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Contenido de la Edición 126

Septiembre - Octubre
2020
Mundo Eléctrico® es una Publicación de ORVISA COMUNICACIONES
Todos los derechos son reservados.
Bogotá – Colombia 

Editorial

• La política pública marcará el futuro de la movilidad eléctrica sostenible

La Columna

• Se apaga Electricaribe

Breves, noticias breves del sector

Actualidad

• Afinia y Air-e: Los dos nuevos operadores que energizarán el Caribe colombiano
• Beneficio para las ZNI: Subsidio del 86% en tarifas de energía con paneles solares

Informe Especial

Nuevas Tecnologías

• Industria 4.0
• TXpert Ecosystem: La solución digital que logra mayor eficiencia, control y diagnóstico en la operación de transformadores
• Transformación Digital y Organizacional en las Empresas

Empresarial

• La Compañía de Instalaciones Eléctricas de Tuluá S.A. celebra sus primeros 100 años

Proyectos y Obras

• Transición Energética: Minenergía y Trina Solar inauguran granja solar en el Meta

Ciberseguridad

• Recomendaciones para los usuarios ante el aumento de fraudes electrónicos


 

Contenido de la Edición 127

Noviembre - Diciembre
2020
Mundo Eléctrico® es una Publicación de ORVISA COMUNICACIONES
Todos los derechos son reservados.
Bogotá – Colombia 

Editorial

• Proyectos y perspectivas: “De las grandes crisis surgen los grandes cambios”

La Columna

• Los retos del sector energético

Breves, noticias breves del sector

Actualidad

• Electricaribe: “Es la situación más difícil a la que me he enfrentado”
• Gobierno anuncia nueva subasta de renovables para 2021

Informe Especial

 

Empresarial

RETIE

• Transformación Digital del Proceso de Inspección Retie: Caso Servimeters

Automatización

• Convergencia de la comunicación en UHE utilizando marco 61850

Seguridad Eléctrica

• Referente de accidentalidad de origen eléctrico para Colombia (I)

Mercados Energéticos

• El futuro de los mercados energéticos latinoamericanos

Ciberseguridad

• La interoperabilidad en los sistemas de medición inteligentes

Interconexión

• Interconexión Eléctrica Global: Proyección para todos los actores del sector eléctrico mediante su integración global

Transición Energética

• CEO y Colombina le apuestan a la transición energética

Proyectos y Obras

• El Tolima ya cuenta con su primera granja solar

• Proyecto de Interconexión Eléctrica para Sipí – Chocó


 

Con una inversión de $12.585 millones de pesos que beneficia a 863 familias de la cabecera municipal y 10 veredas del municipio de Sipí en Chocó, el pasado 27 de noviembre se inauguró el proyecto de Interconexión Eléctrica a 13.200 voltios, entregado por el Fondo Todos Somos Pazcífico. El proyecto permitirá que esta comunidad pase de tener 5 horas al día del servicio de energía eléctrica a través de plantas Diesel a 24 horas con interconexión eléctrica.

El acto de inauguración contó con la presencia del Ministro de Minas y Energía Diego Mesa Puyo, el representante del BID en Colombia, Ignacio Corlazzoli, el Gobernador del Chocó Ariel Palacios Calderón, la directora ejecutiva del Fondo para el Desarrollo del Plan Todos Somos Pazcífico, Luz manda Pulido, el alcalde de Sipí, Juan Wilmer Rivas, los gerentes de Dispac S.A. E.S.P e Ingelec Ltda, empresas encargadas de la realización del proyecto y la comunidad beneficiaria.

"Cuando empezamos este Gobierno, en agosto de 2018, nos propusimos saldar una deuda histórica con las familias de Colombia que en pleno siglo XXI no cuentan con el servicio de energía eléctrica las 24 horas del día. Proyectos como este de Todos Somos Pazcífico en Sipí, Chocó, aportan al cumplimiento de esta meta, aumentando a más del 98% el cubrimiento del servicio de energía del municipio. Además, generan desarrollo, oportunidades, aportan al cierre de brechas en las regiones de Colombia y contribuyen a las metas ambientales del país, al evitar la emisión de 710 toneladas de CO2 al año", dijo el Ministro de Minas y Energía, Diego Mesa Puyo.

“El trabajo que hemos realizado es motivo de orgullo para el Fondo para el Desarrollo del Plan Todos Somos Pazcífico, es llegar a familias ubicadas en 9 Consejos Comunitarios de Comunidades Negras de 10 veredas, 10 escuelas rurales, 3 centros de salud y un Consejo Mayor, el Consejo Comunitario General del San Juan ACADESAN quienes no contaban con el servicio permanente de electricidad, y ahora con energía las 24 horas pueden iniciar proyectos productivos en sus regiones. Lo más importante es que estamos trabajando para mejorar su nivel y calidad de vida y el del Litoral Pacífico” afirma su directora ejecutiva, Luz Amanda Pulido.


Los usuarios beneficiarios se encuentran en la cabecera municipal de Sipí, (245) y en las 10 veredas cuyos nombres son: Barranconcito (32), Buenas Brisas (52), Opogodó (2), San Agustín (89), Cañaveral (104), Teatino (61), Lomas de Chupey (70), La Marquesa (87), Tanandó (69) y Santa Rosa (52).

Para el Representante del BID en Colombia, Ignacio Corlazzoli, alcanzar una cobertura del 98% es un logro técnico a destacar por las condiciones topográficas y de movilidad del Litoral Pacífico. Este logro implica cumplir con el objetivo de brindarles mayor bienestar a los habitantes de las zonas rurales del Pacífico con proyectos de interconexión eléctrica, así como con soluciones aisladas y programas de normalización. Esto se hizo llegando a donde la gente lo necesita con propuestas técnicas, ambientales y sociales que les ayudan a mejorar sus condiciones de vida.

Por su parte, la Especialista Senior de Energía del BID en Colombia, Alexandra Planas, destacó el impacto social de las obras que han sido financiadas a través del Plan Todos Somos Pazcífico. El hecho de emplear mano de obra local, equivalente al 70% de los trabajadores contratados, contribuye a la economía familiar de los habitantes del Litoral Pacífico.

Las obras realizadas son las siguientes:

• 45 Km de red de media tensión en cable netamente ecológico, respetando las normas ambientales dadas por el Gobierno Nacional a través del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible. Este tipo de materiales permite que al contacto de las ramas de los árboles con los cables de alta tensión no se disparen los circuitos y se generen cortos circuitos, teniendo como consecuencia la pérdida de energía en el sector.
• 48.5 Km de red de baja tensión.
• 15 transformadores (735 KVA potencia instalada)
• 863 acometidas con medición inteligente. En primera instancia los medidores serán postpago. Una vez la empresa prestadora del servicio cuente con la estructura comercial en el territorio, los usuarios que lo deseen podrán pasarse al sistema prepago.
• Dispac S.A. E.S.P. donó 863 instalaciones internas que consisten en 3 tomas de energía, 2 interruptores y 3 bombillos. Estas obras permiten que los usuarios puedan contar con el servicio en sus casas y hacer uso de él.

“Toda la labor realizada da los mejores frutos al saber que los habitantes de Sipí, ya cuentan con un servicio de energía eléctrica digna de sus habitantes. Desde el Fondo Todos Somos Pazcífico estamos cumpliendo con nuestra misión de generar bienestar a los habitantes del litoral Pacífico Colombiano”, concluyó Luz Amanda Pulido.

Minenergia - Comunicaciones Prensa:
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La compañía Celsia inauguró este 9 de diciembre, su primera granja solar a gran escala en el Tolima, ubicada en el municipio de El Espinal. Se trata de una planta cuya capacidad instalada es de 9,9 megavatios y su producción de energía limpia equivale al consumo promedio de 6.000 familias colombianas.

La granja está compuesta de 37.876 paneles y dejará de emitir 194.775 Toneladas de CO2 en 25 años, contribuyendo al cuidado del medio ambiente por su mitigación de los efectos del cambio climático. La compañía aprovechó un terreno de 17 hectáreas en el que hace algunos años se procesaba tabaco y estaba inutilizado. Así, cambió su vocación y lo puso a tono con las nuevas tendencias mundiales al albergar una planta de energía renovable.

Proyecto solar liderado por una mujer
Celsia hizo realidad este proyecto junto con Cubico Sustainable Investments y en ella se invirtieron $36 mil millones. Durante la construcción de la granja trabajaron alrededor de 200 personas, el 85% de ellas, mano de obra local.

Rosario Orozco, líder de proyectos fotovoltaicos en Celsia, manifestó que “como mujer estoy muy contenta de haber participado liderando este proyecto. Con acciones como esta Celsia está cerrando la brecha y logrando que más mujeres aporten al desarrollo energético del país”.

La granja le entregará a la planta de arroz del Grupo Diana el 31% de su energía limpia, con la que podrá llevar a cabo la producción de 94.600 toneladas de arroz con energía renovable, y el resto de la energía generada entrará directamente al SIN (Sistema Interconectado Nacional), para consumo de todos los colombianos. La construcción de la granja estuvo a cargo de la compañía Ventus.

Es así como Celsia Solar El Espinal, se convierte en la quinta granja solar de Celsia en Latinoamérica, siendo ahora la tercera en Colombia luego de Celsia Solar Yumbo en el Valle del Cauca y Celsia Solar Bolívar.

Contribución forestal
Celsia está realizando la siembra de 12.269 árboles de especies nativas, de los cuales a la fecha se han sembrado cerca de cinco mil. Esta restauración se da como medida compensatoria por la intervención de 520 árboles que había en el terreno donde se construyó Celsia Solar El Espinal, de los cuales 381 (73%) estaban en muy mal estado, propensos a plagas y volcamientos.

Entre las especies que se están sembrando en 19,20 hectáreas en el sector de Buenavista de la vereda Talura Puerto Peñol del municipio de El Espinal se encuentran: Ceiba, Cedro rosado, Caoba, Algarrobo, Caracolí, Guamo, Mango y Ocobo. Los árboles estarán al cuidado de la compañía por tres años para garantizar su buen estado, crecimiento y desarrollo.

Comunicaciones Celsia:
María del Pilar Bonilla: Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.
Verónica Valencia: Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.

La apuesta la hacen a través de la planta de autogeneración de energía solar en Santander de Quilichao, un proyecto construido por la Compañía Energética de Occidente, que consta de 4.890 paneles distribuidos en 22.000 metros cuadrados contiguos a la Planta de Galletas de Colombina.

El sistema, construido en un área de 22.000 metros cuadrados, produce más de 2.716.000 kWh/año de energía, que permiten abastecer el 20% de la demanda de energía anual que requiere la planta y evita la emisión de más de 1.000 toneladas de CO2 al año.

Este proyecto permite seguir aprovechando el potencial de generación de energía solar que existe en el Cauca, para continuar avanzando en la Transición Energética que inició Colombia en 2018 y contribuir a mejorar la calidad del aire en el país.

Durante el recorrido por la Granja Solar, el 24 de noviembre, el presidente de la República, Iván Duque, aseguró: "En 2018 teníamos menos de 50 megavatios de capacidad instalada en energías renovables no convencionales y 27 meses después hemos multiplicado por 5 veces esa capacidad. Además, hemos asignado a través de subastas 2.250 megavatios que estarán instalados antes de agosto de 2022, logrando uno de los más grandes avances en transición energética de América Latina",

Por su parte, el Ministro de Minas y Energía, Diego Mesa, aseguró que "este tipo de proyectos son una muestra de cómo las políticas de Gobierno en materia de energías renovables están impulsando la diversificación de la matriz eléctrica del país y la reactivación sostenible de Colombia. Cada día estamos sumando más capacidad instalada en energía solar, lo que nos permite seguir avanzando en la Transición Energética que iniciamos en 2018 y es reconocida por organizaciones internacionales como el Foro Económico Mundial y el Consejo Mundial de Energía".

El presidente Iván Duque recorrió el complejo en compañía de Ómar Serrano Rueda, Gerente General de CEO y César A. Caicedo, Presidente Ejecutivo del Grupo Empresarial Colombina, quienes le dieron a conocer detalles de la infraestructura y el positivo impacto que tiene la granja solar para el medio ambiente, además de evidenciar cómo las soluciones sostenibles pueden generar beneficios operativos.

"En CEO, nos sentimos orgullosos de aportar al desarrollo sostenible del Cauca con la construcción de esta granja solar, que inició el 21 de febrero de este año con una inversión cercana a los $6.000 millones de pesos; y que reduce significativamente las emisiones de CO2", señaló Ómar Serrano Rueda, Gerente General de CEO.

"Gracias a esta solución, que aprovechará el enorme potencial de generación de energía fotovoltaica proveniente del sol, se pretenden generar mayores eficiencias operativas en la planta, asegurar el abastecimiento energético y contribuir con una solución eficiente a la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero. Este proyecto nos llena de orgullo porque refleja nuestros continuos esfuerzos por gestionar la operación de una manera sostenible y responsable con el medio ambiente, y nos inspira para seguir fortaleciendo nuestras prácticas corporativas de la mano de nuestros aliados", aseguró César A. Caicedo, Presidente Ejecutivo del Grupo Empresarial Colombina.

La granja solar es una realidad gracias a la unión de estas dos compañías, que tienen en común un trabajo constante por generar proyectos de impacto ambiental, orientados preservar los recursos naturales y buscar nuevas fuentes de energía renovable. 

 
Minenergia - Comunicaciones Prensa:
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Introducción

El sector de energía constituye la necesidad más evidente en la humanidad y sus perspectivas de desarrollo. En primera medida, hoy en día, no existe ningún producto creado por el ingenio humano, como lo es la energía eléctrica, que sea más necesario para mantener el funcionamiento de la cotidianidad. Este fluido es el encargado de permitir que exista industria, tecnología y modernidad en los seres humanos. La automatización de las maquinas, la climatización artificial, el acceso básico a la luz y fuentes ecológicas de cocción de alimentos, que mejoren la calidad de vida y permitan a la humanidad educarse a cualquier hora del día, con el acceso a información global mediante internet, la creciente utilización de dispositivos electrónicos, son ejemplos de su importancia en la subsistencia y mayormente con los nuevos retos originados por la pandemia COVID19.

Paradójicamente, este sector es uno de los menos desarrollados en términos de economía de escala, libre mercado e ineficiencia por su obsolescencia tecnológica en la mayoría de los países. Una de las maneras de generar una estandarización y el acceso a todos los actores del mercado, es través de la construcción de un mercado integrado que elimine la falta de competitividad en las regiones del mundo. Además, permitir una masificación, que conlleve a una reducción en la cadena de costos, monitoreando en tiempo real las fallas técnicas, mejorando la calidad del servicio y la cadena de suministro. Bajo la perspectiva enunciada anteriormente, vamos a responder la siguiente pregunta ¿Qué se está haciendo para generar ese Mercado Integrado? Se analizará enumerando las ventajas del desarrollo y los hitos del macroproyecto global.

Oferta y Demanda de Energía

La mayoría de los países del mundo, han llegado a un consenso en la adopción de las Contribuciones Determinadas a Nivel Nacional para el desarrollo de los objetivos del Acuerdo de París. Según un informe publicado por la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA) durante el COP25, destaca que la ambición de energía renovable dentro de las NDC tendría que duplicarse para el 2030, alcanzando de manera rentable 7,7 teravatios (TW) de capacidad instalada a nivel mundial con fines de des-carbonización.

De acuerdo al siguiente gráfico extraído del informe Investigación y perspectivas sobre la interconexión energética global, elaborado por GEIDCO, el consumo de energía por continente se estará concentrando en regiones como Asia, Europa y Norteamérica, donde las condiciones no son las más propicias medio-ambientalmente para la generación con fuentes renovables. América Latina se ha convertido en la segunda región más popular para proyectos de energía solar. China ha invertido más de 410 mil millones de dórales en América Latina. Dicha región claramente va a seguir la tendencia atractiva de las inversiones directas extranjeras, y las inversiones en energías renovables seguirán creciendo.

Proyección de Consumo de Electricidad por Regiones

En este sentido, y analizando las oportunidades que presentan regiones como Latinoamérica, en su auge de inversión en transición energética, ¿no sería importante pensar en la forma de vender el surplus de electricidad en otras regiones con mayor consumo? Por ejemplo, en el caso de países como Panamá, que cuentan con atributos propicios para atraer inversión al ser un Hub Financiero, con estabilidad jurídica, riqueza natural, y potencial energético, hoy en día se presenta un embudo en el cual se produce el doble de la energía que consume. Además, la actual interconexión con SIEPAC, que está en el 80% de desarrollo, es insuficiente para exportar los excedentes.

Interconexión Eléctrica Regional

Este tipo de proyectos han sido ampliamente promovidos en las diferentes regiones del mundo, con la finalidad de aumentar el alcance de la oferta y demanda de energía. Son varios los casos que se pueden enumerar en Asia, Europa, África. Sin embargo, como ejemplo para el presente artículo, en el caso de los países Centroamericanos y del norte de Sur América, de acuerdo al informe Interconexión Eléctrica Centroamericana (BID 2017), el intercambio de energía produciría inversiones esperadas en el sector en la región de $ 18.000 millones de dólares en 7.000 MW. Intercambios de energía en Centroamérica 460 MW, entre México - Guatemala 200MW, entre Colombia - Ecuador 295MW, entre Venezuela - Colombia 336 MW, entre otros, llegando así a un costo promedio marginal por generación de MWh de $ 240 dólares

En la región, los países se encuentran interconectados, a excepción de Colombia con- Panamá que se lleva analizando políticamente desde hace 10 años y que traería una capacidad de intercambio de energía entre Colombia - Panamá 300MW, con una inversión de $1.500 millones de dólares.

Aunque cabe resaltar que ya se han presentado inconvenientes en algunos proyectos de interconexión, debido a una ausencia de estandarización en ciertos procesos y a la escasez en la adopción de políticas que fomenten un mercado integrado. Como consecuencia, no se ha dado la suficiente planeación y terminan desarrollándose parcialmente o contemplan fallas futuras en su funcionamiento.

Concepto GEI: Inclusión de todos los actores de la cadena de suministro

Global Energy Interconnection Backbone Grid for 2050, Fuente:GEIDCO

El 26 de septiembre de 2015, el presidente de la República Popular de China Xi Jinping, anunció en la Cumbre de Desarrollo Sostenible de la ONU, que China propondrá discusiones sobre el establecimiento de un mecanismo de interconexión energética global para facilitar los esfuerzos que permitan satisfacer la demanda mundial de energía con alternativas limpias y ecológicas.

Desde 2016, se crea la Organización de Cooperación y Desarrollo de Interconexión Energética Global (GEIDCO) abordando los principales problemas de GEI y el desarrollo sostenible global. Se ha llevado a cabo de manera continua investigaciones multinivel, intersectorial, global e integral, formando resultados de investigación sistemática que consisten en teoría, estrategia, planificación, tecnología y estándares.

GEI tiene un impacto profundo y un valor importante en la economía y la política mundial, la energía y el poder, el clima y el medio ambiente y la innovación tecnológica, mediante un sistema de energía moderno para la producción de energía limpia, la asignación de energía generalizada y la electrificación del consumo de energía. La construcción de GEI acelerará la transición energética global en términos de "Dos reemplazos, una restauración y una conversión", para resolver los problemas importantes como el cambio climático, el agotamiento de los recursos, la contaminación ambiental, las enfermedades y la pobreza. Todo ello con el fin de lograr el desarrollo sostenible de la humanidad, a través de la vía de desarrollo limpio.

Reemplazo limpio

En el lado de la producción de energía, se busca reemplazar la generación con combustibles fósiles por energía limpia como la energía hidroeléctrica, solar y eólica.

Reemplazo de electricidad

En el lado del consumo de energía, se busca reemplazar el carbón, el petróleo, el gas y la leña por electricidad generada a partir de energías limpias.

Una conversión

El CO2, el agua y otras sustancias se convertirán en combustibles y materias primas como hidrógeno, metano a través de la energía eléctrica para resolver el dilema de los recursos.

Una restauración

La energía fósil se utilizará como materia prima industrial tradicional. El petróleo crudo genera 1,6 veces más valor como materia prima que como combustible.

De igual manera, el proyecto promueve la importancia de los siguientes aceleradores en paralelo para un óptimo desarrollo del sector y la creación de los incentivos para su aplicación.

Redes Inteligentes

Su premisa es monitorear la red eléctrica en todos los trafos, de manera constante y que permita una interoperabilidad del sistema. Cada caso particular en los países puede variar en las condiciones técnicas, por el estado de instalación eléctrica, condiciones de pérdidas asociadas a la cultura y al clima, muy especializadas en cada una de las regiones y que su éxito depende de la integralidad.

Lo importante en este factor es su implementación en las redes, con la finalidad de poder administrar a través de un centro de control los proyectos que se están realizando en generación y transmisión. Este tipo de tecnologías, las cuales ya están en una etapa madura aunque poco implementadas, son fundamentales para diseñar eficientemente la viabilidad financiera del potencial de generación, anticipar fallas en el sistema, reducir los costos operativos, aumentar el recaudo, soportar la generación distribuida y mejorar la calidad del servicio.

Red Transmisión Ultra Alto Voltaje

Comparación de Indicadores Técnicos para HVDC

Este factor permite, de manera costo-efectiva, que se logren conectar las regiones apartadas en el mundo para obtener un intercambio entre la oferta y la demanda global. Actualmente, países como Brasil, India y China, tienen en funcionamiento, en sumatoria, más de 10.000 km de tendidos eléctricos con dicha tecnología.

Energía Limpia: es de común conocimiento en el sector que nos encontramos en el mejor momento para las energías renovables. En la actualidad, la generación con este tipo de tecnológicas es la más reducida en costos, en términos de kW instalado y carga operativa. Sumado a esto, sus beneficios para la sostenibilidad ambiental son innumerables en comparación a las fuentes fósiles.La transición energética se encuentra en un boom internacional, en el cual, fondos de inversión, grandes compañías de energía, gobiernos e inclusive empresas de explotación de petróleo y gas, han concentrado su capacidad financiera y operativa en este tipo de proyectos.

En conclusión, son muchos los esfuerzos que se han venido desarrollando en el sector de energía y que se han impulsado con las condiciones actuales de la pandemia COVID19. Pocos que agreguen valor de manera circular e integral.

Cada país contempla ventajas comparativas y competitivas en este tipo de industria, las cuales necesitan de factores clave para su desarrollo exitoso, debido a la necesidad de impulsar estrategias de muy largo aliento para adoptar las tendencias y prevenir posibles fallas futuras. De igual manera, innovar con negocios downstream que mejoren los rendimientos.

El proyecto de la Interconexión Eléctrica Global es esencialmente integrador de todos los actores del sector productivo, gracias a que cuenta con elementos como la estandarización, la capacidad técnica, una plataforma e influencia de más de 1.000 miembros en 125 países; se constituye como una de las verdaderas cooperaciones que agrupa las perspectivas de la energía eléctrica y repercute positivamente en todas las regiones.

REFERENCIAS:

1. Página web de GEIDCO: https://en.geidco.org/
2. Plataforma de Cooperación de GEIDCO: https://www.geidcp.com/#/home
3. Global Energy Interconnection, Zhenya Liu, 2016, ISBN 978-0-12-804405-6

Julián F. Vega B.:
Es Senior Advisor de la Oficina de GEIDCO LATAM y Director Financiero - Miembro de Junta Directiva de la Organización Vega. Experto en Gestión Corporativa, Finanzas y Desarrollo de Proyectos, con una vasta experiencia líder y multicultural en el establecimiento de asociaciones público-privadas y negocios a gran escala en infraestructura, agroindustria, energía, comercio minorista, fabricación de alta tecnología y financiamiento de créditos de proyectos / consumo. Sus áreas de especialización son acuerdos de cooperación gubernamental e institucional, financiamiento de proyectos de infraestructura, abastecimiento y relación de la cadena de suministro, comercialización de tecnología de redes inteligentes, financiamiento de eficiencia energética, préstamos para pymes y consumidores. Durante su carrera trabajó en China, Colombia y Panamá, y coordinó conferencias en China, Colombia, Indonesia, Estados Unidos y Reino Unido.
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Zetian YU & Linqi LIN: Coordinadores de la Oficina de América Latina de GEIDCO en Chile, especializados en cooperación internacional y relación China-Latinoamérica. Máster en Ingeniería de la Energía de la Universidad Politécnica de Madrid.

Es evidente que la evolución de los sistemas eléctricos a nivel mundial a la par de los sistemas de comunicación, ha implicado la modernización de los sistemas de medición, especialmente en el sector eléctrico, pasando desde los “sencillos” medidores electromecánicos, hasta los modernos sistemas de medición actuales, los cuales incluyen unidades de medición totalmente electrónicas, sistemas y protocolos de comunicación, softwares especializados, exigencias de ciberseguridad, etc. Este concepto conocido como AMI (por sus siglas en inglés, Advanced Metering Infrastructure), es el eje transversal para el desarrollo de las Redes Inteligentes y estas a su vez, para el desarrollo de las Ciudades Inteligentes.

Los proyecciones y perspectivas del sector eléctrico colombiano en materia de Infraestructura de Medición Avanzada, están fundamentadas en las regulaciones emitidas por los entes gubernamentales nacionales, entre las que se destaca la Resolución 40072/2018 del Ministerio de Minas y Energía. Esta resolución y sus actualizaciones han determinado que al año 2030 el 75% de los usuarios de todas las Empresas de Servicios Públicos (en adelante ESP) deben tener sistemas AMI, describe igualmente las funcionalidades básicas que deben tener los sistemas AMI y delega a la Comisión de Regulación de Energía y Gas (en adelante CREG) para que establezca las condiciones para la implementación de la Infraestructura de Medición Avanzada en la prestación del servicio público domiciliario de energía eléctrica en el Sistema Interconectado Nacional (SIN).

A la fecha, la CREG ha realizado una serie de evaluaciones y ha emitido algunos documentos a consulta pública para comentarios de todos los actores del sector, siendo su documento más reciente, la Resolución CREG 131 de 2020, por la cual se ordena hacer público el proyecto de resolución “Por la cual se establecen las condiciones para la implementación de la infraestructura de medición avanzada en el SIN”. Este proyecto de resolución establece los lineamientos con respecto a múltiples temas, entre ellos el concepto de interoperabilidad, sobre el cual se establece la exigencia de garantizar que los equipos y soluciones involucrados en la AMI sean interoperables, permitiendo que los sistemas tengan protocolos abiertos y puedan ser escalables y flexibles.

Finalmente la CREG en dicha resolución, propone adoptar de plano las condiciones establecidas por la versión más actualizada de la Norma NTC 6079 – “Requisitos para sistemas de Infraestructura de Medición Avanzada (AMI) en redes de distribución de energía eléctrica”. Dentro de la norma, la Interoperabilidad se define como la capacidad de dos o más sistemas o componentes para intercambiar información y utilizar la información intercambiada. Adicionalmente la norma propende por la estandarización en cuanto a protocolos de comunicación, estableciendo en su numeral 6.4.2 que los protocolos permitidos para utilizar en nuestro sistema, son los definidos en los estándares IEC 62056 (Electricity Metering Data Exchange - The DLMS/COSEM Suite), ANSI C12.18, C12.19, C12.21, C12.22 y la especificación técnica CLC/TS 50568-8:2015, indicando que el uso de estos estándares tiene como objetivo facilitar la interoperabilidad desde la Unidad de Medida (UM) hasta el Sistema de Gestión y Operación (SGO).

La NO INTEROPERABILIDAD entre los sistemas AMI que son desplegados por una ESP, como lo muestra la Figura 1, generan una serie de inconvenientes que al final lo que generan son sobrecostos e ineficiencias operativas, entre las que se destacan:

Figura 1. No Interoperabilidad entre soluciones AMI

• Al no haber interoperabilidad entre el HES y las Unidades Concentradoras, se deberán tener tantos HES como marcas de soluciones AMI se decidan desplegar. Lo anterior implica personal especializado para el manejo de cada uno de los HES, con sus respectivas particularidades.
• Al final todos los HES deberán converger en un sistema de facturación, un sistema comercial o un Meter Data Management (en adelante MDM), lo que implica múltiples desarrollos para la adecuada integración entre sistemas, lo cual puede representar unos costos importantes para la compañía. En el caso de escasos recursos para integraciones adecuadas, suelen realizarse “conectores” entre aplicativos, lo cual, dependiendo de su nivel de desarrollo, puede ser una solución ineficiente, generando múltiples dificultades operativas.
• Al no existir interoperabilidad entre las Unidades Concentradoras y las diferentes Unidades de Medición, las ESP deberán tener stock permanente de todas las marcas, pues no se puede instalar una Unidad de Medida, aguas abajo de una Unidad Concentradora de otra marca.

Al final, todo este tipo de inconvenientes generan unas condiciones de funcionamiento no ideales, con unos costos operativos altos, que en muchas ocasiones dan al traste con los proyectos de despliegue tecnológico de las compañías de servicios públicos.

Con el fin de contribuir a la solución de la problemática sobre la NO INTEROPERABILIDAD de las soluciones AMI que actualmente existen en el mercado, Integrated Measurement System (en adelante IMSYS), ha desarrollado una solución compuesta por un Head-End Sytems (en adelante HES) y un Concentrador de Datos Modular, los cuales en conjunto, conforman una plataforma para la gestión de múltiples sistemas de medición, siendo agnósticos a marcas de medidores, medios y protocolos de comunicación, teniendo la oportunidad de integrar en la misma plataforma, la gestión de medidores de energía, agua y gas, foto-controladores de alumbrado público, entre otros dispositivos.

La arquitectura de la solución IMSYS, como se muestra en la Figura 2, permite la gestión de múltiples servicios públicos, pudiendo ofrecer el servicio del HES OCEAN On-premise o Cloud.

Figura 2. Arquitectura de la solución de IMSYS.

La solución de IMSYS, como ya se mencionó, está compuesta por el HES llamado OCEAN y un Concentrador de Datos Modular llamado ARK. Las principales características de estos componentes de Software y Hardware respectivamente, son:

HES OCEAN

CIBERSEGURIDAD: el HES OCEAN cumple con altos estándares de ciberseguridad, dentro de los que se destacan:

• Autenticación con niveles de seguridad.
• Provee protección a CPU.
• VPN (IPSec).
• Ping y funciones Tracert.
• Control de intrusión.
• Dos o más niveles de acceso dependiendo de la solicitud del cliente.
• Cumplimos con controles a nivel de buenas prácticas para desarrollo de aplicaciones web.
• Adecuación permanente a las condiciones que en materia de ciberseguridad, ha venido evolucionando la Norma NTC 6079.

MULTIFUNCIONAL: incluyendo las funcionalidades requeridas por los HES convencionales, entre ellas:

• Lecturas asíncronas y por demanda, configurables.
• Medición bidireccional, corte y reconexión remota, reconocimiento de tensión a la salida del medidor y limitación de corriente, si el medidor lo permite.
• Construcción de la curva de carga.
• Mantenimiento programado.
• Actualización de la hora del medidor.
• Lectura de eventos y alarmas.
• Arquitectura orientada IoT y flexibilidad de programación en lenguajes como JAVA y PYTHON, usando servicios web y programación orientada al servicio.

ADAPTABLE: OCEAN, se diseñó para ser completamente configurable a los requerimientos del cliente, en torno a las funcionalidades disponibles para el usuario, sin limitar el ajuste o desarrollo de funciones adicionales a solicitud del cliente, ya sea por decisión propia o por requerimientos regulatorios del mercado o país donde se despliegue la solución.

ACTUALIZABLE: Software y hardware totalmente actualizables, son productos en continua evolución, la cual se puede presentar por evolución tecnológica, cambios regulatorios y legales o por la integración de nuevos medidores, desarrollo de nuevos módulos de comunicación o integración de nuevas funcionalidades.

Fig 3. HES OCEAN y Concentrador ARK.

CONCENTRADOR ARK

INTELIGENTE: totalmente customizable en sus funcionalidades, permitiendo al usuario determinar sus propias reglas de operación, cumpliendo con los más altos estándares de Ciberseguridad. ARK cuenta con su propio sistema de gestión y operación, funcionando de manera independiente de OCEAN, ante una pérdida de comunicación entre ellos. Cuenta con gran capacidad de memoria para almacenar información recolectada de unidades de medición asociadas a él. Tecnología Push/Pull, que permite recibir peticiones y contestarlas de manera proactiva e inteligente enviando la información al sistema de gestión y operación.

MODULAR: ARK es un equipo completamente modular, que permite al usuario, en función de la topología de red, la variedad de medidores a gestionar y el tipo de comunicación de estos, tener 1, 2 o más módulos de comunicación conectados de manera simultánea, con medios como PLC, RF, 3G/4G, entre otros. Esta característica le permite al usuario “armar” su solución a la medida, con la certeza que podrá adicionar módulos a futuro, en caso de ser requeridos.

INTEROPERABLE: embebe múltiples protocolos de comunicación procedentes de diferentes marcas de medidores de energía, agua o gas, lo que le permite a un solo concentrador ARK, gestionar de manera simultánea, una variedad de medidores y/o dispositivos inteligentes. Adicionalmente, el concentrador cuenta con I/O de propósito general, que permiten la integración de señales como temperatura, humedad, etc.

El HES OCEAN de IMSYS, está en capacidad de integrarse con un MDM, como la solución adecuada para una ESP, o en su defecto a cualquier otro sistema que la ESP maneje o considere utilizar. A continuación se resaltan las bondades de la utilización de una solución interoperable, modular y adaptable para las ESP.

La Figura 4 muestra el esquema de Operación de un Sistema AMI, en el que se cuente con 3 soluciones en la primera capa de medición y comunicación, 3 HES en la capa gestión, la no existencia de MDM, por lo que cada HES debe estar integrado a los diferentes sistemas de la compañía.

Figura 4. Sistema AMI sin MDM y sin Soluciones AMI Interoperables.

La Figura 5 muestra el mismo sistema, con la participación de un MDM y el despliegue de la solución Interoperable como la ofertada por IMSYS.

Figura 5. Sistema AMI con MDM y Sistema AMI Interoperable.

Como los muestran las imágenes el tener todos los niveles que comprende el concepto de un Sistema AMI, facilita el funcionamiento de la ESP. Adicionalmente el contar con una solución AMI Interoperable y Modular como la de IMSYS, favorece los despliegues posteriores y con una serie de beneficios como los que se enuncian a continuación:


• Los diferentes sistemas de medición no tendrán que sectorizarse, pues el Concentrador ARK viabiliza la interoperabilidad en la capa de enlace. Lo anterior facilita que las soluciones de medición no deban instalarse por sectores según la marca, y que en cualquier momento, la ESP pueda tomar decisiones en el cambio del sistema de medición de un usuario o un grupo de usuarios, por diferentes factores, entre ellos fraude, pérdidas, dificultades en la comunicación, adquisición de nuevas marcas, tecnologías, etc.
• Cuando el HES OCEAN es implementado y se realiza la integración al MDM que la ESP despliegue, en adelante la ESP no deberá seguir costeando integraciones de nuevas soluciones de medición con sus respectivos HES al MDM, como quiera que cualquier integración posterior de medidores al Concentrador ARK, garantizará que la información ya podrá entregarse a dicho MDM a través de OCEAN, es decir que se reducen los costos de adecuación del Sistema AMI.
• El desplegar la solución de IMSYS permitirá a las EPS caracterizar sus zonas de influencia del servicio e inclinarse por la mejor solución de comunicación y medición, dependiendo de las topologías de red, las características comerciales por tipo de usuario, la topografía del terreno, las zonas de cobertura de las diferentes soluciones a nivel comercial, etc., sin tener que hacer nuevas inversiones de software.
• Si la ESP dispone de Fibra Óptica (FO) desplegada en algún sector, este medio podrá utilizarse para la comunicación entre OCEAN y los ARK que estén instalados en las diferentes zonas de influencia de la FO, lo que reduciría los costos en la comunicación por el uso de SIM CARD para la comunicación vía GPRS, 3G o 4G.
• El Concentrador ARK y sus diferentes módulos, permitirán la integración de sistemas de control de Alumbrado Público, permitiendo tener el balance ideal sobre los transformadores de distribución.
• Se podrán integrar otros servicios públicos como agua o gas, con la misma infraestructura, facilitando la operación y reducción de costos en las ESP que integran más de un servicio, o permitiéndole estructurar modelos de negocio para ofertar el servicio de gestión a otras ESP.

NOTA: La solución AMI de IMSYS, es 100% Ingeniería Colombiana, que actualmente se encuentra en proceso de ser patentada a nivel nacional y en 5 zonas a nivel mundial, con el apoyo de MINCIE.

Ing. Julián Aguado:
Ing. Electricista de la Universidad Autónoma de Occidente, Máster en Administración y Dirección de Empresas de la Universidad Camilo José Cela de Madrid España. Más de 25 de experiencia de Sistemas de Potencia y Sistemas de Medición. Miembro activo del Comité ICONTEC 144 – Medidores de Energía y del Clúster de Energía del Suroccidente Colombiano. Premios FISE a la Innovación 2019 e instructor universitario e independiente en Sistemas de Medición Inteligentes.
CEO de IMSYS
Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo. - www.imsys.com.co

En general, todos los países latinoamericanos poseen abundantes recursos hidroeléctricos y de combustibles fósiles. Esta ha sido la norma para el desarrollo de sus mercados eléctricos.

Colombia no es ajena a esta realidad, ya que ha consolidado un mercado eléctrico donde la hidroelectricidad, desde hace mucho tiempo, representa alrededor de un 60% de su matriz eléctrica.

Una de las ventajas indudables de esta configuración del sistema eléctrico es la facilidad para gestionar la generación en el corto plazo, y poder así cubrir la demanda variable de los consumidores.

Como contraparte, la generación hidroeléctrica, cada tanto se ve sometida a las variables climáticas que estresan fuertemente a la operación del sistema eléctrico.

En las últimas décadas, a nivel mundial, ha habido un gran impulso de las fuentes de energía renovable no convencionales (FERNC), promovidas desde Europa y en razón de problemas geopolíticos, debido a que las fuentes de reserva de energías fósiles de este continente estaban concentradas en el Oriente Medio. Más adelante, este impulso se acrecentó como resultado de cambio en la toma de conciencia de los cambios climáticos provocados por las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), provenientes de la quema de combustibles fósiles (CO2).

La región latinoamericana, y Colombia en particular, poseen un enorme potencial de FERNC, y el desarrollo tecnológico las ha llevado a ser cada vez más competitivas, lo que asegura su proliferación en un futuro cercano.

El mayor inconveniente de las FERNC reside en su falta de gestionabilidad, sobre todo cuando pensamos en las más abundantes y económicas, como son la solar fotovoltaica y la eólica. Al principio este problema parecía limitarlas en cuanto al alcance de su participación en los mercados eléctricos. Sin embargo, al poco tiempo que su utilización y natural aumento de instalación, se va haciendo evidente la simbiosis que existe entre estas energías y las grandes centrales hidroeléctricas.

En efecto, la fotovoltaica es abundante en las horas donde el consumo industrial es más elevado. Sin embargo, desaparece en las horas de punta que se ubican poco después del atardecer.

En lo que refiere a la eólica, que si bien puede ser menos predecible que la fotovoltaica, suele ser abundante en esas horas del atardecer donde hay mayor demanda, pero también en las madrugadas, donde los consumos caen al mínimo.

Sin embargo, los excedentes de energía que puede producir la eólica en la madrugada o la fotovoltaica en los días festivos, se almacena en el corto plazo en los embalses de las centrales hidroeléctricas. Este fenómeno ocurre aun cuando estamos en condiciones hidrológicas deficitarias, disminuyendo también el estrés de la operación del sistema eléctrico.

Por sus costos competitivos, por los beneficios ambientales que brinda, y por la facilidad de integrarse a los sistemas existentes, parece ser que las perspectivas son las FERNC, principalmente la eólica y la fotovoltaica, van a proliferar y poco a poco irán reemplazando a los combustibles fósiles.

El gran potencial hidroeléctrico latinoamericano (del cual se beneficia también Colombia), permitirá aprovechar el enorme potencial de las FERNC, dejando los recursos fósiles para ser monetizados mediante la exportación para ser usados en la industria química sin emisiones de GEI. A su vez, la electrificación de la movilidad ciudadana y el transporte pesado ayudarán a la disminución de los gases del efecto invernadero.

A mayor plazo, mediante el desarrollo del almacenamiento y la utilización de la implantación de la economía del hidrógeno, las FERNC sustituirán completamente a los combustibles fósiles y permitirán arribar a una economía de carbono neutro.

Oscar Ferreño:
Director de Relaciones Institucionales & Regulación de Ventus desde el año 2015. Ingeniero Industrial, miembro de la Academia Nacional de Ingeniería de Uruguay desde 2012, y asesor en temas de energía de la Cámara de Senadores del Uruguay.
Ferreño trabajó durante más de 20 años en UTE como Gerente de Generación, siendo uno de los precursores de la instalación de 1,7 GW de Energías Renovables en Uruguay.
Contacto: Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.

Resumen: Colombia en la actualidad no cuenta con una base de datos exclusiva y consolidada de accidentes y muertes de origen eléctrico, esto conlleva a que exista un gran subregistro. Se observa que las instituciones del Estado encargadas de manejar este tema en particular, lo hacen de manera independiente, lo que repercute en dispersión de esfuerzos y falta de cohesión en las políticas públicas. En este artículo se da un primer paso para recopilar las bases de datos de los últimos años, emitidas por cuatro importantes instituciones como lo son: Fasecolda, El Sistema Único de Información (SUI), Dane y Bomberos. Se hace un breve análisis estadístico, se reflejan las tendencias, se vislumbra la problemática y sus consecuencias.

FASECOLDA

En su página oficial se consultaron las cifras de accidentalidad laboral y el número de empresas promedio en el periodo 2009-2020 para cada uno de los sectores económicos. La información se filtró por sector “Electricidad, gas y agua”. Se propone una tasa que relaciona el número de accidentes (ACC) con el número de empresas (EMP), para que se utilice como indicador en la comparación entre sectores. Al reunir las actividades económicas relacionadas con la energía eléctrica y construir una especie de bloque económico, que ocupa el puesto 23 entre 57 sectores económicos (discriminados por clase de riesgo) con la siguiente tasa consolidada:

Tabla 1

De las actividades económicas del sector mencionado, solo una está relacionada con la energía eléctrica (4401001), lo cual permite un comparativo de accidentes laborales (ver Figura 1).

Figura 1


En el sector de construcción, aquellas actividades referentes a instalaciones eléctricas también presenta gran incidencia en la accidentalidad (Ver Figura 2).

Figura 2


Nota: Las anteriores gráficas revelan una clara tendencia decreciente en el número de accidentes en actividades económicas relacionadas con las instalaciones eléctricas.

El SUI

El Sistema Único de Información (SUI) es el sistema oficial del sector de servicios públicos domiciliarios del país que recoge, almacena, procesa y publica información reportada por parte de las empresas prestadoras y entidades territoriales. Las empresas del sector eléctrico cargan trimestralmente información de los accidentes de origen eléctrico ocurridos durante la generación, transmisión, distribución y comercialización de la energía. Los reportes son públicos y permiten al Ministerio de Energía ajustar sus políticas. Una primera visión, por vinculación, se muestra en la Figura 3.

Figura 3

A continuación se realiza una clasificación bivariada de los datos, con el objetivo de dilucidar el comportamiento anual de este fenómeno entre trabajadores y usuarios (ver Figura 4). Las muertes de usuarios han sido de gran peso en este panorama, con preeminencia en unas zonas muy concretas.

Figura 4

Al analizar cada proceso, se confirma lo que indican las estadísticas a nivel mundial, es decir, que Distribución es el proceso del sector eléctrico con mayor accidentalidad (tres cuartas partes) y que la mayoría de los accidentes eléctricos ocurren en trabajos sin tensión y en actividades de mantenimiento.

Figura 5

Atlántico, Bolívar, Valle del Cauca, Antioquia y Magdalena, conforman el top 5 de departamentos con mayores cifras de accidentes de origen eléctrico y representan un 52% de los siniestros reportados. Al revisar el origen, se encuentra que uno de cada tres accidentes de los usuarios, ocurre por violación de las distancias de seguridad. Por su parte, la quinta parte de los accidentes laborales obedecen a la desatención de normas técnicas.

Al examinar el tipo de lesión, tanto a nivel laboral como en la comunidad, la mayoría de los accidentes eléctricos causa quemaduras (39%) seguido de muerte (29,5%). Uno de cada tres accidentes en los usuarios es mortal.

Por factor de riesgo, el 75% de los accidentes en los usuarios ocurre por contactos directos o indirectos. A nivel laboral estos factores representan cerca del 45% del total de los eventos registrados (ver Tabla 2).

Tabla 2


DANE

Para el consolidado de muertes del público en general en cuanto a rayos, se tuvieron en cuenta los datos reportados en el DANE. En una segunda entrega se ampliará a otras causas.

Tabla 3

En el período de estudio, las muertes por rayo se encuentran en un rango entre el 15% y el 29% del general, por lo que resulta de interés profundizar el estudio de este fenómeno.

Tabla 4

Nota: En Antioquia se encuentran dos de los municipios de Colombia con mayor nivel ceraúnico.

Analizando los datos a partir del lugar en que ocurre el deceso, se encuentra que el 60% de las víctimas falleció antes de recibir atención en un centro médico, en otras palabras, gran parte de los accidentados por rayo, no reciben ni primeros auxilios.

Bomberos

El Ministerio de Interior publica anualmente las situaciones de emergencia atendidas por el cuerpo de bomberos del país. Debido a que no se dispone de datos históricos, se extrajo la información entre 2016 y 2020 discriminada por eventos. Las fallas eléctricas representan entre 1 y 1,4% del total de emergencias atendidas anualmente (ver Figura 6).

Figura 6

En promedio, en los últimos cinco años han ocurrido entre dos y tres eventos diarios relacionados con fallas eléctricas. En ese mismo periodo, las emergencias eléctricas superan a las explosiones, búsqueda y rescate de personas, fugas de gas e incendios estructurales.

CONCLUSIONES

La principal conclusión es que Colombia debe unificar y consolidar estas estadísticas, pues no hay otra forma de saber la magnitud real del problema. Además, la accidentalidad de origen eléctrico representa un gran costo social.

REFERENCIAS:

https://bomberos.mininterior.gov.co/sala-de-prensa/noticias/eventos-atendidos-por-bomberos-colombia

(https://dnbc.gov.co/index.php/taxonomy/term/5
(https://sistemas.fasecolda.com/rldatos/)

(http://systema74.dane.gov.co/bincol/RpWebEngine.exe/Portal?BASE=DEFOC0817&lang=esp).

https://www.datos.gov.co/Minas-y-Energ-a/Superservicios-Informaci-n-de-Accidentes-de-Origen/es62-3x6p/data

Oswald Serna Vanegas:
Ingeniero Electricista y Especialista en Salud Ocupacional de la Universidad Nacional, Coordinador en Alturas. En 2019 lideró en la Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios el proyecto sobre la metodología para la evaluación del riesgo de origen eléctrico GROE aplicado a las E.S.P. del sector eléctrico.
Michael Pointud Pedraza:
Ingeniero Electricista de la Universidad nacional de Colombia. Formó parte del proyecto sobre la metodología para la evaluación del riesgo de origen eléctrico GROE aplicado a las E.S.P. del sector eléctrico. Con experiencia laboral en el manejo de bases de datos del sector eléctrico nacional y conocimiento de resoluciones CREG.
Favio Casas Ospina:
Ingeniero electricista de la Universidad Nacional. Licenciado en Salud Ocupacional. Gerente de SEGELECTRICA SAS.

Resumen: este artículo propone el uso de un modelo unificado para la comunicación entre las distintas empresas y componentes del sistema de automatización de centrales hidroeléctricas (UHE), basado en el cuerpo de conocimiento en comunicación de información en el área de tecnología de la información y comunicación (TIC) y el caso de aplicación de los mecanismos estándares de comunicación especificados en IEC-61850, durante el proceso de modernización de la automatización de una Unidad Generador Hidroeléctrico de 100MW.

I. Introducción

Los requisitos para construir nuevos sistemas de automatización de UHE - Centrales hidroeléctricas – o la modernización de los existentes no están basadas completamente en arquitecturas de comunicación tradicionales de sistemas de automatización, que tienen sus características de uso en la década de 1980. Los sistemas de automatización actuales pueden ser vistos como una instancia específica de un Cyber-Physical Sistema (CPS) [1], [2] donde las áreas están integradas por redes, comunicaciones, sistemas informáticos y físicos muestreados. Los requisitos para los sistemas de automatización contemporáneo [3], [4] se enumeran a continuación:

Modelo de datos basado en las funcionalidades del proceso
El modelo de datos y comunicación debe ser basado en la funcionalidad del sistema. Con base en las funcionalidades puedes construir un diagrama de objetos independientes, así como sus canales de comunicación, independientemente de su implantación. Este enfoque permite la división de programas en módulos y la separación de funcionalidades entre los equipos de la planta, que facilita la programación distribuida de cada bloque funcional.

Comunicación basada en información
La comunicación debe ser establecida por la necesidad de información al consumidor sobre los datos para que cada elemento del sistema pueda apropiarse de la información necesaria para su proceso. La comunicación no debe ser basada en direcciones específicas de equipos físicos, referencias a ubicaciones de memoria o en una secuencia predeterminada, independientemente de la semántica de los datos. La comunicación basada en información, datos y su significado, permite cambios futuros en el tipo y cantidad de valores transmitidos no requieren cambios en las estrategias de comunicación, lo que reduce la posibilidad de fracasos. La integración con otros equipos y con la red de supervisión y control se puede realizar automáticamente.

Modelado basado en objetos
El modelo de objetos comunicantes permite el procesamiento de una tarea independientemente de cómo los datos están disponibles para comunicación. En este tipo de modelo, la forma del procesamiento se puede cambiar sin necesidad de modificar los datos de configuración y resultados conocidos por otros objetos. Este tipo de estrategia permite que la automatización sea distribuida y basada en la funcionalidad del sistema. Objetos específicos para la gestión de activos y diagnósticos se pueden agregar sin modificaciones o intervenciones en la lógica de automatización.

Facilidad de migración
Es deseable que la migración de la automatización para un nuevo modelo siga una transición "Suave", con modificaciones menores a la lógica de automatización en cada etapa de desarrollo para para evitar la discontinuidad del funcionamiento del sistema. La migración debe realizarse por etapas donde se limita el modelado de objetos al modelo de contenedor variable y, en una etapa posterior, los diversos pequeños cambios en la programación están integrados en el sistema como un todo. Un único modelo de comunicación permite la transformación gradual del sistema de automatización mediante la puesta en servicio independiente de cada etapa de modificación del sistema sin impacto en otros componentes.

Facilidad para construir nuevos modelos de ingeniería
Mediante la modularización y orientación a objetos, los datos de diagnóstico de supervisión auxiliar pueden ser recopilados sin interferir con la lógica de control, que permite la construcción de nuevos modelos de ingeniería para la gestión de activos y mantenimiento predictivo y preventivo.

Utilización de una única red de automatización
El uso de un bus de campo integrado para procesar datos con fines de control, reduce el número de cables necesarios en la planta, reduciendo el potencial de fallas de conexión. El equipo de campo utilizado debe cumplir: para el número de puntos evaluados por UAC y eventuales dispositivos inteligentes, el tiempo de respuesta es el de una conexión punto a punto con cada elemento de E/ S (elementos de entrada y salida). La conversión de protocolos ya utilizados en sistemas de automatización se puede realizar en la primera comunicación con la red única, eliminando la necesidad de múltiples controladores en el supervisión y control. La adición de protocolos para comunicación inalámbrica, especialmente para datos en relación con las condiciones de funcionamiento de los elementos del sistema, se puede agregar usando pasarelas, conectadas directamente a la red troncal integrada de comunicación.

Todos los requisitos mencionados están relacionados con el modelo de comunicación utilizado en el sistema de automatización. La utilización de diferentes modelos, que cumplen solo uno o más de los requisitos y que deben ser compatibles en un elemento central de supervisión y control (SCADA), aumenta la de la solución adoptada. Tal complejidad se traduce en más tiempo en el desarrollo del sistema, en dificultad de integración de herramientas operativas y en ausencia de datos para un sistema de gestión y mantenimiento eficaz.

Un modelo de comunicación unificado permite el mismo marco, los datos de tráfico relacionados con el proceso de generación y operación del sistema, información de diagnóstico instantáneo, referencia sobre la calidad de los datos de muestra, procesar registros e información auxiliar sobre el seguimiento de activos y datos adicionales sobre las condiciones de operación para alimentar sistemas de mantenimiento profético.

La traducción intermedia de protocolos del sistema equipo de control, permite la forma de la comunicación con el elemento de supervisión central, que es única. Esta forma convergente de comunicación trae ganancias temporales, moderniza la automatización de las unidades generadoras, ganancia de calidad en las rutinas de mantenimiento y ganancia en la integración de sistemas en el funcionamiento de los sistemas.

La sección 2 muestra algunas posibilidades para integrar la comunicación. La sección 3 aborda el uso del marco IEC 6l850 como modelo de datos y comunicación con unidad de supervisión y control en la automatización de UHE. La sección 4 aborda los aspectos prácticos de la aplicación en el proyecto piloto para la modernización de la automatización de una Unidad Generador de 100MW en HPP.

II. Modelos integrados de comunicación

Se pueden citar al menos dos conjuntos de protocolos que se han especificado de forma integrada: los protocolos de comunicación de IEC-61850 [5] y OPC-UA- OLE para Control de procesos - Arquitectura unificada - [6].

IEC-61850 es un estándar que se utiliza para estandarizar la forma de acceso a los distintos elementos de la planta de generación de energía, mientras que el OPC-UA tiene como objetivo proporcionar una cubierta unificada independiente de la plataforma. Como se puede evidenciar, ninguno de ellos es una propuesta de modelo de comunicaciones unificadas. Sin embargo, cada uno de ellos tiene integrado en sus definiciones un conjunto de mecanismos y la implementación de un modelo unificado.

Tenga en cuenta que estos estándares fueron diseñados para cumplir distintos conjuntos de requisitos del sistema de control. Aquí nos interesa el aspecto de los protocolos de comunicación para habilitar un modelo de comunicación unificada, que es atendido parcialmente por cada uno de ellos.

El estándar IEC-61850 fue originalmente aplicable a sistemas de automatización en subestaciones eléctricas (SAS). Sin embargo, en sus versiones, se ha extendido a la aplicación en sistemas de automatización de unidades de generación de energía eléctrica. Ella estandariza, entre otros, la comunicación entre dispositivos, electrónica inteligente (en la nomenclatura estándar, IEDs - Dispositivos electrónicos inteligentes), que son los diversos componentes de una subestación o planta de generación.

Por otro lado, las funcionalidades típicas de las plantas se han identificado y descrito, con el fin de exponer, de forma estándar sus necesidades de comunicación. Las funcionalidades se representan a través de "objetos" llamados Lógicos Nodos (LN). Similar a los objetos, tienen una interfaz a través de la cual puede interactuar con LN, leer información de estado o actuar sobre sus controles.

Los LN tienen sus interfaces definidas, de tal manera que hay miembros obligatorios y opcionales. Esto hace que dos fabricantes de dispositivos ofrezcan diferentes LN para la misma funcionalidad. Sin embargo, el estándar es bastante estricto con respecto a características de estos miembros de la interfaz. Esta rigidez aparece en forma de una "tipificación" fuerte de cada miembro, según un conjunto de tipos definidos en la propia norma. Además, estos tipos están asociados a mecanismos específicos, comunicación, lo que garantiza la total compatibilidad en cómo los protocolos cargan la información.

En IEC-61850 se especifican varios protocolos de comunicación, que se caracterizan por manipular información según el modelo de interfaces lógicas nodos (objetos) utilizados. Algunos de estos protocolos utilizan el modelo cliente-servidor, mientras que otros utilizan el modelo de editor/suscriptor (publicar/ suscriptor). Cada uno de estos protocolos tiene una aplicación específica.
El mejor ejemplo de un protocolo cliente-servidor es el facturing Message Specification (MMS), que se utiliza para obtener información del dispositivo. Este es el caso de los equipos supervisores que necesitan información de los dispositivos de control para presentar los datos en los paneles de control y seguimiento.

Como ejemplo de protocolos del modelo publicado usuario/ suscriptor, GOOSE (Generic Object Oriented) puede ser Evento subestación entrado. Este protocolo tiene para su aplicación el intercambio de información cuando hay restricciones de tiempo.

Para ello se utilizan DATA-SETs. Estos conjuntos de los datos se transmiten en un solo mensaje y en la forma difusión o multidifusión. De esa forma, todos los dispositivos suscritos para recibir cierta información pueden obtener de ese conjunto de datos transferido en el mensaje.

Se nota que cada protocolo fue diseñado para cumplir diferente conjunto de requisitos. Sin embargo, ambos se basan en un modelo de objetos, los nodos lógicos (LN) que ofrecen una interfaz bien definida. Oferta de LN un Modelo Único (y por tanto unificado) de Información.

Un aspecto a eludir es que no hay un pronóstico de estandarización de los mecanismos de seguridad de la información. Esta es una limitación que no impacta la unificación de comunicación, pero que deja un requisito cada vez más abierto la mayoría presente en los sistemas de control.

OPC-UA es un estándar, mantenido por la Fundación OPC, que tiene como objetivo permitir la interoperación en entornos de automatización industrial, segura y confiable. Las características de este estándar son las siguientes:

• Independencia de la plataforma, lo que permite la interoperación entre empresas, máquinas, etc.
• Disponibilidad de un conjunto de controles destinados a seguridad de información.
• Posibilidad de futuras ampliaciones: el llamado "futuro prueba". El estándar prevé la posibilidad de integración nuevas tecnologías. Esto incluye nuevos protocolos, sistemas de transporte, algoritmos de seguridad de la información, o servicios de aplicación.
• Mecanismos de comunicación basados en información de sí mismo.
• Modelado de "datos" como "información". El estándar utiliza la orientación de objetos para la encapsulación y modelado, permitiendo la extensión a más complejo.

De todas las características del patrón, se destacan dos, que están fuertemente asociadas con aspectos de una comunicación unificada: comunicación basada en el mismo modelado de información y datos como información. Estas dos características se materializan en el patrón a través de diversos mecanismos, de los que se pueden destacar los siguientes:

• Descubrimiento automático de servidores OPC disponibles en la red.
• Espacio de direcciones representado de una manera jerárquica.
• Lectura y redacción de la información sujeta a control de acceso.
• Uso del modelo de editor/suscriptor para el seguimiento y envío de información, cuando se produzcan cambios y notificación de eventos.
• Estandarización de varios protocolos de transporte, que permitan el intercambio de información entre componentes, incluso si utiliza diferentes protocolos de transporte.
• Mensajes firmados y transmitidos mediante cifrado con claves de 128 o 256 bits.
• Mecanismos para autenticar y autorizar el intercambio de información.

Los mecanismos de comunicación del OPC-UA fueron diseñados para servir a un conjunto más amplio de requisitos que la creación de un modelo uniforme mercado de la comunicación. Sin embargo, un modelo unificado de la comunicación aparece de forma natural, al definir la información jerárquicamente, estandarizando interfaces para varios protocolos de transporte y al definir mecanismos de envío de información bajo demanda y para señalización de eventos.

III. Modelo y arquitectura de la modernización

El análisis de los patrones candidatos para permitir una comunicación unificada, mostró que ambos eran desarrollados para cumplir con otros requisitos distintos, obteniendo un modelo unificado. Sin embargo, los patrones analizados tienen características que permiten la implantación de un modelo de comunicación convergente.

El sistema de comunicación convergente debe ser compatible con una serie de definiciones, como la de interfaces de objetos y comportamiento esperado; de dispositivos físicos; de mecanismos de seguridad de la información, etc. Por tanto, un modelo unificado requiere una estructura de soporte. Hay cinco tipos de componentes: unidades de extremo remoto (RTU), supervisión, base de datos, portal de acceso y red de comunicaciones.

Las RTU son las unidades de control y monitorización de Planta (subestación o planta de generación). Cada uno opera independientemente, actuando sobre las partes de la planta que controlan y dependiendo de su programa cargado. Es importante tener en cuenta la información utilizada por estos componentes para determinar cómo, actuar sobre los componentes físicos de la planta, puede ser determinado por signos de estos mismos componentes físicos o comandos e información de otros componentes.

Obviamente, para que estas distintas RTU puedan operar de forma armónica, los programas, así como la información enviada a cada RTU, deben estar correctamente diseñados. La inteligencia que controla la planta es, ahora distribuida entre los distintos componentes que componen el sistema de control. Además, hay otros componentes que permitirán una operación coordenada de todas las RTU (que en última instancia son los componentes responsables del desempeño y monitoreo de los dispositivos físicos de la planta).

Es importante enfatizar que, en plantas de baja complejidad, la existencia de un solo RTU podría cumplir con todos los requisitos de control. Sin embargo, en las plantas modernas, el uso de un solo RTU presenta una dificultad operativa llamada single punto de falla (si hubo una falla en esa RTU, alcanzaría toda la planta). Aumentan las opciones de redundancia del costo, y conduce a un nivel comparable a un sistema distribuido en RTU con menor número de puntos de acceso a controlar.

El supervisor es responsable de la interfaz con el operador para el desempeño y seguimiento de la planta en su conjunto. En plantas complejas, este componente debe monitorear y actuar en varias RTU. Eso significa poder abordar información correcta en la RTU, controlando y presentando de forma idónea toda la información de la planta. Ese componente también debe ser capaz de integrar la distinta información en un todo coherente, para su presentación al operador humano. El supervisor también debe poder traducir un solo comando del operador humano en varios más de una RTU.

Sin duda, la implementación de un sistema con la complejidad descrita, requiere de métodos automáticos para identificar la información de cada RTU, mecanismos de comunicación unificados, bajo pena de tener un sistema con un nivel de complejidad intratable.

Cada uno de los elementos ya mencionados tiene sus propias bases datos de funcionamiento. Pero esto no es suficiente para garantizar la operación de la planta. Es necesario que cada componente pueda hacer que su información esté disponible a nivel mundial, permitiendo que sea utilizado por los otros componentes en el proceso. Por lo tanto, se requiere un componente de almacenamiento de las estructuras de datos relevantes. Además, esta base de datos es dividida en dos partes: una base de datos no estructurada (UDB - Base de datos no estructurada) y otra estructurada (SDB - Base de datos estructurada).

Finalmente, el último componente del sistema es la red, por donde los datos se intercambian con los otros componentes del sistema. Para ello, se requieren protocolos de comunicaciones que permiten que la red funcione sin imponer obstáculos para lograr los requisitos de intercambio de información de los servicios que se ejecutan en ellos.

Operando en las capas superiores de los protocolos de control de la red, se contemplan los protocolos de intercambio de información. Estos protocolos ofrecen una visión unificada de la comunicación (Modelo Unificado), que llega a todos los intercambios de información. Es la forma en que estos protocolos realizan esta tarea específica para cada uno de ellos.

IV. Conclusiones

Este tipo de proyectos muestra que la unificación de la visión de comunicación y reducción del número de protocolos diferentes, simplifica los procedimientos de configuración y puesta en servicio. Entre las ventajas observadas en la implantación de modernización de la unidad generadora mediante un marco 61850 para comunicación convergente podemos destacar:

Ganancias en la operación.
El uso de un modelo convergente de la comunicación permite la integración de nuevos modelos de información en el sistema de supervisión, sin la necesidad de cambiar la lógica de automatización existente en el equipo. La adición de información, diagnóstico e información de comunicación, se puede utilizar, realizando solo la parametrización específica de cada sensor o actuador, manteniendo el mismo modelo de comunicación y sistema estandarizado de supervisión y control para diferentes UG.

Ganancia de mantenimiento.
Con la adición de información de diagnóstico y calidad e información sobre las condiciones de funcionamiento de equipos, las estrategias de mantenimiento se pueden dibujar sin la lógica. El sistema de automatización se modifica para insertar esta información. Solo se deben agregar los LN que transmiten información complementaria sobre el funcionamiento de la operación del sistema.

V. Referencias

EA Lee, "Los sistemas ciberfisicos son los fundamentos informáticos adecuados" en documento de posición para el taller de NSF sobre sistemas ciberfisicos: arco Motivación, técnicas y hoja de ruta, vol 2. Citeseer, 2006.
[2] R. Rajkumar, l. Lee, L. Sha y J. Stankovick, "Cyber-Physical Systems: La próxima revolución informática ", en Design Automation Conference 201 O, Anaheim, California, Estados Unidos, junio de 2010.
[3] T. Samad, P. McLaughlin y J. Lu, "Arquitectura del sistema para procesos Automatización: Revisión y tendencias", Journal of Process Control, vol. 17, págs. 191-201, 2007.
[4] P. Neumann, "Comunicación en la automatización industrial: lo que está sucediendo ¿en?" Práctica de ingeniería de control, vol. 15 de 2007.
[5] IEC. (2013) Iec61850 - redes y sistemas de comunicación para energía automatización de servicios públicos. [En línea]. Disponible: http://www.iec.ch/
[6] F. OPC. (2016) Unificado arquitectura. [En línea]. https://opcfoundation.org/about/opc technologies/opc-ua/
[7] CC Nascimento, M. Buzzati, FH Trein, L. Souza, J. Netto y S. Cechin, "Desarrollo de una unidad de adquisición y control y el uso del estándar iec61850 con nodos lógicos específicos de generación para el control y supervisión de centrales hidroeléctricas", en el VIII Congreso de Innovación Tecnológica en Electricidad, CITENEL 2015, Costa do Sauipe-Bahía, agosto de 2015.
[8] C. Nascimento et al., "Aplicación de un proyecto piloto que tiene como objetivo Nodos lógicos específicos de generación y estándar iec6 l 850 en programación de una UAC para control y supervisión de unidades generadoras en la endesa cascada", en XXIII SNPTEE - Seminario Nacional de Producción y Transmisión de Electricidad, Foz do Iguacú- PR, octubre de 2015.

Sergio Cechin - Instituto de Informática UFRGS
Jo"ao Netto - Instituto de Informática UFRGS
Marcelo Carniel - ALTUS-SA
Carlos Carvalho Nascimento – Enel
Información suministrada por Eléctricas Bogotá
Ing. Oscar Vera
Soporte Técnico
Cel. 318 2544301
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