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REVISTA

Alianzas Público Privadas

para Innovar la Innovación:

CONCLUSIONES DEL CONGRESO WAITRO

15 DE LA ORGANIZACIÓN

EMPRESARIAL al hecho social

CONCIENCIA

SITUACIONAL

ekemento impulsor del conocimiento

PETROLEO,

ENERGÍA y economía CONGRESO WAITRO2016 Colombia

www.cidet.org.co


Ediciรณn

REVISTA


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.


Revista

Edición Nº 15 / ISSN 2145-2938

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


Índice

05

Editorial

08 22 39 34 Pag.20

Cálculo de Distribución de Presiones en Zapatas Sometidas a Cargas Biaxiales Empleando el Módulo “Cimenta” del HMVTools

Pag.40

De la organización empresarial al hecho social Retos tecnológicos en la evaluación de productos para el despliegue de medidores inteligentes

71

23 Congreso Mundial de Centros de Innovación WAITRO

52

Petróleo, Energía y Economía después de la caída de precios de materias primas durante 2014 – 2016. Colombia, Países Desarrollados y Emergentes: Un Mundo Distinto. Perspectiva de largo plazo

Pag.86

Conciencia situacional como elemento impulsor para el desarrollo de herramientas de visualización en ambientes de tiempo real

83

Pag.86 Modelos para estudios de calidad de potencia de sistemas de almacenadores de energía e inversores usados en Generación Distribuida

97

Pag.86 Análisis de un esquema de comunicación para dispositivos de subestaciones de potencia, basado en la norma IEC 61850 y redes de Petri coloreadas


Editorial Recién terminado el 23 Congreso Mundial de Centros de Innovación- WAITRO, celebramos la acogida que tuvo por parte de empresas, universidades y organizaciones que pertenecen al ecosistema de innovación del país. Cada dos años los principales centros de investigación, desarrollo tecnológico e innovación del mundo se reúnen para promover sinergias y fomentar la cooperación. En esta ocasión el Congreso se realizó por primera vez en Colombia. Medellín recibió la sede, luego del último encuentro hecho en Copenhague (Dinamarca) en 2014 y fue testigo de cómo es posible unir el mundo entero en un mismo camino que posibilita WAITRO y que propende por el desarrollo de sus países miembro. Con WAITRO, quedó demostrado que la innovación es el punto de partida para la reinvención de la industria colombiana, que tanto las alianzas públicas, como privadas, son clave para trabajar en pro del desarrollo sostenible. WAITRO es una comunidad global de innovación que enlaza gobiernos, agencias de fomento, Centros de I+D+i e industria y que hace posible un diálogo entre empresas con necesidades en sus procesos de generación de valor a partir de conocimiento/tecnología y quienes ya las han resuelto o las están resolviendo en el mundo y que pueden aunar esfuerzos para dar respuesta a esas grandes necesidades y problemas que se tienen a nivel mundial.


El 23° congreso WAITRO, fue entonces un espacio para conocer de primera mano las experiencias de países desarrollados, compartir buenas prácticas de trabajo colaborativo de países en vía de desarrollo y conectar con oportunidades de trabajo mancomunado para aprovechar la ciencia y la tecnología para innovar la innovación. CIDET como el centro de desarrollo tecnológico del sector eléctrico, lideró la realización del congreso y fue el anfitrión de este espacio que cumplió con su propósito de convocar a todos los actores para sumarse al trabajo por mejorar la calidad de vida a través de la aplicación de la ciencia y la tecnología.

Desarrollo Económico Sostenible”; de Alejandra Botero, Coordinadora del Programa destinado a apoyar las innovaciones en las empresas de CAF con la temática: “Alianzas público privadas para la prosperidad de la innovación”; de Raghunath Mashelkar, Presidente de Global Research Alliance, una red de institutos de investigación y desarrollo financiados con fondos públicos procedentes de Asia-Pacífico, Europa y EE.UU, con más de 60.000 científicos: “Alianzas Público Privadas e innovación Incluyente” y la de Knud Erik Hilding-Hamann , MSc en marketing Internacional y director del Centro para Ideas e Innovación, Danish Technological Institute de Dinamarca:

“Alianzas público privadas para la forjar nuevas y más fuertes vías de innovación”

En esta edición de la Revista CIDET, además de contener los resultados de las investigaciones más importantes del sector de energía eléctrica, bienes y servicios conexos, compartimos las principales conclusiones de las ponencias más destacadas del 23° congreso WAITRO, presentadas por expertos nacionales e internacionales durante los dos días de charlas de este magno evento, entre las que se encuentran: la exposición de Bernardo Calzadilla, Experto Senior en Calidad y Estándares y representante de las Naciones Unidas en torno al tema: “Las organizaciones de investigación y tecnología y el

Estas y otras conclusiones servirán a nuestro lector como documento de estudio, y por qué no, como inspiración y modelo a seguir, como guía para los pasos que deben seguir teniendo la innovación y reinventarse continuamente.


Cálculo

de Distribución de Presiones en Zapatas Sometidas a Cargas Biaxiales Empleando el Módulo “Cimenta” del HMVTools Resumen— Este artículo presenta el módulo informático “Cimenta” diseñado para hallar la distribución de presiones en zapatas sometidas a momentos de vuelco. El módulo fue programado con base en el artículo “Bearing Pressures for Rectangular Footings with Biaxial Uplift” de K.E. Wilson y en las normas ACI 318-14 y NSR-10. Este hace parte del software de apoyo en el diseño de subestaciones eléctricas HMVTools desarrollado por HMV Ingenieros. Se comparan los resultados obtenidos empleando el “Cimenta” con los ejemplos de diferentes artículos técnicos y adicionalmente se validan con un software de elementos finitos para el diseño de cimentaciones. Las comparaciones indican que los resultados de “Cimenta” son satisfactorios y pueden ser empleados para el diseño de zapatas de estructuras en subestaciones eléctricas. La distribución de presiones es presentada gráficamente por medio de una interface 3D Abstract— This paper presents the informatics module “Cimenta” developed to estimate the pressure distribution on footings under overturning moments. “Cimenta” was programed based on the paper “Bearing Pressures for Rectangular Footings with Biaxial Uplift” by K.E Wilson and the ACI 318-14 and NSR-10 standards. This module belongs to the in-house software HMVTools developed by HMV Ingenieros for the design of electrical substations. The results obtained by “Cimenta” are compared with multiple examples developed in some technical papers, and validated by finite elements software used on foundations design. The comparisons show that “Cimenta” results are satisfactory and can be used for the design of footings on electrical substation structures. The pressure distribution is displayed by a 3D interface.

AUTORES Cristián Andrés Tovar Romero Alejandro Cadena Isaza Colbert Iván Benalcazar Castro Libardo Ruiz Piedrahita Gilberto Muñoz Cuartas HMV Ingenieros Ltda.

Palabras Clave— Zapatas, distribución de presiones, momentos de vuelco. Key Words— Footings, bearing pressures, overturning moments.


I. GLOSARIO L — Longitud de la zapata (dirección X) B — Ancho de la zapata (dirección Y) P — Fuerza vertical A — Área de la zapata M x — Momento de vuelco en dirección X M y — Momento de vuelco en dirección Y S x — Módulo de la sección en dirección X S y — Módulo de la sección en dirección Y e x — Excentricidad equivalente en dirección X. e y — Excentricidad equivalente en dirección Y. d B — Ubicación en dirección Y de la línea de presión cero cuando hay tres esquinas apoyadas. d L — Ubicación en dirección X de la línea de presión cero cuando hay tres esquinas apoyadas.

a — Ubicación inferior de la línea de presión cero cuando hay dos esquinas apoyadas b — Ubicación superior de la línea de presión cero cuando hay dos esquinas apoyadas. V i — Volumen normalizado i que hace parte del isométrico de presiones. e xi — Excentricidad i de volumen normalizado i que divide al isométrico de presiones K — Factor geométrico de isométrico de presiones. CVT — Carga vertical total. q máx — Presión máxima en la zapata. q mín — Presión mínima que se genera en la zapata. q b,q l — Presiones intermedias en esquinas de la zapata diferentes al valor máximo y mínimo. t 1,t 2 — Proporciones de dimensiones de la zapata para coordenadas de la curva que limita zonas 2 y 3 de la gráfica de número de esquinas apoyadas en el suelo.

II. INTRODUCCIÓN HMV Ingenieros ha continuado desarrollando nuevos módulos y enriqueciendo la funcionalidad de la aplicación HMVTools, para el diseño de subestaciones de alta y extra alta tensión, con el objeto de reducir los tiempos de diseño y optimizar los recursos, manteniendo la calidad e integrando los equipos de trabajo, tareas que constituyen retos permanentes para las firmas de ingeniería. Este artículo hace parte de una serie de publicaciones iniciada con el documento “Innovación en herramientas de diseño en HMV Ingenieros: HMVTools y Disac”, publicado en la edición No. 10 de la Revista CIDET. HMVTools es un conjunto de módulos informáticos creados para el apoyo en el diseño de subestación eléctricas; entre estos módulos se encuentra “Cimenta”. Este módulo fue desarrollado considerando que en el mercado son pocos los programas de software que combinan el análisis de estabilidad y el cálculo de presiones en el suelo de zapatas sometidas a momentos de vuelco. Cuando no se considera este aspecto, las zapatas son diseñadas para un apoyo del 100% en el suelo, incurriendo en un sobredimensionamiento. Este módulo está compuesto por las siguientes secciones: Cálculo de peso de la zapata.

Cálculo de refuerzo.

Cálculo de excentricidades de la carga aplicada.

Los datos o parámetros de entrada requeridos por el módulo son los siguientes:

Cálculo de distribución de presiones en la zapata.

Altura que sobresale el pedestal por encima del acabado del patio.

Cálculo de diagramas de momento flector y fuerza cortante en la zapata.

Espesor del acabado del patio.

Cálculo de momentos máximos en pedestales de la cimentación.

Profundidad de desplante. Densidad del concreto.


Densidad del suelo de relleno. Esfuerzo admisible del suelo. Ángulo de arrancamiento del suelo. Factor de seguridad al volcamiento. Esfuerzo de fluencia del acero. Resistencia del concreto. Espesor del concreto secundario.

III. Cálculo de distribución de presiones en el suelo. Diferentes métodos han sido desarrollados para hallar una distribución de presiones en el suelo; en el desarrollo de “Cimenta” fue adoptado el método presentado por Kenneth E. Wilson [1]. En adelante el método se denominará KEW, en honor al autor del mismo. Este método está basado en los siguientes supuestos:

Recubrimiento libre del acero en la zapata.

La zapata es rectangular.

Recubrimiento libre del acero en el pedestal.

La zapata se comporta como un cuerpo rígido, y las presiones pueden ser halladas con base en los principios de la mecánica de materiales para combinaciones de fuerzas verticales y momentos de vuelco.

Cuantía mínima de acero para las secciones sometidas a flexión. Factor de seguridad al arrancamiento. Esta entrega tratará sobre el cálculo de la distribución de presiones en el suelo para cimentaciones superficiales de soportes de equipos y pórticos. Los equipos eléctricos y los pórticos para subestaciones eléctricas, son soportados generalmente por zapatas cuando el suelo así lo permite. Debido al origen y magnitud de las fuerzas que actúan sobre estos elementos (pesos, tensiones mecánicas, viento, corto circuito y sismo), las zapatas quedan sometidas a fuerzas y momentos de vuelco bidireccionales además de cargas verticales. La distribución de presiones sobre el suelo generada por dichas solicitaciones dependerá de la relación entre las magnitudes de estas últimas. En este tipo de estructuras la estabilidad de la cimentación está gobernada por la magnitud de los momentos de vuelco. Esta condición de carga causa que no toda el área de la zapata ejerza presión sobre el suelo. A continuación se describe la metodología usada para el cálculo de presiones, se comparan los resultados del “Cimenta” con los presentados en artículos de técnicos y los obtenidos con un software de diseño de cimentaciones. Por último se realiza una comparación para el caso de zapatas total y parcialmente apoyadas en el suelo bajo el mismo estado de carga.

La zapata tiene una distribución de presiones plana, la línea de presión cero es lineal. El suelo en donde reposa la zapata solo trabaja a compresión. El volumen del diagrama de presiones de la zapata es igual en magnitud a la fuerza que lo provoca. El centroide del diagrama de presiones coincide con la localización de la carga resultante.

A. Determinación del número de esquinas bajo presión. KEW propone que la distribución de presiones en la zapata depende del valor de las excentricidades equivalentes (e x,e y) de las cargas aplicadas, obtenidas como las relaciones entre los momentos y la carga vertical en la base. Calculado el valor de las excentricidades se ubican en Fig. 1, para determinar la cantidad de esquinas que estarán apoyadas en el suelo y por lo tanto sometidas a presión.


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Figura1:

Número de esquinas bajo presión según la excentricidad equivalente

2016

Debido a que la zapata es rectangular, esta expresión se puede reescribir como:

La distribución de presiones que se halla mediante la expresión 4 se presenta en Fig. 2.

Figura2:

Isométrico de presiones para cuatro esquinas apoyadas en el suelo.

Las líneas límite entre las zonas 2 y 3 están dadas por las siguientes ecuaciones paramétricas.

2): Tres esquinas apoyadas en el suelo. En el caso de tres esquinas bajo presión se tiene una distribución como se muestra en Fig. 3

Figura3:

Isométrico de presiones para tres esquinas apoyadas en el suelo.

El parámetro a varía entre 0 y 1. Para cada valor de a existe un valor de t 1 y t 2 , los cuales son una proporción de las magnitudes B y L y a su vez son coordenadas X y Y de la curva.

B. Cálculo de distribución de presiones

Este isométrico de presiones se divide en seis volúmenes los cuales se ilustran en Fig. 4 y Fig. 5.

Después de obtener el número de esquinas bajo presión, se procede a calcular la distribución de presiones (isométrico) con base en la siguiente clasificación.

Vista en planta de volúmenes que componen el isométrico de presiones para tres esquinas apoyadas en el suelo.

1): Cuatro esquinas apoyadas en el suelo. En este caso se emplea la siguiente ecuación:

Figura4:


Figura5:

Vista en 3D de volúmenes que componen el isométrico de presiones para tres esquinas apoyadas en el suelo.

Para resolver este sistema de ecuaciones es necesario aplicar un método iterativo. Al hallar los valores de d L y d B es posible calcular el valor de las presiones en las esquinas mediante las siguientes expresiones.

Tabla1:

Presiones en las esquinas de la zapata para el caso de tres esquinas comprimidas.

Los criterios de división del isométrico de presiones en los diferentes volúmenes pueden consultarse en la referencia[1]. La línea de presión cero se localiza en la zapata como se muestra en Fig. 6

Figura6:

Ubicación de línea de presión cero con tres esquinas apoyadas en el suelo.

Por último, el porcentaje de área de la zapata a compresión está dado por la siguiente ecuación.

3): Dos esquinas bajo presión. Para el caso de dos esquinas bajo presión el isométrico de presiones se presenta en la Fig. 7.

KEW propone ecuaciones que relacionan el volumen y el centroide de cada isométrico que compone el volumen total, con la ubicación de la línea de presión cero. Además estos volúmenes se normalizan respecto a la presión máxima. Por tanto, para hallar la magnitud de la presión en cada esquina y la ubicación de la línea de presión cero, se debe solucionar un sistema de ecuaciones no lineales que depende de d L y d B. El sistema de ecuaciones es el siguiente.

Figura7:

Isométrico de presiones para dos esquinas apoyadas en el suelo.

El isométrico de presiones se divide en los siguientes 3 volúmenes.


Revista

Figura8:

Vista en planta de volúmenes que componen el isométrico de presiones para dos esquinas apoyadas en el suelo.

Figura9:

Vista en 3D de volúmenes que componen el isométrico de presiones para dos esquinas apoyadas en el suelo.

2016

Como en el caso de tres esquinas apoyadas, KEW desarrolla relaciones entre los volúmenes y los centroides de los isométricos que componen el volumen total y la ubicación de la línea de presión cero. Los volúmenes están en función de a y b. Por tanto el sistema de ecuaciones no lineales a resolver es el siguiente.

Al hallar los valores de a y b por medio de un método iterativo, es posible calcular las magnitudes de las presiones en las esquinas de la zapata. Las ecuaciones para este cálculo se muestran en la siguiente tabla.

Tabla2:

Presiones en las esquinas de la zapata para el caso de dos esquinas comprimidas.

En este caso la línea de presión cero está ubicada en la zapata como se muestra en Fig. 10.

Figura10:

Por último, el porcentaje de área de la zapata a compresión está dado por la siguiente ecuación.

Ubicación de línea de presión cero con dos esquinas apoyadas en el suelo.

IV. DIAGRAMA DE FLUJO, SECCIÓN DE CÁLCULO DE DISTRIBUCIÓN DE PRESIONES En Fig. 11 se muestra el diagrama de flujo de la secuencia lógica para el cálculo de la distribución de presiones.


Figura11:

Diagrama de flujo para cálculo de presiones.

Figura12:

Diagrama de flujo, método iterativo.

IV. EJEMPLOS COMPARATIVOS En esta sección se comparan los resultados de ejemplos desarrollados en algunos artículos técnicos con los obtenidos empleando el módulo “Cimenta”. Adicionalmente se realiza una comparación, de otros casos, entre los resultados del “Cimenta” y los obtenidos con el software SAFE de CSI. Por último se presenta la comparación entre los resultados del dimensionamiento de una zapata trabajando total y parcialmente apoyada.

A. Comparación con artículos técnicos.

Como se mencionó en la sección anterior es necesario utilizar un método iterativo para resolver el sistema de ecuaciones no lineales y hallar la ubicación de la línea de presión cero. En la Fig. 12 se muestra el diagrama de flujo del método iterativo empleado.

A continuación se presenta, en forma resumida, la comparación de los resultados de ejemplos desarrollados en algunas publicaciones con los obtenidos del módulo “Cimenta” del HMVTools. La primera tabla de cada ejemplo presenta los datos de entrada y la segunda la comparación de presiones en las equinas de la zapata. Adicionalmente la primera gráfica de cada ejemplo ilustra la posición de la excentricidad equivalente con base en la Fig. 1 (obteniendo la cantidad de


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esquinas que quedan comprimidas) mientras la segunda figura muestra la distribución de presiones. La carga vertical total (CVT) está compuesta por la fuerza vertical que actúa sobre la zapata, peso del lleno y peso de la zapata.

2): How to Calculate Footing Soil Bearing by Computer. [2]

Tabla5:

Datos de entrada.

1): Bearing Pressures for Rectangular Footings with Biaxial Uplift" [1]

Tabla3:

Datos de entrada.

Tabla6:

Comparación de resultados.

Tabla4:

Comparación de resultados.

Figura15:

Localización de la Módulo “Cimenta”.

excentricidad

equivalente.

Figura13:

Localización de la excentricidad equivalente. Módulo “Cimenta”.

Figura14:

Distribución de presiones. Módulo “Cimenta”.

Figura16:

Distribución de presiones. Módulo “Cimenta”.


3): Analysis of Eccentrically Loaded Rectangular Footing Resting on Soil A Numerical Approach" –. [3]

Figura18:

Localización de la excentricidad equivalente. Módulo “Cimenta”.

a): Ejemplo1.

Tabla7:

Datos de entrada.

b): Ejemplo2.

Tabla8:

Comparación de resultados.

Tabla9:

Datos de entrada.

Tabla10: Figura17:

Comparación de resultados.

Localización de la excentricidad equivalente. Módulo “Cimenta”.

Figura19:

Localización de la excentricidad equivalente. Módulo “Cimenta”


Revista

Figura20:

Distribución de presiones. Módulo “Cimenta”.

B. Comparación comercial.

con

Figura21:

Localización de la Módulo “Cimenta”

2016

excentricidad

equivalente.

software

Para la comparación entre los resultados del módulo “Cimenta” y el software de diseño de cimentaciones SAFE de CSI, se tomaron cuatro casos de cimentaciones diseñadas para algunas estructuras en subestaciones eléctricas. Para la modelación en SAFE se consideró un caso de carga no lineal (permite levantamiento de la zapata) y zapata tipo rígida (stiff) con el fin de que los análisis fueran comparables.

Figura22:

Distribución de presiones. Módulo “Cimenta”.

1): Zapata para pórtico de subestación eléctrica de 500 kV.

Tabla11:

Datos de entrada.

Tabla12:

Comparación de resultados.

2): Zapata para interruptor de subestación eléctrica de 115 kV.

Tabla13:

Datos de entrada.


Tabla14:

Tabla16:

Figura23:

Figura25:

Datos de Comparación de resultados.

Localización de la excentricidad equivalente. Módulo “Cimenta”.

Comparación de resultados.

Localización de la excentricidad equivalente. Módulo “Cimenta”.

Figura24:

Distribución de presiones. Módulo “Cimenta”

Figura26:

Distribución de presiones. Módulo “Cimenta”.

3): Zapata para torre de transmisión de 110 kV.

Tabla15:

Datos de entrada.

4): Zapata para transformador de corriente de subestación eléctrica de 500kV.


Revista

Tabla17:

Datos de entrada.

Tabla18:

Comparación de resultados.

*Diferencia relativa alta debido a la magnitud de las presiones.

Figura27:

Localización de la excentricidad equivalente. Módulo “Cimenta”.

2016

C. Comparación entra zapata completamente apoyada y parcialmente apoyada. Los métodos tradicionales de diseño de zapatas asumen que la resultante de fuerzas verticales se localiza en el tercio medio de la cimentación y quedando completamente apoyada sobre el suelo. Los siguientes ejemplos muestran la reducción en las dimensiones de las zapatas que se pueden conseguir con el “Cimenta”, al considerar que el porcentaje de apoyo de la cimentación es inferior al 100%. Las hipótesis consideradas en los ejemplos son las siguientes: Capacidad portante del suelo: 401 kPa. Factores de seguridad al volcamiento: 1,5. Porcentaje mínimo de apoyo: 60%

1): Zapata para pórtico de subestación eléctrica de 220 kV.

Tabla19:

Datos de entrada.

Figura28:

Distribución de presiones. Módulo “Cimenta”.

Tabla20:

Comparación de resultados.

2): Zapata para pórtico de subestación eléctrica de 500 kV.


Tabla21:

Datos de entrada.

como la capacidad portante en el suelo y los factores de seguridad al vuelco.

VI. REFERENCIAS

Tabla22:

Comparación de resultados.

[1] K. E. Wilson, “Bearing Pressures for Rectangular Footings with Biaxial Uplift,” Journal of Bridge Engineering, vol. 2, no. 1. pp. 27–33, 1997. [2] E. Czerniak, “How to Calculate Footing Soil Bearing by Computer.pdf.” pp. 71–76. [3] D. R. Tobergte and S. Curtis, “ANALYSIS OF ECCENTRICALLY LOADED RECTANGULAR FOOTING RESTING ON SOIL-A NUMERICAL APPROACH,” J. Chem. Inf. Model., vol. 53, no. 9, pp. 1689–1699, 2013.

V. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES El módulo “Cimenta” del HMVTools emplea la metodología desarrollada por K. E. Wilson para la determinación de la distribución de presiones bajo zapatas sometidas a momentos de vuelco biaxial. Al comparar las presiones obtenidas empleando el “Cimenta” con algunos ejemplos desarrollados en publicaciones académicas y los resultados obtenidos con el programa de elementos finitos SAFE, se encontró que los valores eran similares y coherentes. Las diferencias encontradas se consideran aceptables para el diseño de zapatas. La implementación del método de K.E.Wilson para el cálculo de la distribución de presiones bajo zapatas sometidas a momentos de vuelco biaxiales en el “Cimenta”, permite optimizar el diseño de la cimentación al considerar que esta no se encuentra completamente apoyada en el suelo. El “Cimenta” presenta la distribución de presiones de forma gráfica mediante una interface 3D, lo cual facilita la interpretación de resultados. El usuario debe verificar que se cumplan tanto las hipótesis del método de K.E.Wilson como los criterios y restricciones específicas de cada caso

VII. RESEÑA AUTOR(ES) Cristian Andres Tovar Romero. estudiante de Ingeniería Eléctrica e Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de Colombia; actualmente realiza la practica en HMV Ingenieros Ltda. Correo electrónico: ctovar@hmving.com. Alejandro Cadena Isaza. Ingeniero Civil de la Universidad Nacional de Colombia, Maestría en Ingeniería Civil (Estructuras) en la Universidad Nacional Autónoma de México, Master in earthquake engineering and seismology engineering en Instituto Universitario Di Studi Superiori Di Pavia. Actualmente trabaja en HMV Ingenieros como Ingeniero Especialista. Correo electrónico: acadena@h-mv.com. Colbert Ivan Benalcazar Castro. Ingeniero Civil de la Universidad Nacional de Colombia, Maestría en sistemas energéticos en la Universidad Pontificia Bolivariana. Actualmente trabaja como Ingeniero Especialista en HMV Ingenieros Ltda. Correo electrónico: cbenalcazar@h-mv.com. Libardo Ruiz Piedrahita. Ingeniero Civil de Escuela de Ingeniería de Antioquia, Especialista en ingeniería sísmica de la Universidad EAFIT. Actualmente trabaja como Ingeniero Especialista en HMV Ingenieros Ltda. Correo electrónico: lruiz@h-mv.com. Gilberto Muñoz Cuartas. Ingeniero Civil de la Universidad Nacional de Colombia. Actualmente trabaja en HMV Ingenieros como Ingeniero de Diseño. Correo electrónico: gmunoz@h-mv.com.


De la organización empresarial al hecho social

Resumen— La realidad organizacional puede entenderse desde el lugar que ocupe cada persona en una empresa, en la sociedad, la familia; partiendo de la base de que existen múltiples interpretaciones de dicha realidad, se puede describir de forma complementaria o incluso antagónica por quienes ejercen roles directivos y no directivos, por profesionales del campo de la ingeniería, la administración, la filosofía, la economía, la psicología, entre otras disciplinas.

AUTOR Sandra Patricia Sierra Garavito Trabajadora social, Especialista en Trabajo Social Familiar y Gerencia del Desarrollo Humano Magister en Desarrollo Humano Organizacional

La temática en cuestión se desarrolla a partir de diferentes perspectivas desde las cuales se puede comprender el devenir organizacional, tales como la perspectiva económica, la del saber técnico, la social y la ética. La propuesta consiste en pensar a las organizaciones como un Hecho Social, dejando verse como verdaderos escenarios de desarrollo que pueden permearse y posicionarse legítimamente en cuanto se conciban bajo criterios éticos. Abstract— The organizational reality can be understood from the place that occupy every person in a company, in the society, in the family; starting from base that there are multiple interpretations of this reality, can be described complementarily or even antagonistic, by those in managers roles and not managers roles, by professionals in the field of engineering, administration, philosophy, economics, psychology, among other disciplines. The issue in question is developed from different perspectives from which one can understand the organizational evolution, such as the economic perspective, the technical knowledge, social and ethics. The proposal is to think organizations as a social fact, showing as true development scenarios, that can permeate and positioning legitimately, provided they are conceived under ethical criteria.

Palabras Clave— Organización empresarial, agente económico, agente de conocimiento y ética. Key Words— Business organization, economic agent, knowledge broker and ethics.


I. INTRODUCCIÓN La organización del siglo XXI necesariamente recorre caminos que se leen a través del discurso político, económico, ideológico y en cualquiera de los casos, con encuentros o desencuentros. Además, esta forma parte del proceso de transformación social, familiar, individual y resulta casi imposible verla como un ente aislado que provee servicios, productos o compensa salarialmente a sus trabajadores. Materializar sueños, trazar caminos, analizar problemas, desarrollar soluciones, cumplir propósitos y convertirse en agente de cambio social, resulta ser el día a día del trabajador que emprende

el viaje del discurso técnico de una organización del sector energético. Organizaciones que generan, transportan y distribuyen energía cuentan con personas que se enfocan al cumplimiento de una función social que desemboca nada menos que en los hogares colombianos que con carencias, o en medio de la opulencia ven ante sus ojos la realidad de un país que afronta problemas de pobreza, desnutrición, analfabetismo, corrupción, secuestro, extorsión, por mencionar solo algunos rasgos del fenómeno sociocultural. Estos aspectos pueden desarrollarse a partir de estudios realizadas en el campo organizacional; para el artículo en cuestión, se presenta una propuesta generativa, que aspira incitar a una profunda reflexión, traída desde las argumentaciones que nacen en los postulados de la filosofía y las ciencias sociales. Con los temas expuestos a continuación se pretende confrontar al lector a que se instale de manera reflexiva por fuera de la forma en que habitualmente comprende la realidad organizacional y pueda encontrar un nuevo sentido de trabajo. El artículo no se escribe en el marco de una investigación, pero sí parte de los elementos conceptuales que desde la antropología y la etnografía plantea un autor como Galindo Cáceres: “El investigador es un creador altamente reflexivo, un observador que nunca pierde detalle de lo que le sucede a su interior y de lo que

acontece en su exterior”. [1] Las investigaciones en el campo organizacional deberían fundamentarse en la perspectiva del análisis del discurso, mediante cuatro procesos básicos: entender, criticar, contrastar e incorporar, tal y como lo ha trabajado el investigador Henao en su investigación sobre el método analítico (Henao, 2008). La elaboración de las ideas que se presentan tuvieron como inspiración la actitud analítica que ha estudiado el investigador: “La actitud analítica de un investigador se caracteriza por su espíritu científico que consiste en una postura no censuradora o intolerante frente a las teorías de otros pensadores, acude a la experiencia como recurso indispensable para verificar sus hipótesis o conjeturas, no se aparta de nuevos descubrimientos y, se está siempre dispuesto a modificar o incluso a desechar las propias teorías cuando en la práctica se demuestra su ineficacia o inconsistencia”. [2]

II. ORGANIZACIÓN Son diversas las capacidades que pueden distinguirse en el ámbito organizacional: comercial, técnica, financiera, administrativa, así como cualidades y conocimientos con que cuente cada persona; así, se van


repartiendo dichas capacidades en la medida en que se necesite o sirva a los intereses de la misma. “Se entiende la organización como un escenario de construcción, un espacio de creación colectiva en el cual las personas fluyen alrededor de propósitos y de sueños y encuentran en su dinámica opciones de desarrollo. Dichas personas concurren deliberadamente, coordinando sus acciones en un contexto determinado. Ellas se vinculan de manera voluntaria para alcanzar unos objetivos específicos y en medio de formas de comunicación que se descubren en la cotidianidad y bajo unas normas, trabajan integrando información, saberes, conocimientos y actitudes individuales, interactuando o constituyendo redes de comunicación alrededor de un discurso organizacional propio” [3] En el presente artículo se hará referencia a las organizaciones empresariales, es decir, las circunscritas al logro de objetivos que se han pensado desde los principios de administración científica y en general organizaciones que de una u otra forma tuvieron firmes cimientos mecanicistas o Tayloristas y con el paso del tiempo se han dado a la tarea de incursionar en transformaciones que las ubican en lugares óptimos en la sociedad. Finalmente, es preciso aclarar que la propuesta de repensar una organización contemporánea del sector energético desde estos postulados que se desarrollan a continuación, nace desde el reconocimiento y observancia del rigor que

caracteriza a las personas que viabilizan la posibilidad de hacer su mejor trabajo por lograr que los ciudadanos podamos contar con un servicio de energía, gracias a los agentes que prestan estos servicios: “Estos agentes son las empresas que desarrollan las actividades de generación, transmisión, distribución y comercialización, así como los grandes consumidores de electricidad” [4]

III. PERSPECTIVAS DE ABORDAJE DE LA ORGANIZACIÓN La comprensión de una organización puede hacerse desde diferentes partes; en primera instancia y bastante obvia, desde los intereses económicos, los postulados de la productividad, la eficiencia y la rentabilidad y en segundo lugar, desde el control que devela el carácter hegemónico de quienes creen ejercer un buen liderazgo o incluso desde un poder mal entendido para ser ejercido. Bien puede explicarse desde una mirada psicológica, advirtiendo su vida social y laboral a través de los estados de conciencia individual y aún entenderla desde la perspectiva sociológica que abriga el verdadero sentido de comunidad laboral con los diferentes procesos sociales que allí se tejen. Puede también abordarse desde el acervo de criterios técnicos y finalmente para referir en el escrito, puede entenderse desde el lugar de la ética.

A. La organización empresarial: de agente económico a agente del conocimiento Desde sus orígenes, el hombre ha hecho importantes esfuerzos por descifrar el mundo en que habita. Hacia finales del siglo XVIII, se presentaron dos importantes acontecimientos: la Revolución francesa y la Revolución Industrial; la primera marcaría la decadencia de la monarquía y la segunda permitiría notables mutaciones en los fundamentos económicos y sociales de la vida en comunidad; la Revolución Industrial fue decisiva para el


surgimiento de las ciencias sociales, además un momento histórico en que se consolidaron los principios del capitalismo, que darían cuenta de una gran transformación de ese gran universo de la producción en las organizaciones. Además de lo anterior, la sociedad ha contado con diversas teorías explicativas: desde la economía, la sociología, la administración; son eso, teorías explicativas de lo que acontece en la sociedad, para dar paso a la comprensión de la realidad en el mundo organizacional. El ámbito socio laboral puede explicarse y comprenderse en medio de diferentes campos epistemológicos a saber: desde el punto de vista económico, sociológico e incluso administrativo, que se complementan ampliamente para hacer posible ese proyecto de empresa. De ahí que la intención de cualquier investigador se queda corta en estudiar la organización desde la óptica económica, pues pretender tipificarla desde este lugar, se convierte en un fenómeno de instrumentalización de relaciones interpersonales, que en última instancia solo sirven a intereses meramente rentables; podría incluso entenderse desde los postulados de Smith. Pretender una sola teoría explicativa del fenómeno social, es ambicioso; por ello la lógica de la organización se explica también desde el lugar de la administración, teniendo en consideración los principios generales de administración de Fayol o desde Taylor con lo que se razonó por especialización en el trabajo o incluso desde la escuela de Relaciones Humanas de los años 30 tan cuestionada por el movimiento capitalista. Así, van transcurriendo los momentos históricos y se abren posibilidades de comprensión de la sociedad y de la realidad organizacional, no obstante, estudiarla solo desde esta perspectiva, convierte el hecho en una visión parcial de la realidad organizacional, pues la perspectiva de empresa como agente económico no es la única. Las modas administrativas que invaden los espacios académicos, los modelos japoneses de administración participativa (Toyotismo), los análisis desde el lugar de la estrategia apalancados en los conceptos de cambio, las corrientes de liderazgo o incluso lo que hoy día apare-

ce en torno a la felicidad laboral, pasará como otra moda más, pues la esencia de la vivencia en las organizaciones no está dada en inventar modelos o actividades para provocar felicidad laboral; ambicioso resulta pensar que cada sujeto es incapaz de buscarla por sí mismo, por lo tanto es imperativo comprender las interacciones que se presentan al interior de las organizaciones desde otros esquemas de pensamiento. Por ejemplo, entendidas estas entidades desde la racionalidad, el usufructo y el poder, desde el paradigma de la complejidad de las relaciones que emanan desde la base de los intereses económicos que de manera innegable son la esencia de estas:

“La complejidad se manifiesta por la coexistencia del orden y del desorden en el plano manifiesto y en el plano latente. En la vida organizacional son visibles las tensiones derivadas de los antagonismos internos” [5] Estos antagonismos que se evidencian en las interacciones del día a día, son propios del entorno empresarial, de ahí que haya que analizarlos y comprender la mejor forma de abordarlos; para ello se crean estructuras organizacionales que respondan a las necesidades de logro y dentro de ellas, cargos que en diferentes posiciones hacen posible una mejor convivencia. Con esto cobra sentido la gestión de los líderes y de los directivos, trabajando con otros y no pasando por encima de la gente, así: “El trabajo de un gerente es ayudar a los miembros del grupo a darse cuenta del poder que tienen; unificar estos poderes individuales dentro del poder total del grupo; y lograr que cada uno sea responsable de darle forma a su contribución para que concuerde con la tarea asignada como un todo” [6]


En efecto, darse cuenta del poder que se necesita ejercer con responsabilidad, supone la apertura a un nuevo propósito de convertir la organización en agente de conocimiento; pues no se vinculan las personas a las empresas simplemente a satisfacer sus intereses, sino que fruto de su permanencia en ellas está el edificar posibilidades de aprendizaje para otros, incluso mejores de las que tuvo cada uno en su proceso.

rio de reflexión en torno al significado de las redes de conocimiento que tejen las personas. Pues el desarrollo económico del sector, bebe del conocimiento técnico que caracteriza a los sujetos que allí se vinculan.

Pensadores modernos como Edgar Morin, nos confrontan con perspectivas desde este lugar del conocimiento; un conocimiento que se produzca a partir del reconocimiento individual, de las destrezas manuales, de las competencias técnicas, del conocimiento en máquinas y procesos, de la apropiación de conocimientos suficientes para llevar a cabo ejercicios de tutoría con transferencia tecnológica. Habría que migrar al concepto de redes de conocimiento, pues la empresa del siglo XXI exige que los procesos se instalen alrededor de un saber, que se apoya en la innovación; acá podrían resultar útiles los esfuerzos de las modas administrativas buscando como fin la expansión de conocimiento.

Esta sería una manera diferente de considerar el enfoque pragmático y utilitarista de una organización que solo esté orientada al resultado y ocupada del crecimiento y posicionamiento en los mercados; pues tejer redes de conocimiento, se constituye en un propósito de otro orden que reconoce las necesidades de aprendizaje que existen y que en muchas ocasiones al interior de las empresas, lo que se ve son lugares de competencia en lugar de cooperación. Intentar crecer dando resultados y al mismo tiempo promoviendo espacios para compartir el saber, matiza un poco la mirada pragmática de la que se ha hablado, tan propia del momento que se atraviesa en la economía del país; una economía que en veces pareciera que tiene vida; una vida bien distante de la realidad social y cultural.

Entender la organización no solo como agente económico, sino como agente de conocimiento significa creer firmemente que éste es inherente al ser humano y como tal es inminente idear cómo ponerlo al servicio de la empresa; este es el gran reto de las empresas y concretamente de las del sector energético: Dicho sector insta contar con una construcción de realidades que promuevan en medio de la comunidad laboral que asiste a los eventos académicos, un escena-

Hay que pensar entonces a la organización desde otro lugar: como un escenario de aprendizaje, lo cual implica desaprender, abandonar los esquemas tradicionales del saber hacer para dar protagonismo a otras miradas; miradas que vienen desde los claustros universitarios donde se forman los profesionales que llegan a ser parte de las empresas del sector energético, esperando en todo


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caso que la educación se esté erigiendo desde la participación de proyectos técnicos y científicos que son parte de una ciudadanía que llega a habitar las organizaciones compartiendo valores de sociedad pluralista, de sociedad de diálogo que resuelve conflictos -no solo los provoca-, compartiendo valores que no solo atienden las demandas de los mercados, sino criterios de conocimiento técnico al servicio de la sociedad, caracterizando el actuar profesional de la empresa, como ya se mencionó, en un actuar cooperativo -no competitivo. Otro pedido que tienen los grupos empresariales y en especial un sector como el energético, está dado alrededor del desarrollo de conciencia sobre los pilares que sustentan a una organización, los que son complementarios para el abordaje de la perspectiva económica, que puede llegar a convertirse en el corazón mismo del negocio. Ya es bastante el tiempo que se ocupa en el discernimiento del entorno económico y regulatorio que gira en torno al sector energético, las fuerzas económicas, los mercados competitivos, las variables externas que inciden negativamente y que se asoman vigilantes en las noches derribando torres de energía y afectando a la población civil, la comprensión de las políticas sectoriales, del concepto de regulación de gas y energía, la coordinación planeada para trabajar de la mano con el Estado y pensando en proyectos de desarrollo territorial; son solo algunos de los frentes de actuación que se tienen en este sector de la economía que ocupan la agenda de las empresas que están en este ámbito y exigen entonces contar con personas que realmente sepan cómo administrar estos frentes. Retadora es la gestión, para responderle a un país en desarrollo que aún no puede ver a todas las poblaciones -grandes y pequeñas- con los servicios básicos de energía cubiertos; es esta la realidad de un sector que marcha a un ritmo acelerado y con necesidad de orientarse al mejor estilo de los principios de administración científica que otrora años invadían a las compañías más prósperas de la sociedad Norteamericana, influenciada por el pensamiento Taylorista.

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Por ello es largo el viaje para alcanzar la meta en lo económico y administrativo; porque es un sector que reclama una serie de capacidades que faciliten la gestión o al menos la hagan viable para la gran cadena que atraviesa a todos los grupos de interés que también construyen el andamiaje de esas misiones y visiones que atrapan el sueño de los administradores de las empresas. No es entonces despreciable el reto que tiene el sector energético, para convertir los espacios de trabajo en lugares de inspiración tecnológica que solo pudieron surgir como tal por seres innovadores que llegaron a diseñar e implementar modelos de trabajo diferenciadores. Visto hasta ahora, se ubica a la perspectiva económica y administrativa en el mejor de los lugares, como fuentes de las que necesitan beber las promesas jóvenes de ingenieros que anhelan un lugar para desempeñarse y lograr una gestión que se convierta en tendencia mundial en la materia de conocimiento que traen. Son entonces tres frentes que se complementan: el económico, el administrativo y el del conocimiento.

B. Pensando la organización desde la perspectiva social Las empresas que dedican su actuar al propósito energético, piensan la organización, quizás sin darse cuenta de ello, como una verdadera universidad que nace en el saber técnico y se va tejiendo con el paso de los años en una red de conocimiento apropiado por un discurso verdadero muy apalancado en la lógica matemática, desde un discurso de rectitud técnica que desemboca en un mundo normativo que corresponde a discusiones especializadas y allá de un grupo de ingenieros, de expertos en diversos campos, se van forjando espacios sagrados como campos de saber, donde desborda lo estrictamente académico para situarse en el lugar del observador que argu-


menta, que calcula de manera objetiva y minuciosa para llegar a decisiones que se perfeccionan con el único propósito de llegar a prestar un servicio a la comunidad que entra a resolver problemas de orden primario o incluso si se quiere expresar, de necesidades básicas. Además de lo expuesto, siendo pragmáticos, propiamente no es la empresa el lugar para discernir sobre el fenómeno individual, ni los conflictos internos, ni mucho menos la conciencia individual y “Aun cuando el hombre no puede vivir en medio de las cosas sin formular sus ideas sobre ellas” [7], sí habita en los corredores, oficinas, subestaciones, torres de energía, exponiendo la contribución individual que sabe que lleva consigo, y el gran reto está en incrementar el nivel de conciencia del sentido y propósito superior que tiene su actuación individual. Así, “en lugar de observar las cosas, describirlas y compararlas, nos contentamos entonces con tener conciencia de nuestras ideas, con analizarlas y combinarlas” [8] La orientación de la organización empresarial bien ha girado a lo largo de la historia en torno a una racionalidad instrumental, propia de dichas entidades, que visto desde la dimensión hermenéutica de Habermas, es una dimensión que se identifica en la racionalidad medio-fin del actuar, orientado hacia el éxito, con una eficiencia basada en una verdad del conocimiento. Siguiendo el pensamiento del autor, tener conciencia de nuestras ideas, exige trascender la mirada, desde una dimensión social que se comprende en una relación sujeto-cosujeto, cuya legitimación se basa en la moral.

Esta relación se construye recorriendo caminos de diálogo en las organizaciones, implementando ejercicios reflexivos en torno a la racionalidad que se desee, desde un lugar de mayor complejidad; implementando programas de responsabilidad social, de cooperación en las comunidades donde esté inserta la empresa, permeando a la colectividad, viéndola como verdadero escenario de aprendizaje, de reconocimiento a las individualidades de los sujetos, interviniendo la realidad de los equipos de trabajo con el respeto y la distancia que cada uno de ellos merece y analizando los encuentros y desencuentros que se desnudan en las interacciones; estas son algunas de las formulaciones que hacen posible una reconstrucción del saber que caracterice a una organización empresarial y más concretamente a los agentes del mercado de energía. Los caminos de diálogo tienen que ser construidos por todos los actores intervinientes y aunque ha llegado a las empresas el concepto de grupos de interés, el tema debe llegar de forma inequívoca a todos los trabajadores, pues es en este escenario donde se da cuenta en primera instancia del interés que tienen estos actores en dialogar para apostarle al progreso social. El diálogo del que se habla incluye las discrepancias económicas y jurídicas que ocupan las agendas de los dirigentes de empresas, de los sindicatos, de los trabajadores que se oponen al pensamiento administrativo, de los que lo aceptan, de los que no cuestionan, de aquellos que en lugar de desempeñar un rol trabajando en los resultados del día a día, se ocupan de madurar ideologías que pretenden ser la inspiración de otros; así, son muchas las posibilidades; si el tema se queda circulando en el momento ideológico y en el beneficio individual, podría estar apuntando esencialmente al distanciamiento del discurso del bien común que beneficia al colectivo de trabajadores y en su lugar, instalarse en representaciones de la realidad que no aportan al tejido de diálogo que tiene que darse, independientemente de las interpretaciones diversas en los diferentes temas que tengan los actores.


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La forma de entender este objeto de análisis, es muy pertinente en el momento que se vive en Colombia, en cuanto se está haciendo observación de una realidad que es visible para muchos e imperceptible para otros; la mirada se hace desde una perspectiva social que da significado a los lineamientos del día a día y descubre el escenario de encuentro de saberes técnicos, como oportunidad de ver el negocio del sector energético desde una connotación no técnica en cuanto tal. Son grandes los desafíos de la empresa moderna, de ahí que aparezcan modelos administrativos, alternativas académicas de autores contemporáneos que fundamentan su orientación en los temas de estrategia. La teoría administrativa se agota, se queda corta para comprender la relación del hombre inmerso en la organización, pues estos modelos carecen en muchas ocasiones de fundamentación y se quedan en un discurso que termina siendo retórico. Por ello se plantea pasar de una organización empresarial que se razona desde el resultado en términos económicos a una ilustrada como un hecho social; así, habría que profundizar en formas de entenderla desde una mirada sociológica, tal y como lo plantea Biagorri (2004) cuando presenta su propuesta de la sociología de la empresa: “…es la disciplina científica que se ocupa, desde el paradigma sociológico (esto es, sobre las bases epistemológicas, y mediante métodos y técnicas de investigación netamente sociológicos), de analizar la empresa como institución social, esto es, formando parte de la sociedad global, a la que determina y por la que es determinada” [9] Con estas breves consideraciones en torno a la comprensión de las organizaciones desde una perspectiva social, se abre paso a la última del escrito, que pretende provocar un pensamiento diferente; se refiere a continuación la perspectiva ética.

C.La perspectiva ética como orientadora de las organizaciones empresariales

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“Al observar a un hombre virtuoso, solo podremos juzgarle por sus acciones, porque es imposible ver directamente la intención que pueda tener” [10]

Se propone discernir sobre la idea que las organizaciones no se conciban sin la perspectiva ética y ésta a su vez tenga estrecha relación con el concepto de virtud que presenta Aristóteles en su Magna Moralia. Son finalmente las acciones de los hombres las que permiten distinguir la virtud que pudiera estar presente, incorporándose en la cotidianidad, significando hechos y provocando transformaciones. No obstante lo anterior, para llegar a ser virtuoso, habrá de ser necesario contar con disposición al actuar, más que disposición a la crítica por si sola; se necesita de una gran capacidad de visionar, que en el mejor de los casos, se alcanza de forma compartida. Así, es reivindicatorio contar con la disciplina de observar, escuchar y actuar: Observar la realidad y escuchar a los sujetos insertos en la dinámica organizacional constituye el pilar de trabajo esencial para la construcción del camino a través del cual se pueda andar para pasar de ser una organización empresarial a una vista y vivida como Hecho Social, pues fundamentada epistemológicamente por la perspectiva de las ciencias sociales y los postulados éticos, puede convertirse en un lugar verdaderamente inspirador. ¿Inspirador para quién? Para los trabajadores que deambulan por los espacios de las


empresas intentando hallar sentido a su ejercicio profesional, y dándose cuenta por lo menos de tres aspectos que se proponen como una nueva forma de racionalidad: a. De lo que significa ser corresponsable de las decisiones, b. Artífice de su libre actuación (con independencia de lo que dicta el mundo exterior; más bien una actuación sin interferencias que se sustenta en el dominio propio, en la libertad individual) y c. Partícipe de los resultados. La posibilidad de dibujar la propia contribución expresada en aportes a la organización desde los tres frentes que se han expuesto, da cuenta de un devenir humano atravesado por fundamentos en el actuar cooperativo, más que competitivo, que es lo que hoy día pareciera que mueve la realidad profesional. Así, la propuesta de cavilar las organizaciones con arropo de los postulados éticos y ahora en este ensayo recabar sobre lo que significa una racionalidad ética, no es otro asunto que cuestionar las limitaciones humanas que no permiten o no ayudan a tejer conciencia de propósito superior, a disentir de la lógica económica y matemática que regula el pensamiento en las colectividades empresariales, a fin de instalarse en otras realidades de reflexión trascendental. Y es que la ética deja de convertirse en un asunto retórico -visto en ocasiones como tal- para ser avizorado como la brújula que da norte a la conciencia individual y colectiva de los sujetos, tal y como se expresa de este modo: “¿Para qué sirve la ética? Para recordar que es más prudente cooperar que buscar el máximo beneficio individual, caiga quien caiga, buscar aliados más que enemigos. Y que esto vale para las personas, para las organizaciones, para los pueblos y los países. Que el apoyo mutuo es más inteligente que intentar desalojar a los presuntos competidores en la lucha por la vida” [11] Así las cosas, para construir el discurso de una organización entendida como Hecho Social, es necesario indagar y descubrirse como sujeto que no solo espera las aportaciones de la empresa con la cual trabaja, sino un individuo que desde otras complejidades quizás más elaboradas que las de su conceptualización técnica, es capaz de ser parte del progreso social, primero en el inme-

diato entorno laboral en que habita, y segundo, en la sociedad de la que hace parte. Es necesario abrir espacios de diálogo en torno al actuar ético, dejando claro que no es el actuar ético de la empresa como “ente”, como razón social, sino que esto compromete a la colectividad; habrá que señalar reiterativamente el hecho formulando preguntas que conduzcan a que los grupos empresariales del sector energético se creen reflexivamente, con una actitud analítica como forma de entender la realidad: con criterio, visión de futuro y sobre todo, con libertad, así, las preguntas abren senderos para el descubrimiento de nuevas formas de entender el concepto de desarrollo social. Finalmente, el debate sobre la posición ética en la organización, no es solo para los directivos; este merece darse en escenarios de no directivos, buscando un equilibrio en la puesta en común del pensamiento diverso, equilibrio de las expectativas, pues no basta con hacer críticas a los dirigentes de las empresas, cuando en ocasiones quienes ocupan otras posiciones en dichas instituciones, atropellan las redes de diálogo, de relación, que en última instancia son la base del respeto para poder empezar el debate sobre la ética en estas instituciones.

IV. CONSIDERACIÓN FINAL Y CONCLUSIONES Son múltiples los desafíos para alcanzar la sostenibilidad del sector eléctrico colombiano, la cual no solo requiere nuevas tecnologías y alto conocimiento técnico, sino desarrollo de conciencia individual y colectiva sobre unos pilares que conviertan a las organizaciones de dicho sector en escenarios de desarrollo social construidos desde la ética. Una nueva forma de generar valor en las empresas del sector energético estará en la observancia del saber hacer, entendiendo a la organización como escenario de construcción colectiva y como agente social referente de desarrollo y progreso social, por lo tanto, no basta con pensar estos espacios desde el


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lugar de las innovaciones tecnológicas, ni desde la racionalidad medio-fin del actuar orientado hacia el éxito. Se propone abordar el concepto de desarrollo y progreso social desde los postulados éticos y de las ciencias sociales, no desde la óptica administrativa que se viene imponiendo en el lenguaje empresarial. Esto supone nutrir a los grupos del sector energético, de pensamientos que conectan con la esencia del ser humano, a partir de elaboraciones conceptuales de otro orden, que lejos de encajar en modas administrativas, impulsan a la conceptualización, que tanta falta hace hoy día en los espacios de trabajo. Recapitulando, se tienen las principales ideas desarrolladas: Se puede comprender el devenir organizacional desde la perspectiva económica, la del saber técnico, la social y la ética. Uno de los retos que tiene el sector energético: convertir los espacios de trabajo en lugares de inspiración tecnológica con seres innovadores que diseñen e implementen modelos de trabajo diferenciadores. Frentes que se complementan en el devenir organizacional: el económico, el administrativo y el del conocimiento. El gran reto está en incrementar el nivel de conciencia del sentido y propósito superior que tiene la actuación individual de los sujetos en las organizaciones. La orientación de la organización empresarial puede girar en torno a otros ejes diferentes al de la racionalidad instrumental, volcando la mirada a una dimensión social que se comprende en una relación sujeto-cosujeto. Necesario es buscar el recorrido hacia el camino de diálogo en las organizaciones, que le apueste al progreso social, implementando ejercicios reflexivos, programas de responsabilidad social, de cooperación

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en las comunidades donde esté inserta la empresa, permeando a la colectividad, viéndola como verdadero escenario de aprendizaje, de reconocimiento a las individualidades de los sujetos y reconstruyendo el saber que caracterice a la organización. Se plantea pasar de una organización empresarial que se razona desde el resultado en términos económicos, a una ilustrada como un hecho social. Observar, escuchar y actuar constituye el pilar de trabajo esencial para la construcción del camino a través del cual se pueda andar para pasar de ser una organización empresarial, a una vista y vivida como Hecho Social. Las organizaciones pueden también fundamentar su mirada epistemológica desde la perspectiva de las ciencias sociales y los postulados éticos, buscando llegar a ser reconocidas por sus trabajadores como lugares verdaderamente inspiradores. Una nueva forma de racionalidad con tres componentes: Ser corresponsable de las decisiones, artífice de su libre actuación y partícipe de los resultados. Se parte de manera legítima de un devenir humano atravesado por fundamentos en el actuar cooperativo, más que competitivo. Para construir el discurso de una organización entendida como Hecho Social, es necesario indagar y descubrirse como sujeto que no solo espera las aportaciones de la empresa con la cual trabaja, sino un individuo que desde otras complejidades quizás más elaboradas que las de su conceptualización técnica, es capaz de ser parte del progreso social, primero en el inmediato entorno laboral en que habita, y segundo, en la sociedad de la que hace parte. El debate sobre la posición ética en la


organización, no es solo para los directivos; necesario es buscar un equilibrio en la puesta en común del pensamiento diverso y equilibrio de las expectativas como promover el debate sobre la ética en estas instituciones

V. REFERENCIAS [1] Galindo Cáceres L. (1998). Técnicas de investigación en sociedad, cultura y comunicación, México. Pg. 3. [2] Henao Galeano, C. M. (2008). Método analítico y técnicas de coordinación grupal: sus efectos de poder en la organización. Medellín: Universidad EAFIT. Pg. 19. [3] Sierra G. Sandra. (2014). Las manifestaciones del poder y sus efectos en algunas organizaciones del departamento de Antioquia. Medellín, EAFIT. Pg. 61. [4] Servicio Nacional de Aprendizaje SENA (2013). Caracterización del Sector Eléctrico Colombiano. Medellín. Pg. 57. [5] Etkin, Jorge. R., y Schvarstein, Leonardo. (2011). Identidad de las organizaciones. Invariancia y cambio. Buenos Aires: Paidós. Pg 87. [6] Graham, P. (1995). Mary Parker Follett. Precursora de la administración. México: McGraw-Hill. Pg. 24. [7] Durkheim, Emile. (2001). Las Reglas del Método Sociológico. Madrid: Ediciones Akal. Pg 45. [8] Ibid, Pg. 45. [9] Biagorri, A. (2004). Introducción a la sociología de la empresa. Badajoz: Share-books. Pg 57. [10] Aristóteles. (2004). Magna Moralia. Buenos Aires. Editorial Losada. Pg.57. [11] Cortina, Adela (2015). La Ética. Barcelona. Paidós. Pg. 93

VI. RESEÑA AUTOR Sandra Patricia Sierra Garavito. Trabajadora social, Especialista en Trabajo Social Familiar, Especialista en Gerencia del Desarrollo Humano y Magister en Desarrollo Humano Organizacional con estudios realizados en la Universidad Pontificia Bolivariana y la Universidad EAFIT. Experiencia en el campo organizacional en la gestión del talento humano desde el año 1992 en empresas Colombianas del sector manufacturero y servicios, desempeñándose en los últimos seis años como Especialista Compensación y Relaciones Laborales de INTERCOLOMBIA S.A. E.S.P., empresa a la que estuvo vinculada. Sirve programas de postgrado como docente de cátedra en la Universidad de Medellín y en la Universidad del Norte, sedes Santa Marta y Barranquilla. sandra.patricias@hotmail.com


AUTORES

Retos tecnológicos

en la evaluación de productos para el despliegue de medidores inteligentes

Ibon Arechalde Marta Castro Jaime Gandaria José Antonio López Sandra Riaño Silvia Alonso Fernando Ibáñez TECNALIA Research & Innovation

Resumen— La nueva generación de Redes Eléctricas o Smart Grids requiere el desarrollo de nuevos productos o de comunicaciones sobre productos que anteriormente no las disponían. El desarrollo de esas nuevas funcionalidades implica también una evaluación mucho más exhaustiva del producto. La utilización de protocolos o estándares internacionales asegura un nivel de conformidad y un grado de interoperabilidad, pero las distintas implementaciones proporcionan rendimientos muy diferentes. Las compañías eléctricas deben desarrollar procedimientos de evaluación de productos y de proyectos piloto que permitan distinguir las distintas tecnologías o los distintos desarrollos dentro de una misma tecnología. Estas nuevas herramientas combinan plataformas de gestión de la información y herramientas software de evaluación. Abstract— Next electrical grid generation –Smart Grids- requires the development of new products or the implementation of new communications functionalities on products without this availability. The development of these new features also implies a much more comprehensive assessment of the product. The use of protocols or international standards ensures a compliance level and a degree of interoperability, but different implementations provide very different performance. Electrical power companies must develop product assessment procedures and pilot projects to distinguish the different technologies or different developments within a single technology. These new tools combine information management platforms and assessment software tools.

Palabras Clave— Organización empresarial, agente económico, agente de conocimiento y ética. Key Words— Business organization, economic agent, knowledge broker and ethics.


I. INTRODUCCIÓN La utilización de medidores eléctricos inteligentes (Smart Meters) con capacidad de gestión remota ofrece tanto a las compañías eléctricas como a los usuarios una serie de ventajas tales como la implementación de tarifas de discriminación horaria, eliminación de lecturas estimadas, ajuste remoto de la potencia contratada o mayor rapidez de intervención en caso de problemas en la red. El despliegue de estos medidores, que cuentan con funcionalidades mucho más complejas que las que ofrecían sus predecesores, abre un abanico de nuevas necesidades y desafíos tecnológicos. Algunos de ellos en los que TECNALIA está trabajando son:

En lo referente a ensayos de certificación, ampliación del espectro de pruebas que debe cumplir un medidor antes de su instalación en campo y desarrollo de una nueva generación de herramientas de test centradas en el manejo de la información. Desarrollo de nuevas plataformas de intercambio y gestión de la información entre los diferentes dispositivos presentes en la red eléctrica. Recogida y análisis de los datos, eventos y alarmas generadas. el viaje del discurso técnico de una organización del sector energético.

II. FASE DE ENSAYOS Antes de instalar un medidor inteligente en campo es importante asegurar que estos dispositivos cumplan con los estándares y las especificaciones técnicas correspondientes. De esta forma un medidor debería pasar los siguientes ensayos para estar certificado: Ensayos de conformidad aplicados por imperativo legal: Ensayos metrológicos: ANSI o IEC (IEC 62053-23, IEC 62053-22, IEC 62053-11…); Ensayos de compatibilidad electromagnética, seguridad eléctrica y protección del espectro radioeléctrico de

acuerdo a legislación nacional para dispositivos electrónicos con uso de comunicaciones Ensayos de conformidad aplicados por requisitos de compañía: Protocolos de comunicaciones; Ensayos de funcionalidad de acuerdo a protocolos de datos (DLMS-COSEM [1]…) Ensayos aplicados para evaluación de la calidad del producto: Ensayos de interoperabilidad, Ensayos de rendimiento; Ensayos de fiabilidad La evaluación de la calidad del producto es uno de los aspectos más relevantes de estos nuevos desarrollos ya que la vida útil de los equipos va a ser significativamente distinta a los equipos no inteligentes del pasado y, partiendo de la premisa de que todos cumplirán con los aspectos regulatorios, las diferencias de calidad entre fabricantes tendrán que evaluarse en profundidad. Actualmente las asociaciones creadas para desarrollar los protocolos de comunicación no han desarrollado procedimientos para evaluar el rendimientos de los medidores o concentradores/gateways en campo y son las compañías eléctricas las que deben marcar la forma de evaluarlo en función de las condiciones de uso normales. Cada com-


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pañía eléctrica está definiendo sus propios métodos de ensayo para evaluar la interoperabilidad y rendimiento de sus redes inteligentes.

III. ENSAYOS DE INTEROPERABILIDAD Tal y como se define en el NIST [2] (USA) y en el Smart Grid Co-ordination Group [3] (UE), la interoperabilidad es la habilidad de dos o más equipos, de un mismo o de diferentes fabricantes, para intercambiar información. En algunas ocasiones, como ocurre con los protocolos de comunicación en la Alianza PRIME [4], la interoperabilidad está asegurada con los ensayos de conformidad. Por otro lado en protocolos de datos como las implementaciones de DLMS/COSEM, la interoperabilidad se asegura con la correcta definición de perfiles DLMS por cada una de las compañías eléctricas. Cada compañía eléctrica desarrolla su propio documento de ensayos para evaluar la correcta funcionalidad de los medidores. TECNALIA ha colaborado con algunas de ellas (Iberdrola, GNF, EDP…) en la definición de los ensayos para asegurar la correcta funcionalidad y también ha desarrollado alguna de estas herramientas, con nuevas capacidades de edición de pruebas y automatización de las mismas basadas en el manejo de scripts.

IV. ENSAYOS DE RENDIMIENTO Y EVALUACIONES EN CAMPO Cuando una compañía eléctrica compra miles de medidores, es importante conocer cuál es el rendimiento de cada uno de los equipos y del conjunto. Todos los equipos seleccionados cumplen siempre con los correspondientes protocolos y con la funcionalidad requerida, no obstante, no todas las implementaciones de los distintos fabricantes se comportan de igual manera ante diferentes situaciones o entornos. La tasa de éxito de la comunicación puede variar enormemente de unos medidores a otros, y es importante conocer los siguientes parámetros para evaluar el rendimiento de cada uno de ellos:

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La disponibilidad de la comunicación con los medidores en redes complejas. Tiempo necesario de la red para lograr la estabilidad tras un apagón. La capacidad de los medidores para soportar entornos ruidosos, con resultados tan diferentes entre fabricantes como los representados en la Figura 1. Número de datos intercambiados por minuto o a lo largo de un día, con resultados tan diferentes entre fabricantes como los representados en la Figura 2. La capacidad de los medidores para funcionar con diferentes impedancias. La capacidad de los medidores para comunicarse correctamente en redes con grandes atenuaciones. Estos factores repercuten directamente en la eficiencia de las comunicaciones de las redes eléctricas y, por tanto, en el coste de gestión de las Smart Grids por lo que es de interés de las compañías eléctricas su análisis y el desarrollo de herramientas SW de ensayos que evalúen estos parámetros.

Figura1:

Representación de tasas de éxito de comunicaciones (en porcentaje) en función del nivel de ruido eléctrico soportado.


Figura2:

Número de comunicaciones exitosas por cada fabricante evaluado.

V. PLATAFORMAS DE GESTIÓN DE INFORMACIÓN Otra de las necesidades detectadas a raíz del extenso despliegue de medidores inteligentes realizado en ciertos países de Europa es el desarrollo de nuevas plataformas de intercambio y gestión de la información entre los diferentes dispositivos presentes en la red eléctrica.

La experiencia adquirida en los ensayos de rendimiento e interoperabilidad en laboratorio es muy útil en la evaluación de proyectos piloto y en pruebas de campo en el despliegue final. Los proyectos piloto permiten a las compañías eléctricas que están en proceso de selección evaluar las soluciones de diferentes tecnologías o comparar los resultados de diferentes fabricantes de una misma tecnología. Los proyectos piloto son muy importantes para: Asegurar el rendimiento de las comunicaciones en la red. Identificar los posibles problemas y sus causas. Los problemas en campo pueden estar causados por: Problemas de la propia tecnología Problemas en la implementación de la tecnología Problemas generados por causas externas Disponer del conocimiento y las herramientas para evaluar sus proyectos pilotos, como hace TECNALIA, facilita a las compañías eléctricas un despliegue eficaz y eficiente.

Tanto en la red de alta como de baja tensión existen múltiples dispositivos (medidores inteligentes, concentradores, cuadros de baja tensión, etc.) que deben ser accedidos en tiempo real. Aunque existen otras alternativas, en el caso de TECNALIA, se centra una actividad para conseguir que el operador de red pueda acceder a dicha infraestructura independientemente de las capacidades de comunicaciones que ésta contenga mediante una plataforma modular distribuida.


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Este desafío exige la estandarización y depuración de los eventos generados en campo por los medidores inteligentes. Por otro, requiere la revisión del sistema de prioridades para el envío de eventos, orientándolo al uso de esta información para la operación de red. Así, los eventos considerados como críticos para esta labor serían enviados en tiempo real y estarían integrados en las herramientas del operador. El resto se almacenarían en el medidor o concentrador y podrían ser enviados con una periodicidad prefijada, o incluso únicamente bajo demanda. Ésta, junto con su modelo de datos, posibilita una infraestructura de red dinámica y flexible posibilitando acceder a dispositivos de distintos fabricantes y especificaciones. La ventaja principal de esta solución es la facilidad de integración de múltiples dispositivos, con sus distintas versiones y modelo de datos en el sistema y además, el aprovechamiento de infraestructura existente con capacidades de comunicación y procesamiento muy limitadas. Esta solución incorpora un módulo específico para la configuración, el control y la recuperación de información de los medidores inteligentes con distintos perfiles de compañía desde un único punto de acceso simplificando los sistemas de comunicaciones del operador de red, sin que éste tenga que modificar sus sistemas actuales.

VI. RECOGIDA Y ANÁLISIS DE EVENTOS Por último, el despliegue de medidores inteligentes brinda la oportunidad de analizar los eventos que éstos generan. Dichos eventos son indicadores de sucesos no deseados en la red, como por ejemplo fraude, problemas de seguridad o de calidad de suministro. De esta manera, el operador de red recibe información sobre estas incidencias en la red de baja tensión de forma automática. Lo que, a su vez, suscita el reto tecnológico de la recogida y análisis de una ingente cantidad de información que, hasta ahora, no ha sido utilizada de manera sistemática por el operador de red.

VII. RESEÑA AUTORES Ibon Arechalde Ugarteche (ibon.arechalde@tecnalia.com), ingeniero superior de telecomunicaciones, es el jefe de laboratorio de EMC & Telecom de la División de Servicios Tecnológicos de TECNALIA Research & Innovation. Marta Castro Rentería (marta.castro@tecnalia.com), ingeniero superior de telecomunicaciones, es la responsable del área de Smart Meters en la División de Servicios Tecnológicos de TECNALIA Research & Innovation.

VIII. REFERENCIAS [1] https://www.dlms.com/index2.php Página web oficial de DLMS UA [2] https://www.nist.gov/engineering-laboratory/smart-grid Página web oficial del Gobierno de USA para marco regulatorio en Smart Grids [3] http://www.cencenelec.eu/standards/Sectors/SustainableEnergy/SmartGrids/Pages/default.aspx Página web oficial de CEN CENELEC para marco regulatorio de Smart Grids en Europa [4] http://www.prime-alliance.org/ Página web official de Alianza PRIME


AUTORES

Conciencia

situacional como elemento impulsor para el desarrollo de herramientas de visualización en ambientes de tiempo real Resumen— El presente artículo describe las etapas realizadas en el Centro Nacional de Despacho para afrontar el mejoramiento de los despliegues de la información operativa requerida para la operación de tiempo real propiciando garantizar la confiabilidad y la seguridad eléctrica. Desde el año 2015, se ha llevado a cabo una investigación con un equipo multidisciplinario para definir pautas y pilares para la elaboración de despliegues para ser desplegados en el Videowall del centro de control del CND, logrando un adecuado diseño que coadyuva a la toma de decisiones operativas durante el control de tensión, control de frecuencia, control de variables eléctricas y visualización de las condiciones dinámicas del Sistema Interconectado Nacional (SIN). Finalmente, se aborda la etapa de la solución tecnológica empleada para migrar estos diseños a prototipos funcionales. Esta solución combina la adquisición de datos de tiempo real y de múltiples bases de datos transaccionales que pasan por una etapa de procesamiento donde finalmente se generan las advertencias y alertas orientadas a la generación de estímulos preventivos en vez de reactivos sobre los integrantes del centro de control. Abstract— The present article contains different stages implemented by Colombian System Operator to improve information displays used for real time operation in the National Control Centre to operate with security and reliability criteria. Since 2015, an investigation has been carried out with a multi-disciplinary team where the main guidelines for visual displays design were defined. These visual displays will be the main

Jorge Esteban Tobón Carlos Arturo Vanegas Oscar Jose Arango Jaime Alejandro Zapata Maria Nohemi Arboleda XM

source of information to be shown in a VideoWall for operators at CND to make decisions on control voltage, frequency, electrical variables and power system dynamics in Colombia power system. Finally, an approach for technological solution is illustrated. This solution is surrounded by acquisition of real time and transactional data bases information. All this information is processed to finally create warnings and alarms stimulus to take preventive actions by real time operators. Palabras Clave— Conciencia situacional, Operación de tiempo real, visualización, videowall. Key Words— Situational awareness, Real time operation, visualization, videowall.


I. GLOSARIO CS: Conciencia situacional. CND: Centro Nacional de Despacho. SIN: Sistema Interconectado Nacional. Videowall: Conjunto de pantallas utilizadas para la proyección de información operativa. STN: Sistema de transmisión nacional.

EDAC: Esquema de desconexión automática de carga. SCADA: Sistema de supervisión, control y adquisición de datos (Supervisory Control And Data Acquisition). AGC: Control automático de generación (Automatic generation control). PMU: Unidad de medición fasorial (Phasor measurement unit).

STR: Sistema de transmisión regional.

PDC: Concentrador de datos fasoriales (Phasor data concentrator).

II. INTRODUCCIÓN

Figura2:

La aplicación de la conciencia situacional en el diseño de despliegues de centros de control, trae consigo una vasta serie de recomendaciones útiles para la disposición, presentación e identificación de estímulos que minimizan la carga cognitiva de los operadores con actividades asignadas a los ambientes de tiempo real. Bajo el escenario real de supervisar un sistema eléctrico con medidas analógicas y digitales de más de las 350 subestaciones que existen en Colombia a niveles de STN y STR, es retador para los operadores procesar y comprender en tiempo real la cantidad de información desplegada en el videowall, de modo que es necesario aplicar técnicas para sintetizar la información y lograr así que los operadores puedan identificar una condición atípica de forma rápida y oportuna. Si este proceso de transformación de la información no es realizado, se tendrían resultados como los ilustrados en las Figuras 1 y 2

Figura1:

Diagrama unifilar con gran cantidad de elementos enmallados.

Presentación tabular con exceso de variables eléctricas.

El principal problema en el diseño de despliegues de información en centros de control, es la asimetría entre el gran número de variables que el operador debe supervisar y el limitado número de elementos gráficos que pueden ser desplegados en las pantallas. Adicional a esto, el “ruido” producto del uso descuidado de colores y animaciones y el “desorden” producto de desplegar mucha información en pantallas con espacio limitado, pueden degradar la legibilidad de la información que se le presenta al operador. Para afrontar estos retos y tratar el problema planteado, se propone como objetivo final definir una guía general de diseño de despliegues, en donde factores como colores, atributos de formas, agrupamiento de información, uso de textos, uso de tablas,


uso de valores, uso de niveles, uso de símbolos, etc, sean claros y concisos, y finalmente establecer los diseños de despliegues y posteriormente los prototipos funcionales que garantizan solucionar el problema planteado al operador y minimizar los riesgos en la operación.

III. LINEAMIENTOS DE LA CONCIENCIA SITUACIONAL EN DESPLIEGUES DE INFORMACIÓN Los diseños de despliegues de información operativa, comúnmente están definidos por necesidades particulares de los usuarios finales, dejando de antemano un mundo de criterios diferentes que no cumplen con un estándar o una norma. Dadas estas circunstancias, la estandarización de criterios claros orientados a presentar e ilustrar la información operativa de manera eficiente son necesarios. A continuación se definen las principales recomendaciones a seguir para la aplicación de atributos como el color, números, aspectos, tablas, entre otros y que sirven también de guía para crear procedimientos replicables a la supervisión de información operativa de sistemas diferentes a los sistemas eléctricos.

Usar colores brillantes y saturados con moderación para preservar la visibilidad de alta luminancia y evitar "ruido visual". Para los elementos críticos se deben usar colores que garanticen gran contraste de luminancia entre el objeto y el fondo, haciendo de éste un elemento de primer plano. En cambio para representar objetos que no necesitan estar en primer plano se usa la escala de grises para representar dichos objetos y un fondo en el rango medio de niveles de grises, lo cual ayuda a ver detalles importantes sin necesidad de ponerlos en primer plano, un ejemplo de este criterio se ilustra en la siguiente figura.

Figura3:

Ejemplo de diseño de despliegue de información utilizando escala de grises.

A. Colores Un despliegue de información debe contener máximo seis colores para identificar datos, de acuerdo a estudios sicológicos y del comportamiento del ser humano, pues más colores pueden crear confusión y hacen que sea difícil recordar todo el esquema de codificación por colores [1]. Se debe tener en cuenta que los colores seleccionados para representar una situación, deben tener el mismo significado en todos los despliegues. Bajo esta misma línea, se deben obedecer las convenciones de color: rojo para indicar violación de límites operativos, parámetros técnicos o consignas regulatorias, amarillo o naranja se utiliza típicamente para transmitir advertencia o precaución sobre un posible peligro, gris debe indicar una condición segura y azul se utiliza normalmente para indicar obligación de procedimientos.

Los ítems solo se pueden resaltar de forma efectiva si se tiene un despliegue balanceado y bastante neutral. Si se utiliza el color con moderación, basándose sobre todo en colores suaves, naturales, y relativamente neutros para la mayoría de los ítems como el gris, se establece un escenario para el uso de colores brillantes y oscuros de forma que se pueda llamar la atención cuando sea necesario [2]. El color que se debe seleccionar para el fondo (background) de cada despliegue de información debe ser claro, para esto se recomienda alguno de los siguientes colores:


Revista

Tabla1:

Colores sugeridos para la aplicación en fondos de despliegues.

Color 1 Color 2 Color 3 Color 4 Color 5 Color 6

R 240 250 220 240 245 192

G 248 235 220 255 245 192

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Figura4:

Sección del diagrama unifilar del STN Colombiano.

B 255 215 220 255 213 192

B. Atributos de aspectos Los atributos visuales de aspectos son necesarios para expresar de manera más simple la mayor información posible al operador, con el fin de destacar los datos más importantes de una forma rápida y efectiva. En el diseño de los despliegues de información es importante mantener la simplicidad, de manera que éstos luzcan “neutros”, es decir, mientras el sistema permanezca estable la información que se visualice en el despliegue no debe destacar nada en lo absoluto, de tal forma que sean fáciles de detectar cambios de aspectos cuando en el sistema se presentan situaciones inusuales. La siguiente lista indica pautas que se deben tener en cuenta para diseñar despliegues de información más simples y más fáciles de interpretar. Uso de formas 2D, no al uso de formas 3D. Líneas y dibujos simples. Resaltar información con ancho de líneas, color, forma e indicadores adicionales. Usar el menor número de decimales posibles. Las características descritas anteriormente se materializan en el siguiente ejemplo de una sección del diagrama unifilar del STN Colombiano:

Los seres humanos tienen la tendencia a agrupar objetos que son similares en color, tamaño, forma y orientación. Los cambios en los atributos de aspecto de los despliegues de información deben llamar la atención del operador con el fin de ponerlo alerta ante cambios inusuales en el sistema. A continuación se exterioriza en atributos de forma usados en el diseño de despliegues de información. La orientación es un atributo que permite clasificar tipos de datos, designando una dirección para cada grupo de datos que se desea clasificar. El ancho de línea de las líneas de contorno resulta muy útil para destacar información, a mayor ancho de contorno, mayor importancia de información como se observa a continuación en la Figura 5.

Figura5:

Representación de ancho de líneas de contorno en un despliegue de información.


En general el texto debe ser un gris oscuro, no negro. La norma ANSI recomienda que para asegurar una buena visión a una distancia típica de 24 pulgadas (0.61 m), el tamaño del texto debe ser mínimo de 2.8mm, nominal de 3.5mm y máximo de 4.1 mm [3]. El uso de tablas debe estar destinado a brindar información y no tan solo mostrar datos, es decir, un dato por sí solo no da ningún tipo de información sin realizar alguna operación matemática. La inclusión de límites, desviaciones, entre otros en las tablas disminuye la carga cognitiva del operador, evitando la necesidad de recurrir a la memoria o conocimientos previos. En tablas, se debe usar el mismo número de decimales y evitar centrar o alinear a la izquierda los valores numéricos ya que esto complica su análisis, se recomienda formar a la derecha para así alinear los puntos decimales.

IV. ADVERTENCIAS Y ALARMAS La función principal de un sistema de alarmas ya sea sonoro o visual, es la de advertir al operador acerca de una situación que no es normal y llamar la atención del operador de manera inmediata. Si las alarmas sonoras se activan a menudo, pero rara vez requieren una respuesta importante, las personas pronto aprenden a ignorarlas. Por esto deben utilizarse otros medios para indicar este tipo de eventos, más no recurrir a las alarmas sonoras [4]. Bajo estas circunstancias, las principales recomendaciones en este ámbito son las siguientes: No es recomendable usar más de cuatro alarmas prioritarias en ningún sistema. En el despliegue de visualización de eventos, las alarmas se presentarán en orden cronológico inverso, quedando las más recientes en la parte superior del listado. Se puede usar parpadeo y sonido para atraer la atención y para exigir una atención inmediata. En el uso del parpadeo, el ojo resulta más sensitivo ante frecuencias entre 4 y 8 Hz, más lento o más rápido demanda menos atención del operador.

El texto parpadeante no debe ser utilizado pues se convierte en un distractor y molestia que no da valor agregado. Se recomiendan parpadeos sólo situaciones de emergencia y en valores numéricos. Cada alarma debe contar con una prioridad y cada una de éstas tendrá su propio sonido, el cual preferiblemente, debe ser consecuente al nivel de prioridad que se está enunciando. Los niveles de prioridad se basan en la repetición, la intensidad del sonido, la velocidad y la forma de aparición de dicho sonido. El volumen del anuncio acústico debe estar 15 dB por encima del ruido de fondo de la estancia, pero sin exceder los 80 dB. Un sonido que comience con un nivel inferior y luego incremente el tono y la intensidad puede ser muy efectivo. La frecuencia fundamental de los sonidos no debe sobrepasar los 3000Hz, ni ser menor a los 200Hz.

V. ARQUITECTURA DE LA SOLUCIÓN Una vez se definen las principales pautas a considerar en el diseño de despliegues, es necesario abordar la etapa de implementación de prototipos funcionales y probar en los ambientes operativos la validez de las hipótesis plantadas anteriormente. La etapa de elaboración de un prototipo funcional requiere de una solución tecnológica que comprende la adquisición de la información de los diferentes sistemas y bases de datos, procesamiento de la información para reflejar la condición del sistema eléctrico y finalmente la representación visual de la información en ambientes amigables para los operadores del sistema eléctrico. En la siguiente figura se definen los principales bloques de la arquitectura trabajada.


Revista

Figura6:

Arquitectura de la solución.

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SIGUARD. Acceso al PDC de la herramienta utilizada para el tratamiento de los datos fasoriales. Mediante el protocolo de comunicación IEEE C37.118 se accede a los valores de frecuencia de las PMUs alojadas en dicho PDC.

B. Interfaz recolector

El diagrama anterior se compone de 4 bloques de procesamiento, como primer bloque se tiene la fuente de datos externa, posteriormente se tiene el bloque recolector de información, continuando con el bloque de la base de datos centralizada y finalmente el bloque que contiene los despliegues que se visualizan en el videowall del centro de control. A continuación se realiza una descripción corta de cada bloque que compone la arquitectura.

A. Fuente de datos Base de datos del DRP. Lugar donde se almacena la programación de los recursos de generación para cada periodo del día, igualmente se aloja la oferta de disponibilidad y precio de cada uno de estos recursos. PI server: Repositorio para el almacenamiento de históricos de la información de tiempo real como variables eléctricas de subestaciones, líneas de transmisión y variables sistémicas. Archivos de Excel u otras fuentes. Consulta de diferentes tipos de información como mantenimientos programados, cortes programados debido a las restricciones eléctricas u operativas, entre otros, todo esto almacenado en las base de datos de las aplicaciones transaccionales. Base de datos de mapeo. Base de datos donde se almacenarán los mapeos e información recolectada para cada uno de los elementos del sistema, que se monitorearán en los distintos despliegues.

Es el conjunto de funciones y procesos que reúne los datos necesarios de las diferentes fuentes, haciendo los respectivos cálculos para crear y actualizar las estructuras de los elementos del sistema, que serán monitoreados e ingresados en la base de datos local, para posteriormente ser consultados por los distintos despliegues de información.

C. Base de datos local Base de datos no relacional, implementada en el motor de MongoDB. La interfaz generará las estructuras que se guardarán en la base de datos a modo de documentos.

D. Despliegues videowall Los despliegues de información que serán visualizados en el Videowall por el personal de la sala son, entre otros: Unifilar del SIN. Control de Voltaje y potencia reactiva. Generación. Frecuencia y AGC. Condiciones de seguridad. Dashboard Los que por conciencia situacional se requieran

VI. PROTOTIPOS DE VISUALIZACIÓN


A. Despliegue unifilar La escala de grises y diferente grosor en las líneas de transmisión son las principales características de este despliegue. Existe un agrupamiento de las subestaciones en 5 áreas y 14 sub-áreas operativas, adicionalmente se incluye en la esquina superior derecha un mapa de Colombia en el cual se indica geográficamente donde se encuentran ubicadas las áreas y las interconexiones entre ellas. La siguiente figura ilustra la condición del despliegue ante condiciones seguras y sin ningún tipo de alertas.

Figura7:

Despliegue unifilar del STN Colombiano en condiciones seguras.

Las subestaciones que hacen parte del STN se representan como contenedores, con posibilidad de la aparición de tres íconos diferentes que se activan en condiciones de advertencias o alertas; flecha arriba-abajo indica violación regulatoria de voltaje y conjunto de flechas hacia arriba indica sobrecarga de un equipo asociado a la subestación. El color del fondo de la subestación cambia según la condición más crítica en el momento. En la siguiente figura se observan los posibles colores e íconos del contenedor asociado a cada subestación.

Figura8:

Advertencias y alertas a nivel de subestaciones del despliegue unifilar.


Revista

Las condiciones que podrían generar alarmas o advertencias sobre este despliegue son las siguientes: Sobrecarga de una línea de transmisión o transformador de uso o conexión al STN. Violación de límites regulatorios de tensión en las subestaciones del STN. Pérdida de datos en subestaciones. Líneas de transmisión desenergizadas y aterrizadas. Creación de islas por separación topológica de un conjunto de elementos. Apertura de una línea de transmisión en un solo extremo. Contingencia más crítica para cada área operativa y su principal consecuencia en la red. La siguiente figura aclara algunos de los ítems listados anteriormente:

Figura9:

Despliegue unifilar del STN Colombiano en condiciones de alerta y advertencia.

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B. Despliegue control de voltajes El despliegue utilizado para el control de voltajes en el CND, se basa en el análisis estadístico de la información histórica proveniente del sistema de potencia. Mediante los análisis estadísticos realizados, se demuestra la estrecha correlación entre el voltaje, la hora del día y el tipo de día. Basado en este análisis estadístico, se definen para cada nodo piloto del sistema Límites de Control Superior (UPCL), Límites de Control Inferior (LPCL) y Límites de Control Central (PCL), dichos límites son continuamente calculados en tiempo real para identificar desviaciones poco o relativamente significativas del voltaje en tiempo real de cada nodo piloto.


Sobre el mismo despliegue, se resume el estado actual de las reservas de potencia reactiva tanto dinámicas como estáticas, identificando los márgenes disponibles para subir o bajar los voltajes de la red. La siguiente figura ilustra el despliegue explicado:

Figura10:

Despliegue para el control de voltajes en tiempo real.

C. Despliegue para el control de frecuencia y AGC El balance carga-generación es una actividad que se debe ejecutar permanentemente en la operación de tiempo real, el cumplimiento de este balance garantiza un comportamiento óptimo de la frecuencia, razón por la cual es necesario contar con herramientas operativas para realizar el seguimiento de dicha variable. En las siguientes figuras se exhiben los despliegues utilizados para visualizar el comportamiento de la frecuencia en tiempo real y el seguimiento al margen de regulación de AGC global y de cada recurso que participa de este mercado.

Figura12:

Despliegue de frecuencia y AGC.

Los posibles estados que puede tomar un nodo piloto basados en el valor actual del voltaje son los descritos en la siguiente Figura, donde los colores amarillo y naranja se asocian a desviaciones del voltaje por encima del rango operativo, mientras que los colores azul y morado se asocian a desviaciones del voltaje por debajo del rango operativo. El color rojo como en los demás despliegues, indica violación que para este caso particular, se asocia al hecho de tener voltajes por fuera de los umbrales establecidos por la regulación .

Figura11:

Despliegue para el control de voltajes en tiempo real.

D. Despliegue de generación Desde las instancias de planeación de corto y muy corto plazo, se ejecutan los procesos necesarios para realizar la programación de los recursos de generación despachados centralmente. Estas actividades ejecutan


Revista

procesos de optimización que producen como resultado los valores de generación de cada recurso para cada periodo del día. Fruto de este proceso de optimización, las restricciones eléctricas y energéticas en los recursos hacen parte de la cadena, siendo de obligatorio cumplimiento para asegurar la confiabilidad y seguridad en la operación. En este sentido, se diseñó un prototipo que facilita el seguimiento de las posibles restricciones en los recursos de generación, así mismo favorece la búsqueda de un despacho óptimo respetando la oferta realizada por cada uno de los agentes generadores. Este prototipo lista por mérito las plantas que se encuentren desviados de su programa de generación, recursos con generaciones mínimas o máximas programas y recursos con pruebas ofertadas desde el despacho económico. La siguiente figura resume las características mencionadas.

Figura13:

Despliegue de generación.

2016

Sobre cada gráfico de barras asociado a las plantas, se visualiza la disponibilidad ofertada para el periodo actual, el programa de generación, la generación real, el valor de desviación y un atributo adicional en escala de grises para diferenciar el recurso marginal del sistema.

E. Despliegue de condiciones de seguridad Para asegurar el cumplimiento de los parámetros técnicos de los equipos como líneas, transformadores e interruptores de acople, es necesario realizar seguimiento continuo a la cargabilidad de cada uno de ellos y tomar las acciones correctivas cuando la cargabilidad se encuentra cerca de los valores nominales declarados. Igualmente, es necesario conocer las contingencias de equipos que podrían llevar a la aparición de sobrecarga o a la violación de variables eléctricas. Finalmente para garantizar el cumplimiento continuo de las condiciones de seguridad eléctrica, se cuenta con la supervisión de los cortes programados en cada área operativa y la supervisión de las recomendaciones por mantenimientos programados. La siguiente figura ilustra las tablas que se utilizan para realizar este seguimiento en tiempo real.


Figura14:

Despliegue de condiciones de seguridad.

tiempo real. Los despliegues de información no deben tener exceso de alarmas visuales ni sonoras. Los fondos deben ser de color neutral (tonalidad de grises) y los colores sólo aparecen para indicar alguna anormalidad. Los despliegues de información deben usar las características de forma, color, movimiento y posición espacial para llamar la atención del operador y así centrar su atención en la información que le permita la toma de decisiones complejas y la realización múltiples tareas en tiempo real.

F. Despliegue tipo DashBoard Este tipo de despliegue ilustra de manera general y ejecutiva la condición actual de todo el sistema.

Figura15:

Despliegue DashBoard.

VII. CONCLUSIONES Es usual encontrar en algunos centros de control despliegues multicolores (Un ejemplo típico es ver desplegado en el VideoWall el unifilar del Sistema de Transmisión Nacional) y una amplia gama de sonidos que por lo general podrían afectan la toma de decisiones de los operadores en

Las convenciones de color que se recomienda son: rojo para el peligro; verde debe indicar normalidad y amarillo para transmitir precaución. Los sonidos no deben superar 4 sonidos diferentes. Si las alarmas se activan a menudo, pero rara vez requieren una respuesta, las personas pronto aprende a ignorarlas. Actualmente XM cuenta en el Videowall del Centro de Control Nacional con nuevos despliegues de información entre los que se destacan el resumen dinámico del unifilar del sistema, el indicador del control de Voltaje y el control de frecuencia. También se cuenta con otro despliegue que indica las condiciones de seguridad del sistema y un resumen de las principales variables del SIN. Estos nuevos despliegues en la operación se destacan por la simplicidad, aparecen colores sólo en caso de problemas y tiene contrastes que incluso pueden ser captados por personas daltónicas.


Revista

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Las nuevas alarmas sonoras en la sala de control se limitan tan sólo a dos, una que indica cambios de estado en el sistema y otra para situaciones de emergencia asociadas a la afectación en el control de frecuencia del SIN con el AGC.

na. 20 años experiencia laboral en la Operación del Mercado y el Sistema Interconectado Nacional. Actualmente se desempeña como Gerente del Centro Nacional de Despacho. jazapata@xm.com.co

VIII. REFERENCIAS

Maria Nohemi Arboleda. Ingeniera Electricista MSc de la Universidad Pontificia Bolivariana. 25 años experiencia laboral en la Operación del Mercado y el Sistema Interconectado Nacional. Actualmente se desempeña como Gerente General de XM. mnarboleda@xm.com.co

[1] L. Arend, A. Logan y G. Havin, «USING COLOR IN INFORMATION DISPLAY GRAPHICS,» NASA. Airspace Systems Program, 2015. Available: http://colorusage.arc.nasa.gov/. [2] J. Kennedy, «Principles of Information Visualization,» de Institute for Informatics & Digital Innovation, Edimburgo, 2004. [3] B. R. Hollifield, D. Oliver, I. Nimmo y E. Habibi, The High Performance HMI Handbook. Houston: 360 Digital Books, 2008. [4] Ø. Veland, M. Kaarstad, L. Å. Seim y N. Førdestrømmen, «Principles For Alarm System design,» Institutt for energiteknikk (IFE), 2001.

IX. RESEÑA AUTOR(ES) Jorge Esteban Tobón. Ingeniero Electricista MSc de la Universidad Nacional de Colombia. 10 años experiencia laboral en Coordinación de la Operación de XM. Actualmente se desempeña como analista tiempo real del Centro de Control de XM. jetobon@xm.com.co Carlos Arturo Vanegas Vesga. Ingeniero Electricista MSc de la Universidad de Dundee en el Reino Unido. 22 años experiencia laboral en la Operación del Sistema Eléctrico Interconectado. Actualmente se desempeña como Especialista de Aseguramiento de Operación de XM. cavanegas@xm.com.co Oscar Jose Arango Hernandez. Ingeniero Electricista MSc de la Universidad Pontificia Bolivariana. 22 años experiencia laboral en la Operación del Sistema Interconectado Nacional. Actualmente se desempeña como Director de Aseguramiento de Operación de XM ojarango@xm.com.co Jaime Alejandro Zapata Uribe. Ingeniero Electricista MSc de la Universidad Pontificia Bolivaria-


Petróleo, Energía

AUTOR Romel Rodríguez Hernández

y Economía después de la caída de precios de materias primas durante 2014 – 2016. Colombia, Países Desarrollados y Emergentes: Un Mundo Distinto. Perspectiva de largo plazo Resumen— Este artículo evidencia el impacto (negativo) a largo plazo, que ha generado la drástica caída de precios del petróleo, a partir de junio de 2014, en: a) la inversión del sector minero – energético; b) la trayectoria a largo plazo de los precios del petróleo; c) la previsión de crecimiento en países desarrollados y emergentes; d) la trayectoria de crecimiento económico de Colombia, a largo plazo. El análisis, previo a los resultados, se sustenta en el análisis de oferta – demanda de petróleo, la explicación de la sobreoferta que ha generado la caída en precios y la asimetría de los efectos de ésta caída en las economías desarrolladas y emergentes, haciendo énfasis en el caso colombiano. Los resultados obtenidos, que expone el artículo, evidencian: a) una baja incidencia de la producción no convencional de crudo en la formación de precios a largo plazo; b) la no competitividad de la industria petrolera bajo un entorno de precios bajos, que le obliga a implementar economías de escala; c) las mayores oportunidades de crecimiento que producirá un menor precio de hidrocarburos en economías desarrolladas y en las emergentes no productoras de materias primas; d) una desviación de la trayectoria de crecimiento de largo plazo de Colombia, pasando de una tasa de 4,2% a una de 3,5% en promedio, hasta 2025; e) una reducción del crecimiento potencial de Colombia, del 4,3% previo al choque de precios de 2014, a uno del 3,6%, con implicaciones adversas en los términos de intercambio, la generación de divisas, y el nivel de precios (mayor inflación) que obligan a la diversificación de las fuentes de crecimiento; f) la duración de absorción del choque por caída en precios de crudo, le toma a la economía hasta 20 trimestres (5 años). Finalmente, el artículo es claro en mostrar, que no se trata de una caída de precios similar a crisis anteriores de precios, por cuanto responde

Unidad de Planeación Minero Energética UPME

a un incremento de la oferta y a una menor dinámica de la demanda, siendo estas dos fuerzas de mercado capaces de fortalecerse en el tiempo, en la medida que las firmas asimilen los bajos precios, y con economías de escala, puedan sustentar precios bajos, que a largo plazo, condicionarán la capacidad de la economía colombiana de crecer por encima del 3%, con lo cual, se concluye que la caída de precios del petróleo genera una histéresis del crecimiento, es decir, un efecto de largo plazo, por la caída del ingreso permanente que generó en la economía colombiana. Abstract— This article finds in a negative way, the dramatic falling in the oil prices since Jun, 2014, across the following topics: a) investment in power and energy; b) forecasting the oil prices since the process of building, in the long term; c) the performance about economic growth in developed and emerging countries in the long run; c) the performance of Colombian economy in the long run. The analysis before results, it´s supported in supply – demand system in oil markets, the explanation about an excess in oil supply, and the presence of no symmetry effects in developed and emerging countries, by emphasizing in the Colombian case. The results described inside the article, found the following facts: a) low incidence in oil no – conventional output in the prices building; b)


no competitiveness in oil industry under environment of low prices to force scale economies; c) better opportunities in economic growth of developed and emerging countries who are not commodities exporters because the low oil prices; d) a relevant deviation in the performance of Colombian annual economic growth until 2025 by reducing the media rate since 4,3% before the shock to 3,5% after this; e) a reduction in Colombian potential economic growth since 4,3% before crisis of low prices to 3,6% per year, who produces negative effects in exchange terms, exchange money and level of prices (high inflation); then it´s mandatory to generate a relevant diversification in sources of economic growth for Colombia; f) the duration about the absorption process of a falling in oil prices, relative to growth domestic product (GDP) is estimated round of twenty quarters.

Finally, this article emphasizes the last process of prices falling as the consequence of increases in supply, accomplished of a less rate in demand. A combination of these two forces can be stronger in the future, then the firms will adjust its costs structure with scale – economies and low oil prices are going to sustain. Because of that, Colombian economy has a several restrictions to generate rates of economic growth of 3%, at least. In conclusion, low oil prices produced a hysteresis phenome, a long-term effect, because the falling of permanent income. Palabras Clave— Petróleo, Energía, Crecimiento Económico, Organización Industrial, Choques macroeconómicos, Series de Tiempo, Ciclos Económicos, Materias Primas, Crisis Económicas. Key Words— Oils. Energy Markets, Economic Growth, Industrial Organization, Macroeconomics Shocks, Time Series, Business Cycles, Commodities, Economic Crisis. .

I. INTRODUCCIÓN La caída de precios del petróleo, iniciada en 2011 en forma gradual, y acelerada entre 2014 y 2015, bajando en ese lapso de USD 109 a USD 53, e incluso cayendo a un nivel de USD 32, ha sido el choque macroeconómico más fuerte que ha enfrentado la economía mundial, luego

de la crisis financiera de 2007 – 2008 que llevó a la casi desaparición de la banca de inversión en Estados Unidos, y al mayor costo de rescate del sistema financiero, luego de la crisis de 1929, siendo este costo asumido por parte de los Gobiernos en Estados Unidos (en su mayor parte) y de Europa Occidental, en particular Inglaterra, Francia y España (Husain & Otros, 2015). Las implicaciones de una caída en los precios del petróleo son asimétricas en efecto y magnitud, a nivel mundial. Se condicionan al tamaño de la economía, la posición que se tenga de exportador o importador de crudo, así como al peso que tengan la producción y exportaciones de crudo en los términos de intercambio. Bajo esa circunstancia, es complejo establecer una única dirección del impacto. Trayendo a lugar el criterio de Kaldor – Hicks, existe un criterio de compensación con ganadores y perdedores, que resultan luego de la caída en el precio de materias primas en el mercado (Castro & Mokate, 2003).

II. LAS RAZONES DE LA CAÍDA EN EL PRECIO. ANÁLISIS OFERTA–DEMANDA ¿EL FRACKING TUVO LA CULPA? La reducción en el precio de las materias primas, obedece a un incremento generalizado en los inventarios, consecuencia de una


Revista

producción que desde 2008 ha crecido a una tasa mayor con relación a la demanda (Baffes, 2015). No obstante, este ajuste no se ha dado sólo en los hidrocarburos; ha sido también generalizado a las demás materias primas en alimentos, metales y minerales (FMI, 2015). Si se examina la tendencia en las tasas de crecimiento de precios de materias primas, el proceso de ajuste a niveles de precios menores, inicia en 2011, con mayor fuerza en metales e hidrocarburos (fósiles) con rezago en alimentos (Gráfica 1).

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En el caso de Latinoamérica y Rusia, hubo un estancamiento en la participación, lo que evidencia restricciones o “cuellos de botella” que puedan contribuir a una expansión de sus niveles de producción.

Gráfica2:

Participación Mercado Petróleo No OPEP (Oferta). Fuente: FMI – Cálculos del Autor

Gráfica1:

Índice de Materias Primas FMI (Variación Anual). Fuente: FMI – Cálculos del Autor

desde la perspectiva de la demanda, el cambio en la estructura es análogo, con relación a la oferta (Gráfica 3). Aunque Europa redujo en al menos cuatro puntos porcentuales su cuota de consumo, se mantuvo como la segunda región económica con la mayor participación.

El comportamiento de precios en hidrocarburos, entre 2014 y 2015, revela la aceleración de una tendencia decreciente, iniciada en el segundo semestre de 2011, y que se intensifica tres años después llegándose a una caída hasta del 43% anual, que se extendió a metales, alimentos y que, a nivel global, condujo a una caída en el resto de materias primas del orden del 35% al final de 2015 (Baftes y Otros, 2015). El cambio en la estructura de mercado, en el caso del petróleo, se da primero en la oferta con un cambio sensible en lo que refiere a la participación que tiene cada componente en la producción (Gráfica 2). Estados Unidos incrementó en un período relativamente corto, 6 años (2008 – 2014), su cuota de mercado como productor de 8% a 14%, siendo además el principal consumidor aun, de crudo. Los demás actores principales, por el lado de la oferta, redujeron su producción, en particular, Europa que redujo en cinco puntos porcentuales su cuota de mercado.

La participación de Estados Unidos en la demanda mundial de crudo, como principal consumidor, se reduce en alrededor de cinco puntos porcentuales, que, al sumarse con su incremento en la cuota de oferta, condujo a una reducción de su exceso de demanda, lo que, en su condición de primer consumidor mundial, le dio una mayor capacidad como agente, para presionar en beneficio de sus consumidores, por la reducción de su precio (posición dominante como consumidor neto de crudo). Además, con la implementación de regulaciones que restringen la explotación de carbón, durante la administración Obama 2009 – 2016, se crearon condiciones para estimular la oferta de petróleo y gas natural, que coadyuvan en una presión bajista en los precios de estas materias primas en un horizonte de largo plazo (Capital Economics, 2016) En el caso de Latinoamérica, se da un incremento alrededor de dos puntos porcentuales en la presente década, que conduce a la menor participación en el mercado; no obstante, el mayor progreso como consumi-


dor, lo da China, quien incrementó su cuota de mercado, de 6% a 12%, en la década y media transcurrida aproximadamente, en lo corrido del siglo XXI.

Gráfica5:

Producción Histórica OPEP (Millones de Barriles Diarios).

Gráfica3:

Participación Mercado Petróleo (Demanda). Fuente: FMI – Cálculos del Autor 28% 24% 20%

20%

16%

15%

12%

12% Además, debe considerarse que la produc7% ción actual de la OPEP se ubica alrededor de 4% 40 millones de barriles diarios de crudo, nivel

8% 4%

EE. UU.

Europa

China

LATAM

Japón

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

0%

Cuando se revisa el rol de la OPEP como principal cartel en el mercado de hidrocarburos 1, se evidencia su incapacidad de incrementar su participación en la oferta, en las dos últimas décadas, perdiendo capacidad de influir en el precio. La participación de la OPEP en la oferta mundial de crudo, se estancó en la última década, alrededor del 40%. Además, los países miembros de la OPEP, están cada vez teniendo mayores dificultades para llegar a acuerdo por las profundas diferencias en su estructura económica, y estructuras de costos asimétricas entre sí, por lo que no responden de la misma forma, ni bajo la misma afectación, ante aumentos o disminuciones en el precio del crudo (Gráfica 4).

Gráfica4:

Participación de la OPEP. Fuente: EIA 2 – Cálculos del Autor

superior a históricos de producción en períodos previos, en particular 5 millones de barriles más, respecto a la producción de crudo después de la crisis financiera de 2009 y hasta 2014 (Gráfica 5). Por ende, con stocks de producción más altos en los países con mayor producción y reservas de crudo, en términos estructurales o de largo plazo, el precio del petróleo no tiene margen para ubicarse en niveles superiores a USD 50, salvo un crecimiento económico acelerado en países desarrollados y emergentes, aunque con poca previsibilidad, impulsado por Europa y China (Moaddes & Hashem, 2016). Otro factor al que se ha atribuido la caída en el precio del petróleo desde 2011, ha sido la aparición de la producción no convencional (fracking) y su capacidad de influir en el precio, al contribuir al incremento en la producción mundial de crudo (Kilian, 2016). Sin embargo, al examinarse la participación que tiene la producción no convencional, no se identifica una participación significativa. El producir con Fracking, sólo constituye el 3.1% de la oferta mundial de crudo (Gráfica 6), y aunque se ha incrementado en alrededor del 250% respecto a 2000, tener una cuota inferior al 5%, no le da el margen aun para afectar el precio a largo plazo (Sieminski, 2015). La producción de crudo que al término del

1 La Organización de Países Productores de Petróleo (OPEP) está integrada por trece países: Argelia, Angola, (Ecuador, Irán, Iraq, Kuwait, Libia, Nigeria, Qatar, Arabia Saudita, Emiratos Árabes Unidos, y Venezuela. Su principal ventaja competitiva, es contar con el 81% aproximadamente de las reservas de crudo; además, todos sus países son productores netos, con bajos costos de producción, y con excepción de Venezuela, poseen una población joven lo que reduce sus costos laborales, y estimula la productividad de sus campos de exploración, extracción y producción. 2 Energy Information Administration (Administración de Información Energética de Estados Unidos)


Revista

primer semestre de 2016 se ubica en alrededor de 94.5 millones de crudo, ha generado un exceso de oferta, por cuenta del menor crecimiento de la demanda, que se ubica en 1.5 millones de barriles diarios a 2016, alrededor del 1.6% de la oferta mundial (Moody´s, 2015). Al examinar históricamente el exceso neto de oferta de crudo, se evidencian períodos anteriores con excesos de crudo, inferiores al existente en 2014 – 2016 pero con niveles de precio 33% menores aproximadamente, frente al rango en el que se ha mantenido el precio de la referencia Brent desde 2015 (USD 45 – USD 50); no obstante, es de reconocerse, que los excesos previstos a partir de 2017 son históricamente altos, y que incluso, acorde al alto promedio histórico de excesos de crudo, el precio incluso debería estar por debajo de USD 40 (Gráfica 7).

2016

Incluso, si se examina la relación entre el exceso de oferta, cuando se ha presentado, y el precio histórico de mercado, cabría considerar la opción que el precio del petróleo se ubica actualmente, en un rango USD 45 – 60 por barril, superior al precio que debiera tener considerando contextos históricos previos donde la demanda tuvo bajos crecimientos. Si bien el exceso de oferta de petróleo, no ha sido común en los últimos 15 años si puede afirmase que su crecimiento obedece a cambios estructurales (Baumeister & Kilian, 2015) que van más allá de la producción no convencional (Gráfica 8).

Gráfica8:

Exceso Oferta de Petróleo Versus Participación Producción No Convencional. Fuente: Wood Mackenzie – Cálculos del Autor

Gráfica6:

2,2%

1,2%

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

4,0% 3,5% 3,0% 2,5% 2,0% 1,5% 1,0% 0,5% 0,0%

3,1%

Participación Producción No Convencional Oferta Mundial de Petróleo. Fuente: EIA – Cálculos del Autor

Gráfica7:

Exceso Oferta Oil Versus Precio (Brent). Fuente: EIA – Cálculos del Autor P re c io ( US D / B a rril) E xc e s o O f e rt a ( M ill. B a rrile s / D í a )

112

140

1,7

120

0,6

100 80

42

60 40 20

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 -0,5 -1,0 -1,5 -2,0 -2,5 -3,0

0

III. ESCENARIOS DE PRECIOS DEL PETRÓLEO A LARGO PLAZO. IMPACTO EN MATRIZ ENERGÈTICA, GENERACIÒN Y DEMANDA DE ENERGÌA. La inquietud que generan las bruscas caídas que ha sufrido el precio del petróleo desde 2014, apuntan a establecer si la consideración de un crudo de bajo precio y dado un exceso de oferta, son condiciones que permanecerán en el largo plazo. Así mismo, surge la preocupación si, la generación de energía a partir de fósiles, puede afectarse, teniendo en cuenta que la producción se desestimula con precios bajos de mercado en forma sostenida, y que, con ello, se puede reducir el potencial de generación a partir de combustibles fósiles como el petróleo, el gas natural y el carbón. Para responder a esta inquietud, se deben considerar varias trayectorias en horizontes de corto y largo


plazo que permitan identificar el potencial impacto estructural de la caída de precios. El escenario de largo plazo que se considera a nivel de precios se ha querido desagregar en cuatro momentos: diciembre de 2014, diciembre de 2015, marzo de 2016 y diciembre 2016. El escenario I, diciembre de 2014 (Gráfica 9) muestra el comportamiento en cuanto a proyecciones de precios de crudo, en el semestre siguiente a la aceleración en la caída de las referencias Brent y WTI, en el mercado mundial. Dado que el Brent es referencia para el crudo colombiano, se usó su base histórica para el análisis de proyecciones.

no plazo, hecho que a futuro llevaría a la supresión de la condición de autosuficiencia en países como Colombia donde el crecimiento de combustibles fósiles ha crecido en forma exponencial, por la fuerte expansión del parque automotor y la expansión del sistema de generación y transmisión de energía eléctrica (UPME, 2015) 3.

Gráfica10:

Escenario II de Proyección Precio Petróleo Previsión Brent (USD/ Barril) Diciembre, 2015. Fuente: EIA – UPME – Cálculos del Autor

Gráfica9:

Escenario I de Proyección Precio Petróleo Previsión Brent (USD/ Barril) Diciembre, 2014. Fuente: Wood Mackenzie – Cálculos del Autor

En este primer escenario, la visión de los analistas era a corto plazo pesimista (precios en un rango de USD 70 – USD 80), pero a largo plazo optimista (precios retornando a su media 2008 – 2014). Se consideraba que el precio del petróleo podría retornar en niveles superiores a USD 60 en 2017, y ubicándose a largo plazo en USD 92. El punto crítico se da en el corto plazo a 2016, con un precio menor a USD 50, aspecto crítico para países donde el petróleo por ser pesado y de alto costo de extracción, sólo es rentable con precios mayores a USD 70. La asimetría entre las previsiones de corto y largo plazo del petróleo, fueron un factor determinante, para desestimular la inversión en el sector, dada la incertidumbre para poder identificar una tendencia que mostrase las diferentes trayectorias del precio del petróleo. Este escenario implicaría una reducción en la inversión extranjera directa en el sector, a media3 Colombia usa la referencia de petróleo Brent para la valoración de su canasta de exportación, razón por la cual es sobre la proyección de ésta referencia que se construyen las proyecciones de precios de crudo del presente análisis.

El segundo escenario se relaciona con la estimación de precios, un año después del choque, en diciembre de 2015. (Gráfica 10). En este escenario, ya se tiene un mayor conocimiento por parte de los analistas del mercado, con relación a la dinámica de precios y el ajuste en la relación oferta – demanda. Por tanto, hay un criterio más amplio para hacer una proyección más detallada y con menor incertidumbre. Acorde a ello, las proyecciones hechas por la Unidad de Planeación Minero Energética – UPME (2016), son menos optimistas, y convergen a un precio a largo plazo de USD 72, aproximadamente similar al precio histórico promedio del crudo en las primeras dos décadas del siglo XXI.

Gráfica11:

Escenario III de Proyección Precio Petróleo Previsión Brent (USD/ Barril) Marzo, 2016. Fuente: EIA – UPME – Cálculos del Autor


2016

Revista

Así mismo, en el escenario II la ventana de tiempo, en la cual el precio del crudo, se mantiene en un rango relativamente bajo, USD 40 – USD 50 es más amplio, tomando al menos 15 años con posterioridad al choque (Hasta 2030). Esto implicará, para países como Colombia con altos costos de exploración y extracción de crudo, una profundización en esfuerzos asociados a economías de escala, que permitan una actividad que sea viable en términos económicos y financieros. En el tercer escenario (Gráfica 11), las proyecciones consideran la información histórica de 2014 y 2015, bajo las cuales hay una reducción de los precios sostenida, que al mantenerse por dos años, hace prever un cambio estructural profundo que lleva a considerar trayectorias de precios de largo plazo, en niveles relativamente similares al rango en el que ha oscilado en precios, el crudo, entre USD 45 y UD 50. Este escenario implica un ajuste más drástico en los costos de producción y debería conducir a una mayor concentración de la producción en países con costos más competitivos (menores).

Gráfica12:

Escenario IV de Proyección Precio Petróleo. Previsión Brent (USD/ Barril) Diciembre, 2016. Fuente: EIA – UPME – Cálculos del Autor

persistencia de precios bajos del crudo entre 2014 y 2016. No obstante, el mismo escenario IV considera la posibilidad que el precio del petróleo a largo plazo, se ubique sobre los USD 48, dadas las perspectivas de un potencial aumento de la oferta, proveniente del desarrollo del fracking, y la mayor actividad de exploración en medio oriente, particularmente en Irán, que redujo a la mitad aproximadamente sus exportaciones de crudo (de 3,5 a 1,5 millones de barriles diarios aproximadamente), por el embargo comercial con el que fue sancionado en 2012 (Mohaddes y Hashem, 2016) . Las implicaciones del choque petrolero sobre la composición de la matriz energética, acorde a las primeras estimaciones, no reduciría la importancia de los combustibles fósiles para la generación de energía eléctrica (Stern, 2004). El aprovechamiento del consumo de combustibles fósiles tiende a concentrarse en la generación de energía eléctrica (42% a 2015, 45% a 2035), seguido de la industria (estable en 29%)) y el transporte (estable en 18%) siendo un 10% aproximadamente, consumo asociado al sector comercial (Gráfica 13).

Gráfica13:

Composición Consumo Mundial de Energía. Fuente: Outlook BP – Cálculos del Autor 50%

Electricidad

Industria

Transporte

Otros

40% 30% 20% 10%

2035

2030

2025

2020

2015

2014

2010

2005

2000

1995

0%

1990

En el escenario IV (Gráfica 12) se considera la posibilidad de acuerdos al interior de la OPEP que permitan un incremento del precio (referencia Brent), a mediano plazo, hacia un rango de USD 50 – USD 60 el barril, y a largo plazo ( a 30 años) en un rango USD 80 – USD 90 el barril; así mismo, este último escenario considera el rezago que se podría presentar con una dinámica mayor de crecimiento de la demanda, respecto a la oferta por la reducción en la extracción de crudo, dado el cierre de operaciones de exploración y hallazgo de reservas por la

Las previsiones indican, en un horizonte de 20 años, que el principal agente que consuma energía proveniente del petróleo y derivados, será el transporte, cuya participación en la composición de la demanda que proviene de esta fuente de energía, desde 1990 hasta 2035, se estima habrá pasado del


30% 20% 10%

2035

2030

2025

2020

2015

2014

2010

2005

2000

1995

1990

0%

Gráfica15:

Composición Fuentes de Abastecimiento Producción Mundial de Electricidad. Fuente: Outlook BP – Cálculos del Autor

2035

Petróleo

2030

2025

Nuclear

2020

Hidro

2015

2014

Renovables

2010

Gas

2005

1995

1990

Carbón

2000

50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0%

La perspectiva de precios bajos en los hidrocarburos, puede conducir a un mayor aprovechamiento de los combustibles líquidos para la generación de electricidad, que permitan, en el caso colombiano, reducir la dependencia de fuentes hídricas. Las perspectivas muestran que la electricidad reducirá su dependencia del carbón, e incrementará su dependencia de gas y energías

2035

2030

40%

Coal

2025

1990

50%

2020

Electricidad

Oil

2015

Otros

Gas

2014

Industria

45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0%

2010

Transporte

60%

Composición Fuentes de Abastecimiento Consumo de Electricidad en la Industria. Fuente: Outlook BP – Cálculos del Autor

2005

Composición Demanda Energía Generada Con Petróleo y Derivados. Fuente: Outlook BP – Cálculos del Autor

Gráfica16:

2000

Gráfica14:

renovables (Gráfica 15), que, en suma, podrían a largo plazo explicar el 40% de la electricidad generada. De prolongarse la caída en precios del crudo, es factible que la matriz energética pueda no diversificarse hacia renovables, y, por el contrario, acentúe su dependencia de combustibles fósiles.

1995

47% al 55% (Gráfica 14): el segundo consumidor en importancia de energía proveniente del petróleo es la industria, cuya participación se mantendrá estable alrededor del 32%; no obstante, la electricidad como destinación de energía generada a partir de Oil, se reduciría en las próximas dos década de 7% a 4%, hecho que podría revertirse en la medida que en un escenario de precios bajos, se incremente la capacidad de compra de crudo por parte de las economías, y permita un mayor aprovechamiento del petróleo para la generación de energía eléctrica.

Para la industria, a nivel mundial, la reducción en un 60% del precio del petróleo entre 2014 y 2016, a la par de la caída que también se ha presentado en los precios del gas natural, genera la posibilidad de reducir sus costos de operación por consumo de electricidad, por la importancia del gas y el petróleo en el suministro de electricidad (Gráfica 16)además de facilitar la reducción del uso de carbón, dadas las restricciones de éste en su uso por la preservación del medio ambiente, en la medida que pueda demandar, por menores precios, una mayor cantidad de combustibles líquidos (hoy suministran el 64% de las necesidades de consumo de electricidad) para atender su demanda de electricidad, además, de los procesos de autogeneración y cogeneración que pueda llevar a cabo. La cara opuesta a los bajos precios y las oportunidades que genera para el grueso de la industria, el transporte y el comercio, es la propia industria petrolera. El reto principal para las productoras de crudo, es conseguir, mantenerse en el mercado con precios inferiores en un horizonte de largo plazo a USD 60, teniendo en cuenta que, con sus estructuras actuales de costos, su “break even” o precio de equilibrio, esta en promedio en USD 71 (Wood Mackenzie, 2015), es


Revista

Gráfica17:

Niveles de Precio “Break Even” Principales Firmas Productoras de Crudo. Fuente: Wood Mackenzie – Cálculos del Autor Break Even

Promedio

73

Exxon Mobil Occidental Apache CNRL CNRL Talisman Lundin Newfield Pionner Continental BHP Billiton Hess Noble Energy Encana Woodalde Suncor Southwestern Range Chesapeake Devon Anadarko Marathon Kosmos Husky ConocoPhillips Denbury Cenovus Murphy Oil Chevron Santos Canadian Oil OMV Total Tullow Oil BP Repsol Shell Statoil Enl Premier BG

110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Las principales actividades que sustentan UPME la exploración de hidrocarburos, que están relacionadas con el desarrollo y la financiación, dado como con la exploración, se están dando con niveles de precio de crudo mayores a USD 60 y USD 80 por barril respectivamente, niveles que están por encima de las expectativas de precios que se tienen a largo plazo (Gráfica 18).

Gráfica18:

Precios Break – Even para Cubrimiento Operaciones Principales en Firmas Productoras de Crudo. Fuente: Wood Mackenzie – Cálculos del Autor D i v i de ndo ( D ) Ex p l o r a r ( E) Op e r a r ( O) M e d i a ( O+ E+ D )

80

Noble Energy Newfield Santos Kosmos Continental Chesapeake Repsol CNRL BG OMV Lundin Chevron Talisman Anadarko Encana CoconocoPhillips Statoil Marathon Pionner Petrobrás Apache Occidental Eni Suncor Energy Vanadian Oil Hess Devon Pacific Cenovis BP Husky Murphy Oil Lukoil Exxon Shell EOG Premier Oil Search Denbury

140 120 100 80 60 40 20 0

Las empresas petroleras al considerar niveles de precio por encima de los USD 80 para el pago de dividendos, refleja el alto costo de capital con el que se financian y/ apalancan, considerando que el precio histórico promedio del petróleo en las dos últimas dos décadas, se ubica sobre los USD 60 por barril.

El análisis de volatilidad de los precios del petróleo, mediante un modelo de heterocedasticidad condicional (GARCH) muestra que la caída en éstos, experimentada entre 2014 y 2016, ha sido el que ha tenido mayor desviación con respecto a la media, con lo cual se potencia el efecto adverso sobre hojas de balance y la dificultad de hacer un análisis retrospectivo frente a otros episodios de caídas en los precios del petróleo que antecedieron, por haber sido estos de una menor magnitud. Por escalamiento de la volatilidad, el modelo estimado evidencia que la caída de precios 2014 – 2016 fue hasta 10 veces superior en términos de dispersión respecto al promedio (Gráfica 19), con relación a episodios de caídas de precios que se presentaron, en particular, en la segunda mitad de la década de los noventa, y en la segunda mitad en la primera década del siglo XXI, como respuesta a la crisis financiera de 2006 – 2009.

Gráfica19:

Volatilidad Precios Petróleo Referencia Brent – Modelo GARCH. Fuente: Cálculos del Autor con base en datos Bloomberg 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0

1995Q1 1996Q1 1997Q1 1998Q1 1999Q1 2000Q1 2001Q1 2002Q1 2003Q1 2004Q1 2005Q1 2006Q1 2007Q1 2008Q1 2009Q1 2010Q1 2011Q1 2012Q1 2013Q1 2014Q1 2015Q1 2016Q1

decir, el nivel a partir del cual, los proyectos de exploración son rentables y generan utilidades a valor presente (Gráfica 17).

2016

La presencia de fuertes episodios de volatilidad, dificultan el pronóstico a largo plazo, dado que se amplían los intervalos de confianza en la predicción, por el mayor error de estimación subyacente a la estimación (Enders, 2003). Ello es lo que hace compleja la proyección de tendencias, en la crisis generada por la caída en los precios del petróleo presentada en 2014 – 2016 para países exportadores, por no haber antecedentes de un episodio preliminar, con niveles similares de volatilidad.


Estudios adelantados por el Banco Central de Colombia (Banco de la República) dan cuenta de la alta correlación entre el ciclo de materias primas y el ciclo económico para el caso de países emergentes que son exportadores de materias primas como es el caso colombiano (Ojeda y Otros, 2015); en la misma línea, las investigaciones muestran para el caso colombiano, que las caídas permanentes en los precios de las materias primas o por una ventana prolongada de tiempo, afectan el crecimiento potencial y a largo plazo de la economía (Echeverry & Otros, 2009), producen una contracción del consumo y la inversión, y por las presiones alcistas sobre el tipo de

Crecimiento Histórico y Proyectado Regiones Económicas. Fuente: FMI – Cálculos del Autor Desarrollados Emergentes Emergentes Asia Latinoamérica

10% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0%

2020

Euro Zona Mundial

2019

No obstante, el mayor impacto se da sobre el crecimiento de largo plazo de la economía, así como su crecimiento potencial, lo que, en términos fiscales, significa para el Gobierno una menor capacidad de recaudo de impuestos, lo que condiciona las posibilidades de incrementar el gasto público, en términos reales, para corregir atrasos en inversión pública o hacer mayor inversión en capital físico o humano (UPME, 2015).

Gráfica20:

2018

b) La reducción en la capacidad de generación de divisas, hecho que induce a episodios de volatilidad cambiaria, que deprecian la moneda nacional, con un efecto subyacente adverso en el nivel de precios de productores y consumidores en la economía (mayor inflación)

2017

a) Su impacto en el recaudo de impuestos por parte del Gobierno, hecho que condiciona la inversión pública, así como reduce los recursos por regalías de los que disponen las regiones donde se concentra la actividad de extracción de crudo (Banco de la República, 2016).

En cuanto al impacto en términos de crecimiento por la caída en el precio de materias primas (Gráfica 20), Latinoamérica en el próximo quinquenio 2016 – 2020 será una de las regiones en el mundo con la menor tasa de crecimiento respecto a la década anterior. Para las economías que son emergentes, en particular las asiáticas, la caída en los precios del petróleo es una oportunidad de crecimiento por el mejoramiento en términos de intercambio, la reducción de desequilibrios por déficit en cuenta corriente y la reducción de costos de producción de sus exportaciones.

2016

El impacto de una reducción en el precio del petróleo es mayor en una economía como la colombiana, tiene en el petróleo a su mayor generador de divisas (Gómez, 2016). La caída en el precio del petróleo se traduce en una reducción del ingreso permanente, por:

cambio, generan mayores presiones inflacionarias que comprometen el cumplimiento de una política de inflación objetivo implementada por el Banco Central (Hamman & Otros, 2015).

2015

IV. IMPLICACIONES DEL CHOQUE PETROLERO PARA COLOMBIA: LOS EFECTOS SOBRE EL CRECIMIENTO POTENCIAL DE LA ECONOMÍA

Para Colombia, el impacto de la caída en los precios del petróleo sobre su trayectoria de crecimiento, se plantea en dos escenarios: a) un crecimiento de largo plazo de 3.5%; b) un escenario de largo plazo de 2,5% (Gráfica 21). En ambos hay una desviación, por debajo, con relación a la trayectoria de crecimiento que se tenía antes del choque de precios en 2014, que apuntaba a un crecimiento a largo plazo de 4.2% 4.

4 Trayectorias calculadas a partir de funciones impulso – respuesta generadas con modelos multivariados de series de tiempo


2016

Revista

Gráfica21:

el potencial de crecimiento de la mayoría de los sectores económicos por debajo del 3.5% (Industria, Agricultura, Transporte), con excepción de aquellos relacionados con el sector terciario, que son menos intensivos en consumo de energía eléctrica (Financiero, Comercio) 6.

Trayectorias Crecimiento Económico Anual Colombia 2016 – 2050 Antes y Después Choque Precios Petróleo 2014 – 2015. Fuente: Cálculos del Autor con base en Datos DANE

En este ejercicio, se revela una histéresis de crecimiento, es decir, que los efectos de una caída de precios de petróleo, que se intensificó entre 2014 y 2016, tienen la capacidad de tener un efecto permanente sobre el crecimiento potencial de la economía (Gráfica 22), hecho que tiene implicaciones profundas en términos de bienestar, en particular porque hace revisar hacia abajo la capacidad de recaudo de impuestos y por ende, de gasto del gobierno, además de restringir el crecimiento del consumo y la expansión de la inversión hacia diferentes sectores productivos.

Gráfica22:

Crecimiento Económico Colombiano Observado Vs Potencial 5. Fuente: Cálculos del Autor con base en Datos DANE Observado

Potencial

4,4%

3,6% 2,0%

2004Q2 2004Q4 2005Q2 2005Q4 2006Q2 2006Q4 2007Q2 2007Q4 2008Q2 2008Q4 2009Q2 2009Q4 2010Q2 2010Q4 2011Q2 2011Q4 2012Q2 2012Q4 2013Q2 2013Q4 2014Q2 2014Q4 2015Q2 2015Q4 2016Q2

9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0%

La desviación que generó el choque petrolero, para Colombia, significa un reto en su estructura económica y competitiva que le permita crecer de nuevo al 4% o por encima de esta tasa. Las trayectorias construidas, consideran

El principal riesgo para la economía colombiana, con el choque petrolero, es experimentar lo que se conoce como un fenómeno en forma de L, es decir, la posibilidad que la economía tenga un techo de crecimiento económico por debajo de su potencial, techo que en este caso sería 2,5% anual, un fenómeno que sufrió la economía de Japón en los noventa y que frenó, la dinámica en el avance que la economía asiática tuvo luego de la post – guerra, y que había convertido a Japón, en la economía líder mundial. Para determinar el costo de sacrificio que ha tenido que asumir la economía colombiana en sus episodios de crisis, se estimó la desviación de la trayectoria de crecimiento económico potencial, comparando episodios previos de desaceleración económica causados por choques externos negativos, respecto al escenario acaecido con la caída de precios del petróleo (Gráfica 23). El choque petrolero de 2014 – 2015 ha generado una desviación de la trayectoria del crecimiento económico potencial de 1,7% promedio anual, que es aproximadamente el 40% de lo que antes del choque petrolero, se estimaba como crecimiento potencial de la economía colombiana (4,2%).

Gráfica23:

Desviación Trayectoria Crecimiento Económico Potencial Colombia en Períodos Con Choques Externos Negativos. Fuente: Cálculos del Autor con base en Datos DANE 3,5% 3,0% 2,5%

3,0% 2,4%

2,0%

1,3%

1,5%

1,7%

1,0% 0,5% 0,0% 1981 - 85

1996 - 2002

2008 - 09

2015 - 19

5 El PIB Potencial se obtiene a partir de una técnica Holdrick – Prescott, la cual descompone una serie en su componente tendencial (largo plazo o estructural) y su componente aleatorio o de corto plazo. 6 Crecimiento Potencial refiere a la tasa de crecimiento que puede alcanzar una economía, bajo condiciones de pleno empleo y una inflación observada dentro del rango de inflación objetivo.


0,8%

1,0% 0,8%

2018

-3,1% -3,3% -2,7% -3,3% 0,2% 2017

-3,6% -3,9% 2016

1,1% 1,3%

-3,0% -3,0% 2015

2014

2013

2012

2011

GNC (Antes Choque Oil) GNC (Post - Choque Oil) SD (Antes Choque Oil) SD (Post-Choque Oil)

2010

4% 3% 2% 1% 0% -1% -2% -3% -4% -5% -6% -7% -8%

0,6% 0,1%

Balance Fiscal GNC – SD Colombia 2013 – 2020. Fuente: Ministerio de Hacienda y Crédito Público

La razón del deterioro en los balances fiscales, se explica por la caída en el recaudo de impuestos, como porcentaje del PIB, al estimarse que descenderá en un punto porcentual a 2020, salvo que se haga una reforma tributaria que compense la caída en ingresos tributarios (ingresos corrientes), que ha producido la caída en precios del petróleo. En particular, una reforma tributaria se hace urgente para compensar la caída de recaudo, que debería compensar la renta petrolera que el país dejará de recibir desde 2016, renta que creció notablemente desde 2002, año en el que situaba en 0,9%, que, en 2015, alcanzó su máximo (3,3% del PIB) y que se proyecta, se reducirá a sólo 0,4% a 2020 (Gráfica 25).

2020

2018

0,2% 0,2% 0,4%

13,9%

14,9% 2016

2014

1,1%

1,6% 2012

2010

2008

2006

1,5%

2,8%

Renta Petrolera Im puestos

0,9% 0,8% 1,1%

20% 19% 18% 17% 16% 15% 14% 13% 12% 11% 10%

2,6% 3,3% 2,6%

Ingresos y Renta Petrolera GNC (% PIB). Fuente: Ministerio de Hacienda y Crédito Público

2004

Gráfica24:

Gráfica25:

2002

El deterioro en las cuentas fiscales, por la caída de ingresos provenientes de la actividad petrolera, condiciona la capacidad de la política fiscal, de actuar en forma contracíclica como respuesta a la desaceleración de la actividad económica (Gráfica 24). En promedio, el déficit del Gobierno Nacional Central (GNC) se ha deteriorado en un 0,2% en su previsión a 2018, mientras en el caso del sector público descentralizado, este ajuste ha sido aún mayor, en promedio 0,4 puntos porcentuales menor, respecto a las previsiones hechas de cuentas fiscales ante de la caída de precios.

4,0% 3,5% 3,0% 2,5% 2,0% 1,5% 1,0% 0,5% 0,0%

La absorción del choque está condicionada a la duración que tengan los precios de petróleo en un bajo nivel (entre USD 30 y USD 60 por barril), por cuanto, la caída en el valor de las exportaciones, independientemente de reducir la tasa de crecimiento económico, ha incrementado el déficit en cuenta corriente (Gráfica 26), haciendo que el país tenga una mayor vulnerabilidad a los flujos de capital, provenientes de inversión extranjera de portafolio (horizonte de corto plazo) o inversión directa (a horizonte de largo plazo, que por su mayor volumen, es la que más afecta al mercado cambiario) El deterioro de los términos de intercambio, reflejado en el aumento en el déficit de cuenta corriente, incrementa la percepción de riesgo país, que, para el caso colombiano, y en general de una economía emergente, se mide a través del EMBI 7 , así como a través de la variación del tipo de cambio (peso colombiano – COP versus dólar americano – USD). La presencia de un alto déficit comercial (12% del PIB) y de un creciente déficit en cuenta corriente (5%) expone a la economía colombiana a la volatilidad de los flujos de capital (Gráfica 26) y contribuye a una mayor depreciación del tipo cambio, con efectos subyacentes negativos en cuanto inflación y el servicio de la deuda, tanto pública como privada.

7 Indice de bonos para mercados emergentes, calculado por la banca estadounidense JP Morgan desde la década de los noventa. Equivale a los puntos básicos por encima de la tasa de negociación de un bono de mínimo riesgo (bonos del tesoro americano), a los que se negocia un bono de deuda soberana de un país emergente


Revista

Gráfica26:

pales de inflación.

Sector Externo Colombia Cuenta Corriente y Cuenta de Capital (Porcentaje del PIB). Fuente: Banco de la República

-5,0% -14% 2018

2015

2014

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2006

Cuenta Corriente (% PIB)

2017

Balanza Com ercial (% PIB)

2016 -12%

-5,0%

0% -2% -4% -6% -8% -10% -12% -14% -16%

2016

La volatilidad cambiaria, que ha llevado a la depreciación del tipo de cambio, además, se ha acentuado por los temores de un mayor endurecimiento de la política monetaria de la Reserva Federal de Estados Unidos, y el deterioro macroeconómico de Latinoamérica. Es evidente, con la caída en la cotización del petróleo, la correlación inversa que los precios del crudo tienen tanto con los índices de riesgo como el caso del EMBI, como con las variaciones del tipo de cambio (Gráfica 28) 8.

En cuanto refiere al EMBI, para países emergentes, rompió una tendencia a la baja que traía desde 2004 (interrumpida solo en 2008), lo que denota mayor percepción de riesgo, pero aun en niveles inferiores a máximos históricos, ubicándose en 288 puntos básicos en promedio, a lo largo de 2016 (hasta Noviembre) donde Colombia tiene una medición de riesgo país menor a emergentes (416 puntos básicos) y países de Latinoamérica (547 puntos básicos), lo cual demuestra la confianza que la economía colombiana mantiene en los mercados (Gráfica 27) dado que el nivel Embi de Colombia esta significativamente por debajo del resto de las economías emergentes.

Gráfica28:

Gráfica27:

La dirección de la correlación entre EMBI, Brent y devaluación (variación positiva del tipo de cambio, es consistente) con la causalidad entre riesgo país, precios de materias primas y tipo de cambio, para una economía emergente, pequeña, abierta y dependiente de su producción de materias primas, como es el caso colombiano.

Riesgo País Colombia. Comparativo con Emergentes y Latinoamérica. Fuente: Bloomberg – Cálculos del Autor Colombia LATAM Emergentes

547 416 288

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

La variable que ha reflejado el mayor ajuste macro en la economía colombiana a raíz de la caída en los precios del petróleo, ha sido el tipo de cambio, hecho que ha tenido repercusiones principalmente en el comportamiento de los precios, incrementando los indicadores princi-

Riesgo País Colombia. Versus Precio Petróleo y Devaluación (COP/USD). Fuente: Banco de la República – Cálculos del Autor

A medida que desciende el precio del petróleo, se reducen las expectativas de ingresos de divisas estimulando la depreciación del peso y el fortalecimiento del dólar (mayor devaluación), lo cual deteriora la percepción de confianza en la economía nacional (mayor riesgo país, por ende, un EMBI más alto): De 2011 a 2016, el precio del barril de la referencia Brent, bajó de USD 111 a USD 8 El tipo de cambio en Colombia enfrentó una prolongada apreciación desde 2004, como consecuencia de un fuerte incremento en los flujos de capital hacia la economía colombiana, principalmente en Inversión Extranjera Directa; esta apreciación se acentúo entre 2009 y 2013, por la implementación de políticas monetarias expansionistas en EE. UU. y la Unión Europea, con tasas de interés cero (0%) para suministro de liquidez, con el objeto de impulsar la recuperación de las economías desarrolladas, luego de la crisis financiera de 2006 – 2009.


48, en consonancia, el peso colombiano que estaba apreciándose, pasó a devaluarse 39% al final de 2014; en consecuencia, el riesgo país sube, pasando de 168 puntos básicos en enero de 2011, a 288 en promedio durante 2016 (hasta noviembre). El impacto en precios ha sido significativo y persistente, considerando que desde el último trimestre de 2013 comenzó a darse un repunte sostenido de la inflación al consumidor, en la que ha habido una contribución significativa de la electricidad, y el gas natural, que, como consecuencia del incremento del precio del dólar, así como por cuenta del recrudecimiento del fenómeno del niño, tuvieron un fuerte ajuste al alza en su nivel de precios (Gráfica 29). La inflación de energía eléctrica y gas se ha ubicado en niveles incluso del 15% y el 27% respectivamente, niveles muy por encima de la inflación de precios al consumidor, la cual, desde febrero de 2015, está, por encima del límite máximo del rango meta de inflación objetivo fijado por la Junta Directiva del Banco de la República (4%), generando, además, una fuerte inercia y rigidez, en los indicadores de inflación básica, lo que advierte dificultades para controlar presiones inflacionarias, que fuerzan al endurecimiento de la política monetaria, lo que restringe el crecimiento de la demanda agregada interna (Arango & Otros, 2014).

leo) sobre el crecimiento económico (variación anual del PIB). Esta modelación se hace considerando una frecuencia trimestral de datos. Los resultados (Gráfica 30) permiten mostrar que la duración del choque de una caída de precios de petróleo, sobre el crecimiento económico colombiano, en un escenario medio: a) Puede bajar hasta 1% el crecimiento interanual, donde la persistencia de un choque hasta de 1% interanual puede ser hasta por 6 trimestres b) La duración del choque, desde el momento que se produce, hasta cuando se desvanece, y se neutraliza el efecto sobre el crecimiento económico, se ubica en un rango de 10 a 20 trimestres, lo cual muestra que no antes de 3 años, la economía colombiana podría retornar a su senda de crecimiento previa al choque.

Gráfica30:

Respuesta Crecimiento Económico Colombia (En puntos básicos) a un choque por caída precios de petróleo. Modelo VAR Estructural. Fuente: Cálculos del Autor

Gráfica29:

Inflación al Consumidor Versus Inflación en Energía Eléctrica, Gas Natural y Combustibles. Fuente: Banco de la República – Cálculos del Autor

Las implicaciones de este ejercicio, considerando el descenso que ha tenido el crecimiento del PIB, pasando de una tasa de 6,4% anual en el primer trimestre de 2014, a una tasa de 2% en el segundo trimestre de 2016, lo que indica nueve trimestres de continua desaceleración del PIB, con la perspectiva de un mayor descenso, dado el rezago con el que la economía colombiana empezó a bajar su crecimiento respecto al resto de la región. Como ejercicio de cierre, en el presente artículo, se consignan los resultados de un Modelo VAR Estructural 9 para estimar la duración de un choque petrolero (caída en los precios del petró-

9 Modelo multi – ecuacional de series de tiempo de vectores autorregresivos, donde se procura establecer a través de funciones impulso respuesta (FIR), el impacto de un choque de una variable (en unidades de desviación estándar) sobre las demás variables. En este modelo, todas las variables son endógenas, por lo cual es posible modelar choques generados por cualquiera variable sobre las demás, que involucre el Modelo VAR.


Revista

Los trabajos que se han preocupado por cuantificar el impacto de la actividad petrolera sobre la economía colombiana, coinciden en reconocer lo vulnerable que es el crecimiento potencial de Colombia, a los precios de materias primas (López, 2013). Inscrito en los resultados del modelo VAR, se indicaría que hacia 2019 – 2020, se estaría terminando de absorber plenamente el choque y se retornaría a la senda de crecimiento potencial, que no sería ya del 4,2%: el nuevo crecimiento potencial se ubicaría cercano al 3,5%, como lo mostraron los ejercicios de posibles trayectorias del PIB, hechos para medir el costo de sacrificio (pérdida de crecimiento económico) que produjo la caída de precios del petróleo. Por tanto, no se trata la caída de precios del crudo, acerca de un choque negativo con efectos transitorios sobre el PIB; por el contrario, se trata de un choque intenso, con capacidad de afectar negativamente el crecimiento potencial de la economía y cuya duración y magnitud, está condicionada a la capacidad de la economía de absorber el choque, hecho que se condiciona a la diversificación de las fuentes de crecimiento económico del país, el entorno externo, y la forma como actúen y se coordinen entre sí, las políticas fiscal y monetaria, para la amortiguación del choque; en síntesis, un mundo distinto.

V. CONCLUSIÓN En el artículo se han descrito, las causas que han llevado de forma estructural, a una caída de precios del petróleo, y sus efectos en la oferta y la demanda, además de las implicaciones que tendrá para la competitividad de la industria. Los datos evidencian, que, con la estructura actual de costos, la industria petrolera no es competitiva, y que, dadas las proyecciones de precio bajos, se enfrenta a la necesidad de implementar economías de escala, que le permitan superar el break – even o punto de equilibrio para el cierre financiero de los proyectos futuros. Para la industria, así como para las firmas generadoras de energía, a nivel mundial, la caída de los precios del petróleo, constituye una oportu-

2016

nidad para acceder a menores costos a la energía alimentada de combustibles fósiles, en detrimento de países emergentes que como Colombia requieren de precios altos de materias primas en cuanto energéticos, para no deteriorar sus términos de intercambio. En el caso de Colombia, los efectos a nivel macro de los menores precios del petróleo, han implicado una mayor devaluación (dada la reducción en la oferta de divisas), el deterioro de sus términos de intercambio, una mayor inflación y un incremento moderado de la percepción de riesgo de su economía. Sin embargo, el impacto más importante ha sido la desviación de la trayectoria de crecimiento a largo plazo, con respecto a la estimación de crecimiento potencial, que antes del choque se ubicaba en 4.2%. Los hechos estilizados evidencian que, con la caída de precios del petróleo, Colombia enfrenta un mundo distinto. El mercado mundial de crudo ha generado un excedente que proyecta ser sostenido y no generar expectativas de reversión en precios a los niveles pre – crisis, que se situaban por encima de USD 100. En síntesis, Colombia enfrenta hoy un mundo distinto, por cuatro razones fundamentales: a) Necesidad de reducción de costos para hacer competitiva su industria minero – energética b) Presiones inflacionarias derivadas de la corrección del tipo de cambio, como consecuencia de la menor generación de divisas por la caída en el valor de las exportaciones de materias primas, dada la caída en los precios que enfrentan las materias primas; ello impone, serios retos en la implementación de economías de escala, y eficiencia en la inversión, para preservar un entorno de competitividad. c) Un mundo distinto en la estructura de mercado, y la formación de precios del


crudo, bajo la presencia de excesos de oferta por la mayor producción, restringiendo la posibilidad de una recuperación acelerada de precios, hecho que plantea retos enormes con relación a la necesidad que Colombia tiene de diversificar sus fuentes de crecimiento, exportaciones y, por ende, generadores de divisas. d) Un mundo distinto, en cuanto a reconocer los efectos permanentes que sobre el crecimiento potencial y a largo plazo de la economía colombiana, tendrá la caída en los precios del petróleo (moverse de un escenario de crecimiento potencial de 4,2% a uno ajustado en 3,5%), lo que tendrá implicaciones, principalmente, en potencial de inversión, y la capacidad de generación de ingresos corrientes, a través de impuestos, por parte del Gobierno (forzándole a una disciplina fiscal, mediante control de gasto y una reforma tributaria que compense la caída en ingresos por renta petrolera, que en 2015, equivalía a 2,6% del PIB.

VI. BIBLIOGRAFÍA Arango, Luis Eduardo; Ximena Chavarro, & Eliana González (2014). Commodity price shocks and inflation within an optimal monetary policy framework: the case of Colombia. Borradores Semanales No. 858, Banco de la Repùblica. Banco de la República (2016). Informe de la Junta Directiva al Congreso de la República. Bogotá: Banco de la República. Baumeister, Christiane and Lutz Kilian (2015). Forty Years of Oil Price Fluctuations: Why the Price of Oil May Still Surprise Us. Frankfurt: CFS Working Paper Series, No. 525, Center for Financial Studies. Baffes, John M. Ayhan Kose; Franziska Ohnsorge, and Marc Stocker (2015). The Great Plunge in Oil Prices: Causes, Consequences, and Policy Responses. Washington D. C: Banco Mundial. Banco de la República (2015 – 2016) Boletín Mensual de Indicadores Económicos).

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2016

VII. RESEÑA AUTOR(ES) Romel Rodríguez Hernández. Economista, Magíster en Finanzas, Magíster en Economía. Estudios Doctorales en Economía y Ciencias Sociales. Profesional Especializado de la Unidad de Planeación Minero Energética UPME, Ministerio de Minas y Energía. romel.rodriguez@upme.gov.co


PROYECTOS EÓLICOS Y GEOTÉRMICOS DE ISAGEN INNOVACIÓN PARA EL FUTURO DEL PAÍS

Inició en 1997 el estudio y la promoción de fuentes renovables no convenISAGEN cionales de energía como la geotérmica y eólica, de acuerdo con la política del Estado colombiano de desarrollar energías más limpias y eficientes que permitan al país reducir

la emisión de Gases de Efecto Invernadero (GEI), adaptarse al cambio climático y asegurar el abastecimiento futuro de energía mediante la diversificación de la canasta energética. Esto gracias a que Colombia, por su ubicación geográfica y otras condiciones, posee recursos eólicos y geotérmicos importantes potencialmente aprovechables.

Para este propósito, la Empresa suscribió acuerdos y convenios de colaboración con diferentes entidades y organismos nacionales e internacionales que le permitieron adelantar estudios relacionados con este tipo energías. Algunas entidades y organismos son: El Departamento Administrativo de Ciencia Tecnología e Innovación (COLCIENCIAS), la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), el Instituto Colombiano de Geología y Minería (INGEOMINAS) hoy Servicio Geológico Nacional, la Universidad de Antioquia (UDEA), la Universidad Pontificia Bolivariana (UPB), la Universidad de los Andes (UNIANDES), la Agencia para el Comercio y el Desarrollo de los Estados Unidos de América (USTDA), el Banco Interamericano de Desarrollo (BID), el Centro Internacional de Física (CIF), la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y la Corporación Eléctrica del Ecuador (CELEC EP).

A continuación algunos estudios realizados

sistema hidrotermal magmático para el Proyecto Geotérmico Macizo Volcánico del Ruiz (ISAGEN, UNAL, INGEOMINAS y COLCIENCIAS; 2010–2012).

Estudio de nuevas tecnologías de generación (ISAGEN; 1997).

Modelación de la estructura resistiva del subsuelo por sondeos magnetotelúricos para el Proyecto Geotérmico Macizo Volcánico del Ruíz (ISAGEN, INGEOMINAS, CIF, UNAM y COLCIENCIAS; 2010–2012).

Estudio de nuevas tecnologías de generación, actualización y viabilidad en Colombia (ISAGEN, UNAL; 2004). Promoción y desarrollo de un Parque Eólico en La Guajira (32 MW) (ISAGEN, WAYÚU S.A. ESP; 2005, a la fecha). Regulación para incentivar las energías alternas y la generación distribuida en Colombia (ISAGEN, COLCIENCIAS, Universidad de Los Andes, UNAL; 2006-2008). Factibilidad básica para un potencial aprovechamiento geotérmico en Colombia (USTDA, ISAGEN, INGEOMINAS; 2008). Evaluación del potencial eólico para el desarrollo futuro de proyectos de generación eólica (ISAGEN, IBERDROLA; 2007-2012). Estudio de factibilidad básica para el desarrollo de un proyecto geotérmico en Colombia (ISAGEN, USTDA, BPC, INGEOMINAS; 2008). Programa estratégico para el modelamiento del

Estudios de prefactibilidad sobre recursos geotérmicos en dos áreas seleccionadas ubicadas en el Macizo Volcánico del Ruiz (ISAGEN, BID/Fondo Japonés. Consorcio NIPPON KOEI, GEOTHERMAL E, INTEGRAL; 2011–2013). Inversiones catalizadoras para energía geotérmica. Complementación del modelo resistivo del subsuelo, asesoría y acompañamiento para la etapa de perforación exploratoria (ISAGEN, BID/GEF; 2011–2014). Estudio de prefactibilidad para el desarrollo del Proyecto Geotérmico Binacional Tufiño – Chiles – Cerro Negro (ISAGEN, CELEC EP; 2011–2014).

Los anteriores estudios, entre otros, contribuyeron a que en la actualidad ISAGEN cuente con un portafolio de proyectos, utilizando energías renovables no convencionales. A continuación compartimos información relevante sobre los proyectos eólicos en desarrollo:


Revista

2016

En 2005 Wayúu S.A. E.S.P. (WESP) invitó a ISAGEN a participar en la promoción y el desarrollo de un proyecto eólico localizado en el corregimiento del Cabo de La Vela (municipio de Uribia - departamento de La Guajira), dada su capacidad técnica, experiencia y participación activa en el mercado de energía eléctrico colombiano. En diciembre de ese año las empresas suscribieron un convenio con el objetivo de estructurar el Proyecto para el desarrollo de un parque eólico de 32 MW y su posterior ejecución. A partir de entonces se realizaron estudios para llevar el Proyecto a una fase de factibilidad, los cuales incluyeron medición y análisis de los vientos, estudios de geotecnia, conexión, dimensionamiento del Proyecto, entre otras actividades; además se adelantaron los trámites ante las autoridades competentes para obtener la licencia ambiental, que contempló la elaboración del Estudio de Impacto Ambiental (EIA) y el proceso de consulta previa con las comunidades presentes en el área de influencia. El EIA fue presentado a CORPOGUAJIRA y se obtuvo la licencia ambiental en diciembre de 2009 para una capacidad instalada total de 32 MW (Parque Eólico Guajira I de ISAGEN - 20 MW y Parque Eólico WESP 01 de Wayúu S.A. E.S.P. - 12 MW). Durante todo este proceso, la participación y manejo de las relaciones con las comunidades ha sido uno de los aspectos más relevantes. Los esfuerzos se centran en mantenerlas debidamente informadas, atender oportunamente sus inquietudes y dar cumplimiento cabal a los acuerdos pactados con ellas. Igualmente, el Proyecto representa un reto en términos de lograr su cierre financiero y la conexión al Sistema Interconectado Nacional (SIN), en una zona carente de infraestructura de transmisión. Actualmente se encuentra en etapa de preconstrucción. De otro lado, ISAGEN, en asocio con la compañía española IBERDROLA, inició en el 2006 la identificación y la caracterización del recurso eólico en algunas de las áreas más promisorias del país para el desarrollo de proyectos eólicos. La identificación y selección de estas áreas se realizó con base en criterios técnicos y ambientales. Una vez identificadas las áreas de estudio de mayor interés, se realizó un proceso de acercamiento con las comunidades que las habitan y se continuó con el trámite ante el Ministerio del Interior para la certificación de la existencia de comunidades indígenas y la realización del proceso de consulta previa para la instalación y operación de torres de medición del viento, también se adelantó el trámite del permiso para la instalación de las torres de medi-

ción de vientos ante la Aeronáutica Civil (AEROCIVIL) y la obtención del permiso de Estudio de Recursos Naturales ante la Corporación Autónoma Regional de La Guajira (CORPOGUAJIRA), de acuerdo con lo establecido en el Artículo 56 y subsiguientes del Código de Recursos Naturales (Decreto Ley 2811 de 1974). Como resultado de estas actividades, se identificaron varios sitios con un potencial eólico aprovechable atractivo, incluyendo dos posibles parques eólicos: Guajira II y Guajira III, el primero ubicado cerca del municipio de Maicao, en la frontera con la República Bolivariana de Venezuela, con una capacidad estimada de 410 MW y el segundo en el municipio de Manaure, con una potencia proyectada de alrededor de 40 MW. Actualmente se está preparando la etapa de factibilidad del Parque Eólico Guajira II, que incluye la elaboración del EIA y la realización de la consulta previa con las comunidades localizadas en la zona de influencia del Proyecto.


23 Congreso Mundial de Centros de Innovación WAITRO Alianzas Público Privadas para Innovar la Innovación Con el fin de ser un facilitador de alianzas orientadas a la acción para el desarrollo sostenible, WAITRO ha venido organizando un congreso bienal que pretende ser una plataforma para el intercambio de conocimientos, un conector de relaciones y un promotor de la colaboración entre la industria, los gobiernos y organizaciones de investigación y tecnología (Centros de Desarrollo Tecnológico – CDT) a nivel mundial. Medellín, Colombia, acogió el 23º Congreso Bienal WAITRO, que se celebró del 27 al 30 de septiembre de 2016 bajo el lema de "Alianzas Público-Privadas para innovar la innovación”. Medellín destaca en el contexto latinoamericano por su firme apuesta por la ciencia, tecnología e innovación (CTI) como eje central de su estrategia de desarrollo local. El Congreso WAITRO es una plataforma de promoción de colaboración (Matchmaking Platform) para el fomento de acciones concretas de colaboración entre Centros de Desarrollo Tecnológico (CDT), Industria y Comunidades, bajo el auspicio de gobiernos y organizaciones como banca multilateral, agencias de desarrollo o fomento, organizaciones no gubernamentales e incluso la misma industria o CDT internacionales. Estas

acciones concretas tienen como elemento común que utilizan la innovación como herramienta para resolver los grandes problemas sociales y promover prosperidad sostenible. Es un hecho evidente que contar con un buen desempeño en innovación es una condición necesaria para el desarrollo económico en el futuro, así como también es evidente que los indicadores de innovación en Colombia no han alcanzado niveles satisfactorios y el sistema nacional de innovación es aún inmaduro. Para colmo de males, el Gobierno Colombiano está bajo presión para reducir el gasto público ante la disminución de las rentas minero-energéticas y la necesidad de invertir en otras urgencias (consolidación de la Paz), así, el desarrollo de las capacidades para innovar de los actores del ecosistema de ciencia, tecnología e innovación en el país se ha venido basando principalmente en subvenciones competitivas gubernamentales inciertas y de montos relativamente pequeños, en muchos casos sin consideración de los gastos generales de I + D (overhead) o los requisitos de creación/desarrollo de capacidades en un sistema de innovación inmaduro. Las alianzas público-privadas para la innova-


Revista

2016

ción podrían ser un componente fundamental de la respuesta requerida para desarrollar un sistema de innovación con la plena cooperación entre los actores públicos y privados de innovación y resolver algunos de los inconvenientes antes mencionados. Esto es precisamente lo que el 23º Congreso WAITRO logró, compartir mejores prácticas, lecciones y experiencias de los que ya han resueltos estos inconvenientes en el mundo, y a partir de todos estos aprendizajes promover el fortalecimiento de los actores del ecosistema nacional de innovación, entre ellos los CDT, mediante iniciativas concretas de cooperación internacional.

WAITRO volvió a Latinoamérica Medellín, una ciudad reconocida en el pasado por hechos violentos, pero que hoy es símbolo de cambio, innovación y unas bases sólidas para el trabajo colaborativo entre el estado, la industria y los emprendedores locales

La sede del Congreso Mundial de Centros de I n n o v a c i ó n WAITRO volvió a Latinoamérica luego de 12 años. En la primera ocasión, la sede fue Portoalegre, Brasil y y esta vez, Colombia fue la protagonista de este certamen que se llevó a cabo del 27 al 30 de septiembre en Medellín.

desarrollo del país.

La capital antioqueña, acogió este evento que reunió los más importantes centros de innovación a nivel mundial y que buscó la capitalización de nuevas iniciativas para el

Medellín, una ciudad reconocida en el pasado por hechos violentos, pero que hoy es símbolo de cambio, innovación y unas bases sólidas para el trabajo colaborativo entre el estado, la indus-

Medellín destaca en el contexto latinoamericano por su firme apuesta por la ciencia, tecnología e innovación (CTI) como eje central de su estrategia de desarrollo local

Cada día que pasa tenemos que prepararnos para convertirnos en parte de la solución a los problemas presentes y futuros de nuestra comunidad, cada idea u opinión que viene de personas como nosotros puede tener gran relevancia para nuestras ciudades. Allí reside una gran oportunidad para que los entes del estado trabajen de la mano con ellos y generar mejores y más grandes soluciones. Este es el rol principal de las compañías privadas en el desarrollo económico y social de nuestras sociedades.

WAITRO permitió propiciar proyectos concretos a partir de la transferencia de conocimiento y tecnología y la experiencia de importantes expertos a nivel mundial. La ciudad se engalanó para el congreso y mostró por qué fue elegida hace dos años como la más innovadora del mundo y por qué el talento humano, la infraestructura, la creación de redes y la inversion son aspectos que la hacen sobresalir en el ámbito mundial.


tria y los emprendedores localesLa industria y los emprendedores locales. Una ciudad donde el cambio y la innovación se ha impreso en la mente de sus habitantes y en donde desde todos los sectores se propende por seguir transformando.

Las organizaciones de investigación y tecnología y el Desarrollo Económico Sostenible Bernardo Calzadilla-Sarmiento, UNIDO Director, Trade Capacity Building Branch

El desarrollo económico sostenible debe ser abordado desde tres enfoques: la prosperidad, la economía competitiva y el medio ambiente.

La economía competitiva en la medida en que hay crecimiento industrial y la garantía de que todos los países puedan beneficiarse del comercio, así como del cumplimiento de las diferentes políticas que regulan la industria. El medio ambiente con la promoción de energías limpias, sostenibilidad ambiental y la eficiencia en los recursos. Estamos llamados a crear asociaciones que propendan por alcanzar un desarrollo industrial sostenible . Es por esto, que al impulsar la innovación para que sea parte fundamental en ese crecimiento, debe hacerse de forma estructurada. En este sentido, deben implementarse una serie de políticas públicas que ayuden al cambio de paradigmas y que propendan por la promoción y prevision tecnológica y que como resultado sean el insumo para las normas de calidad que permitan el acceso a los mercados y la integración. Las organizaciones de investigación y tecnología tienen un papel activo en la asistencia a las pymes para acceder al mercado global desarro-

llando las capacidades de transferencia, para identificar las necesidades y oportunidades de la industria, facilitando el cumplimiento de las normas y la acreditación de las pyme UNIDO está dispuesto a colaborar con WAITRO para impulsar el desarrollo y la innovación al interior de las PYME, además de ayudar en el fortalecimiento de los laboratorios y mejorar la competitividad de los mismos.

Las organizaciones de investigación y tecnología tienen un papel activo en la asistencia a las pymes para acceder al mercado global facilitando las capacidades de transferencia, para identificar las necesidades y oportunidades de la industria, facilitando el cumplimiento de las normas y la acreditación de las pyme

La prosperidad a través de la inclusion social, mayores oportunidades para todos y el mejoramiento de las capacidades productivas.


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2016

Alianzas público privadas para la prosperidad de la innovación Alejandra Botero - CAF

Coordinadora del Programa destinado a apoyar las innovaciones en las empresas.

El Banco de Desarrollo de América Latina- CAF tiene tres pilares fundamentales en los que basa su trabajo: el programa de innovación social, los proyectos que propenden por innovaciones tecnológicas y los programas de innovación empresarial.

América Latina todavía está rezagada en la inversion que hace en ciencia y tecnología. Los gobiernos, la iniciativa privada y las universidades deben dejar atrás miedos y unirse para apoyar el desarrollo de la ciencia y la tecnología en la region.

América Latina todavía está rezagada en la inversion que hace en ciencia y tecnología. Los gobiernos, la iniciativa privada y las universidades deben dejar atrás miedos y unirse para apoyar el desarrollo de la ciencia y la tecnología en la region. Debemos invertir un 6.6% más de lo que hacemos ahora. La innovación es un tema que aún hay que aprender en América Latina, hay amplias oportunidades para seguir innovando, teniendo en cuenta que innovar es la frontera clave para el umbral de la productividad. Las Alianzas Público Privadas son un desafío para América Latina y sus gobiernos y para ello, el marco jurídico debe ser constante y fiable

para poder acceder a las diferentes fuentes de financiación y lograr así un desarrollo sostenible. En una de las conclusiones que dejó la realización del Programa de Innovación Empresarial de CAF, se evidenció que es necesario para fomentar las iniciativas de innovación la participación pública, sobre todo en las etapas tempranas CAF está comprometido con la innovación mediante el desarrollo de instrumentos financieros, la creación de capacidades y la articulación de una agenda común a nivel local y regional.

Alianzas Público Privadas e innovación Incluyente Raghunath Mashelkar - Global Research Alliance

Presidente de Global Research Alliance, una red de institutos de investigación y desarrollo financiados con fondos públicos procedentes de Asia-Pacífico, Europa y EE.UU., con más de 60.000 científicos. La innovación incluyente propende por obtener un mayor rendimiento con menos recursos e impactando a más


personas. Todos compartimos la responsabilidad de crear un mundo mejor y para ello se requiere que la innovación integre a todos, con el fin de construir una mayor cohesion social. La ciencia debe resolver problemas, la tecnología transformar y la innovación impactar. Es así que debemos trabajar, utilizar la innovación no para hacer una diferencia, sino para ser la gran diferencia, para lograr llegar a tener un impacto en el desarrollo sostenible, debemos hacer todo lo posible por llegar de forma oportuna a través de buenas practicas e impactar de forma positiva a un mayor número de personas. Inclusive, es nuestro reto hacer que la innovación tenga un precio asequible, es por ello que la asociación entre los gobiernos y los directores de las diferentes empresas es necesaria. Debemostrabajar en liderazgo, teniendo en cuenta que el trabajo por la gente sea la base. La innovación, la compasion y la pasión es lo que importa en la innovación disruptiva.

Utilizar la ciencia, para resolver los problemas, la tecnología para transformar y la innovación para impactar

Alianzas público privadas para forjar nuevas y más fuertes vías de innovación Knud Erik Hilding-Hamann - DTI (Intituto Tecnológico de Dinamarca) MSc en marketing Internacional, Director, Centro para Ideas e Innovación, Danish Technological Institute, Dinamarca.

Es importante reconocer el potencial que tiene cada ciudadano como innovador y como fuente de ideas.Las Alianzas Público Privadas para innovar la Innovación deben comenzar con la gente.

Los factores que influyen en el éxito de las Alianzas Público Privadas para la Innovación son: 1. La Mentalidad (Comprender y validar que a través de una idea se presentan soluciones) La innovación es 1% inspiración y 99% trabajo duro 2. Práctica (Probar, ajustar y comenzar de nuevo)

La innovación es 1% inspiración y 99% trabajo duro

Con una mentalidad y una vision común para mejorar la calidad de vida de los ciudadanos se pueden lograr todos los objetivos que se propongan en materia de competitividad.

Si tienes claro a dónde deseas ir, entonces tendrás éxito. Estar experimentando constantemente, involucrarse con los aliados y validar el productos, es la clave para llevar a feliz término lo que te propones


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3. Relaciones: Es necesario preguntarse cuáles son los retos que se enfrentan, con el fin de aportar a las diferentes soluciones. Hacer visible la red y ver cómo se pueden movilizar los diferentes públicos hacia la innovación. 4. Conocimiento: La innovación proporciona acceso a un mundo de conocimientos 5. Sostenibilidad. Debe ser pensada desde el primer día. De hecho el sector público es el llamado a inspirar a los diferentes sectores a reinventar sus productos y movilizar a las personas hacia la innovación. Los ciudadanos tienen el potencial para innovar, además del empuje para hacer de la innovación sostenible, por ello sin financiación pública, la innovacion es el desafío. A la hora de innovar se deben tener en cuenta varios aspectos, preguntarnos si estamos abordando un problema real, cerciorarnos de cómo a través de las relaciones que establezcamos podemos avanzar en ese camino, cómo integrar satisfactoriamente los conocimientos y datos pertinentes y hacer de la innovación algo sostenible.

La digitalización de la industria de la Unión Europea: El papel de las Alianzas Público Privadas Govert Gijsbers - TNO (Netherlands Organisation for Applied Scientific Research)

Especialista en Políticas de Investigación e Innovación, con un enfoque en los estudios de prospectiva, monitoreo, evaluación y evaluación de impacto, a menudo aplicadas a los sectores y tecnologías específicas. La Industria Inteligente aumenta las capacidades de productividad de las PYME en la medida en que valora los conocimientos y experiencias existentes y fortalece las habilidades y capacidades. Lo anterior es Es necesario crear un punto clave para analizar, sobre todo porque conciencia acerca de la las pymes son la columna vertebral de cualquier importancia de la economía, en Holanda por ejemplo, más del 95% innovación para el de las empresas son pymes.

desarrollo de los

Europa ha entendido que debe invertir más en ecosistemas innovación digital, por lo que espera construir un centro de innovación digital en todas las regiones del continente. Esta iniciativa ha tenido un fuerte respaldo por parte de los gobiernos que han destinado aproximadamente 500 millones de Euros a esta iniciativa. Es necesario crear conciencia acerca de la importancia de la innovación para el desarrollo de los ecosistemas. Es por esto que el papel que tienen las Alianzas Público Privadas para la Innovación es crucial, puesto que apoya a las nuevas industrias en el aumento de su productividad.


Panel: Elementos clave para una política de innovación efectiva Rol del estado Para una innovación efectiva, el estado debe jugar diversos roles. En primer lugar, debe ser un actor que reduce riesgos, en segundo lugar, aquel que regula y promueve el desarrollo económico e incluso también podría desempeñar un tercer rol en la identificación de acciones conjuntas de construcción de futuro. El estado debe ser el direccionador, el estratega, el que genere políticas participativas para arriesgarse en ese camino a la innovación. La capacidad que debe demostrar, no es en la manera en que

Alianzas público-privadas Las alianzas público-privadas no son un instrumento infalible sino que por el contrario, de continuo perfeccionamiento. En este tipo de alianzas los riesgos siempre estarán latentes, pero pueden ser minimizados entendiendo el papel que tienen el fomento público y privado en la investigación y el desarrollo. También es necesario abordar cada proyecto bajo características específicas y no a través de fórmulas genéricas.

Ámbito local Hoy en día el actor público, más que presupuesto o recursos para la innovación, tiene la capacidad de ser líder y mostrar el camino, inspirar a la sociedad de tal forma que genere transformaciones en la sociedad. Buscar que lo público y lo privado se sienten y trabajen conjuntamente con roles diferentes y complementarios. A esto se le llama especialización inteligente. Solo a partir de la construcción colectiva se puede lograr el éxito, cambiar el pensamiento y mirar cómo desarrollar las sociedades en base a la prospectiva del cambio que queremos ver. Tenemos que cambiar el modo de pensar, cambiar el pensamiento lineal si queremos generar impacto, si queremos enfocarnos en las grandes transformaciones y hacer las cosas diferentes. ¡Hay que retar nuestra forma de pensar!

provee recursos, sino en la capacidad de liderar la sociedad. Y aunque este liderazgo en ocasiones es mal entendido, cuando se asume que es el estado quien determina hacia dónde vamos, su misión realmente es lograr la participación colectiva para identificar esa ruta. La solución no está ni de un lado (público) ni del otro (privado), sino que es compartida.

Es importante tener en cuenta los tiempos en proyectos de innovación en Acciones efectivas Alianzas público-privadas, para impulsar la Hay que retar nuestra porque cada entidad tiene innovación desde forma de pensar momentos para mostrar lo privado resultados. Los proyectos de las alianzas público-privadas deben estar gestioSe necesita masa crítica, es decir, la búsquenados por personal idóneo, y ambos sectores da para incrementar la competitividad y el (público-privado) deben tener la capacidad de desarrollo del conocimiento, deben de ser la responder frente a los compromisos que se base para que se dinamice la innovación. adquieren en la medida en la que se propende por lograr bienestar a través de productividad y Las empresas no innovan por varios factores, competitividad.


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como son: falta de financiamiento, falta de capacidades gerenciales, mercados de baja competencia y por ende pocos incentivos, en definitiva, se visualiza la innovación como algo inalcanzable. Para innovar es necesario relacionarnos de manera diferente para desarrollar lo que queremos de manera más eficiente y efectiva.

Aprendizajes de la CAF en relación con las alianzas público-privadas La oficina de innovación social de la CAF se enfoca más en aprovechar el potencial de los ciudadanos, atendiendo los problemas que aquejan la región. En este sentido generar esquemas colaborativos no es fácil, pero es necesario para lograr la innovación social. Las Alianzas Público Privadas son vitales para el desarrollo de América Latina. El hacer es lo que nos permite entender cosas que no se comprenden desde la teoría, por eso es importante empezar a “hacer” y abordar los problemas desde una óptica diferente En este sentido, la comunicación y la transparencia son clave en el éxito del esquema de colaboración que se necesita para la innovación social. Y aunque en ella se piensa de forma fácil cuando se le limita al desarrollo de prototipos, cuando se incrementa la escala, se complejiza. Hay muy poco conocimiento sobre innovación social, por eso se hace necesario visibilizar casos y evidenciar los elementos inhibidores y posibilitadores de la innovación social.

Incentivos que la industria necesita para innovar No solo se trata de tener incentivos, sino que es necesario un cambio de mentalidad, una apertura a asumir riesgos y a apostarle a la innovación. Tenemos que cambiar el concepto de innovación y comprender sus diferentes dimensiones. La innovación social no implica hacer cosas diferentes, implica relacionarnos de forma diferente buscando generar mayor impacto con menos recursos. Quien logre innovar por primera vez, no necesita más proceso de sensibilización, sino que queda convencido de que es necesaria hoy en día. Por eso las políticas deben enfocarse hacia el estímulo a la demanda.

Panel 2: Organizaciones de investigación y tecnología y las Alianzas Público Privadas Puntos clave para convencer a las entidades privadas de colaborar con las organizaciones de investigación y tecnología

Los tres factores clave para lograr que las entidades privadas colaboren con las organizaciones de investigación y tecnología son: centrarse en las necesidades de los clientes, que la tecnología sea un valor agregado en las empresas y que se vea que el gobierno está dispuesto a participar e invertir en las diferentes iniciativas.

¿Cómo mejorar las capacidades sin financiación pública? Con el fin de sobrevivir, las organizaciones de investigación y tecnología gastan sus recursos en


ofrecer servicios tecnológicos, muchas veces alejándose de sus actividades misionales, es por ello que es necesario obtener financiación pública. En Jordania por ejemplo, las organizaciones de investigación y tecnología hacen prototipos para empresas que no pueden hacer para sí mismos y con esto ven la forma de obtener recursos. En Tailandia las organizaciones de investigación y tecnología tratan de encontrar la manera de ganar y es por esto que buscan en las universidades sus principales aliados, puesto que estas son las que pagan los recursos que son utilizados en investigación. Además de esto, el gobierno también tiene programas destinados a alentar a los investigadores y estudiantes de las universidades a trabajar en entidades de proyectos específicos.

Ciencia, tecnología e innovación para mejorar la productividad y competitividad La idea es utilizar la ciencia, la tecnología y la innovación e institucionalizarlas en una ley que permita resolver los problemas de la industria relacionados con la productividad y competitividad.

Una buena manera de convencer al gobierno para invertir en las organizaciones de investigación y tecnología puede ser, mostrando estadísticas de avances que tienen los diferentes proyectos, además de casos de éxito con un impacto en la industria.

Una buena manera de convencer al gobierno para invertir en las organizaciones de investigación y tecnología puede ser, mostrando estadísticas de avances que tienen los diferentes proyectos, además de casos de éxito con un impacto en la industria.

Criterios para la asignación de fondos en diferentes países Para el caso de Dinamarca, se debe demostrar la forma en la que la investigación crearía nuevos puestos de trabajo. En Nigeria la cantidad de pobreza puede reducirse invirtiendo en organizaciones de investigación y tecnología. Tailandia por su parte debe crear proyectos que propendan por mejorar las condiciones de la sociedad Por último en Malasia, se puede reducir la pobreza, si se da la posibilidad de comercializar los productos de investigación.

El futuro de las organizaciones de investigación y tecnología en la economía de la innovación Jos Leijten

Investigador sin fines de lucro y consultoría en política del medio ambiente, construcción de nuevas líneas de trabajo y grupos de investigación. Algunas ideas a tener en cuenta para el futuro de las organizaciones de investigación y tecnología en términos de políticas:

Que se creen nuevos productos, servicios o procesos, en los que se haga transferencia y apropiación de tecnologías que mejoren la capacidad competitiva.


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La forma de aprender, descubrir e innovar, cambiará debido a la globalización. El cambio demográfico, la aceleración de la tecnología y la globalización en sí misma, hacen que las investigaciones sean más complejas y multidisciplinarias. Las organizaciones de investigación y tecnología son vitales en la cadena de valor que trae consigo la innovación. Los diferentes modelos de estas organizaciones generan una cercanía entre los diferentes actores y crean el ambiente adecuado para innovar. La innovación hace necesaria la reacción ante los cambios que impone el mercado globalizado Vemos que la mayor parte de financiación pública para I+D se destina para defensa y salud. Europa invierte pocos recursos públicos en proyectos cercanos al mercado. Conocer las estrategias de mercado es muy importante a la hora de innovar y es algo que las organizaciones de investigación y tecnología deben tener en cuenta al medir su impacto. Para abarcar todo lo que implica la cadena de valor de la innovación se necesita del trabajo colaborativo. Este trabajo ya está empezando a funcionar en las organizaciones de I+D que están relacionadas con el software. Las áreas que están teniendo un crecimiento real en la cadena de valor están en

Conclusiones: Es muy importante saber en qué contexto de cada negocio se deben hacer las conexiones respectivas. Por ejemplo las conexiones con las universidades tienen que ser muy intensivas, porque las investigaciones básicas, aplicadas y de desarrollo se acercan más y son más seguras en las universidades que para otros actores del sistema de Ciencia, Tecnología e Innovación.

Las conexiones con las universidades tienen que ser muy intensivas, porque las investigaciones básicas, aplicadas y de desarrollo se acercan más y son más seguras en las universidades que para otros actores del sistema de Ciencia, Tecnología e Innovación.

I+D, diseño, marketing y servicios y son estas las que están transformando la forma tradicional en la que se hace innovación.

Las organizaciones de investigación y tecnología deben estar atentas a los diferentes avances tecnológicos; es decir, buscar un equilibrio entre el enfoque que se tiene y estar presentes en diferentes escenarios. También es clave saber cuál es la posición que tienen las organizaciones de investigación y tecnología hacia el conocimiento de las diferentes tendencias en el mundo.

Tener una visión sobre el talento que se requiere es fundamental para la creación de redes, ya que es clave para conseguir las personas adecuadas que se necesitan para innovar. Otro aspecto importante a tener en cuenta, es comprometerse a largo plazo, en el mapeo y diseño de políticas que se requieren para pensar en el futuro. Aquellos proyectos que se destinan a largo plazo tienen mayores posibilidades de establecer vínculos con diferentes actores.


Las organizaciones de investigación y tecnología y el desarrollo económico sostenible Zanariah Ujang - SIRIM - Malasia

Directora de Energía y Medio Ambiente de SIRIM. Es responsable de la planificación, evaluación y seguimiento de una cartera de proyectos de investigación multidisciplinaria en el ámbito de las energías renovables, las tecnologías ambientales y los productos de base biológica.las innovaciones en las empresas.

La experiencia de SIRIM, Malasia SIRIM en Malasia tiene diversos roles y funciones: a nivel de centro de investigación, como corporación de desarrollo tecnológico, como ejemplo de calidad y como vehículo para la transferencia de tecnología.

Esto con el fin ultimo de innovar y desarrollar procesos, productos y tecnología para la industria, proveer servicios técnicos y promover la normalización y la calidad. Además, SIRIM, tiene un programa de incubación y comercialización de empresas tecnológicas, que cataliza de las capacidades de innovación y el crecimiento de las PYMES en Malasia. Este programa acompaña y facilita a las PYME para que sean más competitivas, sostenibles y tengan proyección.

El gobierno de Malasia ha identificado a SIRIM como una organización clave para el desarrollo del país debido a que es un proveedor total de soluciones que se caracterizan por su calidad e innovación tecnológica

Además tiene entre sus responsabilidades planificar, desarrollar y gestionar programas estratégicos nacionales, así como operar laboratorios de pruebas y calidad.

Evaluación del desempeño de las organizaciones de investigación y tecnología, el caso del Centro de Investigación Tecnológica de Finlandia, VTT

Torsti Loikkanen, VTT (centro de Investigación Tecnológica de Finlandia)

Científico y Coordinador de Investigación de Estudios de política de innovación del VTT (Centro de Investigación Tecnológica de Finlandia) El Centro de Investigación Tecnológica de Finlandia es una organización líder en I+D, que proporciona servicios de alto impacto en investigación y tecnología tanto para los sectores público como privado.


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El mundo en el que estamos requiere con urgencia de la presencia de las organizaciones de ciencia, tecnología e innovación. Además cualquier proceso de innovación requiere de una evaluación de impacto cuantitativa y cualitativa Al hablar de metodologías para la evaluación cuantitativa, se habla principalmente de eficiencia, efectividad, relevancia, utilidad y sostenibilidad.

Es importante evaluar los impactos para entender la transformación que se da a un sistema más sostenible, así como legitimar la evidencia empírica de los impactos socioeconómicos de la inversión pública. El valor estratégico, la internacionalización y los socios clave en I + D son características relevantes para las organizaciones de investigación y tecnología.

Las mejores prácticas del ICIPC en las asociaciones público privadas de I+D+I Maria del Pilar Noriega, ICIPC (Instituto de capacitación en Investigación del Plástico y el Caucho) Directora del Instituto de Capacitación e Investigación del Plástico y el Caucho-ICIPC La razón del éxito del ICIPC es tener un enfoque claro todo el tiempo. El ICIPC es una organización sin ánimo de lucro orientada a satisfacer Necesidades de innovación y servicios de alto valor añadido en materiales Ciencia, productos y procesamiento de polímeros para empresas e Instituciones nacionales e internacionales.

La razón del éxito El Instituto cuenta con talento humano altamente calificado del ICIPC es tener con competencias y capacidades en propiedad intelectual, gestión del conocimiento, gestión de proyectos, y sistemas un enfoque claro de gestión de calidad. Además posee infraestructura para todo el tiempo I+D+i, laboratorios químicos y físicos, reometría, morfología y equipos para polímeros y cuenta con la certificación ISO 9001 en todos sus servicios técnicos. Esto sumado a las relaciones que ha establecido a nivel internacional con expertos de Estados Unidos y Alemania y la adquisición de infraestructura para las diferentes pruebas y proyectos que se realizan

El mundo en el que estamos requiere con urgencia de la presencia de las organizaciones de ciencia, tecnología e innovación

2016

El ICIPC rescata en su trabajo tener buenos socios, excelentes proveedores de equipos y materias primas adecuadas. También han habido dificultades; sin embargo, estas han sido insumo para seguir trabajando fuertemente y ser más competitivos.


Mejores prácticas del CTA en las Alianzas Público Privadas para Innovar la Innovación Santiago Echavarría, CTA (Centro de Ciencia y Tecnología de Antioquia Director Centro de Ciencia y Tecnología de Antioquia- CTA

El CTA busca ser un líder nacional y latinoamericano en la gestión y apropiación de la ciencia, la tecnología y la innovación, reconocido por proporcionar servicios integrales y soluciones innovadoras que aporten valor a las organizaciones y bienestar a la sociedad

El CTA lleva 27 años de trabajo, convirtiendo el conocimiento en herramientas que generan desarrollo social y económico. Este Centro nace del esfuerzo por articular el gobierno, la industria y la universidad para el desarrollo de la ciencia y la tecnología. De esta forma, su funcionamiento se ha dado gracias a los fondos de los sectores públicos y privados, a la cooperación internacional y a la vinculación a programas y estudios específicos.

Es por esto que nos enfocamos en promover, coordinar, transferir y generar conocimientos científicos y tecnológicos que contribuyan a la educación, el desarrollo productivo y sostenible de las organizaciones y a responder a los intereses de la sociedad a través de programas, estudios y servicios. EL CTA se enfoca en la generación y transferencia de conocimiento para mejorar la calidad de la educación de los niños de primaria, estudiantes de educación secundaria y superior; así como la promoción de actividades relacionadas con la apropiación social de la ciencia, la tecnología y la innovación. Además de mejorar la generación de valor añadido para organizaciones y sectores económicos estratégicos, haciendo los territorios más competitivos y sostenibles. Alentamos constantemente la creación y mejora de las condiciones para tener territorios y Organizaciones ambientalmente sostenibles, considerando el agua como eje estratégico.

WAITRO - Medellín, Colombia 2016


AUTORES Andrés Felipe Velasco Ferley Castroa Cesar Urregoa Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Universidad del Valle

Modelos para estudios de

calidad de potencia de sistemas de almacenadores de energía e inversores usados en Generación Resumen— Un sistema de generación distribuida se compone de elementos como, sistemas de almacenamiento de energía, de conversión y acondicionamiento de energía, protecciones, interruptores y conmutadores de transferencia, redes de distribución, punto de conexión común, monitoreo, medida y control. La investigación desarrollada permite clasificar cada una de las tecnologías de almacenamiento e inversores (funcionamiento, componentes, aplicaciones, etc.), que pueden hacer parte de un sistema de generación distribuida y las herramientas de modelado que sean útiles para estudios de calidad de potencia para cada una de ellas. Abstract— A distributed generation system is composed of elements such as energy storage systems, conversion and power conditioning, protection devices, switches and transfer switches, distribution networks, point of common connection, monitoring, measurement and control. The research developed to classify each of the storage technologies and investors (including operations, components, applications, etc.). Which may be part of a system of distributed generation and modeling tools that are useful for power quality studies for each.

Palabras Clave— Generación Distribuida, Almacenamiento de Energía, Conversores Estáticos, Calidad de Potencia Eléctrica. Key Words— Distributed Generation, Energy Storage, Static Converters, Electric Power Quality.


1. INTRODUCCIÓN La generación distribuida se define como un campo de acción en el que se aprovecha las tecnologías de generación y almacenamiento de energía que permiten acercar a la fuente de consumo la producción de energía, electricidad y calor. Con aplicaciones que van desde la generación en punta y cogeneración, hasta la mejora de la calidad del suministro, respaldo y soporte a la red de transporte y distribución eléctrica, la generación distribuida se plantea como una alternativa para los retos que impone el calentamiento global, agotamiento de combustible fósil y la congestión de las redes eléctricas.[1]

Los sistemas de almacenamiento de energía e inversores son componentes de gran importancia en los sistemas de generación distribuida. El almacenamiento de energía aporta a la calidad de potencia del sistema eléctrico interconectado al cual esté acoplado y le ofrece una mayor competitividad a las centrales de generación eléctrica intermitentes ante las fuentes de generación convencionales centralizadas. Los inversores permiten acondicionar una forma de onda continua de voltaje o corriente en una forma de onda alterna, con una magnitud, frecuencia y distorsión armónica determinada según los requerimientos de la fuente de consumo. En la tabla 1.1 se encuentra el resumen de las tecnologías de almacenamiento de energía y su forma de energía almacenada, para las cuales se detalla un método de modelado mas adelante para aplicaciones que aporten a

Tecnologías de almacenamiento de energía. [Fuente del Autor]

Eléctrica

Tecnología Ultracapacitores Superconductor magnético Hidrobombeo

Mecánica

Volante de inercia

Térmica

Aire a presión Geotermia, Termosolar

Química

Tabla1.2:

Características operativas de las tecnologías de almacenamiento de energía.[1]-[4] Tecnología Supercondensadores SMES Hidro-bombeo Volante de inercia

Tabla1.1: Energía almacenada

la calidad de potencia eléctrica del sistema interconectado se debe hacer una relación entre las características de operación de las tecnologías, que se observan en la tabla 1.2 y las características de los fenómenos electromagnéticos de sistemas de potencia que se encuentran en la norma IEEE Std 1159-2009: "Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality".

Baterías Hidrogeno

Forma de energía almacenada Carga electrostática Campo magnético Energía potencial Energía cinética rotacional Entalpia Energía Térmica Energía electroquímica Energía electroquímica

Aire comprimido Térmico Hidrógeno

Baterías

Potencia eléctrica <100kW 10kW-10MW (micro) 10-100MW

Duración descarga <1min.

Tiempo respuesta < 1/4 ciclo

1s-1min 1-30min

< 1/4 ciclo

100MW-4000MW

4-12hrs

Segundosminutos

3-120s <1hr

<1 ciclo

6-20hrs 1-4hrs

Segundosminutos

horas

minutos

Varía según aplicación

< 1/4 ciclo segundos

1 min8hrs

< 1/4 ciclo

<1650kW (alta velocidad) <750kW (baja velocidad) 100-300MW (reservorios) 50-100MW (envases) 100kV-10MW <205KW (celdas) <2MW (combustión directa) Plomo-acido:60180 MW Ni-MH:370 MW Li-ion: 400-600 MW

Las topologías de inversores o conversores estáticos CC/AC trifásicos investigadas son: el inversor fuente de voltaje VSI y el inversor


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fuente de corriente. Estas tienen sus fundamentos de operación en el puente de onda completa. Estos modifican las formas de onda de tensión y/o corriente por medio de las técnicas de conmutación, entre las cuales se tiene la Modulación sinusoidal por anchura de impulso (SPWM), de eliminación selectiva de armónicos (SHE) y de espacio vectorial [5]-[6]. Las características de operación de los inversores están principalmente ligadas a las tecnologías de los interruptores electrónicos semiconductores que utilicen, en la tabla 1.3 se tiene un resumen de los voltajes y potencia eléctrica que se pueden obtener con cada tipo de interruptor.

Tabla1.3:

Características operativas de las tecnologías de almacenamiento de energía.[1]-[4] Dispositivo Tiristores GTO Triac MOSFET BJT IGBT

Voltaje Desde 15 kV, superando 300kV <6000 V <1000 V <1000 V <1200 V Desde inferior a 10kV hasta 300kV

Potencia 1 kVA – 10 MVA 10 kVA – 10 MVA 10 VA – 1 kVA 100 VA - 10 kVA 100 VA - 1 MVA 100 VA - 100 kVA

2. MODELADO DE TECNOLOGÍAS DE TECNOLOGÍAS DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA E INVERSORES 2.1. Ultracapacitores El comportamiento eléctrico del ultracapacitor puede ser modelado por medio de circuitos equivalentes como el que se observa en la figura 1.1, el cual está en la escala macroscópica de sus fenómenos internos. Este modelo representan la capacitancia doble capa formada en la interfaz electrodo-electrolito y la resistividad de los componentes internos (electrodo poroso, electrolito, membrana separadora) por medio de ramas resistivas-capacitivas en paralelo.

Figura1.1:

Modelo de tres ramas.[7]

El modelo de la figura 1.1 esta compuesto por tres ramas que tienen constantes de tiempo diferentes e independientes. La primera rama (R1C1) describe la evolución de la energía durante el proceso de carga/descarga y, esta en el rango de los segundos, además la capacitancia que contiene esta rama representa la dependencia de la capacitancia de la interfaz electrodo electrolito dependiente linealmente del voltaje en terminales (Vt); la segunda rama (R2C2) describe el fenómeno de redistribución de carga en el interior del ultracondensador luego de que se detiene el proceso de carga; la tercera rama (R3C3) describe el comportamiento del dispositivo en un tiempo prolongado superior a 10 minutos e inferior a 30 minutos. Decidir si se usa una, dos o tres ramas depende de que el periodo de tiempo de la respuesta transitoria sea cubierto y resulte practico para identificar de forma repetible y consistente los parámetros del modelo. La resistencia de fuga (Rp) describe el fenómeno de auto descarga para periodos de almacenamiento prolongado y la inductancia serie (L1) describe los efectos de conexiones externas del dispositivo.[7]-[8] La obtención de los parámetros del modelo de un supercondensador se realiza por medio de un proceso de carga a corriente constante de la cual se grafica la curva de carga que observamos en la figura 1.2. Al detener el proceso de carga, que se realiza a un valor cercano a la corriente nominal del dispositivo, toda la carga se encuentra en el capacitor de la rama rápida (R1C1), de esta parte de la curva se extraen los parámetros de esta rama, luego se da el proceso de distribución de carga al capacitor de la rama de respuesta lenta (R2C2), al analizar esta parte de la curva se obtienen los parámetros de esta rama. Luego de que se iguala la carga entre el capacitor de la rama rápida y


lenta, la carga se distribuye hacia el capacitor de la rama de respuesta prolongada (R3C3), para determinar los parámetros de esta rama el análisis inicia 5 minutos después de que se detiene el proceso de carga.[7]-[10]

Figura1.2:

Curva de carga del ultracapacitor.[10]

La capacitancia diferencial dependiente del voltaje se obtiene al registrar, durante el proceso de carga, la respuesta del voltaje en terminales y la variación de la capacitancia del dispositivo, construyéndose una curva como la de la figura 1.3, de la cual se extrae por medio de una aproximación lineal la expresión que define este fenómeno.[10]

entre espiras adyacentes, espiras separadas axialmente y entre espiras y tierra, un proceso de modelado de este tipo y su simplificación se puede abordar de forma similar al de una bobina de galletas o discos de un transformador, obteniéndose un circuito equivalente de parámetros magnéticos y dieléctricos distribuidos muy complejo.[11] Los parámetros de inductancia mutua y capacitancia entre espiras y entre espiras y tierra, permiten caracterizar los fenómenos internos de la bobina superconductora, coordinación de aislamiento y en conjunto son de gran importancia para analizar el comportamiento de la bobina ante transitorios. Para fines dinámicos en estudios de calidad de potencia, es de interés el análisis de los ciclos de carga, almacenamiento y descarga, lo cual puede ser obtenido de al usar un modelo de parámetros concentrados como el que se observa en la figura 1.4, en donde es de interés la inductancia propia equivalente de la bobina.[12]

Figura1.4:

Modelo de parámetros concentrados.[12]

Figura1.3:

Capacitancia diferencial.[10]

2.2. Bobinas superconductoras El modelado detallado de una bobina superconductora requiere representar cada una de las espiras teniendo en cuenta sus inductancias propias y mutuas, y las capacitancias que se dan

Para obtener la inductancia equivalente es necesario representar espira por espira pares de discos de bobina, por medio de un matriz elemental de inductancias, como se observa en la figura 1.5, que es un caso particular, para una fácil comprensión de la metodología, de un par de discos que contienen 3 espiras cada uno.


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Figura1.5:

Matriz elemental de inductancias de una bobina superconductora.[13]

1 2 3

Lturn=

4 5 6

1

2

3

4

5

6

L11 M21 M31 M41 M51 M61

M12 L22 M32 M42 M52 M62

M13 M23 L33 M43 M53 M63

M14 M24 M34 L44 M54 M64

M15 M25 M35 M45 L55 M65

M16 M26 M36 M46 M56 L66

Inductancias disco 1 Inductancias disco 2 Inductancias entre discos

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Para bobinas de mayor número de discos y espiras, el tratamiento matemático es más rápido y eficiente al realizarse con la ayuda de software apropiado para cálculos y análisis como es MATLAB. En la tesis “Electromagnetic Transient and Dynamic Modeling and Simulation of a StatCom-SMES Compensator in Power Systems” [16], se detalla un algoritmo usado para calcular los parámetros del modelo circuital equivalente de una bobina superconductora.

2.3. Hidrobombeo, volantes de inercia, aire comprimido y almacenamiento térmico El modelado de una bobina superconductora se fundamenta en un proceso tipo analítico en el cual son de gran importancia las dimensiones geométricas la misma [11]. Los valores de las inductancias propias para cada espira se obtienen por medio de la ecuación de Miki, L = μ 0RN2 Ln ((8R/R1) - 2), en donde R1 es función de las dimensiones de la bobina [14]. Los parámetros de las inductancias mutuas entre discos y espiras se hallan por medio de la ecuación de Maxwell y Lyle [14]-[15]. Construida esta matriz, por medio del método de la sumatoria [13], el cual establece que la inductancia propia equivalente de un disco de bobina es igual a la suma de las inductancias propias de cada una de las espiras contenidas en este y las inductancias mutuas entre las mismas y, de manera similar se determinan las inductancias mutuas equivalentes entre espiras de un disco y otro, llegando así a la matriz de inductancias equivalentes que se observa en la figura 1.5, de la cual se puede extraer el parámetro de importancia para el modelo expuesto anteriormente.

Figura1.5:

Matriz de inductancias equivalentes.[13]

Las etapas de almacenamiento y descarga de energía de estas tecnologías deben ser modeladas por separado, se utilizan los modelos de circuito equivalente de máquinas eléctricas rotativas como son, las máquinas sincrónicas, máquinas asíncronas [17]-[18] y máquinas sincrónicas de imanes permanentes (modelo d-q) [19]-[21]. Teniendo en cuenta las características particulares de cada tecnología se consideran diversos factores que influyen en la obtención de parámetros. Para el modelado de las centrales hidroeléctricas de almacenamiento por bombeo (hidrobombeo) es necesario considerar el efecto de cada uno de los componentes de la central y el comportamiento del cuerpo de agua a través de las tuberías y túneles, para lo cual existe un modelo dinámico elástico y rígido del agua. Experimentalmente se ha determinado que el modelo rígido es suficiente para estudios transitorios de sistemas dinámicos y el modelo elástico es más preciso para estudios dinámicos a largo plazo [22]. En relación a su operación, durante el proceso de almacenamiento la central representa para la red eléctrica a la cual está acoplada una carga de consumo variable en función del bombeo, para el cual se tiene en cuenta la curva cabeza–flujo de la misma. Durante el proceso de descarga, la central funcionara como una central hidroeléctrica convencional. Por lo cual para


esta tecnología se usan los modelos de máquinas eléctricas sincrónicas y/o asíncronas según las características constructivas de la planta, en la figura 1.6 se observa el modelo de máquina sincrónica acoplado a un sistema de potencia con fines de simulación.

Figura1.8:

Modelo d-q.[19]-[21]

Figura1.6:

Implementación de un modelo de máquina sincrónica para hidrobombeo.[22]

Para el modelado de los sistemas de almacenamiento de volante de inercia, se debe considerar si este es de alta o baja velocidad. Los volantes de inercia de baja velocidad emplean máquinas asíncronas en régimen de motor, modelo que se puede observar en la figura 1.7, mientras que los de alta velocidad, debido a sus características constructivas, emplean máquinas sincrónicas de imanes permanentes, en este caso se hace uso del modelo d-q, que se observa en la figura 1.8. La inercia del volante tanto en procesos de almacenamiento como en descarga de energía se modela como una fuerza de fricción asociada a la máquina.

Figura1.7:

Modelo de maquina asíncrona.[18]

Para una planta de almacenamiento de aire comprimido se tiene en relación a su operación, que durante el proceso de almacenamiento esta opera con compresores accionados por maquinas asíncronas y durante el proceso de descarga de energía esta opera como una planta convencional de gas, en este caso, hace uso del modelo de maquina sincrónica. Usando las leyes para gases ideales, y tomando en cuenta que el volumen en el reservorio es constante, la variación de presión en su interior es una función del flujo de masa dentro o fuera del reservorio, esto permite determinar con precisión los periodos de operación y disponibilidad de la planta. Para una planta de almacenamiento térmico, de tipo latente, se tiene en relación a su operación, que durante el proceso de almacenamiento de energía se debe considerar el comportamiento del reservorio térmico, definiendo su potencia, capacidad y resistividad térmica [23]. En la figura 1.9 se tiene el modelo de un reservorio térmico.

Figura1.9:

Modelo de un reservorio térmico.[23]


Revista

Para determinar los parámetros de los modelos de máquinas asíncronas se debe consultar la norma IEEE Std 112™-2004: Standard Test Procedure for Polyphase Induction Motors and Generators [24]. Para la determinación de las inductancias usadas en el modelo d-q y los parámetros del modelo de la máquina sincrónica se debe consultar la norma IEEE Std 115 ™-2009: IEEE Guide for Test Procedures for Synchronous Machines [25].

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Figura1.10:

Modelo de un electrolizador considerando perdidas.[26]

2.4. Almacenamiento de Hidrógeno. La explotación del hidrógeno como vector energético implica de un sistema complejo que comprende las etapas de generación de este elemento, almacenamiento y conversión o extracción de energía, las dos primeras etapas conforman el proceso de almacenamiento de energía a través del hidrógeno, y la ultima etapa estar relacionada con el proceso de descarga de energía del hidrógeno hacia el sistema eléctrico o fuente de consumo. En este artículo se expone un modelo para el electrolizador, que permite la producción de hidrógeno y para la celda de combustible que permite la conversión de la energía electroquímica de este elemento a energía eléctrica. Desde el punto de vista de circuitos eléctricos, un electrolizador puede ser considerado como una carga DC no lineal sensible al voltaje, debido a que entre mayor sea la tensión aplicada a él, mayor será la corriente de carga y la tensión interna (voltaje reversible), por lo tanto, mayor será la cantidad de hidrógeno y oxígeno producida. En la figura 1.10 se muestra el circuito equivalente de una celda electrolizador, que es similar a una batería en el modo de operación de carga. La metodología utilizada para hallar los parámetros de este modelo emplea un proceso analítico en cuyas expresiones es de gran interés el voltaje interno, corriente de carga y resistividad óhmica de cada celda electrolizadora, las expresiones que definen lo anteriormente dicho se encuentran en [26]

El modelado de una celda de combustible ha sido desarrollado y aplicado en [26] para PEMFC (celda de combustible de membrana de intercambio de protones) y SOFC (celda de combustible de oxido solido), dos tipos de celdas de combustible que tienen un promisorio potencial para ser usadas en aplicaciones de generación distribuida. Este modelo, que se observa en la figura 1.11, considera la capacidad de almacenamiento de carga eléctrica de la celda, el efecto de capacitancia de doble capa de carga que se forma en la interfaz electrodo-electrolito y, las resistencias de activación, concentración y óhmicas (Ract,cell, Rcon,cell y Rohm,cell, respectivamente) de los electrodos y electrolitos usados.

Figura1.11:

Circuito equivalente de una celda de combustible.[26]


2.5. Baterías El modelo equivalente dinámico de una batería, particularmente de una tipo plomo-acido, se observa en la figura 1.12, el cual es propuesto junto con su metodología de obtención de parámetros en [27]. Este es un modelo más complejo y permite determinar la forma de onda durante el estado transitorio y estado estable del voltaje a través de los terminales de la batería, teniendo en cuenta los cambios que se dan al liberar o recibir corriente eléctrica.

Figura1.12:

Figura1.13:

Topología de un VSI trifásico.[6]

Figura1.14:

Topología de un CSI trifásico.[6]

Modelo dinámico de una batería.[27]

El modelo de la figura 1.12 posee una rama para el proceso de carga y otra para el proceso de descarga. Las capacitancias que se observan el circuitales equivalente, corresponden al efecto capacitivo (distribución de carga) que se da en las superficies tipo frontera que se forman en los electrodos, electrolito, contactos y conectores, y las resistencias que se observan en el modelo representan las pérdidas por dispersión de energía en forma de calor, debido a la oposición al paso de corriente eléctrica y partículas cargadas a través de los componentes de la batería ya mencionados.[27]

2.6. Inversores El modelado de los inversores se realiza por medio de los circuitos eléctricos equivalentes correspondientes a cada una de las topologías expuestas en este capítulo: VSI monofásico de onda completa, VSI monofásico de media onda, VSI trifásico, y CSI trifásico. En la figura 1.13 y 1.14 se observa respectivamente la topología de un VSI y de un CSI, ambos trifásicos.

En cada uno de estos, sus parámetros de entrada será la magnitud de la onda cc de entrada, características de tensión, corriente y/o potencia eléctrica correspondiente a los dispositivos semiconductores que conformen el inversor, secuencias de conmutación definidas por la técnica de modulación usada y características del filtro empleado a la salida; los parámetros de salida será la magnitud, forma de onda y distorsión armónica total de la onda ca de salida. Modelo y parámetros de entrada y salida, permitirán caracterizar, por medio de pruebas controladas de laboratorio, simulación o cálculos matemáticos, el comportamiento eléctrico y calidad de potencia del inversor en conjunto para definir claramente su rango de operación.

3. CONCLUSIONES Las tecnologías de almacenamiento de energía por hidroeléctricas de bombeo, térmico, de aire comprimido y las baterías químicas, son de ciclos de carga y descarga prolongados, del orden de minutos a horas. Los Supercondensadores, bobinas superconductoras y los volantes de inercia,


Revista

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tienen ciclos de carga y descarga son cortos, del orden de segundos a minutos.

ring Electric Power Quality. United States of America: IEEE Std 1159™-2009. p. 6: il.

El hidrógeno, en sus sistemas de almacenamiento de energía, es una tecnología emergente que aun es sometida a investigaciones y pruebas piloto.

[5] HART W., Daniel. Electrónica de potencia. Madrid: Pearson educacion, 2001. p. 315-363. ISBN-84-205-3179-0.

El modelo teórico del supercondensador puede ser tratado como el modelo de línea de transmisión con capacitancias distribuidas dependientes del voltaje. El modelo eléctrico equivalente para un sistema de una bobina magnética superconductora para almacenamiento de energía está fundamentado en su dimensionamiento geométrico. Los modelos equivalentes usados en hidrobombeo, Flywheel, almacenamiento térmico y CAES, se basan en los modelos de máquinas eléctricas (máquina sincrónica de polo liso y saliente, la máquina asincrónica y la máquina de imanes permanentes). Los inversores son dispositivos muy importantes para integrar las tecnologías de almacenamiento de energía investigadas, en un sistema de generación distribuida que los demande, su modelado se realiza por medio de los circuitos eléctricos equivalentes correspondientes a cada una de las topologías expuestas.

4. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] LABEIN TECNALIA y DIRECCIÓN GENERAL DE INDUSTRIA, ENERGÍA Y MINAS DE LA COMUNIDAD DE MADRID. Guía básica de la generación distribuida. s.l.: Gráficas Elisa, 2007. 65 p. Depósito legal: m-23400-2007. [2] GONZALEZ, Adolfo; GALLACHÓIR Ó, Brian y MCKEOGH, Eamon. Study of Electricity Storage Technologies and Their Potential to Address Wind Energy Intermittency in Ireland. Cork: Sustainable energy Ireland, 2004. p. 91. [3] CIGRE. Electric Energy Storage Systems. s.l.: CIGRE, 2011. p. 82. ISBN: 978- 2- 85873- 147-3. [4] AMERICAN NATIONAL STANDARD INSTITUTE. IEEE Standard Recommended Practice for Monito-

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Revista

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2016

en internet: <tec.upc.es/el/TEMA-%20EP%20(v1).pdf>

5. AGRADECIMIENTOS A la UNIVERSIDAD DEL VALLE, grupo de investigación de alta tensión GRALTA y docentes que hacen parte de la escuela de ingeniería eléctrica y electrónica, que con su tiempo, conocimientos y paciencia aportaron a mi formación como ingeniero electricista. Especialmente al Ing. Ferley Castro Aranda y al Ing. César Augusto Urrego Velásquez, mis directores de tesis. Quienes me guiaron y acompañaron en la etapa de planeación y desarrollo del proyecto. Andrés F. Velasco V.

6. RESEÑA AUTOR(ES) Andrés Felipe Velasco Velasco. Ing Electricista. Universidad del Valle. Cali–Colombia. Su Campo de aplicación son pruebas de alta tensión y aislamiento eléctrico. a.fel@hotmail.com Director: Ferley Castro Aranda. Ingeniero Electricista M.Sc. Ph.D. Universidad del Valle. Cali–Colombia. Codirector: César Augusto Urrego Velásquez. Ingeniero Electricista M.Sc. Universidad del Valle. Cali–Colombia.


SEGELECTRICA se proyecta internacionalmente y es la representación colombiana en la Central Hidroeléctrica Binacional de Itaipú Una empresa colombiana está a cargo de ejecutar el diagnóstico de puesta a tierra de los equipos de alta tensión, producción y líneas de transmisión de Itaipú, la Central Hidroeléctrica con mayor capacidad de generación del mundo (Paraguay- Brasil). Se trata de SEGELECTRICA SAS, que ya lleva 22 años brindando soluciones de seguridad eléctrica a los colombianos y que ahora se proyecta a nivel internacional. El diagnóstico requiere determinar el estado del sistema y aportar recomendaciones que permitan garantizar la seguridad de las personas y el buen funcionamiento de los equipos dentro de la central. Su alcance comprende mediciones de resistividad, resistencia de puesta a tierra, equipotencialidad, tensiones de paso, tensiones de contacto, corrientes de modo común e inspección física. Además, para un proyecto de esta envergadura, todas las obras deben desarrollarse bajo el criterio de cero riesgo, tanto para las personas como para el sistema eléctrico, mediante metodologías no invasivas fundamentadas en normatividad internacional, con equipos de medición calibrados y un grupo de trabajo especializado de amplia experiencia en el tema, para obtener resultados confiables y emitir recomendaciones concretas y asertivas. A esta exigencia respondió SEGELECTRICA, que convenció a los responsables del proyecto de ser la empresa llamada a responder por las demandas que requiere una obra de ingeniería de esta envergadura, en la que cada gota de agua se transforma en energía.

La Central Hidroeléctrica más importante del mundo La Central Hidroeléctrica Binacional de Itaipú, es un proyecto realizado entre Paraguay y Brasil sobre el río Paraná. Como idea, surgió en 1966, cuando se firmó el “Acta de Iguazú”, una declaración conjunta para estudiar el aprovechamiento de los recursos hídricos pertenecientes a los dos países. El 17 de mayo de 1974, fue creada la Entidad Binacional Itaipú y en enero de 1975 se iniciaron las obras. El 5 de mayo de 1984, entra en operación la primera turbina de Itaipú y se prosiguió con la instalación al ritmo de dos a tres por año.


Revista

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El lago artificial de la represa tiene 200 kilómetros en línea recta y un área aproximada de 1400 km². La Central Hidroeléctrica de Itaipú posee una capacidad de generación de 14000 MW, con 20 turbinas de 700MW, todas las unidades generan a 18kV. De las 20 unidades, 10 trabajan a 50 Hz y 10 a 60 Hz. La represa provee electricidad a los dos países que son dueños de ella, Brasil y Paraguay.

Una empresa, una aventura familiar SEGELECTRICA S.A. surgió como una aventura empresarial familiar que emprendió vuelo en 1994 y que buscaba atender una necesidad en materia de seguridad eléctrica enfocando todos sus esfuerzos en ser súperespecialistas en puestas a tierra y protección contra rayos. Esto basado en altos estándares de calidad e ingeniería, respetando la reglamentación y la normatividad sobre la materia. SEGELECTRICA hoy tiene presencia en 11 países, partiendo de un núcleo central corporativo y diferentes socios estratégicos con relaciones consolidadas. Colombia ya es garante de la calidad de sus servicios y a nivel internacional, aparte de Itaipú, México y África ya está empezando a establecer vínculos comerciales con la firma.

CIDET certificó su producto estrella CIDET fue testigo del crecimiento de esta empresa al certificar el producto estrella de la compañía, con el que se abrió paso a nivel Latinoamericano, el suelo Favigel. CIDET dio garantía de la calidad y seriedad de esta organización, de su empeño y de su constante lucha por responder por la seguridad eléctrica de todos sus clientes. SEGELECTRICA ha dado a conocer el alto nivel de la ingeniería en Colombia. Aunque a veces el camino a la internacionalización se vuelve pesado, debido a la dura competencia, la empresa siempre ha tenido una gran confianza en su potencial y sigue dando ejemplo a otras empresas que se empiezan a proyectar hacia afuera.


Análisis de un

esquema de comunicación para dispositivos de subestaciones de potencia, basado en la norma IEC 61850 y redes de Petri coloreadas Resumen— Este artículo presenta un modelo basado en Redes de Petri Coloreadas, para un esquema de comunicación de equipos de subestaciones de potencia, según los lineamientos de la norma IEC 61850. El objetivo del modelo es evaluar la dinámica de interacción entre un cliente y un servidor, así como evaluar el desempeño del sistema de comunicación entre dispositivos desde el punto de vista del tiempo de procesamiento. Se presentan los modelos en redes de Petri para algunos servicios ACSI, definidos en la norma IEC 61850-7-2 y la forma de integrarlos en un solo modelo de mayor jerarquía. Se analizan las propiedades del modelo y se efectúan simulaciones para evaluar la influencia de los parámetros del modelo en el tiempo de procesamiento de solicitudes por parte del sistema, evidenciando una relación proporcional entre el número de solicitudes y el retardo del sistema. Abstract— This paper presents a Coloured Petri Nets based model, applied to a communication scheme for equipment in power substations, according to the standard IEC 61850. The main objective is to evaluate the interaction dynamics between client and server devices, as well as the processing time for communications. The Petri Net models for some ACSI services are presented, according to the standard IEC 61850-7-2; such models are then integrated in a higher hierarchy system. The models properties are analyzed and simulations are held, in order to evaluate the variations in processing time due to changes in the model parameters. The simulations showed a proportional correlation between the number of requests and the system global delay.

AUTOR Francisco Javier Serna Alzate CIDET

Palabras Clave— IEC 61850, servicios ACSI, comunicación de equipos en subestaciones, desempeño de protocolos de comunicación, Redes de Petri coloreadas, análisis de espacio de estados. Key Words— IEC 61850, ACSI services, substation equipment communication, communication protocol performance, Colored Petri Nets, Space State Analysis.


I.INTRODUCCIÓN La integración de las tecnologías de información y comunicación TIC en los sistemas de potencia, ha supuesto la aparición del concepto de redes inteligentes, con la posibilidad de funcionalidades adicionales como auto-curación, la vinculación activa del consumidor y la integración de las fuentes no convencionales de energía (Baumeister, 2010). Una de las cuestiones a resolver con la integración de este tipo de tecnologías, es la forma como van a interactuar diferentes dispositivos en los sistemas de potencia,

teniendo en cuenta que en una subestación es común tener equipos fabricados por diferentes proveedores. Ante esto, la norma IEC 61850 constituye el estándar por excelencia para la automatización de subestaciones de potencia, de manera que se garantice la interoperabilidad entre diversos dispositivos. Por otro lado, los Sistemas a Eventos Discretos (Discrete Event Systems – DES) han sido ampliamente utilizados para el modelado de diversas aplicaciones de automatización y sistemas de comunicación (Noorbakhsh & Afzalian, 2009), (Pinto de

Sá & Cartaxo, 2011), [4]. Sin embargo, las diversas aplicaciones de los DES a la automatización de subestaciones y al modelamiento de aspectos relacionados con la norma IEC 61850 se han tratado como temas aparte. Este trabajo propone un modelo basado en redes de Petri coloreadas, para un esquema de comunicación entre dispositivos de subestaciones tipo cliente – servidor. Para ello, se implementan modelos de redes de Petri de dos de los servicios definidos en la norma IEC 61850-7-2 (GetDataValues y SetDataValues) y se analizan las propiedades de las redes con miras a evaluar el desempeño de las comunicaciones entre el cliente y el servidor. El esquema propuesto puede extenderse para el modelamiento de los demás servicios definidos por la norma, los cuales pueden emplearse para implementar sistemas completos de comunicación y control de dispositivos en subestaciones e incluso de subestaciones entre sí. El artículo está organizado de la siguiente manera: primero, se presenta una revisión de la literatura sobre aplicaciones de los DES a la automatización de subestaciones y a la implementación de la norma IEC 61850; en segundo lugar, se presenta el marco teórico que sustenta el problema de investigación abordado, correspondiente a la evaluación de la dinámica de comunicaciones entre un cliente y un servidor bajo norma IEC 61850; seguidamente se expone el modelo propuesto para la solución y finalmente se presentan algunas simulaciones y conclusiones sobre la forma cómo influyen los parámetros del modelo en el espacio de estados del mismo, lo cual puede asociarse al tiempo de procesamiento del sistema.

II. REVISIÓN DE LITERATURA Con el objetivo de conocer el estado del arte sobre la aplicación de los DES a esquemas de protección colaborativa y a la comunicación entre equipos de subestaciones, se ejecutó una búsqueda en la base de datos IEEExplore, identificando los artículos recientes más relacionados con el tema. Como resultado, se encontraron las siguientes aplicaciones particulares de los DES:

A. Aplicaciones al control de equipos en subestaciones Una de las primeras aplicaciones se encuentra en [5], como un caso particular de aplicaciones industriales de las redes de Petri. Por su parte, [6] realiza una especificación completa de las funciones de automatización de una subestación empleando redes de Petri. Más recientemente, [7] desarrolla los procedimientos para obtener supervisores auto-


máticos de transformadores Under-Load Tap-Changin (ULTC) y [2] modela el control de un ULTC y un SVC en una subestación mediante autómatas de estado finito. Estas constituyen aplicaciones de los Autómatas de Estado Finito, en lugar de Redes de Petri, a la automatización de subestaciones. Sin embargo, estos trabajos no contemplan la intervención de variables provenientes de otras subestaciones para tomar las acciones de control. El control se realiza de forma local en cada subestación, de forma tradicional. Más aún, estos trabajos no hacen mención alguna a la norma IEC 61850.

Figura1:

Modelo de comunicación propuesto por Shanon [12]

B. DES aplicados al diagnóstico de fallas La ubicación del lugar de ocurrencia de una falla y de la secuencia de eventos que condujeron a la misma, es una de las aplicaciones principales de las redes de Petri a los sistemas de potencia. [8] propone un modelo aplicable a los equipos de protección de una subestación, independiente de su tamaño y configuración, con un modelo para cada equipo en la subestación. Esto permite reconstruir la secuencia de eventos que llevaron a una falla, en términos de la evolución de las marcas (contenido de los lugares) de las redes. Por su parte, [9] extiende la identificación de fallas mediante redes de Petri a una red de distribución, con varias subestaciones. Para ello, compone el modelo del sistema de potencia a partir de una red de Petri para cada elemento de protección. Ninguno de estos trabajos hace mención alguna a la norma IEC 61850, ni a esquemas de comunicación entre subestaciones. Sólo [10] presenta una mención al estándar IEC 61850, de manera que en la literatura existe una desarticulación entre la aplicación de las técnicas de diagnóstico de fallas y esta norma.

C. DES aplicados a la implementación de algunos aspectos de la IEC 61850 Entre las aplicaciones destacadas de los DES a la implementación de la norma IEC 61850 se encuentra el modelamiento del protocolo Manufacturing Message Specification – MMS. Este es descrito en [4]. El árbol de alcanzabilidad de la red de Petri modelada es empleado luego para generar el código MMS. Otra aplicación se encentra en [11], para modelar los estados operacionales de los IED mediante redes de Petri. Si bien estos artículos están más orientados a la implementación de la norma, no están directamente relacionados con la automatización de subestaciones. De lo dicho en los apartados 2.1, 2.1 y 2.3 se concluye que los DES son ampliamente empleados en la automatización y el diagnóstico de fallas en subestaciones. Sin embargo, no se están utilizando en la implementación de esquemas de protección colaborativa o comunicación entre subestaciones y la mayor parte de trabajos no hacen referencia a la norma IEC 61850.

III. MARCO TEÓRICO DEL PROBLEMA Una de las cuestiones que debe abordarse primero, con miras a la implementación de esquemas de protección colaborativa entre subestaciones eléctricas de potencia, es la forma de comunicar dispositivos bajo los lineamientos de la norma IEC 61850. Se formula entonces la siguiente pregunta como problema de investigación: ¿Cuál es la dinámica de interacción entre dispositivos de subestaciones que se comuniquen bajo los lineamientos de la norma IEC 61850? A continuación se presentan algunos conceptos teóricos que soportan la evaluación de dinámicas de comunicación entre dispositivos.


Revista

A. Generalidades de protocolos de comunicación Uno de los modelos de comunicación con mayor influencia ha sido el propuesto por Shanon, consistente en una fuente de información, que codifica su mensaje de acuerdo con ciertas reglas y condiciones, para ponerlo en un canal. A dicho canal también ingresan señales indeseadas, que pueden afectar el mensaje, llamadas ruido. Finalmente, un decodificador toma el mensaje del canal y lo pone en términos entendibles para el receptor [12]. Este modelo se presenta en la Fig. 1. Para la evaluación del desempeño del protocolo de comunicaciones, se hace necesario evaluar su nivel de calidad de servicio QoS [13]. La evaluación del QoS implica mediciones de parámetros tales como [14]: Pérdida de paquetes: es la razón entre los paquetes recibidos y los paquetes enviados. Retardo: es el tiempo que transcurre entre el envío de un paquete en un punto de la red y su recepción en otro punto. Se puede medir como la longitud del paquete en bits, dividida entre el ancho de banda del canal, en bits/s. Jitter: es una variación del retardo, ocasionada por variaciones en la carga de tráfico en la red. Se puede calcular como la suma de las variaciones en el retardo dividida ente la suma de paquetes recibidos. Throughput: es el ancho de banda realmente empleado para la transmisión de los paquetes. Todos estos parámetros requieren de simuladores de redes de comunicaciones para su evaluación. Sólo el parámetro de retardo es susceptible de modelarse mediante redes de Petri, haciendo una analogía entre los tiempos de procesamiento de la red y el número de estados alcanzable por la red de Petri. Por esta razón, este parámetro fue seleccionado para evaluar el desempeño del sistema de comuni-

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cación entre dispositivos de subestaciones implementado en redes de Petri.

B. La norma IEC 61850-7-2 La norma IEC en su apartado 61850-7-2 define la estructura de comunicación para dispositivos entre subestaciones, para lo cual emplea una interfaz abstracta de servicio de comunicación (Abstract Communication Service Interface – ACSI) [15]. Esta interfaz describe las comunicaciones entre un cliente y un servidor remoto para acceso y recuperación de datos en tiempo real, control de dispositivos, reporte y registro de eventos, auto descripción de dispositivos, clasificación de datos y transferencia de archivos. La interfaz se construye sobre una arquitectura jerárquica, que involucra elementos como un servidor, que contiene uno o más dispositivos lógicos, que a su vez contienen uno o más nodos lógicos, con sus correspondientes objetos de datos. Esta estructura se muestra en la Fig. 2. La interfaz ACSI es definida por la IEC 61850 a partir de varios servicios, que permiten la comunicación entre dispositivos de subestaciones bajo un esquema cliente – servidor. De esta manera, cuando un dispositivo requiere de un servicio de comunicación (como reportarse ante la red, actualizar su estampa de tiempo o conocer información sobre otros dispositivos), lo solicita a un servidor, quien procesa dicha solicitud y entrega la respuesta adecuada al cliente. Del listado de más de 50 servicios definidos por la norma, se tomaron dos para este trabajo, con el objetivo de modelar la dinámica cliente – servidor entre dispositivos en subestaciones. Dichos servicios corresponden a: GetDataVales: empleado por un dispositivo o un usuario para solicitar información sobre los datos contenidos en un nodo lógico SetDataValues: empleado por un dispo-


sitivo o un usuario para solicitar la escritura de un dato particular en un nodo lógico.

IV. SOLUCIÓN PROPUESTA PARA MODELAR LA INTERACCIÓN CLIENTE – SERVIDOR Para evaluar la dinámica de interacción de los dispositivos de una subestación, que se comunican según la norma IEC 61850, se propuso un esquema de comunicación tipo Cliente – Servidor. Dicho modelo se implementó utilizando redes de Petri coloreadas. Se decidió implementar el modelo con redes de Petri porque éstas son un formalismo adecuado para los DES, que a su vez representa la dinámica discreta de los esquemas cliente-servidor (solicitando, recibiendo, procesando, enviando, etc.)

das por Kurt Jensen [16]. Se definen formalmente como un arreglo que satisface los siguientes requisitos: es un conjunto finito no vacío de tipos, llamados colores. es un conjunto finito no vacío de lugares es un conjunto finto no vacío de transiciones. es un conjunto de arcos tal que: es la función nodo, definida

Para ello, se implementó primero una red de Petri para cada uno de los servicios seleccionados: una para el servicio GetDataValues y otra para el servicio SetDataValues. Estos dos modelos se integraron luego en uno de jerarquía superior, que permitiera simular un cliente y un servidor con dos clases de peticiones posibles.

es la función guarda, definida desde en expresiones tales que:

Figura2:

es la función de expresiones en los arcos, definida desde en expresiones tales que:

Estructura jerárquica de la ACSI [15]

es la función color, definida

es la función de inicialización, definida desde P en expresiones cerradas tales que: Por otro lado, las transiciones o pasos se pueden definir formalmente como un multiconjunto de elementos vinculados. Un paso Y es sensibilizado en un marcaje M si se satisface la siguiente propiedad:

A. Fundamentos de las redes de Petri coloreadas Las redes de Petri coloreadas son una extensión de las redes de Petri ordinarias, introduci-

Cuando un paso Y está sensibilizado en el marcaje M 1 ocurre un cambio hacia un marcaje M 2 definido por la siguiente expresión:


Revista

Para las redes de Petri coloreadas pueden analizarse las mismas propiedades que para las redes de Petri ordinarias (alcanzabilidad, seguridad, viveza, etc.) mediante el aplicativo CPN Tools.

Figura3:

Modelo para el servicio GetDataValues

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información a escribirse en los nodos. Finalmente, la Fig. 5 presenta el modelo unificado cliente – servidor, implementado como una jerarquía superior de los dos modelos anteriores.

C. Propiedades del modelo propuesto Utilizando la herramienta CPN Tools fue posible hacer un análisis de las propiedades básicas del modelo propuesto. Dicho análisis se presenta seguidamente.

Figura4:

Modelo para el servicio SetDataValues

B. Modelo en redes de Petri coloreadas propuesto para el sistema El modelo del servicio GetDataValues se presenta en la Fig. 3. De acuerdo con los lineamientos de la norma, las solicitudes del cliente pueden ser tipo FCDA si el cliente desea un dato particular relacionado con un nodo lógico, o pueden ser FCD si el cliente desea obtener toda la información contenida en un nodo lógico.

Figura5:

Modelo unificado del sistema cliente - servidor

El servidor debe retornar la información solicitada. Para el modelo, se consideran los lugares cliente y servidor, cuyos estados pueden ser “libre” y “ocupado”; se considera un lugar con las “solicitudes pendientes” cuya marca contiene el nombre del nodo a acceder, el tipo de solicitud (FCDA o FCD) y la posición de la información requerida. La información se codifica en las marcas de los lugares LN1 y LN2. Por su parte, la Fig. 4 presenta el modelo para el servicio SetDataVAlues. La principal diferencia con el anterior es la modificación de las marcas en los lugares de los nodos LN1 y LN2, lo cual implica una modificación en los colores de los lugares “solicitudes pendientes” y “servidor procesando”, ya que ahora deben contener la

Espacio de estados: el espacio de estados fue generado por completo en la herramienta, obteniendo un total de 389 nodos, que son los posibles marcajes que puede alcanzar el sistema a partir


del marcaje inicial propuesto. Estos nodos se encuentran conectados por 448 arcos. Todos los nodos se encuentran fuertemente conectados. Propiedades de limitación: no se encontraron propiedades de limitación. Para el modelo integrado, la única acumulación de marcas se presenta en el marcaje inicial, que corresponde a las solicitudes con las que inicialmente funciona el sistema. Home property: no se encontró esta propiedad. Esto es apenas natural, ya que el sistema, tal como está modelado, no puede generar solicitudes del cliente por sí mismo, sino que éstas dependen de eventos externos. El marcaje inicial, nunca será alcanzado de nuevo por el sistema de forma autónoma. Home marking: no tiene. Las razones son las mismas de la propiedad anterior. Marcajes muertos: el sistema tiene cuatro nodos cuyo marcaje es muerto. Son los nodos 386, 387, 388 y 389. Se evidencia que estos marcajes corresponden a los últimos cuatro nodos generados por la herramienta, para los cuales ya se habrán atendido todas las solicitudes que los clientes hicieron en el marcaje inicial y por tanto la red no tiene cómo evolucionar. El número de nodos totales del sistema y la estructura de su árbol de alcanzabilidad, dependerá entonces del marcaje inicial, que representa las solicitudes iniciales de los clientes. Instancias de transición muerta: no se encontró ninguna. De nuevo la evolución del sistema depende exclusivamente de su marcaje inicial. Instancias de transición viva: no se encontró ninguna. El sistema presenta dos ciclos, para la lectura y escritura de varios valores en los nodos, pero ambos ciclos son controlados por la posición de lectura/escritura, de manera que no se presentan ciclos infinitos.

D. Análisis de la influencia de los parámetros del modelo en el espacio de estados

Como se mencionó en el apartado 3.1, uno de los parámetros para la evaluación del desempeño de un sistema de comunicaciones es el retardo. El tiempo que tarda un paquete en viajar de un punto de la red a otro puede ser la suma del tiempo que tarda viajando por el canal, más el tiempo empleado por un router para gestionar paquetes en cola, más el tiempo que se tarda la conformación del paquete [14]. Este último tiempo de procesamiento puede asociarse al número de operaciones que realiza un servidor para responder una solicitud de un cliente y por tanto puede relacionarse con el número de estados por los que atraviesa un sistema desde que se realiza una solicitud hasta que es contestada. Por esta razón, se ejecutaron simulaciones sobre el espacio de estados del sistema, para evaluar la influencia de los siguientes parámetros en el número de estados del sistema: El número de solicitudes de lectura FCDA El número de solicitudes de lectura FCD El número de solicitudes de escritura FCDA El número de solicitudes de escritura FCD El número de clientes El número de servidores Cada simulación consistió en mantener fijos cinco de los parámetros mientras se variaba el sexto, para verificar la influencia en el número de estados del sistema.

Figura6:

Influencia de las solicitudes tipo FCDA


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Se encontró que las solicitudes de lectura y escritura tipo FCDA conllevan el mimo número de pasos de procesamiento, así que el número de estados del sistema es igual para dichas solicitudes. El incremento en el número de estados es directamente proporcional al incremento en el número de solicitudes, como se aprecia en la Fig. 6 De igual manera, se encontró que las solicitudes de lectura tipo FCD consumen el mismo número de pasos de procesamiento que las solicitudes de escritura tipo FCD. Sin embargo, este número es siempre mayor que el número de pasos requeridos para procesar una solicitud tipo FCDA. Esta situación se puede apreciar en la Fig. 7, donde el procesamiento de cinco solicitudes FCD toma cerca de 80 pasos, mientras que en la Fig. 6 se ve que cinco solicitudes FCDA toman poco más de 40 pasos. Por su parte, la influencia del número de clientes activos sobre el número de estados del sistema se puede apreciar en la Fig. 8. Se puede apreciar que los clientes no influyen en el número de estados. Esto se debe a que el modelo implementado sólo permite a un único servidor tomar una solicitud por cliente a la vez, lo cual implica que una secuencia como “solicitud cliente1” – “respuesta servidor” – “solicitud cliente2”, generaría el mismo número de arcos y nodos en el árbol de alcanzabilidad que la secuencia “solicitud cliente1” – “respuesta servidor” – “solicitud cliente1”.

Figura7:

Influencia de las solicitudes FCD en el número de estados

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Figura8:

Influencia del número de clientes sobre los estados del sistema

Figura9:

Influencia del número de servidores activos en los estados del sistema

Finalmente, se evaluó la influencia del número de servidores disponibles para atender las solicitudes de un número fijo de clientes. Los resultados se muestran en la Fig. 9. Se puede apreciar que al incrementar el número de servidores, se incrementa también el número de estados por los que atraviesa el sistema, pero que este número de estados tiene a estabilizarse por encima de los 1200 estados, para unos 5 servidores activos. Este punto de estabilización correspondería a la situación en la cual cada servidor puede atender exactamente una de las solicitudes definidas en el marcaje inicial del modelo de la Fig. 5. Por esta razón, en este caso no se interpreta el incremento en el número de estados del sistema como un incremento en


el tiempo de procesamiento del sistema, sino como una variación en los marcajes de cada servidor trabajando en paralelo (puede estar “libre” u “ocupado”).

V. CONCLUSIONES De las variables empleadas para medir el desempeño de un protocolo de comunicaciones, el retardo puede asociarse al tiempo de procesamiento de los paquetes de información por parte del sistema. Esto permite hacer una analogía entre el tiempo de procesamiento y el número de estados por el que atraviesa el sistema, desde que recibe una solicitud hasta que la atiende. Por esta razón, el análisis del número de estados del árbol de alcanzabilidad de la red de Petri permite inferir el comportamiento del retardo en un protocolo de comunicaciones. El número de solicitudes influye proporcionalmente en el tiempo de procesamiento del sistema, lo cual se refleja en un incremento en el número de estados alcanzado por el mismo. Las solicitudes FCD toman mayor tiempo de procesamiento que las solicitudes FCDA. Esto se evidencia en el hecho de que el número de estados que el sistema alcanza para una solicitud FCD es siempre mayor que el número de estados alcanzados para una solicitud FCDA. Por ejemplo, una solicitud FCDA que produzca 30 nodos tendría un equivalente en FCD que produciría alrededor de 50 nodos en las mismas condiciones. El tiempo de procesamiento para una solicitud de lectura es igual al requerido para una solicitud de escritura, al menos para el modelo. Esto se evidencia en que el número de estados que alcanza el sistema ante una solicitud GetDataValue es igual al número de estados para una solicitud SetDataValue. El modelo propuesto no permite evidenciar la influencia del número de clientes en la dinámica del sistema, debido a que la existencia de un único servidor y la atención de una sola petición por vez, hace que los árboles de alcanzabilidad de las solicitudes de diferentes clien-

tes luzcan igual. Sin embargo, el modelo sí permite evidenciar que los tiempos de procesamiento y los estados alcanzados por el sistema se ven influidos por el número de solicitudes. El número de servidores influye en los estados alcanzados por el sistema. Sin embargo, el incremento en el número de estados no indica aumento en los tiempos de procesamiento, sino diversidad de estados en los servidores que trabajan en paralelo. El cambio en los estados tiende a estabilizarse en el punto en el que cada servidor atienda exactamente una solicitud del marcaje inicial. Se espera que en trabajos futuros, se pueda extender la metodología propuesta para la implementación de un número mayor de servicios ACSI, e incluso confrontar el modelo con la simulación de redes de internet.

VI. REFERENCIAS [1] T. Baumeister, “Literature Review on Smart Grid Cyber Security.” University of Hawai, 2010. [2] M. Noorbakhsh and A. Afzalian, “Modeling and Synthesis of DES Supervisory Control for Coordinating ULTC and SVC,” American Control Conference, 2009. [3] J. L. Pinto de Sá and R. Cartaxo, “Implementing Substations Automatic Control Functions Designed With Petri Nets on IEC 61850,” IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 26, no. 2, 2011. [4] C. Zhang, X. Wang, and D. Chen, “Implementation of MMS Based on Petri Net,” The 2nd IEEE International Conference on Information Management and Engineering (ICIME), 2010, 2010. [5] R. Zurawski and M. Zhou, “Petri nets and industrial applications: A tutorial,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 41, no. 6, 1994. [6] J. L. Pinto de Sá and J. P. Sucena, “Design and verification of concurrent switching


Revista

sequences with Petri nets,” IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 5, no. 4, 1990. [7] Y. Gan and R. Zhang, “Distributed Supervisory Control Solution for Under-Load Tap-Changing Transformers,” TENCON 2013 2013 IEEE Region 10 Conference (31194), 2013. [8] M. Zhang and X. Jin, “Study of Online Fault Diagnosis for Distributed Substation Based on Petri Nets,” Power and Energy Society General Meeting, 2010 IEEE, 2010. [9] V. Calderaro, C. Hadjicostis, A. Piccolo, and P. Siano, “Failure Identification in Smart Grids Based on Petri Net Modeling,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 58, no. 10, 2011. [10] Z. Gao, Q. Chen, and Z. Li, “Fault Diagnosis Method for Smart Substation,” 2011 The International Conference on Advanced Power System Automation and Protection, 2011. [11] A. Chen, H. Zhang, Q. Yang, H. Ren, M. Geng, and Y. Jiang, “Dynamic Reconfiguration of Intelligent Electronic Devices for Substation Automation System,” 2014 International Conference on Power System Technology (POWERCON 2014), 2014. [12] S. Al-Fedaghi and A. Alsaq, “Conceptual Model for Communication,” International Journal of Computer Science and Information Security, vol. 6, no. 2, 2009. [13] J. M. Aranda, “Diseño y evaluación del desempeño de una red de comunicaciones para medición inteligente en Network Simulator–2,” Revista Facultad de Ingeniería - Universidad Distrital Francisco José de Caldas, vol. 20, no. 1, 2014. [14] W. Sugeng, J. Istiyanto, K. Mustofa, and A. Ashari, “The Impact of QoS Changes towards Network Performance,” International Journal of Computer Networks and Communications Security, vol. 3, no. 2, 2015. [15] IEC, “IEC 61850-7-2: Basic information and communication structure – Abstract com-

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munication service interface (ACSI).” 2010. [16] K. Jensen, “Colored Petri nets and the invariant-method,” Theoretical Computer Science, vol. 14, 1981.

VII. RESEÑA DEL AUTOR Francisco Javier Serna Álzate. Ingeniero electrónico de la Universidad de Antioquia, estudiante de Maestría en Ingeniería Eléctrica en la Universidad Nacional, Facultad de Minas. Sus intereses de investigación se centran en la interoperabilidad para sistemas de automatización de sistemas de potencia, según la norma IEC 61850. Ha trabajado en diversos proyectos de investigación y desarrollo en CIDET, incluyendo proyectos de caracterización de tecnologías, desarrollo de productos, mejora de procesos productivos, desarrollo e implementación de fuentes no convencionales de energía y estudios de vigilancia tecnológica e inteligencia competitiva. Cuenta con experiencia en la Gestión de Proyectos bajo el estándar del PMI. francisco.serna@cidet.org.co


INSTRUCCIONES PARA LOS AUTORES DE LA REVISTA CIDET

CARACTERÍSTICAS DE LA REVISTA CIDET La Revista CIDET es una publicación especializada de CIDET, de periodicidad semestral, cuyo propó sito es la divulgación de los adelantos y logros alcanzados en el desarrollo y ejecución de proyectos de investigación y de servicios de evaluación de la conformidad; así mismo, 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. LINEAMIENTOS EDITORIALES Tipos de artículos publicados: En la Revista CIDET, tienen cabida preferencial los artículos de investi gación 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. Originalidad: Los artículos deberán ser originales e inéditos, es decir no podrán estar publicados o en proceso de publicación en otra revista. Convocatoria: Agradecemos a los autores el cumplimiento de las diferentes fechas de cierre edito rial de la revista que son publicadas por medios masivos en el momento de la convocatoria. Idiomas oficiales de la revista: español o inglés Plantilla: Emplear el documento “Formato de Artículos” para el desarrollo del artículo, pues es la plantilla oficial que cumple con todos los criterios y requerimientos editoriales y de formato estable cidos en la revista. PROCESO DE EVALUACIÓN Los artículos recibidos por la revista son evaluados preliminarmente por el Comité Editorial, consi derando estándares de calidad académica y originalidad y aquellos artículos que cumplan con esos requerimientos son sometidos a la evaluación anónima de dos árbitros nacionales o internacionales garantizando el anonimato de autores y árbitros. Se entiende que los documentos que se envían al Comité Editorial para su evaluación no están siendo considerados por ninguna otra publicación. Los documentos recibidos serán evaluados por pares expertos en el tema del artículo con reconoci do 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.


Revista

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


Autores de la revista CIDET

tenga en cuenta las siguientes consideraciones:

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. 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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.


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