INSTITUTO CENTROAMERICANO DE ADMINISTRACIÓN PÚBLICA ICAP PROGRAMA DE MAESTRÍA NACIONAL EN GERENCIA DE PROYECTOS DE DESARROLLO

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1 INSTITUTO CENTROAMERICANO DE ADMINISTRACIÓN PÚBLICA ICAP PROGRAMA DE MAESTRÍA NACIONAL EN GERENCIA DE PROYECTOS DE DESARROLLO Implementación de un Sistema de Administración de Interrupciones en la CNFL, S.A. utilizando Sistemas de Información Geográfica y Tecnología AM/FM Tesis sometida a la consideración del Tribunal Examinador del Programa de Postgrado en Gerencia de Proyectos de Desarrollo para optar al Título de Magister Scientiae en Gerencia de Proyectos de Desarrollo Luis Esteban Vargas Jiménez San José, Costa Rica Abril, 2009

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3 Agradecimientos Agradezco a Dios Todopoderoso por haberme permitido llegar hasta aquí, vivir esta experiencia y alcanzar esta meta. A mis compañeros de la Sección SIGEL y todos los funcionarios de la CNFL, S.A., que de una u otra forma colaboraron para culminar satisfactoriamente este trabajo de investigación. Por último, agradezco a los profesores del ICAP que me enseñaron a entender de una manera más detallada y especial el concepto de formulación y gerencia en los proyectos de desarrollo. iii

4 Dedicatoria A mis padres, Luis y Virginia, por estar siempre a mi lado brindándome apoyo y consejo en mis decisiones que he tenido que tomar a lo largo de mi vida. A mi esposa, Silvia y a mis hijos, Giuliana, Sebastián y María Paula por estar siempre conmigo en las buenas y en las malas, ustedes son mi razón de ser y mi motivo de superación de cada día. iv

5 Resumen Ejecutivo La CNFL, S.A. es una empresa que se dedica a brindar el servicio eléctrico en el Gran Área Metropolitana a más de clientes. Esto incide en la gran cantidad de abonados que demandan y deben recibir calidad en la continuidad del servicio. Los factores internos y externos de regulación, así como la competitividad en mercados globalizados hacen que las empresas busquen brindar un servicio cada vez más eficiente mediante el uso de tecnologías avanzadas, mano de obra calificada y procesos estandarizados. Una de las tecnologías a nivel mundial que facilita la labor de administración de los sistemas de distribución eléctrica es la basada en Sistemas de Información Geográfica, utilizando como complemento la solución de AM/FM (Mapeo Automatizado y Administración de Equipos). Al requerir las empresas de herramientas que les permitan administrar, disminuir la ocurrencia y los tiempos totales de atención de las incidencias o interrupciones en el servicio eléctrico, surgen los Sistemas de Administración de Interrupciones, como solución a este tipo de requerimientos. Por esta razón se plantea como problema de esta investigación: Permiten los actuales métodos y sistemas para la administración de las interrupciones de la CNFL, S.A. responder a las necesidades de contar con datos confiables, veraces, oportunos y accesibles que faciliten el cálculo y evaluación de los índices de calidad en la continuidad de servicio y poder realizar una gestión eficiente y eficaz de las interrupciones? El propósito fundamental entonces, es realizar un diagnóstico de la situación actual mediante el uso de una metodología mixta cualitativa y cuantitativa que permitiera establecer los sistemas, procesos e información utilizada para realizar v

6 la administración de las interrupciones y establecer una propuesta que garantice mayores facilidades y beneficios en este tipo de actividad. Entre los hallazgos más relevantes sobresalen, primero, que existe en la CNFL una plataforma basada en Sistemas Información Geográfica y Tecnología AM/FM en producción a nivel Institucional con relaciones e interfases con el Sistema Comercial (SASE) y los Sistemas SCADA-DMS. Segundo, que existe un Sistema de Administración de Interrupciones diseñado e implementado hace más de 15 años como un módulo del Sistema Comercial, operando bajo condiciones obsoletas y cumpliendo con requerimientos muy básicos. Tercero, que se cuenta con metodologías para poder realizar los cálculos de los índices de calidad en la continuidad del servicio, sin embargo, la forma en que se realiza el análisis de interrupciones con base en los datos obtenidos no permite que esta información sea totalmente confiable. Es por ello que la propuesta se basa en establecer los requerimientos técnicos para poder implementar un nuevo Sistema de Administración de Interrupciones, basado en los conceptos principalmente de Tamaño, Localización, Tecnología, Ingeniería y Aspectos de la Organización, además, se estableció el concepto de integridad bajo el análisis de las relaciones e interfases con los otros sistemas. Por último se realizó un análisis de los beneficios para garantizar la viabilidad del proyecto. vi

7 Tabla de Contenido INTRODUCCIÓN... 1 CAPITULO I MARCO METODOLÓGICO Introducción Justificación del Tema Problema de Estudio Planteamiento General del Problema El problema en síntesis Objeto de Estudio Delimitación temporal Delimitación espacial Delimitación institucional Objetivos Objetivo general Objetivos Específicos Estrategia de Investigación Caracterización de la investigación Instrumentos para la recolección de la información Investigación Bibliográfica Investigación de campo Fuentes de Información Limitantes de investigación CAPITULO II MARCO TEÓRICO Sistemas de Información Geográfica Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) Elementos que conforman un SIG Modelos utilizados para la representación de los datos Modelando elementos discretos Sistema de Información Geográfica ArcGIS El Sistema ArcGIS Manejo de datos La plataforma de ArcGIS Motor de base de datos ArcSDE Motor de base de datos ArcSDE Relación DBMS - SIG Relación DBMS- ArcSDE Tipos de conexiones para la configuración del ArcSDE Extensión de ArcFM como solución empresarial ArcFM ArcFM Viewer Conduit Manager Designer Inspector Network Adapter ArcFM Viewer con Redliner vii

8 2.4.8 Responder Sistema de Administración de Interrupciones (OMS) Responder de ArcFM Portal Web de Responder Explorador de Responder (Responder Explorer) Responder en ArcGIS Archivo Histórico en Responder Herramienta de Gestión de Permisos de Trabajo Redes de distribución eléctrica Sistemas de Distribución Eléctrica Subestación Interruptor Cuchilla Desconectadora Fusible Pararrayos Transformador Conductores CAPITULO III MARCO REFERENCIAL Caracterización del Estudio Compañía Nacional de Fuerza y Luz (CNFL, S.A.) Dirección de Distribución de la CNFL, S.A Experiencias Internacionales Burbank Water & Power (BWP). Burbank, California, Estados Unidos de Norteamérica Consumers Energy. Jackson, Michigan, Estados Unidos de Norteamérica City of Shelby. Carolina del Norte, Estados Unidos de Norteamérica Westerville. Ohio, Estados Unidos de Norteamérica Estructura Normativa CAPITULO IV ANÁLISIS DE RESULTADOS Relación entre los SIG-Sistema Comercial-SCADA-DMS en la CNFL, S.A Sistema de Información Geográfica Eléctrica (SIG-AM/FM) Sistema Comercial CNFL, S.A Sistema SCADA Sistema DMS Sistema actual de Administración de Interrupciones Mapeo de procesos para la administración de interrupciones Documentación de procedimientos actuales para la administración de interrupciones Análisis de los tiempos actuales de las interrupciones Análisis de los Índices de Calidad y Continuidad de Servicio en la CNFL, S.A CAPITULO V PROPUESTA Requerimientos técnicos para la implementación de un Sistema de Administración de Interrupciones (OMS) Tamaño del proyecto Localización del proyecto Tecnología Ingeniería del proyecto Aspectos de Organización viii

9 5.2 Relaciones e Interfases con otros Sistemas Análisis de los beneficios que brinda un nuevo Sistema de Administración de Interrupciones Simulación por medio de SIG y tecnología AM/FM Comunicación con los clientes Reducción de tiempos en la Atención de Averías Cálculo Automatizado de los Índices de calidad en la continuidad de servicio Administración de Cuadrillas CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusiones Recomendaciones BIBLIOGRAFÍA ANEXOS Anexo Nº 1... Instrumentos de Investigación... Anexo Nº 2... Norma Técnica de la Continuidad del Suministro Eléctrico... Anexo Nº 3... Detalles importantes para la utilización de la simbología en los diagramas de flujo... Anexo Nº 4... Procedimientos de la Situación Actual... Anexo Nº 5... Distritos dentro del Área de Cobertura de la CNFL... Anexo Nº 6... Circuitos Aéreos y Subterráneos de la CNFL, S.A.... Anexo Nº 7... Cronograma de Contratación e implementación del Sistema de Administración de Interrupciones... ix

10 Índice de Figuras CAPITULO II MARCO TEORICO Figura 2.1: Facilidad de manejo de información por medio de mapas sobrepuestos... Figura 2.2: Elementos que conforman un SIG. Figura 2.3: Fuentes de datos para el SIG... Figura 2.4: Relación Cliente - Servidor utilizando SIG... Figura 2.5: SIG para manejar bases de datos relacionales... Figura 2.6: Formato vectorial, representación discreta de la realidad... Figura 2.7: Formato raster, uso de celdas para modelar la realidad... Figura 2.8: Formato triangular... Figura 2.9: Representación de elementos por medio de coordenadas... Figura 2.10: Elementos puntuales... Figura 2.11: Elementos lineales... Figura 2.12: Elementos poligonales... Figura 2.13: Elementos simples... Figura 2.14: Elementos de una red... Figura 2.15: Bordes conectados en una topología... Figura 2.16: Tipos de escalas... Figura 2.17: El Sistema ArcGIS... Figura 2.18: ArcMap como una herramienta de análisis de datos y diseño de mapas... Figura 2.19: ArcCatalog como una herramienta para el manejo de datos espaciales.. Figura 2.20: ArcCatalog como una herramienta para visualizar y editar metadatos y tablas Figura 2.21: ArcToolbox como una herramienta para la conversión y geoprocesamiento de datos.. Figura 2.22: El ArcSDE como una interfaz entre ArcGIS y las bases de datos. Figura 2.23: El ArcSDE como una herramienta para trabajar en bases de datos multiusuarias... Figura 2.24: El ArcSDE por medio de configuración directa.. Figura 2.25: El ArcSDE por medio de configuración de servidor... Figura 2.26: Arquitectura ArcFM como solución para el sector de la energía Figura 2.27: Sesión de Edición utilizando las herramientas de ArcFM... Figura 2.28: Despliegue gráfico de un sector afectado por una interrupción utilizando Responder de ArcFM.. Figura 2.29: Arquitectura ArcFM/Responder.. Figura 2.30: Portal Web de Responder... Figura 2.31: Responder Portal Login... Figura 2.32: Explorador de Responder x

11 Figura 2.33: Despliegue gráfico de varios sectores afectados por una interrupción y posible elemento fallado utilizando Responder de ArcFM.. Figura 2.34: Barra de herramientas de Responder en ArcMap Figura 2.35: Despliegue gráfico de un incidente utilizando ArcMap.. Figura 2.36: Simbología asociada a interrupciones. Figura 2.37: Ejemplo de cómo crear un incidente en ArcMap Figura 2.38: Cambios de estado en equipos de protección. Figura 2.39: Simbología asociada a una llamada no asociada a un cliente. Figura 2.40: Archivo histórico de Responder asociado a incidencias. Figura 2.41: Generación de Reportes mediante el Archivo histórico de Responder Figura 2.42: Elección de un incidente para realizar una edición.. Figura 2.43: Edición de un incidente antiguo.. Figura 2.44: Ejemplo típico de una subestación elevadora. Figura 2.45: Ejemplo típico de una subestación reductora.. Figura 2.46: Interruptores de subestación y de sección trifásicos Figura 2.47: Cuchilla de línea seccionadora Figura 2.48: Cuchillas seccionalizadoras tipo trifásica simultánea... Figura 2.49: Cortacircuito portafusible para protección de transformadores y derivaciones en media tensión.. Figura 2.50: Pararrayos y transformados monofásico convencional con pararrayos instalados Figura 2.51: Transformador monofásico de 250 Kva tipo convencional Figura 2.52: Transformadores de potencia utilizados en subestaciones.. Figura 2.53: Transformador monofásico para distribución tipo aéreo. Figura 2.54: Transformador trifásico tipo pedestal subterráneo.. Figura 2.55: Transformador trifásico para distribución comercial y/o industrial tipo aéreo CAPITULO III MARCO REFERENCIAL Figura 3.1: Organigrama Funcional, Dirección de Distribución de la CNFL, S.A 93 CAPITULO IV ANALISIS DE RESULTADOS Figura 4.1: Arquitectura y Software del SIGEL.. Figura 4.2: Mapa temático según niveles de demanda en la CNFL. Figura 4.3: Impacto geográfico de un alimentador sin energización.. Figura 4.4: Localización geográfica de un cliente mediante métodos de búsqueda. Figura 4.5: Solicitud de extensión de líneas e instalación de transformadores diseñada y actualizada en el SIGEL Figura 4.6: Cantidad de clientes afectados por una determinada suspensión del servicio. Figura 4.7: Arquitectura del Sistema Dual utilizada por el Sistema SAAD Figura 4.8: Coloreado por alimentadores de una subestación seleccionada utilizando el Analizador de Topología xi

12 Figura 4.9: Resultados del flujo de carga en el interfaz de usuario utilizando el DMS. Figura 4.10: Restauración de la alimentación (azul- Parte de-energizada, amarillo- Red local).. Figura 4.11: Coordinación de Protecciones mediante el Análisis de Operación de los relés para una falla seleccionada... Figura 4.12: Mapeo de Procesos Atención de Averías en la Red de Distribución solicitadas por clientes externos Figura 4.13: Mapeo de Procesos Atención de Averías en la Red de Distribución causadas por terceros. Figura 4.14: Clasificación de la Interrupciones en la CNFL Figura 4.15: Duración y cantidad de interrupciones en la CNFL, Año CAPITULO V PROPUESTA Figura 5.1: Ubicación Geográfica, Área Servida por la CNFL Figura 5.2: Distritos del Área Servida por la CNFL Figura 5.3: Distribución Geográfica de los circuitos eléctricos de CNFL.. Figura 5.4: Instalaciones Físicas Plantel Uruca de la CNFL.. Figura 5.5: Tecnología de Responder basado en SIG-AM/FM. Figura 5.6: Flujo de Proceso Propuesto Sistema de Administración de Interrupciones.. Figura 5.7: Servidor donde se almacena la base de datos geográfica. Figura 5.8: Servidor para almacenar información y procesar servicios.. Figura 5.9: Discos duros para almacenar información Figura 5.10: Rack para instalar servidores. Figura 5.11: Equipo móvil utilizado para realizar trabajos de campo Figura 5.12: Relaciones y actividades principales entre los Sistemas xii

13 Índice de Gráficos y Tablas CAPITULO IV ANALISIS DE RESULTADOS Gráfico 4.1: Tiempo promedio de Trámite de Averías... Gráfico 4.2: Tiempo promedio de Ejecución de Averías Gráfico 4.3: Tiempo promedio Total de Averías. Gráfico 4.4: Frecuencia Promedio de Interrupción (FPI) en la CNFL, Años Gráfico 4.5: Disponibilidad Promedio de Servicio (DPS) en la CNFL, Años Gráfico 4.6: Duración promedio de las interrupciones registradas (DPIR) en la CNFL, Años Gráfico 4.7: Duración promedio de las interrupciones cliente (DPIC) en la CNFL, Años CAPITULO V PROPUESTA Tabla No 1: Software y Hardware necesario para implementar el proyecto Tabla No 2: Costos totales de Inversión del proyecto xiii

14 Lista de Abreviaturas AM/FM: Mapeo Automatizado y Administración de Equipos. ARESEP: Autoridad Reguladora de los Servicios Públicos. CAIDI: Duración Promedio de Interrupción del Cliente, por sus siglas en inglés: Customer Average Interruption Duration Index. CAIFI: Frecuencia Promedio de Interrupción del Cliente, por sus siglas en inglés: Customer Average Interruption Frequency Index. CINDE: Coalición Costarricense de Iniciativas para el Desarrollo. CMS: Sistema de Administración de Cuadrillas, por sus siglas en inglés: Crew Management System. CNFL, S.A.: Compañía Nacional de Fuerza y Luz, Sociedad Anónima. DBMS: Sistema de Administración de Bases de Datos, por sus siglas en inglés: Database Management System. DMS: Sistema de Administración de la Distribución, por sus siglas en inglés: Distribution Management System. DPIC: Duración Promedio de las Interrupciones del Cliente. DPIR: Duración Promedio de las Interrupciones Registradas. DPS: Disponibilidad Promedio de Servicio. xiv

15 DTI: Dirección de Tecnologías de Información. FPI: Frecuencia Promedio de Interrupción. GIS: Sistema de Información Geográfica, por sus siglas en inglés: Geographic Information System. GPS: Sistema de Posicionamiento Global, por sus siglas en inglés: Geographic Information System. ICE: Instituto Costarricense de Electricidad.. IEEE: Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, por sus siglas en inglés: Institute of Electrical and Electronics Engineers. IVR: Sistema Interactivo de Reconocimiento de Voz, por sus siglas en inglés: Interactive Voice Recognition. MAIFI: Cantidad Promedio de las Interrupciones Momentáneas percibidas por el Cliente, por sus siglas en inglés: Momentary Average Interruption Frequency Index. MINAE: Ministerio de Ambiente y Energía. OMS: Sistema de Administración de Interrupciones, por sus siglas en inglés: Outage Management System. PROCOM: Proyecto de Procesamiento Comercial. RDBMS: Sistema de Administración de Bases de Datos Relacionales, por sus siglas en inglés: Relational Database Management System. xv

16 SAAD: Sistema Automático de Administración de la Distribución. SAIDI: Duración Promedio de las Interrupciones, por sus siglas en inglés: System Average Interruption Duration Index. SAIFI: Frecuencia Promedio de Interrupción, por sus siglas en inglés: System Average Interruption Frequency Index. SASE: Sistema de Administración de Servicios Eléctricos. SCADA: Sistema de Control y Adquisición de Datos, por sus siglas en inglés: Supervisory Control and Data Acquisition. SIG: Sistema de Información Geográfica. SIGEDI: Sistema de Generación y Distribución. SIGEL: Sistema de Información Geográfica-Eléctrica. SIT: Sistema de Información de Transformadores. VTS: Sistema de Rastreo de Vehículos, por sus siglas en inglés: Vehicle Tracking System. xvi

17 INTRODUCCIÓN Las grandes inversiones realizadas en la infraestructura eléctrica de nuestro país, así como las futuras, nos exigen mejorar continuamente los procesos de desarrollo, planeamiento y operación de los sistemas de distribución eléctrica, para que trabajen eficientemente. Así mismo es necesario contar con datos confiables, veraces y oportunos que permitan establecer los estándares de calidad o parámetros bajo los cuales deben de operar estos sistemas de distribución. Por otro lado la gran cantidad y magnitud de las variables que intervienen dentro del proceso de desarrollo, planeación y operación de los sistemas de distribución eléctrica, así como el dinamismo que presentan, hacen que esta labor sea cada día más compleja y costosa. Con el desarrollo y avance tecnológico acelerado en la utilización de los sistemas de cómputo, y la capacidad cada vez mayor para la manipulación de grandes cantidades de información, se nos presentan herramientas con las cuales se puede automatizar y aprovechar mejor los recursos para realizar las tareas de administrar, planificar, operar y mantener los sistemas de distribución de energía eléctrica. Es por ello que la Compañía Nacional de Fuerza y Luz, S.A. dentro de un proceso de mejora continua en la calidad del servicio, ha venido adquiriendo e implementando sistemas que permitan resolver estos inconvenientes, tal es el caso del Sistema de Información Geográfica y Tecnología AM/FM (SIGEL), los Sistemas SCADA y DMS, PROCOM y a futuro el Sistema Interactivo de Voz (IVR) y Sistema de Administración de Cuadrillas (VTS). Sin embargo, no cuenta con un Sistema de Administración de Interrupciones (OMS) basado en este tipo de tecnología que le permita establecer una relación directa y complementaria con estas soluciones. 1

18 Desde el punto de vista de operación de la red de distribución, uno de los aspectos más importantes y que interviene directamente en la calidad de servicio de atención al cliente es el proceso de administración de interrupciones o averías. La información que ofrezca este estudio, permitirá establecer las condiciones de la situación actual que rodea la administración de las interrupciones en la CNFL, y permitirá establecer los requerimientos necesarios para llevar a cabo la implementación de un nuevo sistema utilizando para ello los Sistemas de Información Geográfica y la Tecnología AM/FM, tomando en cuenta el concepto de integración con los otros sistemas. El presente documento describe en su primer capítulo, el marco metodológico, es decir los instrumentos, tipo y características generales de la investigación utilizadas para realizar el análisis de resultados de la situación actual y la propuesta de solución. En el capítulo dos, se resumen los conceptos clave que permitirán entender el contexto, basado en aspectos relacionados con los Sistemas de Información Geográfica, Modelos AM/FM, Sistemas de Administración de Interrupciones y Sistemas de Distribución Eléctrica, definiciones claves para comprender los resultados y la propuesta de esta investigación. El tercer capítulo, presenta el marco referencial, es decir se introduce el objeto de estudio, se hace referencia a la CNFL, S.A. y a la Dirección de Distribución, procedimientos, procesos y normativa vigente lo que permite delimitar el campo de acción y enmarcar al lector en el contexto institucional. En el cuarto capítulo, se realiza un análisis de resultados sobre la situación actual, basadas en la investigación cualitativa y cuantitativa y en el quinto se desarrolla una propuesta como solución a las oportunidades de mejora detectadas en la investigación. Esta propuesta se desarrolló mediante el análisis de requerimientos 2

19 técnicos, relaciones e interfases con otros sistemas y el respectivo análisis de los beneficios de implementar un nuevo Sistema de Administración de Interrupciones. El sexto capítulo, se concentra en ofrecer un resumen de las conclusiones y principales recomendaciones que deberán ponerse en marcha para implementar un nuevo Sistema de Administración de Interrupciones en la CNFL, S.A. 3

20 CAPITULO I MARCO METODOLÓGICO 4

21 CAPITULO I MARCO METODOLÓGICO 1.1 Introducción En este capítulo se establecen las características generales de la presente investigación, que permitan establecer una guía práctica en el proceso general de la elaboración de la tesis, para lograr un mejor resultado final, permitiendo alcanzar los objetivos planteados inicialmente. Se determina una justificación de la necesidad de contar con un sistema de administración de interrupciones que cumpla con los requerimientos actuales y del mercado para empresas de distribución eléctrica, se establece el problema de estudio, los ámbitos en los que se desarrollará la investigación, tanto a nivel temporal como espacial e institucional, además de formular los objetivos y su correspondiente operacionalización. Por último se desarrolla el tipo de investigación o estudio y las fuentes de información consultadas que servirán como insumo para el proceso de análisis y formulación. 1.2 Justificación del Tema En las empresas de servicio eléctrico como CNFL, los factores internos y externos como la regulación, la apertura a competencia, las exigencias de los clientes y la necesidad de ser más eficientes, hacen que las mismas busquen maximizar la confiabilidad de su red de distribución eléctrica, el principal componente que se debe buscar tratar de reducir la ocurrencia y atención de las interrupciones de servicio. Se trata con ello lograr mayor eficiencia, mejorar la satisfacción del cliente, reducir los costos y de mantener los aspectos de seguridad dentro de un margen de control aceptable. Los sistemas de administración de interrupciones, también llamados sistemas de gestión de cortes de energía o de interrupciones de servicio, vienen a colaborar en la administración de las interrupciones que se presentan en los sistemas de 5

22 distribución de energía. Dentro de sus objetivos se encuentran la identificación temprana de la presencia de un corte o interrupción del servicio, la administración de los recursos para atender el pronto restablecimiento del corte, la administración de la información estadística e informes internos para prevenir nuevas ocurrencias de las interrupciones y la generación de informes internos o externos, para organismos estatales de control. Algunos de los beneficios esperados que brinda un Sistema de Administración de Interrupciones basados en el uso de los Sistemas de Información Geográfica son los siguientes: a. Permite realizar simulaciones por medio de los Sistemas de Información Geográfica y modelos AM/FM sobre la ubicación geográfica del incidente y posible impacto de una interrupción, permitiendo establecer sectores y cantidad de clientes afectados, posibles elementos fallados, así como el generar reportes de confiabilidad del sistema y de ingreso de llamadas. b. Permite establecer la documentación y características necesarias para informarle y dar respuesta al cliente mediante diferentes tipos de plataformas la información correspondiente a los cortes o averías que podrían estar afectando su continuidad de servicio. c. Reducir los tiempos de atención de las averías y los cortes de energía provocados por una incidencia en la red de distribución eléctrica. d. Calcular en tiempo real los índices de gestión de calidad, utilizados por las empresas de distribución eléctrica para medir la confiabilidad y continuidad del servicio que se brinda a los clientes. e. Gestionar el despacho y rastreo de fuerzas de trabajo o cuadrillas por medio de tecnología GPS, asignadas a la atención de interrupciones y así disminuir 6

23 costos de mano de obra, materiales y transporte a la hora de brindar el servicio de solución del incidente. 1.3 Problema de Estudio Planteamiento General del Problema Durante varios años la CNFL S.A. ha venido usando un Sistema de Administración de Interrupciones, conocido por sus siglas en ingles como OMS (Outage Management System), basado en sistemas de bases de datos con interfases de usuario tipo carácter, sin interfaz gráfica donde los usuarios puedan obtener un medio de apoyo visual para determinar qué es lo que está pasando en el terreno. Este tipo de sistema no proporciona una administración fluida de la interrupción, de manera que se de una atención rápida e intuitiva de los reportes, esto entorpece la labor tanto para el personal que genera las interrupciones, como del personal que se encarga de administrar los recursos para atención de las mismas. Esta condición, propicia el hecho de que se dificulte la administración de las interrupciones y de que exista la posibilidad de que se desvirtúe el proceso de atención de la interrupción, en especial a la hora de calcular y evaluar los índices de calidad y continuidad de servicio que se reportan a los organismos externos encargados de administrarlos tales como la ARESEP El problema en síntesis Permiten los actuales métodos y sistemas para la administración de las interrupciones de la CNFL, S.A. responder a las necesidades de contar con datos confiables, veraces, oportunos y accesibles que faciliten el cálculo y evaluación de los índices de calidad en la continuidad de servicio y poder realizar una gestión eficiente y eficaz de las interrupciones? 7

24 1.4 Objeto de Estudio Sistema de Administración de Interrupciones Delimitación temporal En esta investigación se utilizó datos históricos de los últimos 2 años, información que sirvió como insumo para realizar los análisis y estudios correspondientes que conforman la propuesta de implementación Delimitación espacial El estudio se llevó a cabo en la Compañía Nacional de Fuerza y Luz S.A., específicamente en las dependencias que están involucradas en el proceso de administración de Interrupciones como lo son el Centro Control de Energía, Sección Control de Distribución, Sección de Averías y otras Dependencias que serán indispensables para llevar a cabo el proceso de integración e implementación como la Sección de Sistema de Información Geográfica-Eléctrica (SIGEL), Dirección de Tecnologías de Información (DTI) y la Dirección Comercial Delimitación institucional La investigación se realizó en la Compañía Nacional de Fuerza y Luz S.A. La dirección dueña del proyecto es la Dirección de Distribución y el responsable de implementar la propuesta es el Departamento de Operación, específicamente el área de Sistemas de Operación del Centro de Control de Energía. El Centro Control de Energía es una Sección del Departamento de Operación. 8

25 1.5 Objetivos Objetivo general Desarrollar una propuesta sobre la implementación de un Sistema de Administración de Interrupciones en la CNFL, S.A. que permita establecer la necesidad y viabilidad del proyecto en la empresa Objetivos Específicos 1. Investigar sobre la tecnología de los Sistemas de Administración de Interrupciones utilizando Sistemas de Información Geográfica y documentar el impacto y posibles beneficios en las empresas de distribución eléctrica. 2. Establecer los requerimientos técnicos para implementar un Sistema de Administración de Interrupciones en la CNFL. 3. Elaborar un análisis de los beneficios de implementar un nuevo Sistema de Administración de Interrupciones para determinar la viabilidad del proyecto en la CNFL S.A. 4. Analizar la interrelación y requerimientos entre el sistema de administración de interrupciones y los sistemas de información operacionales de la CNFL utilizando los estándares definidos por la empresa. 5. Diseñar la documentación que se aplica en la CNFL para la administración de las interrupciones utilizando un sistema de administración, según los requerimientos y directrices establecidas por el área de Análisis Administrativo de la Compañía Nacional de Fuerza y Luz, S.A. 9

26 1.6 Estrategia de Investigación Caracterización de la investigación Debido a las características del objeto en estudio, se realizó una investigación de tipo descriptiva no experimental. El objetivo central de una investigación de tipo descriptiva es la descripción de fenómenos. Se sitúa en un primer nivel del conocimiento científico. Este primer nivel tiene como objetivo la formulación de un problema para posibilitar una investigación más precisa, en el presente estudio permitió proponer una solución al problema identificado. Usa la observación, estudios correlaciónales y desarrollo. Es de carácter cualitativo pero se complementa con el enfoque cuantitativo. El enfoque cualitativo utiliza la metodología interpretativa. Su interés se centra en el descubrimiento del conocimiento. El tratamiento de los datos es, generalmente, cualitativo. La investigación de tipo cuantitativa se fundamenta en los aspectos observables y susceptibles de cuantificar. Utiliza la metodología empírico analítica y se sirve de la estadística para el análisis de los datos Instrumentos para la recolección de la información Para la recolección de la información, los instrumentos que se utilizaron fueron básicamente, el análisis de contenido y la entrevista en profundidad. Ver Anexo No 1: Instrumentos de Investigación Investigación Bibliográfica La bibliografía que se utilizó en este trabajo de investigación está basada en documentación de libros, manuales y sitios de Internet referentes a los conceptos relacionados a los Sistemas de Información Geográfica, Modelos AM/FM, 10

27 Sistemas de Administración de Interrupciones (OMS) y conceptos relacionados con las redes de distribución Investigación de campo Se realizó una entrevista en profundidad a los Ingenieros del Área de Sistemas para la Operación del Centro Control de Energía, al Jefe e ingenieros de la Sección Control de Distribución, Jefe y Técnicos de la Sección de Averías, a el Jefe de Sección Sistema de Información Geográfica-Eléctrica (SIGEL), el Jefe de la Sección 800-Energía del Departamento de Consumidores y a el Gerente del Proyecto PROCOM de la Dirección Comercial Fuentes de Información Para la realización de la presente investigación se utilizaron fuentes de información primaria y secundaria. Primaria: En este estudio se aplicarán entrevistas de profundidad, estas entrevistas se realizaran a diferentes personas vinculadas en el proceso de administración de Interrupciones como lo son el Centro Control de Energía, Sección Control de Distribución, Sección de Averías y otras Dependencias que serán indispensables para llevar a cabo el proceso de integración e implementación como la Sección de Sistema de Información Geográfica-Eléctrica (SIGEL), Dirección de Tecnologías de Información y la Dirección Comercial. Además de otras personas que durante el proceso de recolección de la información se consideró importante su aporte para ampliar aspectos específicos de los datos obtenidos. Secundaria: Se utilizará información estadística recopilada por los funcionarios de las Dependencias de Averías, Centro Control de Energía, Sección Control de Distribución. Además, se consultarán documentos relacionados con el tema y con la institución dueña del estudio. 11

28 1.7 Limitantes de investigación. 1. No existe en Costa Rica actualmente implementaciones basadas en Sistemas de Administración de Interrupciones utilizando plataformas de Sistemas de Información Geográfica y Modelos AM/FM, por lo que la investigación se basó en la documentación existente sobre implementaciones internacionales y el conocimiento adquirido por profesionales que conocen sobre temas relacionados. 2. El no contar con una base de datos poblada que contenga a los clientes asociados con cada uno de los circuitos de distribución eléctrica, permite únicamente calcular y evaluar índices de calidad a nivel de circuito primario (subestaciones, líneas y equipos de protección), realizando un cálculo de los posibles clientes que pueden estar recibiendo el servicio por un determinado alimentador o sección. Esto incide en los resultados obtenidos debido a que son datos estimados. Estos son datos importantes dentro del diagnóstico y análisis de resultados que servirán como parámetros a la hora de realizar la propuesta. 3. Debido a la falta de una cultura de calidad en la empresa que facilite a las dependencias documentar y actualizar sus actividades mediante procedimientos, la información recopilada para el diagnóstico de la situación actual y la propuesta podría verse influenciada por declaraciones efectuadas del personal involucrado, siendo inevitable la subjetividad y la posibilidad de ocultar información por parte de los usuarios. 12

29 CAPITULO II MARCO TEÓRICO 13

30 CAPITULO II MARCO TEÓRICO 2.1 Sistemas de Información Geográfica Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) Los Sistemas de Información Geográfica son herramientas para el almacenamiento, recuperación, manipulación, análisis y despliegue de datos referenciados geográficamente. Pueden almacenar y manipular información de tipo físico, biológico, cultural, demográfico y económico, están considerados métodos valiosos dentro de las ciencias de la ingeniería y la planificación. Los SIG suministran herramientas poderosas para manejar aspectos geográficos y ambientales. En la figura 1 se observa que los SIG permiten almacenar información de una región determinada como un grupo de mapas y cada uno despliega información específica de una característica de la región. Cada mapa es referido como una capa o nivel y los niveles han sido cuidadosamente sobrepuestos, de manera que cada elemento se encuentre precisamente ubicado en su correspondiente localización dentro de todos los mapas. La capa inferior de este diagrama es la más importante debido a que representa la cuadrícula del sistema de coordenadas utilizado, el cual está definido para todos los mapas. 14

31 Figura 2.1: Facilidad de manejo de información por medio de mapas sobrepuestos. Fuente: Departamento de Geografía de la Universidad de Texas. Una vez que los mapas han sido ubicados dentro de un sistema de coordenadas común, toda la información desplegada sobre las diferentes capas puede ser comparada y analizada simultáneamente. No todos los análisis requieren el uso de todas las capas de los mapas simultáneamente, en algunos casos, el usuario efectuará una selección de la información considerando relaciones entre las distintas capas. 15

32 2.1.2 Elementos que conforman un SIG Un Sistema de Información Geográfica es la combinación de personas especializadas, datos espaciales y descriptivos, métodos analíticos y procedimientos, el software y hardware de la computadora; todos organizados para automatizar, manejar, y entregar la información con la presentación geográfica. Figura 2.2: Elementos que conforman un SIG. Fuente: Modeling Our World; Michael Zeiler. 1. Personas que diseñan y utilizan SIG Cuando se diseña un modelo de datos, construye una aplicación de software, o se escribe la documentación para usuario, es importante estar claros con el tipo de usuario al que se dirigirá su trabajo. Éstos son los papeles primarios que juegan las personas en un SIG: 16

33 a. Un usuario de mapas es el consumidor final de un SIG. Esta persona mira los mapas creados para un propósito general o específico. Todos los miembros del público son usuarios del mapa. b. Un diseñador de mapas utiliza capas del mapa de varias fuentes y agrega datos para hacer un mapa que se le ha encargado. c. Un editor de mapas imprime mapas. Esta persona se dedica a la calidad que se le puede brindar a los mapas. d. Un analista soluciona problemas geográficos, tales como dispersión química, encontrar la mejor ruta, y localización de un sitio determinado. e. Un diseñador de datos incluye datos geográficos con varias técnicas, corrigiendo, convirtiendo, y creando acceso a los datos. f. Un administrador de la base de datos maneja las bases de datos de SIG y se asegura de que el SIG funciona de una manera correcta y eficiente. g. Un diseñador de la base de datos construye modelos lógicos e implementa diseños físicos de la base de datos. h. Un desarrollador modifica el software de un SIG para requisitos particulares, esto con el fin de responder a las necesidades específicas de una industria. 2. Fuentes de datos para el SIG Un SIG procesa cualquier tipo de dato que contenga un componente espacial. Esta información es muy diversa, puede ser fotografías aéreas o las imágenes 17

34 basadas en los satélites, una colección de contornos de terrenos, mapas digitales del ambiente, expedientes legales de propietarios de terrenos, etc. Los datos geográficos pueden residir también en algún lugar inesperado, cualquier compañía que guarde una base de datos de sus clientes que tenga datos geográficos. Un SIG puede calcular la localización de cualquier lugar en la tierra desde una dirección postal. Figura 2.3: Fuentes de datos para el SIG. Fuente: Modeling Our World; Michael Zeiler 3. Procedimientos y análisis Los especialistas que operan un SIG, desarrollan funciones, procedimientos, y toman decisiones. Esta experiencia colectiva es un componente imprescindible en un SIG. Algunos ejemplos de funciones analíticas son: a. La ciencia aplicada en un contexto espacial, tal como la hidrología, la meteorología, o la epidemiología. b. Procedimientos para el aseguramiento de calidad, para asegurarse de que los datos son exactos, constantes, y correctos. 18

35 c. Algoritmos que resuelven consultas espaciales sobre redes lineales, o topología integrada de polígonos. d. El conocimiento aplicado a diseños cartográficos para presentaciones excelentes de los mapas 4. Hardware de computadora Las computadoras vienen en todos los tamaños. Se puede adquirir el software de SIG para casi cualquier tipo de computadora. Con los avances en anchuras de bandas de la red, un servidor de clientes o una arquitectura adecuada es la configuración preferida para establecer una relación entre la empresa y el SIG. El Internet está uniendo computadores en una red global y es una manera importante de tener acceso a los datos. Otra tendencia importante es el aumento en el uso de Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) que permiten localizar a la gente en tiempo real. Figura 2.4: Relación Cliente-Servidor utilizando SIG Fuente: Modeling Our World; Michael Zeiler 19

36 5. Software de un SIG La idea principal sobre los Software de SIG es que es, un sistema para manejar las bases de datos geográficas. Las bases de datos geográficas son implementadas directamente sobre sistemas para manejar relaciones comerciales o relaciones-objetos en una base de datos. La razón de esto es determinar las capacidades del software comercial de la base de datos, que incluyen el respaldo de los datos, la definición de las tablas, el manejo de las transacciones, y las herramientas de la administración del sistema. Un SIG representa una base de datos relacional de modo que pueda almacenar eficientemente los datos geográficos, producir mapas, y realizar tareas analíticas espaciales. Figura 2.5: SIG para manejar bases de datos relacionales Fuente: Modeling Our World; Michael Zeiler Algunas de las funciones que el software de SIG agrega a un sistema de manejo de bases de datos relacionales son: 20

37 a. Capacidad de almacenar las formas geométricas de elementos, directamente en una columna de la base de datos. b. Para definir capas del mapa sobre datos y para especificar métodos de dibujo; éstos pueden ser dibujados con base en los valores de los atributos. c. Infraestructura para apoyar el diseño de mapas simples y sofisticados. Se simplifican muchas tareas comunes del mapa. d. La creación y almacenaje de las relaciones topológicas que existen entre elementos, tales como conectividad de la red y topología integrada del polígono. e. Índice espacial que atraviesa dos dimensiones para la recuperación rápida de características geográficas. f. Sistemas de operadores, para determinar relaciones geográficas tales como proximidad, adyacencia, recubrimiento, y comparación espacial. g. Herramientas para apoyar consultas espaciales tales como trazo de las redes y análisis de polígonos sobrepuestos. h. Sistemas de flujo de trabajo, que permiten editar datos geográficos por muchos usuarios y manejar versiones de trabajo Modelos utilizados para la representación de los datos Con un GIS, se puede modelar los datos de tres maneras básicas: como una representación de elementos discretas en formato del vector, como una grilla de celdas para modelar la realidad de los datos, o como un sistema de puntos triangulados que modelan una superficie. 21

38 1. Modelamiento con datos vector El formato vectorial representa elementos como puntos, líneas, y polígonos y se aplica de una manera más eficiente cuando se trabaja con objetos discretos que contienen formas y límites definidos. Los elementos tienen una forma y una posición exacta, cualidades y metadatos y un comportamiento útil. Figura 2.6: Formato vectorial, representación discreta de la realidad Fuente: Modeling Our World; Michael Zeiler 22

39 2. Modelamiento con datos raster Los datos raster representan imágenes o datos continuos. Cada celda (o pixel) en un raster es una cantidad medida. La fuente más común para un conjunto de datos raster es una imagen basada en los satélites o una fotografía aérea. Un conjunto de datos raster puede también ser una fotografía de un elemento, tal como un edificio. Figura 2.7: Formato raster, uso de celdas para modelar la realidad Fuente: Modeling Our World; Michael Zeiler Los datos raster sobresalen en almacenar y trabajar con datos continuos, tales como elevación, recursos hídricos, concentración de la contaminación, y el nivel del ruido de ambiente. 3. Modelamiento con datos triangulares El modelar con datos triangulares es una manera útil y eficiente de capturar la superficie de la tierra. Los datos triangulares son particularmente útiles para modelar líneas divisorias de aguas, visibilidad, límites, aspectos, cantos y ríos, y volúmenes. Los datos triangulares pueden modelar puntos, líneas, y polígonos. La triangulación se hace de muchos puntos totales, cada uno con un X, Y, Z definido. 23

40 Las líneas curvas representan corrientes, cantos, y otras discontinuidades lineares. Las áreas de exclusión representan polígonos con la misma elevación, tal como lagos o límites de un proyecto. Los contornos de los mapas se pueden generar a partir de datos triangulares, usando interpolación linear o un algoritmo diseñado para esta aplicación. Figura 2.8: Formato triangular Fuente: Modeling Our World; Michael Zeiler Modelando elementos discretos Los elementos geográficos están situados en o cerca de la superficie de la tierra. Estos elementos pueden ser naturales (ríos, vegetación), pueden ser construcciones (caminos, tuberías, edificios), y pueden ser subdivisiones de la tierra (condados, parcelas, divisiones políticas). Los mapas modelan el mundo por medio de puntos, líneas, y polígonos: a. Los Puntos representan los elementos geográficos demasiado pequeños como para ser representados por medio de líneas o áreas. b. Las Líneas representan elementos geográficos demasiado angostos como para ser representados por medio de áreas. 24

41 c. Los Polígonos representan elementos geográficos continuos importantes por medio de áreas. 1. Conjunto de datos para los elementos En estos conjuntos de datos, cada sitio se registra como una coordenada simple de X, Y. Los puntos se registran como una sola coordenada. Las líneas se registran como una serie de coordenadas de X, Y. Los polígonos se registran como una serie de coordenadas X, Y para representar segmentos de línea que conforman un área determinada. Figura 2.9: Representación de elementos por medio de coordenadas Fuente: Modeling Our World; Michael Zeiler a. Elementos puntuales: Los puntos representan elementos geográficos que no tienen ninguna área o longitud, o los elementos que son demasiado pequeños para que sus límites sean evidentes en una determinada escala del mapa. Figura 2.10: Elementos puntuales Fuente: Modeling Our World; Michael Zeiler 25

42 b. Elementos lineales: Las líneas representan los objetos que tienen longitud pero que no tienen ninguna área, o los elementos con formas muy angostas para ser representados por medio de áreas en una determinada escala del mapa. Figura 2.11: Elementos lineales Fuente: Modeling Our World; Michael Zeiler c. Elementos poligonales: Los polígonos se utilizan para representar áreas tales como estados, condados, zonas de un censo, territorios para realizar ventas, zonas destinadas para un tipo de suelo y parcelas. Los polígonos incluyen áreas que resuelven una necesidad de un usuario específico con características comunes para los objetos que se quieren representar. Figura 2.12: Elementos poligonales Fuente: Modeling Our World; Michael Zeiler 26

43 2. Cómo los mapas transportan la información descriptiva? Los mapas representan información descriptiva acerca de elementos geográficos, utilizando símbolos y etiquetas. A continuación se describen algunas maneras de cómo los mapas representan las características sobre los elementos geográficos que representan: Las carreteras se dibujan con varias anchuras, patrones, y colores para representar diversos tipos u otras características. Las corrientes y diferentes tipos de aguas se dibujan típicamente en azul. Los símbolos importantes denotan características específicas tales como ferrocarriles y aeropuertos. Las calles de las ciudades se etiquetan con nombres y a menudo con base en la dirección. Los edificios importantes se etiquetan con sus nombres o funciones. 3. Elementos, redes y topología Los elementos pueden tener tres papeles básicos, estos pueden ser: simples, parte de una red y topológicos. a. Elementos simples: Los elementos pueden ser simples, sin conexiones explícitas o tener asociaciones topológicas con otros elementos. Figura 2.13: Elementos simples Fuente: Modeling Our World; Michael Zeiler 27

44 b. Elementos de una red: Los elementos pueden estar conectados por medio de una red. Una red contiene bordes que tienen nodos en sus puntos finales. Un nodo se puede conectar con uno o mucho bordes. Esta unión de bordes y nodos se le llama red geométrica. Figura 2.14: Elementos de una red Fuente: Modeling Our World; Michael Zeiler c. Bordes conectados en una topología: Los elementos que contienen topología pueden ser derivados y corregidos. En un software de un SIG, se puede especificar un conjunto de elementos y crear una topología plana, que es un conjunto de elementos topológicos: nodos, bordes, y caras. Cuando se edita un nodo, los bordes conectados ajustan su conectividad. Cuando se corrige un borde, se modifica la forma de dos caras inmediatamente. Figura 2.15: Bordes conectados en una topología Fuente: Modeling Our World; Michael Zeiler 28

45 4. Elementos y Cartografía Los elementos son objetos geográficos en el contexto de un mapa. Los mapas tienen una escala, que determina la forma y el tamaño de los elementos: puntos, líneas, o polígonos. Los edificios se pueden dibujar como polígonos a una escala grande y como puntos a una escala pequeña. Un sistema de corrientes de agua con una escala grande tendrá muchos puntos que representan las formas y ramas de menor importancia. En una escala pequeña, se filtra el detalle de la línea y se quitan las corrientes de menor importancia. Si se necesita cambiar la forma y tamaño de los elementos variando las escalas, se puede instalar una base de datos donde los elementos se relacionan con otro tipo de atributos o características. Cuando se dibuja en un mapa, la escala determina cual conjunto de elementos es dibujado. Figura 2.16: Tipos de escalas Fuente: Modeling Our World; Michael Zeiler 29