron éstas ideas a través de la lectura de libros de ciencias ficción, es importante resaltar el poder de concebir conceptos que combinen procesos analíticos (ciencia) con procesos creativos (ficción) y la posibilidad subyacente de que tengan factibilidad técnica. Julio Verne3 planteó en su novela “De la Tierra a la Luna” [5] varios conceptos que encontraron aplicabilidad en la ciencia de los viajes espaciales con cohetes, en relación al tipo de propulsión posible a usar para alcanzar una órbita cercana a la luna, y materiales con propiedades específicas para una cápsula espacial, como es el caso del aluminio [6]. Sin embargo, un conjunto de conceptos no tuvieron aplicabilidad por errores técnicos propios del entendimiento científico y los avances tecnológicos de la época. Verne planteó también conceptos interesantes referentes a la exploración de los océanos en “20 mil leguas de viaje submarino” [7] a través de los viajes del capitán Nemo a bordo del Nautilus, un submarino propulsado por electricidad y dotado de equipos y propiedades de exploración y maniobra descritos de manera bastante precisa para la época desde el punto de vista técnico. Por ejemplo, la descripción del uso de un submarino con doble casco fue patentada 30 años después por el ingeniero francés Leboeux. La idea de proveer energía eléctrica al submarino a través del diferencial de temperatura del agua de la superficie y el agua de las profundidades, fue citada como base de inspiración por uno de los diseñadores de una central termoeléctrica. Por su parte, el autor H. G. Wells4 planteó una de las posibilidades tecnológicas más inquietantes: el viaje a través del espacio-tiempo en su novela “La Máquina del Tiempo” [8]. Aunque las aplicaciones reales de este tipo de

máquina están lejos de ser comprendidas en su totalidad por la ciencia contemporánea y ser desarrolladas con la tecnología actual, científicos como Carl Sagan5 han planteado escenarios plausibles de viaje interestelar con la ayuda de fenómenos astronómicos conocidos como agujeros de gusano en su libro “Contacto” [9]. En esta historia de ciencia ficción, la humanidad logra por primera vez construir una máquina capaz de viajar a una estrella vecina en pocos minutos, gracias a una tecnología que permite crear de manera artificial un atajo en el espacio-tiempo. En años recientes, la investigación y la ciencia han empezado a confirmar hipótesis relacionadas a este tipo de viaje mediante experimentos de laboratorio exitosos de teleportación cuántica de información, fotones, ondas de luz y energía [10], [11], [12], [13]. Otro científico que incursionó en obras de ciencia ficción fue Arthur C. Clarke6, cuya obra más sobresaliente fue “2001, una odisea del espacio” [14]. En esta novela se describe una inteligencia artificial avanzada a través de la computadora HAL 9000, encargada del control y mantenimiento de la nave espacial Discovery One. Algunas de las capacidades de HAL son sostener una conversación coherente con humanos, reconocimiento del habla y comandos de voz, jugar ajedrez, lectura de labios, razonamiento e interpretación de emociones. En la actualidad, uno de los desarrollos que más se aproxima a la descripción de HAL es Watson de IBM [15]. Se trata de una computadora con tecnología cognitiva, dotada con inteligencia artificial capaz de procesar preguntas para formular hipótesis y evaluar la interrelación de datos dispersos. Posee la capacidad de aprendizaje dinámico gracias a la realimentación proporcionada por sus usuarios y, al igual que HAL, puede entender el lenguaje natural. En el cuento “La última pregunta” [16] del autor Isaac Asimov 7, se describe también una computadora de inteligencia avanzada, llamada Multivac.

3 Jules Gabriel Verne, (Nantes, 8 de febrero de 1828-Amiens, 24 de marzo de 1905) escritor, poeta y dramaturgo francés célebre por sus novelas de aventuras y por su profunda influencia en el género literario de la ciencia ficción. 4 Herbert George Wells, (Bromley, 21 de septiembre de 1866 — Londres, 13 de agosto de 1946) escritor, novelista, historiador y filósofo británico. Considerado junto a Julio Verne uno de los precursores de la ciencia ficción. 5 Carl Edward Sagan, (Nueva York, 9 de noviembre de 1934 – Seattle, 20 de diciembre de 1996)

fue un astrónomo, astrofísico, cosmólogo, escritor y divulgador científico estadounidense. 6 Arthur Charles Clarke, (Minehead, 16 de diciembre de 1917 - Colombo, Sri Lanka, 19 de marzo de 2008) fue un escritor y científico británico. Autor de obras de divulgación científica y de ciencia ficción 7 Isaac Asimov (Petróvichi, 2 de enero de 1920 - Nueva York, 6 de abril de 1992) fue un escritor y bioquímico de origen ruso, nacionalizado. estadounidense, conocido por ser un prolífico autor de obras de ciencia ficción, historia y divulgación científica.

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Con la ayuda de esta computadora, la humanidad logra reemplazar los combustibles fósiles y nucleares con una estación de un kilómetro y medio de diámetro ubicada en una órbita alrededor de la tierra, capaz de almacenar, modificar y utilizar la energía del Sol en todo el planeta. Previendo la extinción del Sol y por consiguiente la fuente de energía de la Tierra, los asistentes humanos de Multivac le formularon la siguiente pregunta: ¿Cómo puede disminuirse masivamente la cantidad neta de entropía del universo? A lo largo de sucesivas versiones más evolucionadas de la Multivac, la computadora respondería siempre lo mismo: “datos insuficientes para respuesta esclarecedora”. Sin embargo, al final de la historia y en su última versión, Multivac aprende cómo revertir la dirección de la entropía. Este tipo de preguntas son particularmente útiles en etapas de ideación cuando se trata de proponer conceptos radicales para desarrollo potencial de tecnologías futuras, como se describe en la siguiente sección.

IV. IDEACIÓN: COMBINANDO FICCIÓN Y CIENCIA En la sección anterior, se hizo una revisión de algunas ideas y aplicaciones hipotéticas de tecnologías de obras de ciencia ficción que se hicieron realidad años o décadas después. En esta sección se proponen técnicas de ideación y detonantes para el pensamiento creativo, con el objetivo de proponer conceptos radicales combinando ficción con técnicas analíticas. El propósito es obtener una buena base de alternativas para explorar situaciones que demanden soluciones a desafíos tecnológicos. Es importante aclarar que la factibilidad de algunas ideas puede ser baja o incluso nula, sin embargo el énfasis con estas técnicas es generar primero escenarios diferentes de tendencias conocidas o predecibles y ejercitar la imaginación y tener una fuente poderosa de inspiración. En etapas posteriores de filtrado y selección de ideas, se pueden realizar ejercicios de vigilancia tecnológica y hacer diagnósticos de capacidades para evaluar si la empresa, el grupo de investigación u otro actor del ecosistema de ciencia, tecnología e innovación poseen los recursos y habilidades necesarias para ejecutar proyectos que materialicen exitosamente las mejores soluciones tecnológicas.

Para comenzar con la ideación, se propone construir una historia corta de ciencia ficción, ya sea a nivel individual o grupal. En muchas historias de ciencia ficción, los eventos tienen lugar en un planeta diferente a la tierra. En este escenario, se plantearían preguntas relacionadas a cómo serían las condiciones de clima y la temperatura, las propiedades cambiantes de la atmósfera, cómo sería diferente la topografía del terreno y qué implicaciones tendría la falta de gravedad, o el exceso de ésta. El desarrollo del concepto giraría en torno a cómo una tecnología o producto operaría en un conjunto de condiciones cambiantes hipotéticas y llevarlas al extremo. En este escenario se incluiría también a las personas que interactúan con la tecnología, de manera que se generen alternativas de soluciones relacionadas a la protección y la seguridad, propiedades de materiales diseñadas para operar en ambientes severos, la forma de transportarse y comunicarse, etc. Para profundizar en la exploración de situaciones inusuales se puede recurrir al operador STC de la metodología de creatividad tecnológica TRIZ (Tamaño, Tiempo, Costo, por sus siglas en inglés) [17] Esta técnica plantea una serie de preguntas analizando extremos opuestos por separado, usando como referencia un objeto o parte de éste en una situación o problemática dada. Con una serie de preguntas se pretende generar y analizar los efectos y consecuencias de los cambios en el objeto o proceso expandiendo la imaginación desde diferentes puntos de vista. El objetivo del operador STC es tratar de romper la inercia mental, más que responder de manera directa y lógica las preguntas. Tamaño a) Imagine cambiar las dimensiones de un objeto de sus valores actuales hasta cero. ¿Se puede resolver este problema? b) Imagine cambiar las dimensiones de un objeto de sus valores actuales hasta infinito. Se puede resolver éste problema? Tiempo a) Imagine cambiar el tiempo de un proceso (o la velocidad de un objeto) de su valor actual a cero. ¿Se puede resolver este problema? b) Imagine cambiar el tiempo de un proceso (o la velocidad de un objeto) de su valor actual hasta infinito. ¿Se puede resolver este problema?

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Costo a) Imagine cambiar el costo de un objeto o proceso, de su valor actual a cero. ¿Se puede resolver este problema? b) Imagine cambiar el costo de un objeto o proceso, de su valor actual hasta infinito. ¿Se puede resolver este problema? Para complementar la creatividad y la ficción con

procesos analíticos, se identifican las funciones que el objeto o proceso debe desempeñar, e identificar posibles medios de realizarlas a través de tecnologías conocidas pero poco exploradas o emergentes, teniendo en cuenta el estado de la materia: sólido, líquido o gas, o si se trata de un campo de energía, como se indica en la tabla II [18].

TABLA II Medios, funciones y estados de un objeto o sistema tecnológico

Finalmente, se puede recurrir a una técnica de formulación de contradicciones físicas [19], la cual consiste en seleccionar un parámetro o variable de un objeto o sistema y contrastar 2 valores opuestos de dicha variable. Por ejemplo, se puede requerir que un objeto esté frío y caliente, ausente y presente, rápido y lento, pesado y liviano, etc. En general, se confrontan 2 valores opuestos de una propiedad: “A” y anti-“A”, y se plantean las siguientes preguntas: • ¿Es necesario que las propiedades “A” y anti-“A” se presenten al mismo tiempo?

(“A” en el espacio s1 y anti-“A” en el espacio s2), o en estructura (“A” en las partes y anti-“A” en el todo). El análisis se puede completar generando conceptos con ayuda de los 40 principios inventivos de la metodología TRIZ. Los principios son sugerencias genéricas para aplicar una acción al, o dentro de, un sistema tecnológico para resolver contradicciones o conflictos del sistema [20]. Existen en la actualidad sitios web con el listado completo de los 40 principios y ejemplos asociados de cada uno [21]. Algunos de los principios inventivos más populares en la solución de problemas inventivos son:

• ¿Es necesario que las propiedades “A” y anti-“A” se presenten en las partes y en el todo?

Principio 1: Segmentación a) Divida un objeto en partes independientes b) Haga el objeto fácilmente desarmable c) Incremente el grado de fragmentación o segmentación

Para explorar posibles soluciones, las propiedades “A” y anti-“A” se pueden separan en el tiempo (“A” en el tiempo t1 y anti-“A” en el tiempo t2), en el espacio

Principio 2: Extracción a) Extraiga la parte o propiedad que “estorba” del objeto

• ¿Es necesario que las propiedades “A” y anti-“A” se presenten en el mismo espacio?

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b) Extraiga sólo la parte o propiedad necesaria del objeto Principio 5: Consolidación a) Consolide en el espacio objetos homogéneos para operaciones contiguas b) Consolide en tiempo operaciones homogéneas o contiguas Principio 6: Universalidad a) Si se tienen dos objetos que desempeñan funciones diferentes, configure un único objeto capaz de desempeñar las dos funciones Principio 13: Hacerlo a la inversa a) En lugar de la acción directa dictada por el problema, implemente una acción opuesta (p. ej. enfriar en lugar de calentar) b) Haga estática la parte móvil del objeto y la parte estática móvil c) Voltee un objeto al revés Principio 15: Dinamismo a) Altere las características de un objeto para proveer óptimo desempeño en cada etapa de operación b) Si un objeto es inmóvil, hágalo móvil. Hágalo intercambiable c) Divida un objeto en elementos capaces de cambiar su posición relativa entre sí Genrich Altshuller, brinda un claro ejemplo de cómo plantear un desafío a través de una situación ficticia, con una analogía en la que plantea qué pasaría si nuestros antepasados se encontraran con el equivalente de un reto de innovación [22]: “Hay 500 bestias. No todas ellas son leones. Algunas de ellas, a veces, se transforman en serpientes, algunas en gorriones, y otras en algo irreconocible. ¿Correr al lago? Pero hay cientos de lagos con muchos obstáculos en todas las direcciones. Y además, la naturaleza del lago puede ser muy compleja, a veces se vuelven poco profundos, y a veces se mueven. Al mismo tiempo, las bestias que cambian de forma se pueden convertir en cocodrilos, y el lago no es problema para ellos. Los árboles… cambian de altura justo frente a tus ojos, volviéndose pigmeos o árboles gigantes. Además hay algo volando

en el aire, águilas o estorninos. Nadie sabe qué hay detrás de ésta o aquella colina, y. ¿qué hay detrás de este arbusto? Esta es una situación muy difícil. Sin embargo, no hay afán. Puedo analizar esta situación durante los próximos cinco años.” La combinación de técnicas de ficción y ciencia proveen un marco de trabajo profundo para posterior análisis y desarrollo de conceptos. Al expandir la imaginación, se abre un mundo de posibilidades de nuevas conexiones y combinaciones. Por su parte, los métodos analíticos proporcionan contexto y plantean restricciones que enfocan el proceso de ideación y permiten evaluar la factibilidad futura de soluciones tecnológicas. De esta forma se garantiza un flujo de ideas potenciales como fuente para la innovación.

V. CONCLUSIONES La innovación es 1% de inspiración y 99% de transpiración8. Este artículo contribuye a la fase de inspiración planteando áreas de exploración a través del estudio de la ciencia ficción como fuente para la innovación y desarrollo de nuevos conceptos, combinando imaginación y técnicas analíticas. La factibilidad de ideas y conceptos propuestos por autores de ciencia ficción a lo largo del tiempo ha sido muy atractiva y merece la pena considerarla en procesos de ideación ante desafíos tecnológicos, y explorar alternativas diferentes a tendencias conocidas o predecibles. Se motiva a los lectores a fortalecer la imaginación aplicada a través de la construcción de historias de ciencia ficción relacionada a desafíos tecnológicos y de innovación que enfrentan las empresas. La refinación de las ideas y su grado de factibilidad se puede establecer a través de la vigilancia tecnológica y técnicas analíticas que tengan en cuenta principios inventivos y efectos científicos, para determinar así las áreas más potenciales de desarrollo de la solución. “Todo lo que una persona puede imaginar, otras podrán hacerlo realidad.” - Julio Verne 8La frase original atribuida a Thomas Alba Edison es: “El genio es uno por ciento de inspiración y un noventa y nueve por ciento de transpiración.”

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VI. REFERENCIAS [1] D. Fernández, “Breve Historia de la Antigua Grecia”. Nowtilus, 2007. [2] L. Gonzáles, “Todo lo que debe saber sobre el Antiguo Egipto”. Nowtilus, 2011. [3] Susaeta Publishing, “Atlas ilustrado de los robots de Leonardo”. Susaeta Ediciones, S.A. 2011.

[14] A. Clarke, “2001: Una odisea espacial”. Debolsillo; Tra edition, 2004. [15] IBM Watson, “World of Watson” [En línea]. Disponible: http://www.ibm.com/smarterplanet/us/ en/ibmwatson/ [16] I. Asimov, “The Last Question”. Science Fiction Quarterly. Noviembre, 1956.

[4] G. Altshuller, y V. Zhuravlyova, “Ballad of the Stars: Stories of Science Fiction, Ultraimagination and TRIZ”.Worcester:Technical Innovation Center,Inc.,2005.

[17] V. Kraev. “Kraev’s Korner: Overcoming Mental Inertia - Lesson 11.” [En Línea]. Disponible: <http://www.metodolog.ru/triz-journal/archives/2007/08/05/index.html

[5] J. Verne, “De la Tierra a la Luna”. Clásicos Juveniles. Grupo Editorial Tomo, 2008.

[18] Product Inspiration, [En Línea]. Disponible: http://www.productioninspiration.com/

[6] Encyclopedia Astronautica, “Jules Verne Moon Gun”. [En línea]. Disponible: http://www.astronautix.com/lvs/julongun.htm

[19] V. Fey, y E. Rivin, “Innovation on Demand. New product development using TRIZ”. New York: Cambridge University Press, 2006.

[7] J. Verne, “Veinte mil leguas de viaje submarino”. Anaya editores, 2005.

[20] G. Altshuller, “40 Principles: TRIZ keys to technical innovation”. Worcester: Technical Innovation Center, Inc, 1997.

[8] H. G. Wells, y P. Sánchez, “La Máquina del Tiempo”. Andres Bello editorial, 2009. [9] 1986.

C. Sagan, “Contacto”. Lectorum Pubns Inc (J),

[10] MIT Technology Review, “Physicist Discovers How to Teleport Energy” [En línea]. Disponible: http://www.technologyreview.com/view/417362/ physicist-discovers-how-to-teleport-energy/ [11] R. Boyle, “Researchers achieve quantum teleportation over 10 miles of empty space”. Popular Science (2010, 19 de mayo) [En línea]. Disponible:http://www.popsci.com/science/article/2010-05/researchers-achieve-quantum-teleportation-over-10-miles [12] D. Nosowitz, “Chinese physicists teleport photons over 100 kilometers”. Popular Science (2012, 11 de mayo) [En línea]. Disponible: http:// www.popsci.com/science/article/2012-05/chinese-physicists-teleport-protons-over-100-kilometers [13] MIT Technology Review, “First Teleportation from One Macroscopic Object to Another”, [En línea]. Disponible: http://www.technologyreview.com/ view/507531/first-teleportation-from-one-macroscopic-object-to-another/

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[21] http://www.triz40.com/aff_Principles_TRIZ. php [22] G. Altshuller, “The Innovation Algorithm. TRIZ, systematic innovation and technical creativity”. Worcester: Technical Innovation Center, Inc., 2000.

VII. RESEÑA AUTOR(ES) Diego Fernando Galeano Montoya. Ingeniero mecánico egresado de la especialización de gestión de la innovación y de la maestría de gestión tecnológica de la Universidad Pontificia Bolivariana, con experiencia en proyectos de innovación, evaluación de capacidades tecnológicas y prospectiva, creación de nuevas empresas de base tecnológica startups y spin-off, emprendimiento e intraemprendimiento. Autodidacta y entusiasta de la metodología TRIZ desde hace más de 10 años. Participó en 2012 en desafío de ideación de la plataforma de innovación abierta Innocentive (Challenge Science Fiction Stories: Predicting the Future of Healthcare) Profesional Senior de Aceleración de Innovaciones en el CIDET. diego.galeano@cidet.org.co

ste artículo describe el proceso desarrollado en Rymel para fortalecer sus capacidades de innovación. Éste fortalecimiento fue logrado gracias a la ejecución del proyecto “Consolidación de las capacidades para la gestión de la innovación en RYMEL S.A.S” en el cual participó activamente la Corporación Centro de Investigación del Sector Eléctrico - CIDET como entidad experta en Gestión de innovación y de proyectos. De manera general se presentan los elementos que hicieron que la empresa decidiera fortalecer sus capacidades de gestión de innovación, también se describen las fases del proyecto ejecutado, el proceso de transformación vivido en RYMEL y los impactos logrados a lo largo de la ejecución del proyecto.

Mayercy Moreno Uparela Ingeniera industrial, Universidad Nacional de Colombia Diana Marcela Uribe Correa Ingeniera industrial,Universidad Nacional de Colombia

Palabras Clave

Innovación, sistemas de gestión, Procesos, Cultura

Adicionalmente, se presentan las metodologías de intervención y las principales conclusiones de la implementación del sistema de innovación en la empresa.

This paper describes the process developed in Rymel to strengthen its innovation capabilities. This strengthening was reached through the implementation of the project “consolidation of capacities for innovation management in RYMEL SAS”, in which the Corporation Research and Technology Development Center for the Electricity Sector – CIDET participated actively as an expert organization, as advisor in management of innovation and projects. In a general way, the elements which made that the company decided to strengthen its innovation management capabilities are presented; the executed project phases are described, the transformation process lived in RYMEL and the impacts achieved during the implementation of the project are also presented. Additionally, intervention methodologies and key findings of the implementation of the innovation system in the company are presented.

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Keywords

Innovation, Management Systems, Processes, culture

I. GLOSARIO

III. ELEMENTOS QUE MOTIVAN A LA INNOVACIÓN EN RYMEL.

I+D+i: Investigación, Desarrollo e innovación. MOCAI: Modelo de Evaluación de Capacidades para la innovación, desarrollado por CIDET con el apoyo de la Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín.

II. INTRODUCCIÓN En el marco de la convocatoria 577 de Colciencias de 2012, la empresa Rymel Ingeniería Eléctrica S.A.S dedicada a la reparación y mantenimiento de transformadores eléctricos ubicada en el municipio de Copacabana, fue favorecida para desarrollar el proyecto “Consolidación de las capacidades para la gestión de la innovación en RYMEL S.A.S”, el cual se desarrolló entre agosto de 2013 y octubre de 2014 en un período de catorce (14) meses. Para el desarrollo del proyecto se utilizó una metodología llamada Empírica-Analítica, cuyo mapa de concepto puede verse en la Figura 1. Esta metodología está enmarcada en un método más amplio y totalmente aceptado llamado Método Científico.

La experiencia en innovación de la empresa Rymel Ingeniería Eléctrica S.A.S. se remite al desarrollo de productos para dar soluciones a las necesidades de sus clientes, ésta situación le permitió a Rymel evidenciar la existencia de una organización informal innovadora lo que la hizo ser consciente de la necesidad de organizar las actividades de I+D, de soporte a la innovación y planeación de la misma, de tal forma que éstas sean apropiadas para la empresa y que se realicen de una manera estructurada. Por esta razón, la empresa decidió iniciar la formalización de una estructura de procesos capaz de vincular la asignación de recursos, establecer indicadores de gestión y a la vez hacer seguimiento al proceso y al logro de las estrategias de innovación.

Figura 1: Mapa conceptual de la metodología usada en Rymel

Esta metodología se aplicó a cada una de las fases del proyecto, en cumplimiento del objetivo general: “Desarrollar un Sistema de Gestión de la Innovación en Rymel, abarcando el diseño de los procesos, indicadores de desempeño, evaluación y medición del impacto, y probando su funcionalidad hasta el desarrollo de un proyecto de innovación”. En éste artículo se detallan los resultados obtenidos y la metodología utilizada para alcanzarlos, de igual forma se describen los impactos alcanzados con la ejecución del proyecto, conclusiones y recomendaciones para la organización al finalizar la realización del proyecto.

Figura 2: Elementos motivantes para la innovación en Rymel

Desde un principio, las directivas de la empresa manifestaron su compromiso con el fortalecimiento de las capacidades de innovación de la empresa, por lo que respaldaron la iniciativa mediante disponibilidad presupuestal para llevar a cabo dichas actividades. Entre los muchos elementos que motivaron a Rymel para trabajar el tema de innovación, se encuentra la convocatoria 577 de Colciencias, la cual ayudó a apalancar la iniciativa y agilizar la implementación de la estrategia.

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También se evidenció la necesidad de la empresa de auto-gestionar los resultados e impactos de los proyectos y del proceso de innovación, de tal forma que pueda satisfacer por si misma las siguientes necesidades:

incremente su desempeño en factores tales como la gestión del riesgo y la reacción al fracaso, la atención a la crítica constructiva, la motivación para la ideación, el valor de la innovación, el ambiente de colaboración y la orientación al cliente entre otros.

• Consecución de recursos de fuentes de cooperación externas. • Definición del portafolio de proyectos pertinentes para la organización y de un sistema de indicadores de innovación. • Aprovechamiento del Sistema Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación SNCTI. • Seguimiento al impacto de los proyectos realizados.

A continuación se detallan las actividades que contribuyeron al logro del proceso de transformación en Rymel:

Adicionalmente, dentro de la estrategia corporativa de Rymel desde sus inicios como compañía, la innovación ha sido valorada como un elemento fundamental que permite la generación de valor agregado a través de la creación de productos orientados a las necesidades del mercado.

IV. PROCESO DE TRANSFORMACIÓN Antes que aplicar una serie de metodologías y técnicas prediseñadas para la gestión de la innovación en Rymel, se crearon y estandarizaron unos procesos para agilizar los resultados de la aplicación del nuevo conocimiento en sus dinámicas organizacionales, bajo una estrategia de liderazgo tecnológico en lo concerniente a la misión de Rymel. Una vez homologada la percepción de la empresa, se buscaron las herramientas de gestión tecnológica y de innovación más pertinentes para las capacidades de innovación con las que contaba la empresa, considerando las experiencias de otras organizaciones similares en la aplicación de herramientas de gestión de innovación. El proceso de transformación comenzó con la medición de capacidades de innovación, la cual evaluó a la organización de una manera integral, a partir de un análisis tanto de la estructura formal como de la estructura informal, pues ambas son fundamentales en el contexto de la innovación. Este proceso exige el planteamiento de estrategias, procesos, procedimientos y herramientas para que la organización

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1. Diagnóstico de innovación1 Se realizó una línea base para conocer el estado en el que se encontraba la empresa antes de realizar el proyecto, ésta herramienta permitió validar que Rymel había realizado previamente actividades de innovación. El diagnóstico evidenció que la empresa contaba con prácticas y procesos organizacionales formales y no formales de innovación, permitió identificar claramente las fuentes internas y externas de donde provienen las ideas e identificó los principales factores que han representado obstáculos para la realización de actividades de innovación. Finalmente se identificaron los elementos de evaluación del impacto de la implementación de un sistema integral de gestión de la innovación en el desempeño organizacional de RYMEL, para lo cual se utilizó la herramienta de Evaluación de Capacidades de Innovación – MOCAI, la cual fue desarrolla por la Corporación Centro de investigación y Desarrollo Tecnológico del Sector Eléctrico -CIDET en conjunto con la Universidad Nacional de Colombia – sede Medellín. El diagnóstico de evaluación de capacidades para innovación se llevó a cabo al inicio y al final del proyecto, por lo que se realizaron dos diagnósticos, el primero permitió conocer el estado actual de las capacidades para innovar en la empresa, convirtiéndose en la línea base sobre la cual se mediría el mejoramiento de dichas capacidades al finalizar el proyecto. En el diagnóstico realizado, se evaluaron diferentes variables que evidencian el estado en el que se encuentran las capacidades de gestión para la Innovación de la empresa, con éste resultado se 1 Diagnóstico de Innovación: Por razones de confidencialidad de la información, no es posible mostrar los resultados del diagnóstico de la empresa.

puede identificar hacia donde están dirigidas las fortalezas de Rymel en cuanto a las capacidades de gestión de innovación y también cuáles son los aspectos que presentan más oportunidad de mejora. El resultado alcanzado se debe a que gran parte de las actividades estuvieron encaminadas a fortalecer y hacer explícitos los procesos para la selección, formulación y ejecución de proyectos, permitiendo una mejor Organización y estandarización de las actividades lo que le facilitó a sus empleados ser capaces de responder a las necesidades de la empresa y de los clientes. De igual forma se fortalecieron e hicieron explícitas las estrategias para implementar el plan de innovación y la cultura pro-innovación al interior de la empresa. Igualmente se pudo evidenciar que Rymel había tenido vínculos con diferentes actores del Sistema Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación 2. Gestión de innovación. En ésta actividad se integraron las estrategias, tácticas y procesos estratégicos para la gestión de la innovación en las diferentes líneas de negocio de la empresa, se homologaron visiones, indicadores, procesos, actores y comunicaciones. También se identificaron las buenas prácticas y modelos de gestión de innovación para organizaciones similares a Rymel, se definió el plan estratégico de innovación y se llevó a cabo la identificación de la estructura y el diseño de procesos. A continuación se detallan las actividades realizadas. 2.1 Formas de gestionar la innovación en otras empresas. En esta actividad se realizó una alerta tecnológica para establecer las metodologías o sistemas de gestión de la innovación presentes en algunas empresas similares de diferentes países del mundo, así como empresas de servicios, las cuales fueron referente para el diseño del sistema de gestión de innovación en RYMEL. Algunas de las variables consideradas para identificar las buenas prácticas fueron la cooperación técnica y financiera, el tratamiento de la propiedad intelectual, el direccionamiento estratégico de la innovación y el desarrollo de competencias del personal interno. Se consolidó información de algunas de las 50 empresas más innovadoras en el mundo y se realizaron visitas guiadas a empresas de

la región que cuentan con sistemas estructurados de gestión de la innovación directamente alineados con la estrategia organizacional; en dichas visitas, varias personas de los niveles administrativos y operativos de la empresa tuvieron la oportunidad de aprender sobre programas exitosos de gestión de innovación, su desarrollo e implementación. 2.2 Plan estratégico de innovación La gestión en las empresas es llevada a cabo por medio de la implementación de estrategias en las diferentes áreas funcionales que la conforman, es así como se logra alcanzar los objetivos propuestos en producción, finanzas, ventas, etc.; sin embargo es muy reciente la relación de ésta con la innovación. La estrategia de una empresa está relacionada con las acciones pertinentes a realizar para la consecución de los objetivos en un plazo determinado, para lo cual es necesario tener conocimiento del entorno y definir los recursos requeridos para llevar a cabo las acciones establecidas; todo esto parte de un análisis detallado de las debilidades, fortalezas, oportunidades y amenazas de la compañía. En consecuencia con los objetivos planteados en el proyecto, Rymel pretendía incrementar su nivel de competitividad empresarial, por lo que era necesario, a partir de la perspectiva de los recursos, articular e integrar las capacidades organizacionales en un grupo de activos que permitieran ser rentabilizados por la organización a través del incremento de su desempeño. Por esta razón es necesario realizar una estructuración y planificación de las capacidades y recursos empresariales al servicio de los objetivos estratégicos en el marco de los procesos de innovación; como consecuencia de lo anterior, se hizo necesario definir el Plan estratégico de innovación, con el cual se buscaba principalmente, encaminar los esfuerzos en una dirección concreta y completamente alineada con la estrategia organizacional de Rymel. Para la definición del plan estratégico de innovación se tuvieron en cuenta algunas consideraciones como: • La definición de la dirección en la que se deben alinear las capacidades de innovación para el logro de los objetivos organizacionales.

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• Definición del concepto de innovación para Rymel, de manera que este sea claro para todas las personas al interior de la empresa. • Facilitar la toma de decisiones sobre la evaluación e implementación de proyectos de innovación. • Ayudar a filtrar y seleccionar ideas de manera congruente. • Ayudar a los innovadores a saber dónde enfocarse para hacer sus propuestas más innovadoras y acertadas. • Mantener la integridad y credibilidad. • Mantener objetividad y construir estándares para sistematizar la innovación. • Asegurar el alineamiento y la consistencia de la cooperación entre unidades de negocios, departamentos y equipos de trabajo para contribuir al logro de los objetivos propuestos. En la Figura 4 se puede observar los pasos utilizados para la definición de la estrategia de innovación.

apoyarían la construcción y desarrollo del portafolio de proyectos de innovación al interior de la empresa en los focos establecidos. Dichas capacidades se constituyen al integrar diferentes competencias que también fueron definidas. Se desarrolló un mapa de interacciones en el cual fue posible identificar gran parte de los potenciales líderes de innovación, designados para brindar soporte a la gestión de innovación en Rymel desde las diferentes áreas, pues fueron identificados por sus compañeros como personas con conocimientos valiosos y excelentes capacidades relacionales. Al interior de la empresa se formalizó una unidad de innovación, con sus respectivos cargos y perfiles, acordes con la intervención en los procesos y el diseño organizacional. La unidad de innovación es la dependencia encargada de desarrollar actividades de soporte, facilitación y aceleración de la innovación, así como también actividades enfocadas en la aplicación de conocimientos y criterios técnicos para el desarrollo de nuevos productos y procesos. La estructura de innovación en Rymel está soportada en procesos desarrollados con base en el modelo de innovación propuesto en el estándar BS7000 (Figura 5).

Figura 4: Pasos utilizados para la definición de la estrategia de innovación en Rymel

La innovación para la empresa se define como: “La implementación consciente, pertinente y oportuna de una idea novedosa que genera valor para Rymel” Teniendo en cuenta las consideraciones anteriores se definieron los focos de innovación y los horizontes de tiempo en los que se desarrollarían estas actividades, analizando la estrategia tecnológica a la luz de la estrategia corporativa de la empresa, y con la validación de las directivas se dio vía libre al despliegue del plan de acción de innovación. 2.3 Estructura y procesos A partir del plan estratégico de innovación definido, se identificaron cuatro capacidades potenciales que

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Figura 5: Fases para la gestión de la innovación como son planteados en la guía BS7000.

Dentro de los procesos establecidos también se consideró la Gestión de un portafolio de proyectos de innovación, el cual abarca el trayecto desde la idea hasta el mercado. Para el desarrollo de este proceso

fue necesario definir una serie de criterios de selección tanto para la valoración de las ideas provenientes de diversas fuentes, como para priorización de proyectos. Es importante recalcar que los procesos de innovación definidos en Rymel, deben ir evolucionando en el tiempo haciéndose más completos en la medida que se fortalezca tanto la organización como la unidad de innovación en sus capacidades y de acuerdo a los cambios estructurales que puedan surgir fruto de la implementación de estas. 3. Cultura En esta fase se buscó motivar y obtener participación colaborativa de los actores claves para gestionar la innovación en Rymel, con el fin de hacer visible la importancia de la relación existente entre el desarrollo sus funciones diarias y el aporte a la formulación y ejecución de proyectos innovadores que generen un impacto en la competitividad de la empresa. Se definió un plan estratégico de cultura Pro- innovación que consolidara un sistema humano en RYMEL

con la motivación y el compromiso suficiente para desarrollar capacidades de innovación en la empresa que permita, a través del desarrollo de proyectos, mejorar su posición competitiva a través del desarrollo de proyectos. Se realizaron visitas a empresas innovadoras de otros sectores cuyo objetivo fundamental fue el de sensibilizar y motivar al personal de RYMEL alrededor del tema de la innovación permitiendo que estas conocieran las experiencias que dichas empresas han tenido en la implementación de sus Sistemas de Gestión de Innovación.

V. RESULTADOS E IMPACTOS Durante la ejecución del proyecto fortalecimiento de capacidades para Innovar en Rymel, la Empresa logró consolidar y estandarizar prácticas y procesos organizacionales formales y no formales de innovación. En la Tabla 3 se presenta una síntesis de la orientación de dichas prácticas o procesos y las actividades realizadas durante la ejecución del proyecto.

Tabla 3: Práctica o proceso innovador, por tipo y orientación, en el periodo 2012 - 2014.

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En cuanto a los impactos esperados por el desarrollo de este proyecto se pueden agrupar en: impactos en la organización, impactos en los proveedores, impactos en personal con capacidades, impactos tecnológicos y competitividad de la Empresa. A continuación se detallan algunos de los impactos logrados.

A raíz del proyecto realizado, se fortalecieron estructuras y competencias organizacionales pro-innovación. Esto consolida y proyecta de manera sistemática anteriores propósitos de innovar.

• Formalización de la unidad de innovación, encargada de gestionar proyectos que generan valor agregado a la compañía, a esta unidad se asignó personal con las capacidades necesarias para gestionar los procesos creados; tanto en el ámbito técnico, como en el ámbito administrativo y de gestión de proyectos. • Asignación de personal con dedicación de tiempo completo para desarrollar labores de innovación. • Establecimiento de procesos de gestión de innovación, perfiles de proyectos y metodología de gestión de portafolio de proyectos. Esto permite tener mayor control de los esfuerzos invertidos en innovación y mejorar la oferta de valor para los clientes. • Conformación de un grupo de líderes de innovación, capacitados para apoyar los procesos de innovación al interior de la empresa. • Desarrollo de talleres de creación e ideación realizados con los empleados, orientados a fortalecer sus competencias para la generación de ideas innovadoras, motivarlos, aumentar el compromiso y afianzar sus conocimientos sobre la innovación. • Realización del evento de lanzamiento al interior de la empresa, con la participación de todo el personal de la compañía; en este evento se presentó formalmente la unidad de innovación y se declaró el compromiso gerencial con esta iniciativa. • Creación de videos de divulgación tanto internos como externos para compartir el trabajo realizado con empleados, clientes y proveedores. • Vinculación al pacto Medellinnovation, con el compromiso de invertir anualmente un porcentaje de las ventas en proyectos de innovación. • Toma de conciencia sobre la importancia de los proyectos de innovación, vinculados al plan estratégico, para lograr las metas propuestas para la empresa. • Rymel se redefinió de manera práctica y significativa como empresa enfocada a la innovación.

El compromiso de la dirección con la gestión de la innovación es un aspecto fundamental que se ha identificado, lo que se evidencia en la alineación del plan estratégico de innovación y de la estrategia corporativa de Rymel. En cuanto a este aspecto, se destaca la existencia de un comité o comisión de alto nivel para la gestión de la innovación, encargado de establecer lineamientos y estrategias de gestión de innovación, y de evaluar los proyectos de innovación.

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VI. CONCLUSIONES

Contar con procesos estructurados y métricas para gestionar la innovación, es fundamental para definir y mantener enfoques sobre los cuales se desarrollarán proyectos de innovación, y se facilitará la formación y capacitación de grupos innovadores. Para el desarrollo e implementación de la gestión de innovación en las empresas es importante la generación de una cultura corporativa que haga que la innovación sea un fenómeno natural del día a día en los procesos de la compañía. Cada empresa tiene una forma particular de abordar y definir los lineamientos para gestionar la innovación como lo pueden ser: • Concentrar la estrategia de innovación en el desarrollo de productos y servicios completamente nuevos. • Centrar la estrategia de innovación en algunas de las áreas de la empresa • Desarrollar innovación abierta, mediante actividades con diferentes enfoques • Manejar pilares de innovación, por ejemplo: investigación y desarrollo (I + D); establecer alianzas con universidades e institutos de investigación. Se debe continuar implementando y fortaleciendo el sistema de gestión que permita llevar la trazabilidad

de los proyectos de innovación ejecutados, soportar la asignación de recursos a proyectos, definir y hacer seguimiento a indicadores de innovación, vincular investigadores, continuar fomentando la cultura pro-innovación y agilizar la gestión de los proyectos de innovación. Se logró con éxito integrar los tres niveles de la Empresa en términos de la estrategia de innovación: el nivel estratégico (plan estratégico de innovación, diseño organizacional, sistema de indicadores, etc.), nivel táctico o intermedio (Metodología GPPI, mapa de procesos, portafolio de perfiles de proyectos, etc.) y nivel operativo (formulación, ejecución y evaluación de un proyecto de innovación para validar la metodología planteada). La integración de diversos aspectos del proyecto logró la articulación de aspectos blandos y duros de la Empresa en torno a la estrategia de innovación, en particular la metodología de creatividad e ideación con la de transferencia de tecnología. La evaluación de los impactos del trabajo es un aspecto desafiante, pues los impactos profundos se lograrán en límites de tiempo posteriores al cierre del proyecto.

Así que la medida de los resultados se concentra en el cumplimiento de los objetivos y la coherencia entre éstos y los fines propuestos.

VII. RESEÑA AUTOR(ES) Mayercy Moreno Uparela, Ingeniera industrial de la Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín (2012), con experiencia laboral administrativa y de investigación en la biblioteca Universidad Nacional y en la Unidad de Inteligencia Estratégica y Tecnológica –UIET de CIDET. Con experiencia en gestión de proyectos bajo estándares PMI, actualmente se desempeña como Profesional Junior de aceleración de innovaciones en CIDET. Diana Marcela Uribe Correa, Ingeniera industrial de la Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín, (2011) y especialista en gerencia de proyectos de la Universidad Pontificia BolivarianaUPB, (2014). Ha laborado en Rymel Ingeniería Eléctrica S.A.S desde el año 2012 en las áreas de producción y mantenimiento. Actualmente se desempeña como coordinadora de la unidad de innovación en dicha empresa.

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ediante la expedición de la Ley 2ª de 1959 y el Decreto 111 de 1959 fueron declaradas 7 grandes Reservas Forestales para el desarrollo de la economía forestal, la protección de los suelos y de la vida silvestre, con una superficie de 65.280.321 Ha; pero, hasta el 2006 aproximadamente, 13.016.331 Ha fueron objeto del cambio de uso para el desarrollo de actividades diferentes a las forestales. El área restante de estas zonas que aun se encuentran bajo esta categoría, en la actualidad presentan una serie de restricciones, especialmente para el desarrollo de proyectos de los sectores Agropecuario, Minero y Energético, para lo cual se requiere que el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, elabore términos de referencia, términos específicos por sector y actividad, que alivie la carga que en la actualidad tienen las empresas para desarrollar proyectos de infraestructura.

Through the issuance of the law 2 of 1959 and Decree 111 of 1959 were declared 7 large forest reserves for the development of forestry, the protection of soils and wild life, with a surface of 65.280.321 Ha; but until 2006, approximately 13.016.331has were subject to the change of its vocation for the development of activities different from the forest. Without however, the remaining area of these areas isstill under this category currently presents a serious restrictions, especially for thedevelopment of projects of agriculture, mining and energy sectors, hich requires that the Ministry of environment and sustainable development develop terms of reference specific terms by industry and activity, to alleviate the load having currently the companies to develop infrastructure projects.

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Mayercy Moreno Uparela Ingeniera industrial, Universidad Nacional de Colombia Diana Marcela Uribe Correa Ingeniera industrial,Universidad Nacional de Colombia

Palabras Clave

Reservas Forestales, Sustracción, Restricciones Desarrollo Proyectos

Keywords

Forest, subtraction, restrictions development projects

I. GLOSARIO Zonas de reserva forestal: Áreas creadas para el desarrollo de actividades preferiblemente forestales y la protección de los suelos y de la vida silvestre. Sustracción: Extraer una porción de un área para dedicarla a una actividad diferente para la cual fue creada. Recategorización: Cambio de categoría para dedicarla a otros usos. Zonificación y ordenamiento Ambiental: Identificación de zonas homogéneas de un territorio con características similares para el desarrollo de actividades de una forma armónica entre quienes lo habitan y su entorno, garantizando la oferta de los recursos naturales para las generaciones futuras.

III. COMPETENCIAS FRENTE AL MANEJO Y ADMINISTRACIÓN DE LAS ZONAS DE RESERVA FORESTAL DE LA LEY 2ª DE 1959 EN COLOMBIA Hasta tanto estas zonas no se ordenen y recategoricen, su administración estará a cargo del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible - MADS, al cual le corresponde de acuerdo a la Ley 99 de 1993 y al Decreto Ley 3570 de 2011.

II. INTRODUCCIÓN1 Mediante la expedición de la Ley 2ª de 1959 y el Decreto 111 de 1959 fueron declaradas 7 grandes Reservas Forestales para el desarrollo de la economía forestal, la protección de los suelos y de la vida silvestre, con una superficie de 65.280.321 Ha, comprendiendo la gran mayoría de los ecosistemas forestales del país. A pesar de la importancia de estos territorios los mismos han sido objeto de la sustracción de una considerable superficie para el desarrollo de diferentes actividades. Según el IDEAM, hasta el 2006 se habían sustraído unas 13.016.331 Ha equivalentes a cerca del 21% del área inicialmente declarada, quedando una extensión de 52’263.987 ha, equivalente al 45% del territorio continental del país, área en la cual se encuentran 101 cascos urbanos en su interior en 267 municipios que comparten territorio con esta Zonas, de los cuales 38 de estos municipios tienen el 100% de su territorio (14.230.561 ha, equivalente al 28%) dentro de esta figura (Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales - Ideam, 2006).

Fuente: Atlas de Ley 2ª de 1959, Ideam 2006.

• Art. 5. Num. 18. Reservar, alinderar y sustraer (…) las reservas forestales nacionales y reglamentar su uso y funcionamiento.

Fuente: Sur de Bolívar, Ciénaga de la Raya, 2005. Rober León Cruz

• Art. 6. Decreto ley 216 de 2003. Declarar, delimitar, alinderar y sustraer áreas de manejo especial, áreas de reserva nacional forestal y demás áreas protegidas.

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• Numeral 14 del artículo 2° del Decreto-ley 3570 de 2011 estableció como función del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, la de declarar, reservar, alinderar, realinderar, sustraer, integrar o recategorizar las áreas de reserva forestal nacionales y reglamentar su uso y funcionamiento. Para lograr esta re categorización, el MADS desde el año 2006 junto con el IDEAM y otras instituciones, inició un trabajo orientado a lograr la zonificación y ordenamiento de las 7 Zonas de Reserva Forestal de la Ley 2ª de 1959, lo cual se materializa a finales del 2013 y tercer semestre del 2014, con la emisión de 8 Resoluciones con las cuales este Ministerio adopta la zonificación y el ordenamiento para las 7 Zonas de Reserva Forestal de la ley 2ª de 1959, como son la de la Amazonia, Central, Cocuy, Serranía de los Motilones, Rio Magdalena, Pacifico y Sierra Nevada de Santa Marta2.

IV. MARCO NORMATIVO RELATIVO A LAS ZONA DE RESERVA FORESTAL DE LA LEY 2ª DE 1959 A continuación se hace una breve descripción de la normatividad relacionada con la Ley 2ª de 1959, especialmente la que tiene que ver con el proceso de sustracción de estas zonas para el desarrollo de actividades productivas y otras que impliquen el cambio de uso del suelo.

Fuente: Sur de bolívar, Municipio de Montecristo - Bolívar, 2005. Rober León Cruz

Fuente: Sur de Bolívar, Ciénaga de la Raya, 2005. Rober León Cruz

2Estas

resoluciones son: Resolución 1277 de 2014 y 1925 de 2013 para la ZRF de la Amazonia; 1276 de 2014 para la ZRF de la Sierra Nevada de Santa Marta; Resolución 1275 de 2014 para la ZRF del Cocuy; Resolución 1926 de 2013 para la ZRF del Pacifico; Resolución 1924 de 2013 para la ZRF del Rio Magdalena; Resolución 1923 de 2013 para la ZRF de la Serranía de Los Motilones; y Resolución 1922 de 2013 para la ZRF Central.

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Fuente: Sur de Bolívar, Municipio de Montecristo - Bolívar, 2005. Rober León Cruz

1) Según la Ley 2ª de 1959 • IGAC debía determinar los sectores adecuados para la actividad agropecuaria a solicitud de Ministerio de Agricultura mientras se estudiaban y

clasificaban los suelos del país con el fin de sustraerlos. • También podría Ministerio de Agricultura efectuar las sustracciones con base en la información técnica de su Departamento de Recursos Naturales Renovables. 2) Según Decreto Ley 2811 de 1974 (Código de Recursos Naturales) • Por razones de utilidad pública o interés social • Para adelantar actividades económicas que impliquen remoción de bosques o cambio en el uso de los suelos • Para cualquier otra actividad distinta del aprovechamiento racional de los bosques • Predios cuyos propietarios demuestren que sus suelos pueden ser utilizados en explotación diferente de la forestal, siempre que no se perjudique la función protectora de la reserva

7) Resolución 1917 de Septiembre 26 de 2011 • Modificación de la resolución 763 de 2004 para ampliar el área de sustracción de tierras a otros centros poblados del municipio 8) Resolución 629 de 2012 MADS • “Por la cual se establecen los requisitos y el procedimiento para la sustracción de áreas de reserva forestal establecidas mediante la Ley 2ª de 1959 para programas de reforma agraria y desarrollo rural de que trata la Ley 160 de 1994, orientados a la economía campesina, y para la restitución jurídica y material de las tierras a las víctimas, en el marco de la Ley 1448 de 2011, para las áreas que pueden ser utilizadas en explotación diferente a la forestal, según la zonificación y ordenación realizada por el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible” 9) Resolución 1526 de 2012 MADS • Sustracción para actividades de utilidad pública o interés social

3) Según la Resolución 293 de 1998 del MAVDT • Por la cual se establecen términos de referencia para la elaboración del plan de manejo ambiental de la sustracción de las zonas de reserva forestal de la Ley 2ª de 1959 y de las Áreas de Reserva Forestal 4) Según la Resolución 763 de 2004 • Sustracción de cabeceras municipales y cascos corregimentales departamentales, incluyendo las infraestructuras y equipamientos de servicio básico y saneamiento ambiental asociado a dichos desarrollos 5) Según la Resolución 871 de 2006 • Por medio de la cual se establece el procedimiento y los requisitos para el trámite de las solicitudes de sustracción de los suelos urbano y de expansión urbana municipales de las áreas de reserva forestal de la Ley 2ª de 1959 6) Resolución 918 de 2011 MAVDT • Por utilidad publica e interés social

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10) Resolución 1527 de 2012 MADS (modificada por la Resolución 1274 de 2014) • Actividades de bajo impacto ambiental que no requieren surtir proceso de sustracción de las reservas forestales de Ley 2ª de 1959.

V. SITUACIÓN ACTUAL PARA EL DESARROLLO DE PROYECTOS DE INFRAESTRUCTURA AL INTERIOR DE LAS ZONAS DE LEY 2ª DE 1959 Y OTRAS DE CARACTER NACIONAL Fuente: Sur de Bolívar, Ciénaga de la Raya, 2005. Rober León Cruz

En los últimos 10 años el Gobierno Nacional ha expedido una serie de normas que permitan el desarrollo de actividades productivas, así como de infraestructura que implican el cambio de uso del suelo al interior de las zonas de Ley 2ª de 1959 u otras de carácter nacional, las cuales requieren de la sustracción previa del área donde se va a desarrollar el mismoi , aplicando lo previsto en los términos de referencia del anexo de la resolución 1526 de 2012, los cuales son genéricos, por cuanto no existe diferenciación por tipo de actividad o sector, que requiere tramitar la sustracción. Ante esta situación, lo más pertinente sería tener términos específicos por sector y actividad, que consideren los impactos específicos de la actividad, en donde se soliciten los estudios de los componentes que si pueden ser afectados para el desarrollo de proyectos de infraestructura. No obstante, es recomendable que antes de iniciar cualquier trámite de sustracción, se revise el contenido de las resoluciones del 2013 y 2014 con las cuales el MADS adoptó la zonificación y el ordenamiento para las 7 Zonas de Reserva Forestal de la ley 2ª de 1959, con el propósito de identificar en qué tipo de zona se encuentra el área de interés y así definir las acciones a seguir. i

Esta sustracción puede ser temporal o definitiva, para lo cual se aplica lo previsto en los términos de referencia del anexo en la Resolución 1526 de 2012, en los cuales no se discrimina por tipo de actividad ó por sector, siendo estos términos de referencia genéricos para todos los sectores.

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VI. Bibliografía Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales - Ideam. (2006). Zonas de Reserva Forestal de Colombia - Ley 2a de 1959 - Atlas Tematico. Bogota: Imprenta Nacional.

VII. Reseña Autor Rober Leon Cruz, Ingeniero Forestal, Magister en Ingeniería Civil en el Área de Ingeniería Ambiental. Experto en Ordenamiento Ambiental del Territorio. Ha desempeñado cargo de Dirección y Coordinación de proyectos del sector Ambiental, Forestal, Hidrocarburos, Tierras en el sector público y privado, conocimientos en metodologías de Formulación de proyectos, Elaboración de Planes de Manejo Ambiental, Ejecución, supervisión y/o seguimiento a Planes de Manejo Ambiental tanto para el sector Minero, Infraestructura y proyectos lineales, Interventoría Ambiental de proyectos, Asesoría y seguimiento Ambiental para empresas; manejo de políticas públicas. E-mail: ro_leon42@hotmail.com

I. ANTECEDENTES El problema detectado en el Sector Eléctrico Colombiano, a partir de estudios realizados por organismos gubernamentales y recientemente por CIDET-CESI y la Universidad del Valle, es que los laboratorios disponibles en el país no son suficientes para atender la demanda de pruebas. No están acreditados o no satisfacen los requisitos técnicos mínimos para cumplir con la actividad de ensayos requeridos por la industria en los procesos de desarrollo de productos y en los procesos de evaluación de la conformidad. Bajo este marco, es necesario encontrar alternativas para desarrollar la infraestructura de laboratorios que apoyen los procesos de evaluación de la conformidad del Sector de Energía Eléctrica, Bienes y Servicios Conexos - SEEBSC, aspecto que está directamente ligado con la capacidad del Sector Productivo Colombiano para insertarse de forma competitiva en los mercados globales.

Aunque el sector eléctrico es líder en la normalización y aplicación de normas técnicas para la gestión de proveedores; en Colombia, el no contar con la suficiente oferta de servicios de laboratorio para realizar ensayos que respalden las certificaciones exigidas por los reglamentos técnicos y la normatividad técnica nacional e internacional dificulta los procesos de certificación, incrementa los costos y retrasa los proyectos por tener que enviar productos para certificarlos en el exterior y no facilita el desarrollo de nuevos productos. A partir del anterior diagnóstico, a continuación se presentan los principales resultados del estudio (CIDET-CESI) de viabilidad del Laboratorio de Alta Tensión Transformadores Cables Aisladores (LATTCA), en el cual se evalúa la mejor opción a seguir para satisfacer las necesidades detectadas y las expectativas de crecimiento del Sector Eléctrico en el horizonte de 2032, teniendo en cuenta aspectos técnicos, económicos, y organizacionales que viabilicen la solución recomendada.

II. METODOLOGÍA Para desarrollar el estudio de viabilidad se tuvo en cuenta la siguiente estructura base de trabajo

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En primera instancia se realizó un estudio de mercado basado en reuniones personalizadas, encuestas detalladas con empresas del sector y la demanda actual de certificados de conformidad de los productos eléctricos de potencia. Se validó la actual situación y la expectativa de crecimiento de la demanda de pruebas con referencia a los planes de evolución de la industria y del sistema eléctrico, los reglamentos técnicos de Colombia y de los países de América Latina, las capacidades de los laboratorios de prueba existentes en el país y en el extranjero y las exigencias expresadas por los fabricantes, empresas eléctricas y organismos de certificación. Con esta información se estimó el desarrollo de nuevos prototipos de productos eléctricos de potencia nacionales durante el período 2017-2032 y la correspondiente demanda de “Pruebas de tipo”, desglosada por tipo de prueba y niveles de tensión y potencia y la cuota de mercado potencial del Laboratorio Nacional. Se desarrollaron varias opciones de solución, para definir el Laboratorio Nacional de ensayos con capacidad de ejecutar todas las pruebas requeridas en Colombia exceptuando algunas pruebas con demanda muy insuficiente que no justifican realizar la respectiva inversión de equipos de prueba. Se analizaron en detalle cuatro opciones referidas a la potencia eléctrica de prueba disponible para las pruebas más representativas (pruebas de Alta Potencia), dado que esa potencia es el parámetro más significativo con relación al nivel de inversión y de rentabilidad del proyecto. Finalmente para cada opción se hizo el diseño básico de las instalaciones de prueba hasta la definición de los esquemas de potencia, la lista de los equipos, los layouts y el presupuesto de inversión y de operación. Al final del análisis técnico-económico, se compararon los beneficios y los costos de las cuatro opciones y se identificó la solución recomendada.

III. RESULTADOS PRINCIPALES DEL ESTUDIO 1. Oferta actual Los laboratorios acreditados Colombianos son de tres tipos: Laboratorios de fabricantes, Laboratorios de Universidades y Laboratorios Comerciales.

Los Laboratorios de fabricantes tienen buenas capacidades de pruebas pero poca disponibilidad para los otros fabricantes y reducidas pruebas acreditadas sobre el total de las pruebas que pueden ejecutar. Este tipo de oferta no se considera actualmente como capaz de cubrir las exigencias de prueba del país. Los laboratorios de Universidades tienen buenas capacidades de pruebas pero poca capacidad productiva y suministro de servicios accesorios a los fabricantes. Las principales pruebas que los laboratorios de las Universidades actualmente cubren son: • Pruebas dieléctricas (hasta 115 kV nominal). • Pruebas de calentamiento sobre equipos de baja impedancia (hasta 4500 A). • Prueba de cortocircuito sobre transformadores hasta 500 kVA. • Prueba de impulso de corriente. • Pruebas físicas, químicas, pruebas menores y mediciones. Los Laboratorios Comerciales tienen buenas capacidades como pruebas físicas, químicas y mediciones, pero poca capacidad para pruebas dieléctricas y de potencia. Una parte de la demanda actual de pruebas generada en Colombia no puede ser satisfecha en el país. Las pruebas de tipo que actualmente no pueden ser ejecutadas en laboratorios Colombianos se ejecutan en laboratorios extranjeros (principalmente en el caso de productos para exportación) o se sustituyen con declaración/simulaciones, como permite el RETIE por la certificación de productos comercializados y/o instalados en Colombia. Las principales pruebas eléctricas faltantes en Colombia son: • Prueba de cortocircuito sobre equipos de maniobra. • Prueba de arco interno. • Prueba de cortocircuito sobre transformadores > 500 kVA. • Prueba de corta duración con corriente arriba de 10 kA. • Pruebas de calentamiento sobre tableros y celdas de configuración compleja. • Pruebas dieléctricas de muy alta tensión (desde 115 kV).

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• Prueba de envejecimiento y precalificación de cables aislados. • Pruebas climáticas sobre equipos de media y alta tensión. • Pruebas sísmicas sobre tableros y transformadores. El Laboratorio Nacional deberá por lo tanto implementar las instalaciones que permitan cubrir las principales pruebas faltantes en Colombia. 2. Demanda actual Las pruebas de tipo son el producto esencial de un Laboratorio Nacional. La demanda de pruebas no se relaciona a los volúmenes de producción, sino a la tasa de innovación de los productos. El costo de los laboratorios para pruebas de tipo está fuertemente relacionado con sus características máximas. Cada fabricante no requiere en general un volumen de pruebas de tipo suficiente para ocupar de manera adecuada el laboratorio, puesto que el volumen de pruebas de tipo requeridas por cada fabricante no es en general muy grande, con la excepción de los nuevos fabricantes.

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Por estas razones normalmente los fabricantes no justifican la inversión de contar con un gran laboratorio propio para ejecutar estas pruebas y prefieren acudir a laboratorios independientes cuya capacidad (e inversión) pueda ser aprovechada por muchos usuarios. La implementación de un Laboratorio Nacional Colombiano podría satisfacer las exigencias de los fabricantes nacionales y arrastrar un volumen de trabajo equivalente a sus capacidades productivas. Las pruebas ejecutadas en ese laboratorio serían rápidamente aceptadas por los compradores nacionales y en el mediano plazo por los compradores de América Latina, bajo la condición que el laboratorio sea acreditado según la ISO 17025 y reconocido con los criterios del ILAC. Para evaluar la demanda actual, se tuvo en cuenta los resultados de los encuestas y visitas el detalle de los certificados de producto emitidos (número y vigencia)por exigencia RETIE a los nuevos prototipos en Colombia de los últimos cinco (5) años y el número promedio de pruebas demandadas. El análisis de certificados consideró 36 productos en los cuales Colombia se destaca (iniciativa prioritaria del PTP) o tiene gran potencial.

Se considera que el PIB del sector eléctrico crecerá en el futuro con una tasa media del 3% en el periodo 2014-2027, con un crecimiento inicial del 4,5% por año en los primeros cinco años. Este crecimiento se evalúa en relación con el crecimiento estimado de la demanda de energía, cuya variación porcentual sigue prácticamente la misma tendencia (fuente: Plan de Expansión de Referencia Generación – Transmisión 2013-2027). Se estima que la tasa de innovación de los productos eléctricos será menor en comparación con el crecimiento de los volúmenes de producción y de ventas.

Sin embargo, el primer objetivo de un Laboratorio Nacional debe ser el estímulo a innovar y renovar que se brinda a los fabricantes. Este estímulo, a su vez, impulsará al PIB del Sector. Suponiendo la dinámica que generará el nuevo laboratorio, se ve muy viable que la demanda evolucione según lo contemplado en el escenario 2 (Desarrollo medio). En la siguiente tabla se puede apreciar la demanda actual de prototipos previstos para cada uno de los 36 productos seleccionados para el año 2014 y la demanda de prototipos estimada para los años 2017, 2022 y 2032 para el escenario 2:

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4. Configuración y especificación del Laboratorio Para la configurar y especificar el Laboratorio se consideró el mercado total de las pruebas en Colombia con la descripción de los diferentes laboratorios que es posible desarrollar en términos de equipos a ensayar, pruebas a realizar y datos nominales detectados en el estudio de mercado (valor anual del mercado nacional alrededor de 8,9 millones de Euros en 2014). La descripción “máxima” que contiene todas las fuentes de alimentación, los laboratorios y sus máximas características nominales es la siguiente:

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A partir de esta configuración completa, se desarrollan diferentes opciones de configuración del Laboratorio, en términos de instalaciones, inversión e ingresos esperados, para ejecutar categorías homogéneas de pruebas. La siguiente tabla detalla las categorías de pruebas, según las capacidades de cada laboratorio:

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Los equipos y las pruebas principales a realizar en los Laboratorios de Alta Potencia y Alta Tensiรณn son los siguientes:

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Considerando el tipo de alimentación de alta potencia, el nivel de potencia de corto circuito del Laboratorio de Alta Potencia (LAP) y la posibilidad de realizar pruebas de corto circuito sobre transformadores directamente desde la red de alta tensión se consideran las siguientes opciones de configuración en términos de la potencia de corto:

Los criterios de diseño básicos a tener en cuenta son: • Área libre regular, con desniveles mínimos, de al menos 250m x 215m (5,4 hectáreas; 53.750 m2). • Dos zonas principales: una zona industrial y una zona administrativa. • Dos entradas desde el exterior: segregación de edificios y de personal no directamente involucrados en las pruebas, para minimizar las interferencias y los peligros. • Suficientes espacios libres para las futuras instalaciones en cada área. • Cercanía del LAP con la fuente de alimentación de alta potencia que se seleccione. • Accesibilidad de talleres, almacen y otras áreas auxiliares para los laboratorios. • Disponibilidad de un puente grúa en la celda de prueba de transformadores. • Carreteras amplias para el manejo fácil de equipos grandes y pesados. En la siguiente grafica se puede apreciar una vista esquemática para la opción 3:

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Para ubicar geográficamente el Laboratorio se deben tener en cuenta principalmente los siguientes factores: • Capacidad de corto-circuito de la subestación que alimenta el Laboratorio (+/- 30 KA). • Facilidad de acceso vial y capacidad de puentes. • Cercanía del Laboratorio a Fabricantes y Clientes. • Rápido acceso a Puertos industriales. En base a lo anterior cualitativamente se recomienda ubicar el Laboratorio Nacional en Cali (Valle del Cauca), Barranquilla (Atlántico), Medellín (Antioquia) o Bogotá (Cundinamarca).

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No obstante, para cada una de las anteriores opciones se deberá realizar una evaluación cuantitativa y detallados estudios de conexión. 5. Evaluación financiera Las inversiones a considerar incluyen la compra e instalación de los equipos, la preparación de las áreas, la construcción de los edificios, la realización de todos los sistemas auxiliares y los costos de ingeniería. En la tabla siguiente se encuentra el detalle del presupuesto de inversión para cada subsistema necesario para las cuatro opciones (en miles de Euros).

Para cada prototipo determinado en la estimación de la demanda, el conjunto asociado de pruebas tipo puede atenderse de varias formas: Por el fabricante en su laboratorio, por un laboratorio acreditado Colombiano o extranjero o sustituirse por cálculo o declaración del proveedor (en algunos casos). Considerando lo anterior, se estimó la siguiente cuota de la demanda que atenderá el laboratorio nacional por categoría de pruebas:

Con la cuota del mercado se determinaron los ingresos (para atraer clientes se estimaron tarifas en el 80% del valor internacional) y los turnos requeridos (unidad básica para calcular los costos de O&M) considerando una eficiencia que mejora progresivamente, iniciando en el 60% del estándar internacional):

Los resultados del EBITDA= Ingresos – Costos (directos, administrativos, generales, servicios técnicos) y del EBIT= EBITDA- Amortización de la inversión se pueden apreciar en las siguientes graficas:

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Las resultados de las opciones 1, 2 y 3 son suficientemente homogéneos; El EBITDA es siempre positivo lo cual indica que el Laboratorio es capaz de cubrir sus costos de operación desde el principio. El aumento de la inversión produce un correspondiente aumento de los ingresos con el resultado que el EBITDA crece en el tiempo. El EBIT que es prácticamente siempre negativo, baja un poco de una opción a la siguiente (opciones 1, 2 y 3), pero se acerca de cero en el año 2032. Naturalmente la Opción 3 permite obtener una infraestructura de Laboratorio con más capacidad.

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El EBIT de la Opción 4 permanece negativo en el horizonte de tiempo considerado. Para la implementación del Laboratorio Nacional se recomienda la constitución de una sociedad Publico Privada (APP) en la cual los inversionistas buscan beneficios para el Sector Eléctrico con una rentabilidad baja que permita recuperar la inversión del capital en el largo plazo. En el siguiente flujo de caja descontado se supone que el Estado Colombiano se compromete decididamente con el desarrollo industrial del país contribuyendo con un aporte del 70% de la inversión requerida:

En las anteriores condiciones, en la opción 3 (inversión de 32.8 millones de euros), el sector privado aportaría 9.8 millones de euros y el Estado 22.9 Millones de euros. Para una expectativa de explotación de 40 años, con una tasa de descuento del 7%, el valor presente neto del proyecto alcanza el equilibrio financiero a los 18 años de explotación comercial 6. Recomendación de la mejor opción Para cada una de las cuatro opciones de configuración planteadas anteriormente se evaluaron los siguientes criterios: Valor presente neto (resultados financieros): Se evaluó el proyecto sin y con subsidio del estado. Los resultados económicos de las opciones 1, 2 y 3 son equivalentes. La Opción 4, por no estar el Laboratorio conectado a la red de alta tensión es muy costosa por la inversión del generador de corto circuito (20 millones de euros adicionales). Capacidad de atracción de la demanda regional (mercado andino): El Laboratorio de Alta Potencia (pruebas de fuerte corriente en media/alta tensión) es el laboratorio más importante y prestigioso de cualquier centro experimental porque requiere una inversión, conocimiento e infraestructura mayor lo cual genera demanda del exterior (pocos países cuentan con este tipo de laboratorios). Cuanto más grande sea la potencia del Laboratorio LAP, más alta es la posición que el Laboratorio Nacional puede ocupar entre los grandes laboratorios americanos y mayor será la cantidad de pruebas de potencia que puede esperar recoger del exterior. Capacidad de cumplir con el progreso tecnológico esperado: La experiencia de los grandes laboratorios mundiales ha enseñado que los fabricantes

de equipos de media tensión ensayan diferentes productos, dependiendo de su nivel de desarrollo tecnológico. En los primeros años desarrollan y ensayan productos de nivel medio y bajo (en términos de nivel de tensión y de corriente de cortocircuito). Al aumentar la experiencia, desarrollan mejores equipos (replicando diseños confiables) y requieren pruebas de potencia de nivel superior, subiendo con el nivel de potencia de diseño de los productos eléctricos. Siendo el Laboratorio Nacional una infraestructura estratégica para el desarrollo de los fabricantes de equipos eléctricos Colombianos, se considera que un proyecto de medio-largo plazo debería tener en cuenta un nivel de potencia de cortocircuito trifásico del LAP no menor de 1000 MVA. Capacidad de ensayar los grandes transformadores: Este aspecto es muy importante para el sector de producción Colombiano que es fuerte en fabricar transformadores de potencia, hasta 100 MVA (indicativamente). De todas las pruebas previstas para estos equipos, la prueba de resistencia al cortocircuito externo es la más importante desde el punto de vista de la confiabilidad. Desafortunadamente la falta de laboratorios de prueba de cortocircuito para los grandes transformadores en Colombia obliga a los fabricantes a ejecutar esta prueba en el exterior, con grandes costos adicionales para el transporte de equipos pesados y dilatación del tiempo de entrega del transformador. Un Laboratorio Colombiano capaz de cubrir la demanda actual y la demanda potencial de este tipo de prueba, puede contribuir sensiblemente al aumentar los niveles de confiabilidad de los sistemas eléctricos y a fortalecer el nivel de conocimiento y de competitividad de los fabricantes de transformadores nacionales. Evaluando los méritos a cada opción se tienen los siguientes resultados:

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La inversión de la OPCIÓN TRES que se recomienda no es significativamente mayor que la requerida para las otras opciones, pero si posibilita probar equipos de mayor capacidad (Por ejemplo Transformadores de 100 MVA).

IV. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Para que el Sector Eléctrico Colombiano efectivamente sea de clase mundial al año 2032 es necesario

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implementar prioritariamente acciones estratégicas como la construcción y puesta en marcha del Laboratorio Nacional de Alta Tensión de 1500 MVA, con lo cual se impulsará decisivamente la industria nacional y se posicionará a Colombia como referente mundial en pruebas de equipo eléctrico. Las principales etapas a seguir (una vez se conforme la alianza publico privada (APP) a partir del estudio de factibilidad ya realizado son las siguientes:

15.800 metros cuadrados en exhibición, 357 stands, cinco versiones anteriores que la han posicionado como la feria más importante del sector eléctrico nacional y un certamen de referencia a nivel mundial; los pabellones blanco, amarillo, azul, verde, mezanine y plaza cultural del centro de eventos más importante de Medellín abiertos a exposición, 14 mil visitantes, 120 charlas técnicas y una expectativa de negocios de 120 millones de dólares. Sin duda alguna, la sexta versión de la Feria Internacional del Sector Eléctrico- FISE 2015; promete ser el evento más importante del año para las empresas del sector eléctrico colombiano. CIDET, la Alcaldía de Medellín, la Cámara de Comercio de Medellín para Antioquia y el Clúster de Energía de Medellín organizan FISE, que en su sexta versión, se realizará los días 25, 26 y 27 de noviembre en Plaza Mayor Convenciones y Exposiciones de Medellín. FISE se ha consolidado como un espacio que facilita las relaciones interinstitucionales, la consecución de acuerdos comerciales y alianzas estratégicas nacionales e internacionales. Allí se promueven los procesos de compra y/o venta de los productos y servicios del sector eléctrico, bienes y servicios conexos, según las necesidades de los clientes. FISE, la Feria Internacional del Sector Eléctrico, se ha especializado como un encuentro comercial y académico de alto nivel para expositores, visitantes y públicos del sector; pues enmarca las políticas, tendencias, visión y desafíos de la industria eléctrica y combina avances tecnológicos con espacios de interacción y una visión prospectiva. La Feria contará para esta versión con su reconocida muestra comercial, la Ronda de Negocios Internacional organizada por Procolombia, la Ronda de Negocios Nacional, cuyo aliado es Medellín Ciudad Clúster, y en el tema de conocimiento, se dividirá en tres espacios: el foro de presidentes, el evento académico internacional y las charlas especializadas.

Muestra Comercial

Independiente a la función que siempre ha tenido la muestra comercial, que es la de exponer las últimas novedades que traen las empresas del sector eléctrico nacional e internacional a los visitantes, para este año se busca que también sea un medio de relacionamiento. “FISE es un espacio de encuentro para reconocerse, conocerse y finalmente, hacer negocios. Queremos generar espacios en los que la gente se encuentre y empiece a conversar. El primero de estos espacios serán los stands, que servirán para articular oferta y demanda y con esto, generar espacios para dinamización de la industria” explica Elena Rico Villegas, Gerente de FISE.

Ronda Nacional e internacional

De acuerdo con la Gerente de la Feria Internacional del Sector Eléctrico – FISE, lo que se busca para esta versión es atraer compradores internacionales de Latinoamérica, Caribe y Estados Unidos para la Ronda Internacional.

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“En cuanto a la Ronda de Negocios Nacional, se espera atraer compradores del sector eléctrico, empresas de servicios públicos domiciliarios que demanden bienes y servicios, o electrointensivos que requieran equipos conexos”, aclara Elena Rico.

Evento académico

Uno de los grandes eventos académicos que habrá en FISE será el foro de presidentes, que reunirá como su nombre lo indica, los presidentes más representativos de las empresas de la industria eléctrica. También está el evento académico internacional y las charlas técnicas especializadas, que serán escenarios en los que la industria mostrará sus avances y desarrollo. Todas estas charlas girarán en torno al tema: “Nuevas formas de generar valor a través de la industria eléctrica”. “Todos tenemos claro que FISE transforma la energía en buenos negocios. Sabemos que el sector eléctrico es una industria muy especializada e innovadora, pero quizá no somos tan conscientes de la manera en que innovamos, cómo aportamos ese valor agregado que generamos para la industria y cómo transmitirlo a nuestros usuarios finales y con esto, beneficiarlos” agrega Rico. Por eso las charlas técnicas están pensadas, para fidelizar clientes. Que los usuarios vean en qué están trabajando las empresas, cómo están innovando para prestar su servicio de mejor manera, cuáles son sus planes. “Con estos espacios de conocimiento estamos propiciando también que cada empresa tenga una responsabilidad en la dinamización y desarrollo del sector, la industria eléctrica es el motor de desarrollo de la industria nacional y a su vez, para la industria eléctrica, el motor de desarrollo es la innovación y en este punto, es finalmente la academia la que nos une” agrega la Gerente de FISE.

FISE, un evento clave para el sector eléctrico

Desde sus inicios, y ahora en su sexto aniversario, FISE ha forjado las condiciones propicias para que los miembros del sector eléctrico busquen nuevas opciones empresariales y de negocios, ampliando la participación en mercados nacionales e internacionales. A lo largo de sus diferentes versiones, FISE se ha consolidado como un escenario de negocios propicio para promocionar las empresas y una plataforma para visualizar no sólo el contexto nacional, sino también internacional de esta industria. Así mismo se ha convertido en un encuentro que facilita el diálogo entre el sector público y privado, un espacio estratégico para establecer contactos nacionales e internacionales, con empresas del mismo sector y el usuario final y un lugar para intercambiar conocimientos. La Feria Internacional del Sector Eléctrico, es el escenario ideal para integrar la industria del sector, porque facilita la interacción entre los diferentes actores, entre los pares, la competencia, los clientes, proveedores, lo que redunda en nuevos negocios y crecimiento para la industria.

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Además da un espacio óptimo para fortalecer y proyectar la relación universidad, empresa, Estado, desde la ciencia y la innovación, que cohesiona a diversas entidades del sector eléctrico. “Esta es una feria en la que los expositores se preocupan por dejar sus avances y además, como valor agregado, tenemos en el mismo espacio a la demanda, que le está contando al sector qué es lo que necesita, cuáles son las necesidades que tiene que suplir” explica la funcionaria de FISE. Este evento se ha convertido en una plataforma comercial que reúne la oferta y la demanda. El expositor mismo es un potencial comprador. “Un ejemplo son las rondas de negocio en la que participan grandes empresas, pero también participan los expositores, porque les interesa mostrar sus avances y nuevos desarrollos y adquirir nuevos insumos de conocimiento y servicios para su empresa” añade. La Feria se ha vuelto cada vez más relevante no sólo en Colombia, sino que ya va tomando un estatus a nivel mundial. Se trata de un escenario clave para potenciar a Colombia alrededor de la industria. Desde su primera versión en el 2006, FISE ha sido testigo de cómo las empresas han evolucionado y ha fomentado ese desarrollo, en la manera en que permite a cada organización mostrar su crecimiento, sus capacidades y potencialidades. “Esta es la manera en que nosotros consideramos que le apuntamos a la industria, creamos un espacio propicio y motivamos para que las empresas estén listas para innovar” finaliza Elena Rico Villegas. Cada expositor en FISE está generando espacios de conocimiento, mercados y relacionamiento, en el que el foco central son los negocios. Quizá lo más objetivo es que FISE proyecta una imagen positiva del país y es un espacio que siempre generará nuevo conocimiento. Los invitamos a asistir y hacer parte del evento más importante del sector eléctrico a nivel nacional.

Lo que dicen nuestros expositores de FISE

• 91 % de los empresarios asistentes a FISE 2013 afirmaron haber hecho contactos para futuros negocios. • 99 % de los expositores está interesado en participar en la próxima versión. • 99,5 % de los expositores recomiendan la feria.

Descubra las ventajas que FISE 2015 tiene para usted en calidad de expositor:

• Un escenario de negocios propicio para promocionar su empresa y conocer la industria eléctrica y los sectores de bienes y servicios conexos. • Oportunidades para la formación de profesionales del sector eléctrico. • Una plataforma para visibilizar la industria eléctrica de Colombia en el contexto mundial. • Un encuentro para facilitar el diálogo entre el sector público y privado. • Un espacio estratégico para establecer contactos nacionales e internacionales, con empresas del mismo sector y el usuario final. • Un lugar para intercambiar conocimientos.

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• Un espacio académico de actualización gracias a la vinculación de la Universidad Pontificia Bolivariana y la Universidad Nacional. • Una Feria con destacados conferencistas y panelistas, logística ordenada, y una muestra comercial completa de acceso gratuito dirigido a un público especializado.

Perfil del visitante

• Empresarios, directivos y profesionales vinculados a empresas de servicios públicos, energía, agua, telecomunicaciones y gas. • Empresarios, directivos y profesionales vinculados a empresas proveedoras de bienes (materias primas, materiales y equipos) y servicios conexos a la industria eléctrica (firmas de ingeniería, consultoría, entre otros). • Comercializadores – distribuidores de bienes y/o servicios conexos a la industria eléctrica. • Personal de operación y mantenimiento, ingeniería, compras y áreas relacionadas, de las empresas demandantes de bienes y servicios asociados con la industria eléctrica. • Usuario final (industrial, comercial, constructores). • Instituciones educativas, de investigación y agremiaciones, que propendan por el desarrollo e integración del sector eléctrico. • Instituciones educativas que cuentan con programas de formación en temas afines al sector en formación profesional y técnica. • Organizaciones y consultores vinculados a procesos y servicios dentro de las empresas del sector eléctrico y afines. • Representantes de entidades gubernamentales o privadas, orientadas a promover o regular el desarrollo de la actividad económica y social del sector eléctrico.

En FISE usted puede beneficiarse de:

• La plataforma comercial y de negocios para los productos y servicios de la industria eléctrica. • Mejorar la competitividad y dinamizar la actividad productiva a través del encuentro de la oferta y la demanda en el mismo lugar. • Las novedades en cuanto a productos y procesos que ofrece el sector, tendencias. • La posibilidad de conocer precios, tendencias y nuevas tecnologías del mercado. • Una Feria especializada y exclusivamente profesional; con presencia de los principales grupos de compra y distribución. • Difundir a través del departamento de Comunicaciones de la Feria, todas las noticias, novedades referentes a su empresa. • En FISE se podrá beneficiar de una red de negocios que le permitirá construir nuevos contactos.

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Características de la Revista CIDET La Revista CIDET es una publicación especializada de CIDET, de periodicidad semestral, cuyo propósito es la divulgación de los adelantos y logros alcanzados en el desarrollo y ejecución de sus proyectos de investigación e innovación y de sus servicios de certificación. La Revista es un espacio abierto para especialistas, académicos, empresas e interesados relacionados con el sector eléctrico que quieran divulgar sus trabajos y estudios, novedades e investigaciones y temas de interés y discusión para el sector eléctrico. La Revista CIDET permite profundizar en relevantes para el sector que beneficien a la región y al país en los ámbitos de investigación, social, económico y productivo. La Revista CIDET estimula la discusión científica como medio para la generación de conocimiento entorno a las necesidades del sector eléctrico colombiano.

Características generales de los artículos Los artículos deben ser inéditos y podrán ser presentados en los idiomas oficiales de la revista: español o inglés. Tienen cabida preferencial los artículos de investigación científica y desarrollo tecnológico, las reflexiones originales sobre un asunto y la revisión del estado de un dominio específico de la ciencia y la tecnología. Por lo tanto, la orientación de los artículos debe ser especialmente técnica, descriptiva, objetiva, analítica y muy bien fundamentada, sin hacer publicidad de alguna empresa, producto o servicio. Los artículos se deben redactar en tercera persona del singular, impersonal, contar con adecuada puntuación y redacción, carecer de errores ortográficos y conservar equilibrio en la estructura de sus párrafos. Las especificaciones relativas a estructura, extensión, envío y otros aspectos formales se detallan en la siguiente sección. No se permitirán más de dos artículos por autor en cada edición de la revista

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Formato de los artículos Los artículos deben contener: • Título: (claro y preciso) con nombre(s) del (los) autor(es) y filtración institucional (70 caracteres) • Reseña del (los) autor(es): estudios de pregrado y posgrado, experiencia, cargo actual y dirección electrónica. • Resumen en español e inglés (abstract) del artículo (máximo 200 palabras) • Palabras clave en español e inglés (key words). Máximo cinco palabras. • Introducción • Desarrollo del tema • Referencias y notas de pie de página • Conclusiones • Bibliografía y referencias bibliográficas: se aplican las normas para tesis y otros trabajos de grado • Es conveniente resaltar los párrafos u oraciones más significativos del contenido del artículo y todo aquello que dé significado a su estructura • Fotografías: si el artículo se acompaña de fotografías, deberán entregarse en forma digital y en alta resolución • Unidades y decimales: se solicita a los autores utilizar las unidades del Sistema Internacional, la coma para separar las cifras decimales y el punto para indicar millares y millones • Ecuaciones: las ecuaciones se levantan en un procesador apropiado para ese uso • Tipo de letra: arial (o equivalente) fuente Nº12 y con interlineado a doble espacio • Tamaño del artículo: mínimo cinco cuartillas, máximo 20 cuartillas a espacio y medio

Proceso de evaluación Los artículos recibidos por la revista son evaluados preliminarmente por el Comité Editorial, considerando estándares de calidad académica y originalidad, y aquellos artículos que cumplan con esos requerimientos son sometidos a la evaluación anónima de dos árbitros nacionales e internacionales, garantizando el anonimato de autores y árbitros. Se entiende que los documentos que se envían al Comité Editorial para su evaluación están siendo considerados por ninguna otra publicación. Los documentos recibidos serán evaluados por pares expertos en el tema del artículo con reconocido prestigio nacional e internacional. El editor y los miembros del Comité Editorial no participarán en la evaluación más que en casos de conceptos contradictorios. El resultado de la evaluación de cada árbitro puede ser: • Aceptado (sin modificaciones) • Aceptado (con modificaciones menores) • Condicionado a una revisión y nueva presentación • No aceptado

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Cuando los conceptos de los árbitros no sean coincidentes, la resolución será: • “Aceptado” y “condicionado”: se considera como “condicionado” y se pedirá que se incorporen las modificaciones propuestas. • “Condicionado” y “No aceptado” se considera como “No aceptado” • “Aceptado” y “No aceptado”, es decir, dictámenes polarizados: se discuten en el Comité Editorial y eventualmente se envían a un tercer árbitro; cuando haya tres lectores y dos de ellos hayan dado un dictamen negativo, se descartará el dictamen positivo. El Comité Editorial informará los resultados de la evaluación de cada artículo, en un plazo máximo de un mes, contado a partir de su recepción. Las observaciones de los evaluadores deberán ser tenidas en cuenta por el autor, quien debe hacer los ajustes señalados. El Comité Editorial se reserva la última palabra sobre la publicación de los artículos y la edición en que se publicarán. Esta decisión será comunicada al autor en cuanto se conozca.

Envío de artículos El autor principal debe diligenciar el formato de autores y enviarlo junto con el artículo por correo electrónico a la dirección: revistacidet@cidet.org.co. Es primordial tener en cuenta las fechas de cierre editorial.

FORMATO PARA AUTORES DE LA REVISTA CIDET NOTA 1: Autorizo expresamente a CIDET de manera expresa, concreta, suficiente, voluntaria e informada con la finalidad que la información de la cual soy titular y aquella que se refiera a la información personal necesaria para la publicación en la Revista CIDET, sea en general administrada y en especial: capturada, tratada, procesada, operada, verificada, transmitida, usada o puesta en circulación. De la misma manera autorizo a CIDET, como operador de la base de datos, que tiene una finalidad estrictamente utilizada para la Revista, para que procese, opere y administre la información de la cual soy titular, y para que la misma sea transferida y transmitida a Usuarios, lo mismo que a otros operadores nacionales o extranjeros que tengan la misma finalidad. De igual forma autorizo voluntariamente a CIDET para que envíe mensajes a mi correo electrónico relativos a temas de interés comercial de dicha entidad. La dirección física de CIDET, encargado de la información, es carrera 46 N° 56 -11 piso 13 y la electrónica cidet@cidet.org.co teléfono 4441211. Como usuario Usted tiene derecho a aceptar ___ o no aceptar ___ dicho consentimiento informado para la utilización de sus datos en este o en cualquier momento. El tratamiento de los datos responderá a criterios de información veraz, completa, exacta, actualizada, comprobable y comprensible y se dará al usuario en cualquier momento y sin restricciones, información acerca de la existencia de datos que le conciernan. Si los datos entregados son de carácter personal, y no son información considerada como pública, no podrán estar disponibles en Internet u otros medios de divulgación o comunicación masiva, salvo que el acceso sea técnicamente controlable para brindar un conocimiento restringido sólo a los Titulares o terceros autorizados conforme a la Ley. Se le garantiza al usuario que la información se manejará con las medidas técnicas, humanas y administrativas que sean necesarias para otorgar seguridad a los registros evitando su adulteración, pérdida, consulta, uso o acceso no autorizado o fraudulento. Fuera de lo anterior el usuario tiene derecho a: conocer, actualizar y rectificar sus datos personales frente a CIDET. Este derecho se podrá ejercer, entre otros frente a datos parciales, inexactos, incompletos, fraccionados, que induzcan a error, o aquellos cuyo tratamiento esté expresamente prohibido o no haya sido autorizado; a solicitar prueba de la autorización otorgada a CIDET; a ser informado por CIDET, previa solicitud, respecto del uso que le ha dado a sus datos personales; a presentar ante la Superintendencia de Industria y Comercio quejas por infracciones a lo dispuesto en la presente ley y las demás normas que la modifiquen, adicionen o complementen; a revocar la autorización y/o solicitar la supresión del dato cuando en el tratamiento no se respeten los principios, derechos y garantías constitucionales y legales y a acceder en forma gratuita a sus datos personales que hayan sido objeto de tratamiento NOTA 2: PROPIEDAD INTELECTUAL: EL AUTOR reconoce y acepta que pertenecerán a CIDET la totalidad de los derechos de propiedad intelectual de contenido patrimonial sobre las obras y creaciones realizadas por él en virtud del desarrollo del objeto del presente contrato, bien sea de manera directa o indirecta, bien se trate de creaciones encargadas o de herramientas de trabajo que facilitan su labor, o bien se trate de creaciones realizadas con los recursos y tiempo de CIDET, y dentro del término de duración del mismo, así como sobre las obras y creaciones que resultaren de proyectos de investigación en los cuales participe. Igualmente EL AUTOR declara que las obras y creaciones a realizar han sido, son y serán originales e inéditas y que en su realización no se vulnerarán derechos legales y contractuales de terceros. La transferencia de los derechos de propiedad intelectual de contenido patrimonial acá establecida se hace a título universal y equivale a la totalidad de derechos de explotación económica que recaigan o puedan recaer sobre las obras, durante la totalidad del término que la ley reconoce a este tipo de derechos, y sin límite territorial alguno, pudiendo CIDET considerarse como el titular exclusivo de tales derechos. Las partes acuerdan que la expresión “derechos de propiedad intelectual de contenido patrimonial” acá contenida incluye la totalidad de los derechos patrimoniales de autor y los derechos de propiedad industrial que recaen sobre las creaciones realizadas por EL AUTOR, entre otros y sin limitarse a ellos, uso, reproducción, divulgación (en cualquier medio incluyendo Internet), comercialización, distribución y transformación. En caso de presentarse cualquier tipo de reclamación o acción por parte de un tercero, independientemente de su naturaleza, en cuanto a los derechos de Propiedad Intelectual cedidos en virtud del presente instrumento así como la originalidad e ineditud de las obras realizadas y la infracción real o potencial de derechos de propiedad intelectual de terceros, EL AUTOR asumirá toda la responsabilidad legal y patrimonial y saldrá en defensa de CIDET. Por tanto, para todos los efectos CIDET actúa como tercero de buena fe. Se pone de presente que la infracción a la propiedad intelectual puede constituir delito penal y por ende a más de las acciones resarcitorias aquí contempladas a favor de CIDET, se advierte a EL AUTOR de la existencia de infracciones penales cuando se vulneran derechos de propiedad intelectual de terceros. EL AUTOR declara que conoce, por medio escrito y por la divulgación realizada por parte de CIDET, el Reglamento de Propiedad Intelectual de la Corporación RG – 11- 01 – V01 y las versiones posteriores que lo adicionen, modifiquen o complementen, y por lo tanto se adhiere al mismo.