En los últimos años el concepto de “digitalización” ha adquirido gran importancia y popularidad. Sin embargo, a pesar de que el 91% de las organizaciones participa de alguna forma en iniciativas digitales, no existe una definición universal que cubra todos sus ámbitos de aplicación.
Gartner, en su glosario de términos[1], define la transformación digital como un conjunto de actividades que cubren, desde la modernización de las TI (por ejemplo la computación en la nube) y la optimización digital, hasta la invención de nuevos modelos de negocio digitales.
Según esta definición el proceso de digitalización es un proceso continuo en el que surgen continuamente nuevas oportunidades de mejora. En el caso concreto de las redes, y en particular las redes eléctricas, son muchos los ámbitos donde el proceso de digitalización ha tenido y tiene lugar.
Dos factores contribuyen principalmente a impulsar el proceso de digitalización de redes:
- Nuevas tecnologías:
Bajo este paraguas de creación y modernización es evidente que las nuevas tecnologías y metodologías actúan como aceleradores del proceso de digitalización. La inteligencia artificial, los gemelos digitales, el 5G, el IoT, el Big Data, las mejoras en ciberseguridad, el auge de la nube, las mejoras tecnológicas en dispositivos móviles etc. proporcionan un catálogo de herramientas que permiten la digitalización de procesos y necesidades hasta ahora inalcanzables.
- Nuevas necesidades
La concienciación del uso de energías verdes, unida a objetivos mundiales encaminados a mitigar los efectos del cambio climático han supuesto un cambio de paradigma en el sector eléctrico y la gestión de las redes (sobre todo de distribución). El auge de las energías renovables, la aparición del coche eléctrico, la instalación de paneles solares en los hogares, etc. han llevado a la aparición de un nuevo actor, el prosumidor; y un nuevo escenario, la generación distribuida; que hacen necesaria la aparición de nuevos procesos digitales.
Así mismo los objetivos de sostenibilidad y de protección del medio ambiente generan nuevos usos de la tecnología con el fin de eficientar las tareas de cumplimiento de dichos objetivos.
En un mundo en constante evolución, en el cual las redes son activos que deben ir acompañando la transformación digital, nos vemos obligados a evolucionar los procesos que actualmente gestionan las redes para permitir albergar los nuevos actores y tecnologías que, a día de hoy, marcan la tendencia de los mercados.
[1] https://www.gartner.com/en/information-technology/glossary/digital-transformation
El proceso de alta de nueva red en el sector eléctrico supone la ejecución de las etapas de planificación, diseño, ejecución de obra, puesta en servicio, mantenimiento y finalmente la operación de la misma. Cada una de estas etapas muestra diferentes grados de madurez en la digitalización de los procesos involucrados, sin embargo, los avances tecnológicos permiten mejorar y eficientar cada una de ellas.
Consideremos algunos ejemplos de transformación digital y uso de las nuevas tecnologías en estas etapas del ciclo de vida del activo:
Automatización de diseño y planificación de red:
El auge que se está experimentando de nuevos agentes que aparecen en el mercado, como los prosumidores, el coche eléctrico, paneles solares etc. supone un reto importante para las Utilities que experimentan el aumento de solicitudes que deben cumplir con sus clientes asegurando plazos y calidad. En este sentido, y en consonancia con el cambio de paradigma que se experimenta, los procesos tradicionales se ven obligados a evolucionar, incorporando nuevas tecnologías que permitan el uso de automatismos que actúen como aceleradores manteniendo los estándares y obligaciones regulatorias y legislativas.
En este sentido, el uso de algoritmos de inteligencia artificial y machine learning son claves ya que se utilizan para automatizar diseños de red, generar presupuestos, generar memorias de obra y solicitudes de permisos, gestión de trámites, dispatching automático de órdenes de trabajo etc. En general, se trata de automatizaciones que agilizan el proceso permitiendo aumentar la demanda de manera incremental, ya que con el uso de los algoritmos, estos se irán entrenando y serán capaces de aumentar los ratios de automatización y la exactitud y corrección de los dichos automatismos hasta que en un futuro, se pueda eliminar la intervención manual de dichos procesos.
El uso de Inteligencia Artificial o Machine learning en procesos de solicitud de suministro, implica un nuevo modelo disruptivo que favorecerá:
- Diseño automático de obras, reduciendo al mínimo el tiempo de diseño.
- Reducción de costes asociados al proceso de obra general, reduciendo el OPEX
- Aumento de la calidad en el servicio en general
Bajo el paradigma de la transformación digital, la actividad de distribución eléctrica adopta un papel importante de cara a acometer una reducción de tiempos y ahorro en costes para poder crecer digitalmente hacia nuevos modelos de servicio.
La agilidad y flexibilidad que aportan este tipo de aceleradores o automatismos a un proceso, como es el proceso de Gestion de obras, implica una optimización que mejora el Time to Market aumentando la calidad del servicio.
El mayor reto en la automatización de dicho proceso está en la propia digitalización (en su acepción de trazado de la red). El diseño de la obra para determinar un nuevo trazado de red implica el uso de una serie de algoritmos de Machine learning que analizan la red existente, el tipo de suelo, características de la cartografía, legislación del municipio, y un largo etcétera que combina procesos de trazados con cálculos eléctricos o gasistas en función del mercado al que aplique. Una combinación de conocimientos de ingeniería con funciones matemáticas que genera el diseño, que a su vez implica el uso de ciertos materiales que conforman un presupuesto.
El objetivo global es obtener eficiencias en el proceso digital.
Caso de éxito: SMART ENGINEERING CENTER.
Desde Minsait, se ha trabajado en la creación de uno de esos aceleradores de manera que se logran tres objetivos principales:
- Cobertura E2E.
Ofrece cobertura integral End to End, para todo el proceso de diseño de la ingeniería de obra, en peticiones de suministro de MT/BT en todas las tipologías (extensión de red, aumento de potencia etc.) mediante la incorporación de funciones de Machine Learning e Inteligencia Artificial
- Generar una automatización de alto impacto.
Proceso de automatización compleja en modelos de red de Media y Baja Tensión que ya han sido probados con éxito en cálculos masivos de red en diferentes Utilities. Permite a su vez obtener importantes retornos económicos tanto en OPEX como en CAPEX
- Conseguir eficiencias en el proceso digital.
Las automatizaciones centralizadas, aisladas del ecosistema con el doble objetivo de facilitar su mejora continua y capturar eficiencias de los sistemas. Con ello se garantiza que dicha captura de eficiencias no se vea alterada en función de los cambios en los sistemas, sea capaz de realizar una ingesta y producir resultados sin afectar a su entorno
Smart Engineering Center
En sus referencias, se han obtenido importantes datos en automatización, rondando el 80% de los casos para la mayoría de tipologías, en grandes números, un proceso que anteriormente se estimaba de 8 a 10 días para finalizar una petición de suministro, actualmente con SMART ENGINEERING CENTER, ronda los 5 minutos.
Procesos de supervisión de obra
En el contexto actual de pandemia y limitaciones en la movilidad han adquirido especial importancia los procesos que permitan minimizar los desplazamientos a campo y su duración. Con este objetivo principal son muchas las empresas de utilities que solicitan una revisión detallada de sus procesos de supervisión de obra.
El análisis llevado a cabo pone de manifiesto una serie de ineficiencias:
- Altos costes derivados de la necesidad de desplazamientos de supervisores a las ubicaciones de la obra
- Incumplimientos de las normativas de seguridad al no contar con métodos efectivos de validación en campo
- Penalización en tiempos ante la ejecución manual de tareas que pueden ser realizadas de forma automática
- Ausencia de información verificable de forma histórica.
- Procesos complejos, dependientes de la utilización de varias aplicaciones diferentes y no integradas entre si
Son, por tanto, procesos con un amplio margen de mejora digital. Para ello se aplican dos tipos de aceleradores tecnológicos:
- IA, Reconocimiento de Imágenes y Algoritmos Inteligentes.
Capaces de automatizar, de forma eficaz, tareas hasta ahora restringidas al ámbito humano.
Los requerimientos de Prevencion de Riesgos Laborales, aplicables a las contratas y a las zonas de trabajo, dependen en su mayoría de formularios rellenados por los propios operarios. La ausencia de validaciones correctas, o de procesos más fiables de verificación, han conducido a accidentes laborales que podían haberse evitado.
La utilización de IA y reconocimiento de imágenes se puede implementar para automatizar dichas validaciones. Para ello el sistema, debidamente entrenado, identifica los componentes de una imagen o video y es capaz de clasificar los distintos equipos de protección individual (EPIS) validando si son los adecuados para cada tipología de obra.
Análogamente, en los procesos de supervisión, es necesario identificar activos de forma correcta, así como sus características técnicas en base a su modelo y su placa. La inteligencia artificial puede analizar si la foto es correcta, identificar el activo, comparar con un catálogo, leer la placa mediante algoritmos OCR y proporcionar toda la información del mismo de forma inmediata.
- Realidad Aumentada
Los avances en comunicaciones, la irrupción del 5G y la mayor potencia de los dispositivos móviles de uso cotidiano permiten la utilización cada vez mayor de mecanismos de video en streaming, mensajería instantánea con grandes volúmenes de datos y realidad aumentada. El uso conjunto permite tareas de telesupervisión en las que un único supervisor “de despacho” puede acometer varias obras sin necesidad de desplazamientos a campo.
Sistemas de monitorización de activos:
Según el Ministerio de Agricultura y Pesca, Alimentación y Medio Ambiente, en España un total de 75.547,54 hectáreas de superficie forestal fue arrasada por el fuego durante el año 2021. Lamentablemente, no es un hecho aislado ya que las estadísticas indican una media de 90,000 ha/año afectadas en los últimos 10 años.
La lucha contra el cambio climático en la que nos embarcamos como especie, no solo atañe al individuo, sino que implica un compromiso global al que se suman las empresas, en este caso las Utilities.
Copernicus Atmospheric Surveillance Service (CAMS) publicó en 2019 que la emisión de CO2 a la atmosfera debido a los incendios forestales a nivel mundial, superó los 6 millones de toneladas, lo que supone 20 veces más emisiones que el total de un país del tamaño e industrialización de España. Evitar estas situaciones, supone un reto y una responsabilidad. Los incendios interrumpen los ciclos de vida de nuestros bosques, afectan a las especies llevándolas en algunos casos al borde de la extinción, aumentan el CO2 atmosférico aumentando el efecto invernadero y aceleran el cambio climático, generando un aumento global de las temperaturas que a su vez favorecen nuevos incendios.
Es habitual que los incendios se originen debido a elementos ajenos al entorno forestal, y en la mayoría de los casos, dichos elementos son los activos correspondientes a las líneas eléctricas.
Las empresas de distribución eléctrica disponen de una extensa red de líneas de alta y media tensión en las que parte de sus recorridos transcurren por montes, campos y espacios no urbanos. Para instalar las líneas eléctricas de forma segura en estos parajes naturales, habitualmente se han trazado cortafuegos con el fin de mantener la vegetación alejadas de las torretas y cables eléctricos, pero esto no impide que año tras año, la vegetación vuelva a crecer y se acabe adentrando en estos espacios, acercándose peligrosamente a torretas y cables.
La limpieza de los pasillos de las líneas de AT, las tareas de tala y poda, el mantenimiento a lo largo de miles de hectáreas, son tareas que se realizan de forma concienzuda y eficaz, aunque la extensión del terreno y la multitud de elementos, hace difícil reducir las posibilidades de accidentes a cero.
En algunos parajes naturales especialmente protegidos se han implantado soluciones basadas en cámaras térmicas, IR y de espectro visible junto con sensórica avanzada pero, por desgracia, y debido al elevado coste del hardware necesario, no es una solución viable para desplegar de forma masiva a todas las líneas eléctricas de una compañía de distribución. Se requiere una solución que permita la detección temprana de incendios, cumpliendo las siguientes características:
- Costes reducidos
- Fácilmente escalable
- Energéticamente autónomo
- Fácilmente desplegable en zonas remotas y de difícil acceso
- Disponible 24×7
- Sostenible
Una monitorización del entorno (garantizando la ausencia de incendios, midiendo temperaturas, humedad y presión atmosférica), junto con una monitorización de los activos, (garantizando su correcto estado, la no invasión de vegetación en zonas de riesgo y la seguridad de la fauna) 24×7 es, a día de hoy, perfectamente factible.
La monitorización en tiempo real, junto con un procesamiento de visión artificial, evidencia focos de riesgo, enviando alarmas de aquellos eventos que requieren intervención manual.
La combinación de nuevas tecnologías como:
- IoT comunications: 4G, 5G
- Sensorización IoT
- Procesamiento y algoritmia VA
nos permiten además ir un paso más allá de la prevención de incendios a otras aplicaciones como:
- Monitorización del crecimiento de la vegetación, aportando eficiencia a la gestión del proceso de Tala y poda
- Detección de talas ilegales
- Detectar infecciones o anomalías en la flora, anticipación de tareas de desinfección
- Uso de ultrasonido para ahuyentar a los pájaros o a los animales, evitando acercamientos a los activos
- Monitorización del estado de los activos: riesgos estructurales, corrosión, detección de defectos
- Evaluación del comportamiento de los activos en condiciones ambientales extremas (huracanes, nevadas, …)
- Detección de intrusos
Las posibilidades de aplicación son infinitas.
Conclusión
Como hemos visto las posibilidades que ofrecen las nuevas tecnologías abarcan todas las etapas del ciclo de vida de un activo. Los ejemplos mostrados en este artículo no son más que una minúscula parte de las posibilidades que ofrece la tecnología y una pequeña porción de las oportunidades que se abren en el sector eléctrico.
Un listado exhaustivo de tecnologías y aplicaciones sería interminable:
- El uso de drones para el mantenimiento de activos, combinado con cámaras con diferentes rangos espectrales, y reconocimiento de imagen permiten la identificación temprana de defectos, corrosión etc. en la totalidad de la red de distribución.
- La irrupción de los gemelos digitales, caracterizando un activo eléctrico con un modelo virtual que se puede someter a diferentes simulaciones y condiciones de entorno, permite identificar de forma temprana posibles incidencias o elaborar planes de mantenimiento predictivo.
- La Analítica y Big Data posibilitan el análisis de datos procedentes de contadores inteligentes y la operación en tiempo real de un sistema que debe tener en cuenta los cada vez más numerosos prosumidores.
Quizá el punto más importante es llegar a la conclusión de que este proceso de digitalización y optimización no acabará. Las tecnologías y los descubrimientos científicos continúan surgiendo a un ritmo cada vez más acelerado y constantemente nos permitirán nuevos enfoques, nuevas ideas y nuevas aplicaciones de los avances tecnológicos a la digitalización de redes.
MInsait
