Gestión de Portadores Energéticos en la UCI Energy Management System in UCI

Serie Científica de la Universidad de las Ciencias Informáticas http://publicaciones.uci.cu/index.php/sc seriecientifica@uci.cu No. 5, Vol. 4, Año: 2011 ISSN: RNPS: Tipo de artículo: Artículo original Temática: Ingeniería de software Recibido: 05/10/2011 Aceptado: 19/05/2011 Publicado: 31/05/2011 Gestión de Portadores Energéticos en la UCI Energy Management System in UCI Adilén Sánchez Ramírez 1*, José Alejandro García Calderón 2, Wilson Alba Cal 3 1 Departamento Prueba de software. Universidad de las Ciencias Informáticas, Carretera a San Antonio de los Baños, km 2 ½, Torrens, Boyeros, La Habana, CP. 19370. 2 Cenia. Departamento Universidad digital. Universidad de las Ciencias Informáticas, Carretera a San Antonio de los Baños, km 2 ½, Torrens, Boyeros, La Habana, CP. 19370. 3 Isec. Departamento Tecnologías para la atención ciudadana. Universidad de las Ciencias Informáticas, Carretera a San Antonio de los Baños, km 2 ½, Torrens, Boyeros, La Habana, CP. 19370. asanchezr@uci.cu Resumen La gestión energética constituye en la actualidad una prioridad para aquellas instituciones con un alto compromiso productivo y social. Para la Universidad de las Ciencias Informáticas, como parte del programa de informatización de la ciudad digital, esto también constituye uno de sus objetivos fundamentales. Con este fin se propone implementar un sistema que gestione, de manera integrada, toda la información referente a los portadores energéticos que se consumen en la universidad entre los que se encuentran el gas licuado, el combustible, la electricidad y el agua. Se describe en este documento la propuesta de solución que cumplirá con este objetivo; las líneas, subsistemas o módulos por los cuales estará conformado; así como las funcionalidades que existirán dentro de dichos módulos. También se proponen el lenguaje, las tecnologías y las herramientas a utilizar para la construcción del mismo. Palabras clave: Ciudad digital, consumidores, energía, gestión energética, programa de informatización. Abstract Energy management is nowadays a priority for institutions with a high productive and social commitment. For the University of Informatics Sciences, as part of the computerization program of the digital city, this is one of its fundamental objectives. To this end it proposes to implement a system to manage in an integrated mode, all

information concerning energy carriers consumed in university among those like liquefied petroleum gas, fuel, electricity and water. This document describes the proposal of solution that will accomplish this objective, the lines, subsystems or modules which will be made, as well as the functions that exist within those modules. Also proposed the language, technologies and tools to use for it construction. Keywords: Computerization program, consumers, energy, energy management, digital city. 1. Introducción La gestión energética se ha convertido en una pieza clave para que una organización, independientemente de su naturaleza o tamaño, pueda alcanzar niveles deseables de eficiencia y ahorro de energía; de compromiso con el medio ambiente y con la sociedad; así como de mejora de la competitividad en sus procesos productivos. La Universidad de las Ciencias Informáticas (UCI), como una universidad productiva inmersa en múltiples proyectos de desarrollo de software, tiene entre sus principales objetivos el ahorro de energía de recursos tales como agua, combustible, gas licuado y electricidad. Uno de los pasos necesarios para lograr este objetivo lo constituye crear un Sistema Automatizado para la Gestión de los Portadores Energéticos en la UCI. La creación de este sistema se debe a la: Ausencia de un mecanismo de control y seguimiento de la gestión energética en la organización que permita la persistencia e integridad de los datos que se guarden sobre los diferentes portadores energéticos antes mencionados y brinde reportes, sobre el comportamiento de los mismos, a los directivos y la comunidad universitaria en general. Todo esto trae consigo que se haga difícil realizar los análisis de consumo entre las diferentes áreas implicadas, se dificulte identificar los mayores consumidores y por tanto las estimaciones de los planes de consumos no se realicen basándose en el comportamiento real de los indicadores. No es posible realizar análisis de tendencias que permitan establecer las estrategias y políticas oportunas encaminadas a la disminución del consumo de energía de dichos portadores en un futuro. Además ocasiona que exista desconocimiento por parte de los habitantes de la UCI de como se está comportando el consumo de los portadores energéticos y como las medidas de ahorro han ido surtiendo efecto. Estos problemas provocan que existan despilfarros en el uso de algunos de los recursos antes mencionados debido al ineficiente control de los mismos con las consecuentes pérdidas monetarias a la universidad. También ocasionan atrasos y lentitud en los reportes y estimaciones, imposibilitando la correcta toma de decisiones. Para resolver la situación problémica antes descrita se define como objetivo general: desarrollar un sistema informático que gestione la información de los portadores energéticos que se consumen en la UCI.

2. Desarrollo La energía puede ser interpretada como una magnitud que «caracteriza la capacidad de los sistemas para cambiar sus propiedades o las propiedades de otros sistemas». Mientras mayores sean los cambios, mayor será la energía puesta en juego. (Altshuler, y otros, 2010) Cuando un sistema, al interactuar con otros, entrega parte de su energía a través del calentamiento, la radiación o la realización de trabajo, se dice que está actuando como una fuente de energía. (Arrastía, 2009) Cuando se refiere a la energía solar, la eólica, la nuclear, la eléctrica, la biológica, etc., no se está en presencia de nuevas formas de energía. En estos casos se hace referencia a los procesos a partir de los cuales se dispone de energía útil o de los elementos que participan en dichos procesos. Por ejemplo, cuando se emplea el término energía eólica lo que se indica es el nombre del elemento del cual procede la energía, que en última instancia se presenta en forma de energía cinética. Por eso lo correcto es decir que tanto la energía eólica como la eléctrica o la biomasa son fuentes de energía o portadores energéticos. Algunos portadores energéticos que ofrece la naturaleza son: el carbón mineral, el petróleo crudo, el agua y la biomasa. Otros que ya han sido producidos o transformados por el hombre, para su desarrollo socio económico lo constituyen: la gasolina, el gas licuado y la electricidad. (Arrastía, 2009) Descripción de la solución propuesta. El Sistema de Gestión de Portadores Energéticos estará conformado por siete módulos fundamentales los cuales son: Energía Eléctrica, Combustible, Gas Licuado, Agua, Incidencias, Administración-Seguridad y Reportes Generales. Módulo Administración Seguridad Este módulo es fundamental en el sistema ya que es el encargado de toda la administración, configuración y seguridad de los demás módulos que lo conforman. A este módulo solo podrán acceder los usuarios que tengan el rol de administradores. Cuando un administrador accede a la aplicación, esta le presentará un grupo de opciones para la gestión de la seguridad; la gestión de los usuarios con la asignación de roles a los mismos así como las funcionalidades a las que tendrá acceso cada uno de acuerdo a su rol. También permitirá la gestión de otras configuraciones dentro del sistema. Para esto se definen las siguientes funcionalidades: Autenticar Usuario Permite la autenticación de los usuarios para acceder al sistema. El usuario ingresa sus credenciales, se verifica si los datos introducidos son correctos, se le asignan los permisos y las funcionalidades correspondientes a su rol, definiéndole así el nivel de acceso dentro del sistema. Esta funcionalidad estará presente en todo el sistema permitiendo el acceso de cada usuario al módulo que le corresponda de acuerdo a su rol, definiendo así su nivel de acceso al mismo. Gestionar Usuarios

Gestiona los datos de los usuarios que tendrán acceso al sistema. Permitirá mostrar el listado de los usuarios registrados, activar o desactivar un usuario específico, modificar la información archivada de estos, asociarle un rol, así como eliminar un usuario una vez seleccionado. Gestionar Roles Gestiona los datos de los roles que existirán dentro del sistema. Permitirá mostrar el listado de los roles registrados, activar o desactivar un rol específico, modificar la información archivada de estos, asociarle las funcionalidades a las que tendrá acceso dentro de cada módulo, así como eliminar un rol una vez seleccionado. Gestionar Configuraciones Este proceso permitirá entre otras funcionalidades enviar correos sobre informaciones determinadas a aquellas personas que se definan. Activar y/o desactivar determinadas funcionalidades o reportes. Enviar inquietudes y sugerencias sobre el sistema. Módulo Energía Eléctrica Es el encargado del registro y cálculo del consumo de energía eléctrica en la universidad teniendo en cuenta los diferentes tipos de consumidores existentes: los de lectura mensual, los normales, los principales o generales y los automáticos. Estos últimos están siendo leídos constantemente por un SCADA el cual cada un minuto aproximadamente almacena sus registros en una base de datos local. SCADA son las siglas en inglés de Supervisory Control And Data Adquisiton (Control Supervisor y Adquisición de Dato). Es un sistema basado en computadora que permite supervisar y controlar variables de proceso a distancia, proporcionando comunicación con los dispositivos de campo (controladores autónomos) y controlando el proceso de forma automática por medio de un software especializado. Este sistema es desarrollado por un proyecto productivo de la Facultad 5. Dicho proyecto en colaboración con el Centro de Informatización brinda estos datos de los consumidores de la UCI que son supervisados por ellos mediante dichos dispositivos. Dentro de este módulo se definen las siguientes funcionalidades agrupadas por procesos: Gestionar consumidores Permite añadir, modificar o eliminar un consumidor. Un consumidor es aquella entidad que consume energía eléctrica, de la cual se van a guardar las lecturas pertinentes para el cálculo del consumo. Los consumidores pueden ser mensuales (se leen una sola vez al mes), normales (se leen diariamente), automáticos (las lecturas se guardan automáticamente mediante un SCADA) y generales (la lectura de estos constituye el total de varios consumidores). Gestionar plan Permite definir el plan de consumo a los consumidores definidos teniendo en cuenta el tipo de lectura que posee, si son de lectura mensual solo se le almacena el plan para el mes, en cualquier otro caso se le define un plan para cada día, este proceso se podrá realizar de forma manual o de forma automática teniendo en cuenta algunos factores como son: temperatura, decremento o incremento de equipamiento electrónico en la universidad, comportamiento del curso escolar de acuerdo a la fecha, también datos históricos y fórmulas existentes de planificación.

El cálculo de la planificación de forma automática se hará realizando un promedio de los datos históricos dándole más importancia o peso a los datos de las fechas más recientes. Este peso se da en un porciento del total. A los factores que influyen en el consumo tanto para aumentarlo como para disminuirlo también se le dará un peso y se evidenciará si ellos influyen en la etapa a estimar o no, lo cual cambiará el total según la influencia de estos. Gestionar lectura Permite añadir y/o modificar a un consumidor las lecturas correspondientes, que constituyen el acumulado del consumo de energía eléctrica hasta el momento en que se realice la misma. Teniendo en cuenta el tipo de consumidor esta se realiza de la siguiente forma: para los de lectura mensual y normales solo se almacena la lectura de energía activa (Kwh), para los generales se registrará la energía activa en tres horarios: pico, día y madrugada, la energía reactiva (Kvarh) y la demanda máxima (Fp); por último los de lectura automática, obtenidas por un SCADA, almacenarán los mismos valores de los consumidores generales cada vez que se realiza la lectura la cual ocurre con frecuencia de un minuto aproximadamente. Gestionar consumo Permite calcular y visualizar el consumo real de cada consumidor de acuerdo al tipo de este. Además permite corregir este cálculo en un momento dado pues el cálculo se realizará de forma automática y puede tener algún error. Módulo Gas Licuado Es el encargado de registrar todo lo referente a los procesos del gas, teniendo en cuenta que es un servicio que se brinda a los profesores internos de la comunidad universitaria. Permitirá realizar la solicitud del servicio de gas además de una serie de operaciones que facilitarán la interacción de la UCI con la empresa cubana del petróleo (CUPET). Permitirá mostrar además varios reportes sobre cantidad existente y consumo del recurso. Las funcionalidades que lo integran son las siguientes: Gestionar solicitudes Permite realizar la solicitud del servicio a través del sistema, luego da la opción de procesar dichas reservaciones, para efectuar los pedidos teniendo en cuenta la demanda del combustible. Gestionar operaciones Permite almacenar datos de valor para la dirección de servicios generales de la UCI que es la encargada de los trámites con CUPET, empresa cubana que le brinda el servicio a la universidad. Se almacena la siguiente información de los cilindros de gas: cilindros que salen llenos, entran vacíos, montados, llenos en el almacén, para inversiones, traídos de CUPET, recogidos por CUPET, para inversiones, serviciados por CUPET, y el tipo, este último puede ser de 45 kg o de 10 kg. Gestionar lectura Permite almacenar la lectura realizada a las instalaciones que poseen este servicio a granel, facilitando así la planificación del mismo en los meses posteriores. Para cada instalación se muestran los cilindros que posee y se guarda de cada uno de ellos los datos de la lectura correspondientes.

Gestionar modelo de la solicitud del gas a CUPET Permite generar de forma automática, partiendo de los datos necesarios previamente introducidos en un formulario, el modelo debidamente lleno y listo para realizar las solicitudes del combustible a CUPET. Además permitirá enviarlo por correo electrónico y/o imprimirlo en caso de que sea necesario. Gestionar Locales Permite añadir, modificar o eliminar los locales que dispondrán del servicio. Los locales pueden ser apartamentos, apartamentos con niños o instalaciones. Gestionar cilindros Permite añadir, modificar o eliminar los cilindros. Además permitirá asociar estos a las diferentes instalaciones. Módulo Combustible Es el encargado de registrar todo la información del combustible en la universidad. Los procesos que en el mismo se integran van desde la creación de los entes consumidores del combustible hasta la determinación de planes, solicitudes y asignaciones del mismo, permitiendo así un mejor control de este vital recurso que tan costoso resulta para el país. El subsistema está compuesto por los siguientes módulos: Transporte En este submódulo se llevan a cabo todos los procesos que se desarrollan en el departamento de transporte, relacionados tanto, con los datos de los vehículos existentes en la universidad como son: chapa, marca, modelo, índice de consumo, tipo de carro, clasificación; como los datos de los choferes, certificados técnicos, solicitudes de combustible y tipos de equipos. También se abarcan las asignaciones de: propietario a equipo, actividad a carro, combustible a equipo (pesado, ligero), combustible a ruta y combustible a extra. Energía En este submódulo se llevan a cabo todos los procesos desarrollados en el departamento de energía, siendo este el encargado de gestionar la solicitud y entrega de combustible a la universidad, en lo cual intervienen una serie de modelos como son: plan de combustible, modelos CDA_001 y CDA_002, redistribución de Cupet. Dichos modelos son de vital importancia en la administración de los valores de consumo de combustible dentro del centro. Cajero Central En este submódulo se llevan a cabo todos los procesos desarrollados en el departamento de cajero central, los cuales tienen el propósito de administrar las tarjetas de combustible, así como los datos de cada una de ellas, ya sean las otorgadas a transporte o a grupos electrógenos; realizándose también asignaciones de combustible, liquidaciones y entregas de tarjetas. Mantenimiento Este submódulo comprende todos los procesos desarrollados en el área de mantenimiento de grupos electrógenos dentro de la universidad, para lo cual es necesario registrar todos los datos a cada uno de ellos, su ubicación y un

historial individual que contiene el estado en que se encuentran; si fueron activados o puestos en mantenimiento etcétera. Módulo Agua Permite la gestión de todas las informaciones referentes al bombeo y consumo del agua en la universidad. Está integrado por los siguientes procesos y funcionalidades: Gestionar consumidores Permite añadir, modificar o eliminar un consumidor. Un consumidor es aquella entidad que registra el consumo del agua, de la cual se van a guardar las lecturas pertinentes para el cálculo del consumo. Gestionar lectura Permite añadir y/o modificar las lecturas a los consumidores. Gestionar consumo Permite calcular y visualizar el consumo real de cada consumidor de acuerdo al tipo de este. Además permite corregir este cálculo en un momento dado pues el cálculo se realizará de forma automática y puede tener algún error. Gestionar roturas Permite reportar cualquier rotura sobre los sistemas del agua. Módulo Incidencias Permite gestionar las incidencias o incumplimientos que sobre el Programa de Ahorro de Energía tienen lugar en la UCI. Gestionar incidencia Permite adicionar al sistema todas las incidencias o indisciplinas que están contempladas en el reglamento de ahorro energético, así como modificarlas o eliminarlas. Esas incidencias pueden ser: uso indebido de aires acondicionados, uso irracional de las computadoras, uso irracional de la TV, despilfarro o salideros de agua, mal uso de equipos de refrigeración, uso de medios eléctricos no autorizados, mal uso del ventilador, laborar en horario pico sin autorización, entre otras. Gestionar categorías de incidencia Permite adicionar al sistema todas las categorías de incidencias o indisciplinas que están contempladas en el reglamento de ahorro energético, así como modificarlas y/o eliminarlas. Estas categorías indican el nivel de gravedad de las indisciplinas, a partir de estas están determinadas las medidas disciplinarias que se tomarán con los implicados en sus áreas. Gestionar Auditores Permite adicionar y modificar los datos de todas las personas que son auditores así como activarlos o desactivarlos dentro del sistema. Gestionar modelos de inspección diaria

Permite añadir, modificar y/o eliminar un modelo de inspección diaria. Permite además exportarlo a los formatos excel y/o pdf, así como también imprimir el mismo y/o mandar una copia por correo a los implicados que se decida. Gestionar cortes eléctricos. Permite adicionar al sistema todos los cortes eléctricos así como modificar o eliminar los datos de estos. Los cortes eléctricos constituyen una medida disciplinaria llevada a cabo a los incumplidores de acuerdo a la categoría de la incidencia en que estos han incurrido. (Gil, 2009) Generar cortes eléctricos Permite generar un corte eléctrico de acuerdo a los datos previamente insertados de los modelos de inspección diaria, según el tipo de incidencia y la categoría de esta. Si la incidencia es de categoría 1 genera un corte eléctrico automáticamente, si es de categoría 2 hay que verificar si en el periodo de 3 meses tiene en ese mismo lugar otra indisciplina de esta categoría y se genera entonces el corte eléctrico. Generar reportes. Permite mostrar información seleccionada sobre los datos que se gestionan en el módulo. Entre estas pueden estar: o Cantidad de cortes eléctricos que se realizaron en un área y fecha determinada. o Modelos de inspección diaria que se crearon en un área y fecha determinada. o Cantidad de incumplimientos por estudiantes y/ trabajadores de un área y fecha determinada. Módulo Reportes Generales Este módulo es muy importante en el sistema ya que permitirá mostrar disímiles reportes, gráficas y estadísticas sobre la información específica que se gestiona en cada uno de los módulos antes descritos. Lenguajes, tecnologías y herramientas El sistema será desarrollado sobre la arquitectura de software que definió el Centro de Informatización Universitaria (CENIA), utilizando las tecnologías y herramientas establecidas por el mismo. Estas son: o Lenguaje de programación: PHP 5.1 o superior (The PHP Group, 2010) o El marco de trabajo base de desarrollo que se utilizará es: CodeIgniter 1.7.2 (EllisLab, Inc., 2010) o Como Entorno de Desarrollo Integrado (IDE) se empleará NetBeans 6.7. 1 o Como servidor Web se explotará Apache 2.2.2. o El sistema gestor de bases de datos será PostgreSQL 8.4.1. o El diseño UML y de la base de datos se realizará con Visual Paradigm 3.0. o El sistema operativo a utilizar en el entorno de desarrollo será: GNU Linux. o El repositorio principal, el entorno de prueba y el servidor de base de datos estarán montados sobre el sistema operativo Ubuntu Server 9.04 o superior. o Todo esto desarrollado mediante la metodología ágil de desarrollo de software Scrum XP (SXP) (Peñalver, 2008)

Resultados esperados, impacto social. Este sistema permitirá que: Todos los datos de los portadores energéticos que se consumen en la UCI estén ubicados en un mismo lugar, lo cual facilitará el consultarlos para mostrarlos a los usuarios. Permitirá la persistencia e integridad de los datos que en este se gestionen. A partir del análisis a estos datos históricos se podrán hacer estimaciones de los planes de consumo con mucha mayor exactitud, así como comparaciones de consumo de diferentes fechas entre otros análisis todos los cuales contribuirán a la toma de decisiones por parte de la dirección de la universidad. De esta forma se podrán identificar los mayores consumidores con lo cual se podrá tomar medidas mas rápidamente. Será posible realizar análisis de tendencias que permitan establecer las estrategias y políticas oportunas encaminadas a la disminución del consumo de los portadores energéticos en un futuro. Los habitantes de la UCI tendrán conocimiento de como se está comportando el consumo de los portadores energéticos y como las medidas de ahorro han ido surtiendo efecto. Todas estas ventajas permitirán disminuir paulatinamente la existencia de despilfarros en el consumo de los portadores energéticos en la UCI. 3. Conclusiones La implantación y uso de este sistema permitirá que se gestione de una forma rápida, segura y eficaz toda la información referente al consumo de los recursos agua, combustible, gas licuado y electricidad en la UCI. De esta forma la dirección de la universidad podrá, de una forma más fácil y rápida, tomar decisiones en cuanto al uso que se le da a los recursos energéticos en el centro, lo cual contribuirá al ahorro energético que persigue el país y por consiguiente la UCI. Referencias - ALTSHULER, JOSÉ y otros. Tabloide del curso energía y cambio climático. La Habana, Grupo de Edición Editorial Academia, 2010. - ARRASTÍA ÁVILA, MARIO ALBERTO. Alfabetización energética. Periódico Juventud Rebelde. 21 de mayo, 2009. - CUBA ENERGÍA. Consultado: 2010. Disponible en: http://www.cubaenergia.cu/index.php - ELLISLAB, INC. CodeIgniter User Guide V1.7.2, Consultado: 2010. Disponible en: http://codeigniter.com/user_guide/ - GIL MORREL, MELCHOR, Resolución 327-09. Reglamento del Consejo Energético. 24 de diciembre, 2009, UCI, Ciudad de La Habana.

- PEÑALVER, ROMERO, GLADYS MARSI. Metodología ágil para proyectos de software libre. Junio, 2008, UCI, La Habana. - PORTAL CUBANO DE LA ENERGÍA. Consultado: 2010. Disponible en: http://www.energia.inf.cu/ - THE PHP GROUP. Manual de PHP, Consultado: 2010. Disponible en: http://www.php.net/manual/es/index.php