Innovación Tecnológica: Redes Inteligentes y predicción de rayos

Horacio Torres-Sánchez

Profesor Titular, Especial y Emérito UN

No es posible separar la investigación de la innovación

tecnológica.

La innovación tecnológica es el resultado lógico de un proceso de

apropiación, construcción y generación de conocimiento:

Proceso del conocimiento Tomar para sí, Tomar para sí, entender, advertir, entender, advertir, saber, percibir un saber, percibir un objeto como distintoobjeto como distinto

Solución de Solución de problemas problemas pertinentes pertinentes del entorno.del entorno.Identificar,Identificar,Analizar,Analizar,EjecutarEjecutar..

Investigación Investigación InterdisciplinarInterdisciplinaren torno a un en torno a un problema particularproblema particularpara la búsqueda para la búsqueda de solucionesde soluciones

ResultadosResultadosVisibles,Visibles,Comunicables,Comunicables,Contrastables,Contrastables,Validez socialValidez social

La problemática: Actividad de rayos

Sobre la tierra se presentan 100 rayos Sobre la tierra se presentan 100 rayos Cada segundoCada segundo

Los parámetros del rayo varían espacialLos parámetros del rayo varían espacialy temporalmente (H. Torres, 2002)y temporalmente (H. Torres, 2002)

La humanidad es cada día más dependiente de los sistemas eléctricos de potencia, dispositivos electrónicos y redes de comunicación, cuya continua expansión requiere mayor robustez, mejor confiabilidad y calidad y un mayor control.

Los fenómenos naturales afectan continuamente la confiabilidad y disponibilidad de los sistemas, donde el rayo es una de las principales causas.

La innovación tecnológica para predecir rayos se basa en el desarrollo de algoritmos matemáticos y métodos físicos para pronosticar, con una eficiencia superior a 90% y con mas de 20 minutos de antelación, la actividad de rayos dentro de una región de interés definida, la producción de alertas tempranas para mitigar los efectos nocivos de los rayos.

La metodología aplicada con éxito en Colombia se basa en información proporcionada por los sensores de campo eléctrico.

Para gestionar, almacenar y utilizar eficazmente los datos de predicción de rayos, los sistemas de energía, de comunicaciones y las tecnologías de la información deben ser coordinados como un sistema único e integrado. Es decir, aplicar el concepto de Red Inteligente (Smart Grid)

La interoperabilidad de una red inteligente es la capacidad de las organizaciones en comunicarse de manera efectiva y transferir datos significativos a pesar de que puede estar usando una variedad de diferentes sistemas de información sobre las muy diferentes infraestructuras, a través de diferentes regiones geográficas y culturas.

Métodos de detección de rayos

Medida del campo electrostático (DC)

Medida de los campos electromagnéticos asociados a la descarga (VLF, LF, VHF)

Radar Meteorológico (Reflectividad)

Sistemas satelitales (LIS-NASA, ASIM-ESA)

Medida del campo electrostático

Tiempos de predicción (Lead-time) entre 10 y 30 minutos

Probabilidad de Detección (POD) mayor a 95 %

Rango 20 – 30 km

Campo Electrostático

Medida del campo electrostático

Algoritmos matemáticos de predicción de rayos

Procesamiento de campo electrostático

Detección y seguimiento de celdas de tormentas

Ciclo de vida de la nube de tormenta

Procesamiento de campo eléctrico

Red Colombiana de predicción de rayos

Seguimiento de celdas de tormenta

Casos reales de aplicación

MinasCampos petrolerosAeropuertosRedes de distribución de energíaTorres de comunicaciones

Minas, Colombia

Minas, Colombia

Campos Petroleros, Colombia

Campos Petroleros, Colombia

80.000 81.000 82.000 83.000 84.000 85.000

-3000

-2500

-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

Tiempo (s)

E (

V/m

)

ARRAYANES, 8 DE MARZO DE 2011

58.500 59.000 59.500 60.000 60.500 61.000

-1000

-500

0

500

1000

1500

2000

Tiempo (s)

E (

V/m

)

ARRAYANES, 15 DE FEBRERO DE 2011

17 min

Campos Petroleros, Colombia

Aeropuertos

Aeropuertos

Reflexiones (1/5)

1. Las universidades colombianas mantienen una anacrónica organización por facultades, propias para formar profesionales que hoy por hoy requieren, como se ha comprobado en las últimas décadas, una formación más integral, más allá de una disciplina o profesión.

2. La investigación científica y tecnológica no es propia de ingeniería, medicina, agronomía o de ciencias.

Los grupos de investigación y sus investigaciones han nacido en la estructura de facultad, pero cuando se avanza hacia la generación de nuevo conocimiento, deja de pertenecer a la facultad y se convierte en un trabajo entre varias disciplinas y profesiones.

Reflexiones (2/5)

3. El sistema universitario alemán sirve de referencia. Si bien allí existen las facultades, estas se encargan específicamente de la organización curricular tendientes a formar a nivel de pre o posgrados profesionales específicos.

Pero son los institutos de investigación, autónomos administrativamente en diferentes áreas de investigación, los que entregan sus conocimientos a través de los investigadores quienes hacen la necesaria relación Docencia-Investigación-Apropiación social.

Reflexiones (3/5)

4. Promover espacios autónomos para la investigación multidisciplinaria (Centros, institutos, ciudadelas…) y pasar a modificar las actuales facultades como espacios propios para organizar los currículos académicos de pre y posgrado.

Reflexiones (4/5)

5. Existe una gran oportunidad para la investigación científica y tecnológica en Colombia con la propuesta del Consejo Asesor de Regalías (Acuerdo 029 de 2010) de financiar proyectos de inversión en Ciencia, Tecnología e Innovación (CT+i) con recursos disponibles en el Fondo Nacional de Regalías.

Los “Institutos Caldas de Investigación Interdisciplinaria en CT+i” pueden incluir en su trabajo investigativo a instituciones extra universitarias y también a instituciones económicas e industriales. Además deberán mantener relaciones científicas con otras instituciones dedicadas a la investigación y con investigadores en el extranjero.

Reflexiones (5/5)