SuaternaFandiñoDeisyPaola2020

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Estado del arte de la estructura, elementos y funciones de 
sistemas de generación en el contexto de redes inteligentes, 
industria 4.0, energía y eficiencia energética teniendo en cuenta el 
sistema eléctrico colombiano. 
Generación en redes eléctricas inteligentes 
 
 
 
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE 
CALDAS 
GRUPO DE INVESTIGACIÓN XUÉ 
SEMILLERO DE INVESTIGACIÓN BARIÓN 
 
 
 
 
2020 
 
 
 
 
 
Convenio Interadministrativo 080 de 
2019. Región Administrativa y de 
Planeación Especial RAP-E – 
Universidad Distrital Francisco José de 
Caldas. 
 
Director RAP-E: 
 Doctor Fernando Florez Espinosa 
 
Supervisor Convenio: 
 Ingeniero Jorge Eduardo Aya 
Rodríguez 
Responsable del eje de 
Infraestructura, transporte, logística 
y servicios públicos. 
 
Rector Universidad Distrital Francisco 
José de Caldas: 
 Doctor Ricardo García Álvarez 
Director Idexud: 
 Ingeniero Carlos Yezid Rozo Álvarez 
Equipo Técnico: 
 Alejandro Hurtado Beltrán 
 Alejandra Patarroyo 
 Miguel Ángel Ocaciones 
 Felipe Cruz Espitia 
 Juan David Salinas 
 Luis Antonio Gutiérrez 
 Jaime Adrián Matéus Ramírez 
 Wendy Katherine Villarraga Clavijo 
 Oscar Daniel Guerrero Mora 
 José Alexander Ovalle Murcia 
 Brian Alexander Veloza Beltrán 
 Heguar Stins Goyeneche Mendivelso 
 
Equipo Específico: 
 Deisy Paola Suaterna Fandiño 
Coordinadora Grupo/Semillero de 
Investigación: 
 Nubia Marcela Rodríguez 
Director Grupo/Semillero de 
Investigación: 
 Ingeniero Andrés Escobar Díaz
 
HOJA DE ACEPTACIÓN 
 
 
 
ESTADO DEL ARTE DE LA ESTRUCTURA, ELEMENTOS Y FUNCIONES DE 
SISTEMAS DE GENERACIÓN EN EL CONTEXTO DE REDES INTELIGENTES, 
INDUSTRIA 4.0, ENERGÍA Y EFICIENCIA ENERGÉTICA TENIENDO EN CUENTA EL 
SISTEMA ELÉCTRICO COLOMBIANO. EN EL MARCO DEL CONVENIO 080 DE 2019 
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS Y LA RAPE (REGIÓN 
ADMINISTRATIVA DE PLANEACIÓN ESPECIAL) 
Observaciones. 
 
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 _______________________________ 
 Director del Proyecto Cod 37300620UD 
 Andres Escobar 
 
 
 _______________________________ 
 Evaluador del Proyecto 
 Alberto Delgadillo 
 
Fecha de presentación: Junio del 2020
Contenido 
Tabla de Figuras ......................................................................................................... 8 
ABREVIATURAS Y GLOSARIO .................................................................................. 9 
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 10 
METODOLOGIA ......................................................................................................... 11 
1. Sistema eléctrico colombiano .......................................................................... 12 
1.1 Hidroeléctricas en Colombia ...................................................................... 12 
2. Tipos de generación de energía en el mundo .................................................. 14 
2.1 Porcentajes de generación en las ciudades más importantes del mundo
 15 
2.2 Energías Alternativas ................................................................................. 16 
3. Smart Grids ........................................................................................................ 18 
3.1 Concepto de redes inteligentes ................................................................. 19 
3.2 Concepto Smart Grids. ............................................................................... 19 
3.3 Redes inteligentes en el mundo ................................................................ 20 
3.4 Redes inteligentes en Latinoamérica. ....................................................... 20 
3.5 Ecuador ....................................................................................................... 21 
3.6 Haití .............................................................................................................. 22 
3.7 Honduras ..................................................................................................... 22 
3.8 Jamaica ....................................................................................................... 23 
3.9 México ......................................................................................................... 23 
3.10 Panamá ........................................................................................................ 24 
3.11 Uruguay. ...................................................................................................... 24 
3.12 República Dominicana. .............................................................................. 24 
3.13 Costa Rica ................................................................................................... 25 
3.14 Chile ............................................................................................................. 25 
4. Smart Grids en Colombia .................................................................................. 26 
4.1 Beneficios de implementar Redes inteligentes en Colombia .................. 26 
4.2 Hacia el diseño e implementación de una Smart Grid en Bogotá, 
Colombia ................................................................................................................ 26 
4.3 Mejora de la continuidad de suministro. ................................................... 26 
4.4 Reducción de pérdidas técnicas y no técnicas. ....................................... 27 
4.5 Reducción de emisiones. ........................................................................... 27 
4.6 Aplanamiento de la curva de demanda y reducción de inversiones en la 
red de transporte y distribución. .......................................................................... 28 
4.7 Creación de nuevos mercados en el ámbito del suministro eléctrico. ... 28 
5. Generación Distribuida. .................................................................................... 29 
5.1 Análisis de riesgos del descarte de agua en el proceso de generación de 
energía de la central hidroeléctrica ...................................................................... 31 
5.2 Fuentes de Generación de Energía Eléctrica Convencional y Renovable 
a Nivel Mundial ...................................................................................................... 32 
5.3 Control Coordinado De Rampa De Generación De Viento ....................... 32 
5.4 Planificación de expansión de generación basada en energía para 
requisitos de flexibilidad ...................................................................................... 33 
5.5 Redes inalámbricas de próxima generación basadas en segmentación 
de red asistida por inteligencia artificial.............................................................. 33 
5.6 Región de generación renovable que se puede enviar en tiempo real 
limitada por los perfiles de potencia reactiva y voltaje en redes de alimentación 
de CA 34 
5.7 Resolviendo el problema del origen del ruido del parpadeo mediante 
unidades de generación distribuida controladas de forma óptima ................... 34 
5.8 Smart Grids y la energía solar fotovoltaica para la generación 
distribuida: una revisión en el contexto energético mundial ............................. 35 
5.9 Impacto de la generación distribuida en el sistema eléctricode potencia 
colombiano: un enfoque dinámico ...................................................................... 35 
6. Marco Normativo. .............................................................................................. 36 
6.1 Panorama internacional ............................................................................. 37 
6.2 Entorno político en Colombia .................................................................... 38 
6.3 Ley 1715 de 2014 Integración de las FNCER al sistema energético 
nacional ................................................................................................................. 38 
6.4 Ley 697 del 3 de octubre de 2001 .............................................................. 40 
6.5 Ley 1215 del 16 de julio de 2008 ................................................................ 40 
6.6 NTC 5648 Medición De Energía Eléctrica. Sistemas de pago. Requisitos 
Particulares. Medidores de Pago Estáticos Para Energía Activa (clase 1 Y 2) 
(26/11/2008) ............................................................................................................ 40 
6.7 NTC 5753 Medida De La Energía Eléctrica. Glosario de términos 
(21/04/2010) ............................................................................................................ 41 
6.8 NTC 4440 Equipos De Medición De Energía Eléctrica. Intercambio De 
Datos Para La Lectura De Medidores, Tarifa Y Control De La Carga. 
Intercambio De Datos Locales Directos (26/10/2005) ......................................... 41 
6.9 NTC-ISO/IEC 27001 Tecnología De La Información. Técnicas de 
seguridad. Sistemas De Gestión De La Seguridad De La Información (SGSI). . 41 
7. Estándares Técnicos. ........................................................................................ 41 
8. Proyectos innovadores ..................................................................................... 43 
8.1 Desarrollo de ciudad inteligente en Hong Kong ....................................... 43 
8.2 Redes inteligentes (electricidad) para ciudades inteligentes: evaluación 
de roles e impactos sociales ................................................................................ 44 
8.3 Ciudades inteligentes, Big Data y comunidades: Razonamiento desde el 
punto de vista de los atractores. .......................................................................... 44 
8.4 Encuesta sobre drones inteligentes colaborativos e Internet de las 
cosas para mejorar la inteligencia de las ciudades. ........................................... 45 
8.5 Internet de los objetos de las ciudades inteligentes: un marco 
distribuido para la detección y composición de servicios. ................................ 45 
8.6 Un modelo de defensa multinivel para la seguridad Análisis de 
instalaciones críticas en ciudades inteligentes .................................................. 46 
8.7 Consideraciones de conectividad inalámbrica de Smart City y análisis 
de costos: lecciones aprendidas de los estudios de caso de Smart Water ...... 46 
8.8 Modelo de red dinámica para Smart City Estudio de caso de resiliencia a 
la pérdida de datos: Red de ciudad a ciudad para análisis de delitos. ............. 47 
8.9 Computación urbana y ciudades inteligentes: hacia procesos urbanos 
cambiantes mediante la aplicación de prácticas de integración de sistemas 
empresariales. ....................................................................................................... 48 
8.10 Roles de IEC en el soporte de estándares efectivos de Smart City. ....... 48 
8.11 Coordinación de SMES, SFCL y unidades de generación distribuida para 
la mejora de la estabilidad de microgrid a través de comunicaciones 
inalámbricas .......................................................................................................... 48 
8.12 Un método Neuro-Difuso como herramienta para la evaluación de 
seguridad de voltaje de sistemas con generación distribuida. ......................... 49 
8.13 Protección piloto direccional basada en corriente de falla para red de 
distribución con Generación Distribuida (DG) .................................................... 49 
8.14 Estrategia de gestión y control de energía de sistemas de generación de 
energía distribuida híbrida fotovoltaica / batería con un convertidor de energía 
integrado de tres puertos ..................................................................................... 49 
8.15 Estabilidad de modelado y sincronización de redes de distribución 
activa de bajo voltaje con generaciones distribuidas a gran escala. ................ 50 
9. Casos de éxito de la Generación Distribuida. .................................................. 50 
9.1 Dinamarca. .................................................................................................. 51 
9.2 Malasya............................................................... ¡Error! Marcador no definido. 
9.3 Libano .......................................................................................................... 52 
9.4 Chipre .......................................................................................................... 52 
9.5 Uzbequistan ................................................................................................ 52 
9.6 Nigeria ......................................................................................................... 53 
9.7 México ......................................................................................................... 53 
9.8 Chile ............................................................................................................. 53 
9.9 Argentina ..................................................................................................... 54 
9.10 Nociones de energías renovables y generación distribuida ................... 54 
9.11 Colombia ..................................................................................................... 55 
10. Empresas e instituciones importantes en Smart Grids ............................... 55 
10.1 Nuevo Ecosistema De Emprendimiento En El Sector Energético ........... 55 
10.2 Generación Distribuida con Siemens ........................................................ 56 
10.3 Aumentando la velocidad de respuesta en el mercado energético ............ 56 
10.4 Agilidad: tomar medidas rápidas y específicas en el mercado de la energía
 56 
10.5 Enfrentando el cambio, juntos ................................................................... 56 
10.6 Generación Distribuida con ABB ............................................................... 57 
10.7 Generación distribuida de energía y ‘central virtual’ .................................. 57 
10.8 Generación Distribuida con ENEL ............................................................. 57 
10.9 Por qué ..................................................................................................... 58 
10.10 Qué ....................................................................................................... 58 
10.11 Cómo ..................................................................................................... 58 
11. Implementación de Generación Distribuida en Colombia. .......................... 58 
11.1 Definición de un Sistema AMI .................................................................... 58 
11.1.1 Medidores inteligentes ........................................................................... 59 
11.1.2 Redes de comunicaciones ..................................................................... 59 
11.1.3 Sistema de Adquisición de Datos de Medición ...................................... 59 
11.2 Futuros Escenarios En Colombia .............................................................. 60 
11.3 Barreras de implementación ...................................................................... 61 
Referencias ...............................................................................................................62 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabla de Figuras 
Figura 1. Metodología de trabajo Fuente: Elaboración propia .................................... 11 
Figura 2 Cifras sobre la capacidad efectiva instalada de energía en Colombia. Fuente: 
Elaboración propia [6] ................................................................................................. 12 
Figura 3. Oferta hidroeléctrica en Colombia. Fuente: La Republica SAS:[7] .............. 13 
Figura 4. Modelo de una central de embalse. Fuente: Ara blog [9] ............................ 14 
Figura 5. Sistema eléctrico de Potencia en la actualidad. Fuente: Rev. Politécnica, vol. 
32[11].......................................................................................................................... 14 
Figura 6. Generación Eléctrica de Estados Unidos en el 2010. Fuente: Rev. Politécnica, 
vol. 32 ......................................................................................................................... 15 
Figura 7 Generación eléctrica mundial Neta. Fuente: Elaboración propia .................. 16 
Figura 8 Capacidad de generación eléctrica renovable en estados unidos. Fuente: 
Elaboración propia ...................................................................................................... 17 
Tabla 1 Países líderes en hidroeléctricas ................................................................... 17 
Tabla 2. Incremento de potencia Eólica ...................................................................... 17 
Figura 9. Patrón de consumo regional 2018. Fuente: Elaboración propia .................. 21 
Figura 10. Reducción del tiempo de interrupción. Fuente: Elaboración propia ........... 27 
Figura 11. Reducción de pérdidas. Fuente: Grupo técnico Proyecto BID ................... 27 
Figura 12. Reducción de emisiones. Fuente: Grupo técnico Proyecto BID ................. 28 
Figura 13. Reducción en inversiones y aplanamiento de curva de demanda. Fuente: 
Grupo técnico Proyecto BID ........................................................................................ 28 
Figura 14. Integración de nuevos mercados. Fuente: Grupo técnico Proyecto BID .... 29 
Figura 15. Costos promedios de inversión necesarios para generar según el tipo de 
energía primaria. Fuente: Elaboración propia. ............................................................ 37 
Figura 16. Diagrama de la ley 1715 del 2014 Fuente: ................................................ 39 
Figura 17. La evolución de la Generación Distribuida en varios países del mundo 
Fuente: Elaboración propia ......................................................................................... 51 
Figura 18. Ecosistema De Emprendimiento En El Sector Energético. Fuente: everis . 56 
Figura 19. Esquema general sistema AMI. Fuente: Universidad Nacional de Colombia
 ................................................................................................................................... 59 
Figura 20. Funcionalidades para el medidor inteligente. Fuente: Universidad Nacional 
de Colombia................................................................................................................ 60 
Figura 21. Escenarios futuros Visión 2030. Fuente: Universidad Nacional de Colombia
 ................................................................................................................................... 60 
 
 
 
 
 
 
 
 
ABREVIATURAS Y GLOSARIO 
ACSI Interfaz de Servicio de comunicación 
BID Banco interamericano de desarrollo 
BCU Unidad de control de bahía 
DCB Interruptores automáticos de desconexión 
DEI Dispositivo electrónico inteligente 
DNP Protocolo de red distribuida 
EEC Empresa de energía de Cundinamarca 
FNCER Fuentes no convencionales de energías renovables 
GIS subestación aislada por gas 
GPS Sistema de posicionamiento global 
ICEE Índice de cobertura de energía eléctrica 
IDE Entorno de desarrollo integrado 
IEC Comisión eléctrica internacional 
IED Dispositivo electrónico inteligente 
IEEE Instituto de ingenieros eléctricos y electrónicos 
IoT Internet de las cosas 
ISO Organización internacional de normalización 
IT Tecnologías de la información 
LAN Red de área local 
NIDS Sistema de detección de intruso en una red 
PLC Controlador lógico programable 
PMU Unidad de medición fasorial 
RAP-E Región administrativa y de planificación especial 
RTU Unidad terminal remota 
SCADA Supervisión, control y adquisición de datos 
SCSM Asignación del servicio específico de comunicación 
SIN Sistema interconectado nacional 
TCP Protocolo de conexión de transporte / protocolo de internet 
UPME Unidad de planeación minero-energética 
VPN Red privada virtual 
ZNI Zonas no interconectadas 
INTRODUCCIÓN 
En la mayor parte de centrales eléctricas del mundo se maneja la generación a partir de 
combustibles fósiles, lo cual genera contaminación y escases de recursos, por lo que ha 
llevado a buscar una solución para una generación de energía, que fuera limpia y auto 
sostenible, es allí, donde juega un papel muy importante las energías renovables, como 
lo son la energía fotovoltaica, eólica, hidroeléctrica, mareomotriz, geotérmica, biomasa 
y los biocarburantes, que dependiendo de las condiciones geográficas y térmicas del 
lugar donde se quieran implementar, son una solución viable para las ciudades 
inteligentes. 
Para tener un poco más claro el tema, se empezara por definir que es una red 
inteligente: es aquella que tiene la capacidad de optimizar, en tiempo real, el uso de 
todos los recursos de la red eléctrica. Aquí la clave es “optimizar todos”, es decir, 
manejar de manera óptima, y en tiempo real: 1. los generadores conectados a nivel de 
distribución, 2. la demanda, 3. en incluso la misma red, que pasa de ser una entidad 
“pasiva” (donde los generadores inyectan energía, la red la transmite, y los usuarios la 
consumen), a ser una entidad “activa” donde cada dispositivo es capaz de actuar en 
base a las condiciones del sistema a fin de tener un óptimo global de generación y 
consumo.[1] 
Una red de electricidad convencional maneja cuatro etapas fundamentales generación, 
transmisión, subestación y distribución, en las redes inteligentes la generación de 
energía cambia, ya que se debe distribuir de una manera diferente para garantizar el 
uso apropiado para que no esté expuesto a desperdicios de energía, uno de los 
propósitos de las redes inteligentes, es allí donde entra en función la generación 
distribuida. 
La Generación Distribuida (GD) aunque se pudiera pensar que es un concepto nuevo 
tiene su origen, de alguna forma, en los inicios mismos de la industria eléctrica. Aunque 
no existe una definición como tal, diversos autores han tratado de explicar el 
concepto[2]. 
La Generación Distribuida (también conocida como Generación In-Situ, o Generación 
Dispersa) es: la generación de energía eléctrica localizada cerca de los centros de 
consumo, la instalación puede estar aislada y proporcionar un servicio específico, o 
interconectada a las redes de distribución o transmisión para mejorar la calidad de la 
energía entregada. La generación distribuida no debe ser confundida con la generación 
con fuentes de energía renovable, ya que pueden o no, utilizarse fuentes de este tipo. 
En términos generales, al implementar proyectos de generación distribuida lo que se 
busca es aumentar la calidad en el suministro de la energía y el aprovechamiento de los 
recursos disponibles.[3] 
En este documento se abarcara el concepto de las Smart Grids, el avance que ha tenido 
a nivel mundial, continental y algunos avances que se han hecho en Colombia al 
respecto, proyectos que hayan tenido éxito, en cuanto a la Generación Distribuida 
aplicada a las ciudades inteligentes, también se tratara las normas que actualmente 
están vigentes para la implementación de las redes inteligentes, y, por ultimo las 
empresas que han hechoimportantes desarrollos en cuanto a la Generación Distribuida. 
 
 
METODOLOGIA 
Para el desarrollo de la investigación fue necesario en una primera fase recopilar 
información por medio de artículos con estudios realizados y proyectos implementados, 
tanto a nivel mundial como a nivel continental y nacional, ya contando con dicha 
información se busca establecer una jerarquía de documentos, iniciando por el más 
relevante respecto al tema de generación distribuida de energía y así lograr organizar 
los temas de manera que puede encontrar el mejor camino para ofrecer una propuesta 
de solución a la transición de redes eléctricas convencionales a las redes eléctricas 
inteligentes (Smart Grid), esta información se va a entregar en un resumen 
especializado el cual contara con su respectiva socialización. 
 
 
 
 
 
 
 
 NO 
 
 SI 
 
 
 
 
 NO NO 
 
 
 
 
 
 
 
SI 
Figura 1. Metodología de trabajo Fuente: Elaboración propia 
TEMA DE 
INVESTIGACION 
RECOPILACIÓN 
DE LA 
INFORMACIÓN EN 
VARIAS FUENTES 
UPM-E 
MINISTERIO DE 
MINAS Y 
ENERGIAS 
BANCO 
INTERAMERICANO 
DE DESARROLLO 
BASE DE DATOS 
DE 
UNIVERSIDADES 
IEEE 
REVISTAS 
ESPECIALIZADAS 
LA 
INFORMACION 
ES SUFICIENTE 
CATALOGAR POR 
NIVEL DE 
INFORMACION 
VALIDAR CITAS 
BIBLIOGRAFICAS 
REDACCION DE 
DOCUMENTO 
REVISION 
ENTREGABLE 
RESPECTIVAS 
CORRECCIONES 
LA 
INFORMACION 
ES 
SUFICIENTE 
LA 
INFORMACION 
ES 
SUFICIENTE 
RESPECTIVAS 
CORRECCIONES 
REVISION 
ENTREGABLE 
CONTINUAR CON 
EL AVANCE 
PREPARACION 
DEL DOCUMENTO 
CON 
INFORMACION 
RELEVANTE 
DOCUMENTO 
FINAL 
1. Sistema eléctrico colombiano 
Para poder entender cómo se pasa de un sistema de redes convencionales a redes 
inteligentes en Colombia, se empezará a dar un breve recorrido de como se ha manejado 
a través de los años la energía eléctrica en el país. 
1.1 Hidroeléctricas en Colombia 
En Colombia gracias al gran recurso hídrico con el que cuenta se ha desarrollado en un 
70% del total de la energía nacional con hidroeléctricas en las cuales se aprovecha el 
movimiento del agua para que al pasar por generadores o turbinas generen energía 
eléctrica, este tipo de energía es renovable, por lo que es amigable con el medio ambiente 
y no causa mayores emisiones de CO2 a la atmosfera, como si lo hace la generación de 
energía a base de recursos fósiles como lo son el carbón, el gas natural entre otros, y es 
de estas fuentes alternativas que se compone el 30% restante de la energía en Colombia.[4] 
En general Colombia cuenta con un cubrimiento de un 96.9% de la población donde cuentan 
con energía eléctrica en sus hogares, es de apreciar que las energías alternativas se están 
tomando el territorio colombiano ya que aparte de grandes fuentes hídricas el país cuenta 
con energías fotovoltaica, eólica y undimotriz. En la Figura 1 se muestra la capacidad 
efectiva instalada de energía en Colombia y en la Figura 2 se puede observar la oferta 
hidroeléctrica en Colombia. [5] 
 
 
Figura 2 Cifras sobre la capacidad efectiva instalada de energía en Colombia. Fuente: 
Elaboración propia [6] 
30,70%
13,33%
9,55%
7,82%0,98%
68,33%
Capacidad efectiva instalada en Colombia
Térmica
Gas
Carbón
Diésel
No convencionales
Hidráulica
 
 
Figura 3. Oferta hidroeléctrica en Colombia. Fuente: La Republica 
SAS:[7] 
Existen diferentes tipos de hidroeléctricas entre las que encontramos las centrales de 
embalse, las centrales de pasada y las centrales de bombeo o reversibles en la Figura 4 se 
puede observar el modelo de una central de embalse que es la utilizada en el territorio 
colombiano.[8] 
 
 
Figura 4. Modelo de una central de embalse. Fuente: Ara blog [9] 
2. Tipos de generación de energía en el mundo 
El modelo más usado en la generación de energía en el mundo es el que está basado en 
combustibles fósiles, energía nuclear, gas natural y plantas hidroeléctricas, y en los últimos 
años se ha empezado a incrementar las energías alternativas y renovables provenientes 
de turbinas eólicas, paneles solares, plantas geotérmicas, biocombustibles, biomasa y 
otras, en la Figura 5 se puede apreciar el sistema eléctrico de Potencia en la actualidad [10] 
 
Figura 5. Sistema eléctrico de Potencia en la actualidad. Fuente: Rev. Politécnica, vol. 32[11] 
2.1 Porcentajes de generación en las ciudades más importantes del mundo 
Según el reporte de la U.S. Energy Information Administration (EIA), la generación eléctrica 
en Estados Unidos es 69 % basada en combustible fósil, 20 % por energía nuclear, 6 % por 
energía hidroeléctrica y apenas un 6 % por otras fuentes de energía, entre las que se 
encuentran las renovables, como se aprecia en la Figura 5. Por otro lado, de acuerdo al 
E.I.A. Country Analysis Brief, la generación eléctrica en China es aproximadamente 82 % 
basada en combustible fósil, 16 % del sector hidroeléctrico y 2 % gracias a otras fuentes. 
Además, el E.I.A. International Energy Outlook 2011 (IEO2011), proyecta que la generación 
de electricidad neta mundial se incrementará un 84 % en el 2035 con un uso predominante 
de carbón y gas natural y un importante desarrollo del sector hidroeléctrico y las energías 
renovables.[12] 
 
Figura 6. Generación Eléctrica de Estados Unidos en el 2010. Fuente: Rev. Politécnica, vol. 32 
El combustible fósil es la principal fuente para generar electricidad, especialmente para 
China, que es el más grande productor y consumidor de carbón, mientras que Estados 
Unidos es el mayor productor y consumidor de petróleo, provocando que más del 50 % de 
las emisiones de CO2 sean causadas por estos dos países y la Unión Europea, convirtiendo 
a la generación y transporte de electricidad como una de las mayores causas de 
contaminación ambiental. Sin embargo, más del 82 % del incremento en generación de 
energía renovable ha sido en el sector hidroeléctrico y eólico, siendo China en el 2009, el 
mayor productor de energía hidroeléctrica y que actualmente construye la central 
hidroeléctrica más grande del mundo, "Las tres gargantas" sobre el río Yangtsé, con una 
potencia instalada de 24GW, es decir, casi el doble que la central hidroeléctrica de Itaipú 
en Brasil (14 GW).[13] 
 
El Sistema de Consumidores, según proyecciones hechas por la International Energy 
Agency en el Wolrd Energy Outlook 2012, muestra que la población mundial crecerá de 6.8 
billones de personas en el 2010 a 8.6 billones en el 2035, teniendo a futuro 1.7 billones de 
6%
24%
6%
20%
44%
Ventas
Otros
Gas natural
Hidroeléctrica
Energía Nuclear
Carbón
consumidores adicionales, principalmente en Asia y África, donde la población de la India 
superará la de China antes del año 2025, y para el 2035 alcanzará los 1.5 billones de 
habitantes, se conforma por tres grandes grupos claramente identificados: los 
consumidores residenciales, industriales y comerciales, los mismos que están cambiando, 
tanto en sus hábitos de consumo, como en el tipo de carga eléctrica que utilizan, siendo 
éstas en su gran mayoría formadas por dispositivos electrónicos de conmutación.[11] 
 
Debido a los inconvenientes ambientales que la generación convencional de energía ha 
causado en el planeta debido a la emisión de CO2, diferentes países, organizaciones no 
gubernamentales y el sector privado están trabajando incansablemente por desarrollar e 
implementar el nuevo concepto del sistema eléctrico actual, denominado redes inteligentes 
o Smart grids, las cuales se convertirán en la siguiente revolución tecnológica de la nueva 
era.[12] 
 
 
Figura 7 Generación eléctrica mundial Neta. Fuente: Elaboración propia 
2.2 Energías Alternativas 
Entre las energías renovables encontramos la energía hidroeléctrica, eólica, fotovoltaica, 
geotérmica y biomasa, a nivel mundial en el año 2000, más de 3900MW adicionales de 
energía eólica fueron instalados, con ventas mayores a $ 3.9 billones y una tasa de 
crecimiento del 35 % anual,tendencia que ha ido en claro incremento exponencial hasta la 
fecha en los Estados Unidos, como se aprecia en la Figura 8.[5] 
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
2008 2015 2020 2025 2030 2035
Liquids Renewables Nuclear Hudropower Natural Gas Coal
 
Figura 8 Capacidad de generación eléctrica renovable en estados unidos. Fuente: Elaboración 
propia 
En la Tabla 1 se puede observar cuales son los países líderes en hidroeléctricas a nivel 
mundial. 
País Parte del total en el 2012(%) 
China 23.4 
Brasil 11.4 
Canadá 10.4 
Estados Unidos 7.6 
Rusia 4.5 
Noruega 4.9 
Japón 2.2 
Venezuela 2.2 
Suecia 2.1 
Tabla 1 Países líderes en hidroeléctricas 
En seis países se sumaron más de 1GW de potencia a la red, como se aprecia en la Tabla 
2, mientras que países como Canadá, Suiza y México sumaron cada uno 600MW de nueva 
potencia proveniente del aire, siendo éste último el que mayor crecimiento muestra en este 
campo, con un incremento de 113 %[11] 
País Capacidad (GW) Incremento (%) 
Estados Unidos 13.13 28 
China 12.96 21 
Alemania 2.44 8 
Inglaterra 1.82 28 
Italia 1.27 18 
España 1.11 5 
Tabla 2. Incremento de potencia Eólica 
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Biomass Geothermal Wind CSP PV
3. Smart Grids 
Para tener claridad de cómo funciona una Smart Grid en el contexto de industria 4.0 se va 
a mostrar cómo es la arquitectura de una red inteligente: 
 
Figura 9. Arquitectura de una red inteligente Fuente: Universidad De Tecnología De La 
Información Y Comunicaciones 
La red inteligente consta de: 
 Capa de sistemas de energía: responsable de generar y entregar energía eléctrica 
a los usuarios, similar a un sistema de energía electrica tradicional. 
 Capa de comunicaciones: que proporciona interconexión entre todos los 
componentes del sistema mediante la recopilación datos de sensores e interfaces 
de usuario final para transmitirlos a centros de datos y viceversa. 
 Capa de aplicaciones: en esta capa, la información se procesa para emitir mensajes 
de monitoreo y control, como además de utilizar los datos para aplicaciones como 
la gestión de la demanda, la lectura automática de medidores y la detección de 
fraude o mal uso. Las tres capas se ilustran en la Figura 9. 
Los sistemas Smart Grids dependen del uso de una serie de redes que varían en tamaño y 
ubicación, tales como: 
 Red de área de construcción, (BAN): similar a una HAN pero cubre edificios más 
grandes y puede consistir en múltiples redes más pequeñas. 
 Red de área industria (IAN): como BAN pero más compleja y especializada para 
fábricas industriales y edificios. 
 Red de área vecina (NAN): responsable de conectar HAN, BAN e IAN a WAN y 
Medición de la agregación de datos de miles de medidores inteligentes. Debido al 
mayor alcance, las NAN requieren velocidades de datos más altas. 
 Red de área amplia (WAN): es utilizada por las NAN para enviar los informes de 
electricidad al control principal centrar. Las WAN requieren una velocidad de datos 
muy alta y una larga distancia de cobertura. Las redes ópticas se utilizan 
comúnmente como medio de comunicación. 
3.1 Concepto de redes inteligentes 
El término “red inteligente” tiene diferentes definiciones y connotaciones, que pueden ser 
muy simples o muy amplias. La mayoría de las definiciones concuerdan con que la red 
inteligente es la modernización sostenible de la red eléctrica, la integración de tecnologías 
de información y comunicación para gestionar y operar de forma inteligente la generación, 
transmisión, distribución, consumo e incluso el mercado de la energía eléctrica (Gers, 
2013). Diferentes organizaciones a nivel mundial trabajan en el tema para obtener una 
definición. Sin embargo, el Departamento de Energía de los Estados Unidos indica en más 
detalle que las redes inteligentes anticipan y responden a las perturbaciones del sistema de 
modo que se puedan corregir fallas con antelación, dan cabida a todas las opciones de 
generación y almacenamiento, permiten la participación activa de los consumidores, 
optimizan la utilización de activos, la operación eficiente y facilitan la integración de los 
recursos de energía renovable en cada parte de la red eléctrica. Este concepto La red 
inteligente es la modernización sostenible de la red eléctrica, la integración de tecnologías 
de información y comunicación para gestionar y operar de forma inteligente la generación, 
transmisión, distribución, consumo e incluso el mercado dela energía eléctrica. Este 
concepto de red inteligente combina la modernización y una mayor integración de todos los 
agentes del sistema eléctrico. (U.S. Department of Energy, 2009) Las definiciones reflejan 
una gran variedad de posibilidades, que han capturado las aspiraciones y objetivos de 
gobiernos, políticos, reguladores, operadores e innovadores de todo el mundo. Los 
gobiernos tienen objetivos nacionales claves como la seguridad energética, el crecimiento 
económico y la sostenibilidad ambiental. La red inteligente es esencial para lograr la 
consecución de estos objetivos. La industria también está trabajando junto con muchos 
gobiernos en la fabricación de soluciones prácticas que ayuden en el logro de estos 
objetivos. [14] 
3.2 Concepto Smart Grids. 
“El término smart grid hace referencia a la modernización del sistema de entrega de energía 
eléctrica, de manera que este pueda monitorear, proteger y optimizar automáticamente las 
operaciones de sus elementos interconectados, desde los generadores centralizados y 
distribuidos a través de la red de alta tensión y el sistema de distribución, hasta los usuarios 
industriales y los sistemas de automatización de edificios, las instalaciones de almacenaje 
de energía y los usuarios finales con sus termostatos, vehículos eléctricos, 
electrodomésticos y otros aparatos” (EPRI, 2009). 
“La red del 2030 prevé una red de distribución de la energía completamente automatizada 
que monitorea y controla todo cliente y nodo, asegurando un flujo bidireccional tanto de 
informaciones como de electricidad entre la central y el dispositivo final, y todos los puntos 
en ello incluidos” (U.S. DOE, 2003). [15] 
3.3 Redes inteligentes en el mundo 
De acuerdo a Smart Grid Project Outlook 2014 realizado por la European Commission Joint 
Research Centre, en Europa desde el año 2002 se contabilizan 459 proyectos en desarrollo 
en los diferentes países, para lo que se han invertido alrededor de €3.15 billones. Se 
incluyen 210 proyectos de I+D y alrededor de 250 proyectos demostrativos, básicamente 
de tecnología. Alemania ha impulsado la implementación de proyectos con energías 
renovables desde los años 90 y ha implementado un sistema jurídico y normativo para su 
promoción. El gobierno de España ha promovido que las empresas eléctricas utilicen 
medidores inteligentes sin costo adicional para el cliente. El Reino Unido se ha convertido 
en uno de los mercados más interesantes para la aplicación de redes inteligentes (United 
Nations, 2016). Hay grandes oportunidades para los innovadores de Tecnologías de 
Información y Comunicación en la aplicación de redes inteligentes. El marco regulatorio en 
el Reino Unido está bien desarrollado para financiar su desarrollo, y existe un mercado 
altamente competitivo para los servicios de electricidad al por menor y se da cabida a los 
servicios de eficiencia energética para el consumidor, hay en desarrollo una serie de 
proyectos demostrativos. Francia desarrolló la integración y optimización de la generación 
distribuida, gestión de la demanda y recursos energéticos renovables, que es un proyecto 
de demostración de tres años sobre las redes inteligentes. 
En Canadá, el gobierno de Ontario ordenó la instalación de medidores inteligentes en todos 
los hogares y empresas de Ontario (United Nations, 2016). Existe un alto potencial de 
crecimiento en este mercadoya que Canadá requiere invertir en la mejora de la 
infraestructura eléctrica. En Estados Unidos el tema está presente en sus políticas de I+D+i, 
ya sean públicas o en colaboración con empresas privadas. El gobierno, lanzó un programa 
de investigación por valor de 4.500 millones de dólares sobre Smart Grid. A través de la 
Ley de Recuperación y Reinversión de los Estados Unidos, el Departamento de Energía 
(DOE) y otros organismos financieros de Estados Unidos han iniciado 99 Subvenciones a 
la Inversión de Redes Inteligentes y 41 proyectos de demostración de Redes Inteligentes. 
Además, varios estados de Estados Unidos han iniciado programas de “Ciudades 
Inteligentes”, que incluyen todos los aspectos del tema para el logro de comunidades 
sostenibles. (Corporación Andina de Fomento, Banco de Desarrollo de America Latina, 
2013) [14][16] 
3.4 Redes inteligentes en Latinoamérica. 
El nivel de consumo, la confiabilidad y la calidad de la energía eléctrica están estrechamente 
ligados al nivel de desarrollo económico de una región o país. En el caso de América Latina, 
la generación de electricidad está dominada por las grandes hidroeléctricas, el gas natural, 
y los combustibles fósiles (petróleo y diesel) como se observa en la Figura 10.[17] 
 
Figura 10. Patrón de consumo regional 2018. Fuente: Elaboración propia 
 
La mayor parte del desarrollo de modernización de las redes inteligentes en la mayoría de 
los países de América Latina se centra en la reducción de las pérdidas no técnicas. También 
se hacen esfuerzos en la aplicación de medidores inteligentes y mejora de la infraestructura 
de medición. Además, el entorno favorable para el desarrollo de las energías renovables 
hace que la generación distribuida sea uno de los pilares hacia el desarrollo inteligente de 
la infraestructura eléctrica.[18] 
En varios países de Latinoamérica se ha buscado implementar las redes inteligentes aquí 
un detalle de los avances de cada país en detalle: 
3.5 Ecuador 
La capacidad eléctrica de Ecuador en 2009 era de 4,94 GW, 43,8% era energía renovable 
y su tasa de electrificación nacional era de 92,2% (IRENA, 2012). El 47% de la generación 
de energía proviene de la termoelectricidad, 46,6% de la energía hidráulica y 0,06% de la 
energía eólica. Se está desarrollando un programa llamado “Matriz Energética para 2020”, 
para aumentar la energía hidráulica a 80% en 2020. A pesar de que Ecuador es un país 
con excedentes netos de electricidad, experimenta escasez de energía durante la 
temporada seca de octubre a marzo. Por ejemplo, en 2007 Ecuador importó de Colombia 
4,73% de su capacidad total generada. 
El gobierno cuenta con dos iniciativas importantes en el campo de redes inteligentes. La 
primera es el proyecto Sistema Integrado para la Gestión de la Distribución Eléctrica 
(SIGDE). Su objetivo principal es mejorar la gestión de las compañías de distribución a 
través de la estandarización, la introducción de tecnologías inteligentes como las TIC y la 
adopción de un modelo de información general. La primera fase prevé la mejora de los 
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Norte
América
Centro y Sur
América
Europa CIS Medio Este Africa Asia Pacifico Total
Título del gráfico
Combustible Gas Natural Carbon Energía nuclear Hidroelectricas Renovables
servicios eléctricos a 2,4 millones de usuarios, a través de la incorporación del Sistema de 
Gestión de Interrupciones[19] 
(OMS, por sus siglas en inglés) y del Sistema de Gestión de Distribución (DMs, por sus 
siglas en inglés) de SCADA. El segundo proyecto, realizado por CENACE, la autoridad de 
despacho, está diseñado para mejorar la estabilidad de la red a través de la medida fasorial. 
También vale la pena mencionar que el programa de infraestructura de medición avanzada, 
implementado por la empresa eléctrica, en Guayaquil adoptó más de 20.000 contadores 
inteligentes.[20] 
3.6 Haití 
La capacidad eléctrica de Haití en 2006 era de 0,27 GW, con una tasa de electrificación 
nacional del 34%, según la Organización Latinoamericana de Energía (OLADE) o 10% 
según la USAID (REEEP, 2012). Antes del terremoto de 2010, el 72,5% de la generación 
de energía provenía de la energía térmica y 27,55% de la energía hidráulica. Las pérdidas 
técnicas y no técnicas se estiman en más del 55%, cifra que se encuentra dentro de las 
más altas del mundo. 2012, el BID aprobó un préstamo de US$12 millones para desarrollar 
el marco de trabajo del sector energético de Haití (BID, 2012).[21] 
3.7 Honduras 
Honduras es el segundo país más grande de América Central. La capacidad eléctrica de 
Honduras en 2009 era de 1,70 GW, 36,1% era energía renovable y su tasa de electrificación 
nacional era de 70,3% (IRENA, 2012). El 56% de la generación de energía proviene del 
petro diésel, 33% de energía hidráulica, 6% del diésel y 5% de la energía producida por 
biomasa. 
La Empresa Nacional de Energía Eléctrica (ENEE) trasmite y distribuye energía de forma 
casi exclusiva, con la excepción de ciertos sistemas aislados donde las compañías privadas 
manejan la generación, distribución y comercialización de la energía. Además, la ENEE 
genera alrededor del 35% de todos los requerimientos del sistema; las compañías que le 
venden su producción a la ENEE producen el resto. 
En 2010, la ENEE aprobó alrededor de 50 proyectos de energía renovable con capacidades 
desde 2 a 160 MW. Muchos de estos proyectos se interconectarán al sistema a través de 
cables de distribución de 34,5 kV. Varios de ellos ya se encuentran en construcción y se 
espera que entren en funcionamiento a finales de 2017. Aunque muchos de los proyectos 
producirán energía eléctrica utilizando energía hidráulica, el rango de fuentes también 
incluye la biomasa, la energía eólica y la geotérmica. Por otra parte, existen nuevas 
solicitudes para la instalación de proyectos adicionales de energía renovable, 
principalmente nuevos proyectos eólicos, cuya capacidad aproximada durante los próximos 
cuatro años se estima en 400 MW. El primer parque eólico de 100 MW ya se encuentra en 
funcionamiento. 
En junio de 2007, el Presidente Zelaya declaró una “emergencia energética” para abordar 
la crisis energética en el país. La implementación de una red inteligente se ha convertido 
en algo urgente, dada la situación del sistema de energía eléctrica en Honduras, que se 
tiene previsto actualizar con una parte significativa de energía renovable, incluyendo 
energía eólica y posiblemente energía solar. Debido principalmente a pérdidas no técnicas, 
el total de pérdidas de energía eléctrica aumentó a 25% en 2006 (REEEP, 2012). 
Para solucionar este problema, la ENEE inició un proyecto por US$300 millones con la 
compañía israelí Israeli LR Group Ltd. para instalar 500.000 contadores inteligentes con 
funcionalidad de corte remoto para dar respuesta al uso sospechoso (Nielsen, 2012). 
En la actualidad, se han instalado 40.000 contadores AMR y la meta para los próximos 
cinco años es alcanzar los 100.000. Este equipo constituirá una base modesta para las 67 
introducciones de una red inteligente. Para complementar el equipo, se mejorará el sistema 
para la gestión de datos de contador, que se está integrando al sistema de gestión 
comercial. Además, se están introduciendo modificaciones al sistema de tarifas, lo que 
permitirá la adopción de redes inteligentes. La meta de estas acciones es promover la 
distribución de la generación a través de micro redes y la aplicación de mediciones 
netas.[17] 
3.8 Jamaica 
La capacidad eléctrica de Jamaica en 2006 era de 1.5 GW, con una tasa de electrificación 
nacional de 90% (REEEP, 2012). El 90% de la generación de energía proviene del petróleo, 
1.5% del carbón, 2.2% de la energía hidráulica y 1.4% de la energía producida por biomasa. 
Más del 90% de la energía del país depende del petróleo importado. En 2005, el gobierno 
desarrolló una estrategia energética al aumentarel consumo del gas natural licuado para 
reducir la vulnerabilidad nacional en materia de energía. La eficiencia de la generación de 
energía es baja, principalmente debido a que la infraestructura para la generación de 
electricidad es muy anticuada. La pérdida de electricidad en su transmisión y distribución 
es del 23% debido a la infraestructura anticuada y al robo. 
Jamaica tiene un gran potencial para la energía renovable. La radiación solar es alta, 
aproximadamente de 5 kWh/m2 por día. El gobierno de Jamaica, junto con Brasil, ha 
comenzado a desarrollar la industria del etanol proveniente de la caña de azúcar. 
Energética (2006-2020) [National Energy Policy Green Paper (2006-2020)] incluye el 
desarrollo de energía renovable; además, el gobierno pretende alcanzar un 15% de energía 
renovable para el año 2020. 
3.9 México 
La capacidad eléctrica de México en 2009 era de 59.3 GW; el 22.7% era energía renovable 
(IRENA, 2012; REEEP, 2012). En 2008, su tasa de electrificación nacional era de 97% 
(REEEP, 2012). En cuanto a la generación de energía, el 75.3% proviene de energía 
térmica, 19% de energía hidráulica y 5% de energía nuclear (REEEP, 2012). En 2007, el 
gobierno anunció su Programa Nacional de Infraestructura 2007-2012 (2007-2012 National 
Infrastructure Program) para invertir US$25.3 mil millones en infraestructura eléctrica. 
Las actividades de investigación y desarrollo relacionadas con redes inteligentes (Castro y 
Gómez, 2012) del Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE) incluyen una hoja de ruta de 
redes inteligentes desarrollada por la empresa estatal mexicana de servicios de electricidad, 
la Comisión Federal de Electricidad (CFE), una integración a gran escala de energía 
renovable intermitente, un perfil IEC 61850 para las subestaciones de distribución de CFE, 
infraestructura de medición avanzada, sistemas de gestión de energía para el hogar, un 
inversor fotovoltaico, definición y análisis de la operación de distribución e interoperabilidad 
semántica para la red inteligente de CFE.[22] 
3.10 Panamá 
La capacidad eléctrica de Panamá en 2009 era de 1.82 GW; el 48.3% era energía renovable 
(REEEP 2012). La tasa de electrificación nacional era de 88.1% (IRENA, 2012). La 
generación de energía proviene en un 55.3% de energía hidráulica y 44.7% de energía 
térmica. El sector energético se privatizó en 1998. La Secretaría Nacional de Energía de 
Panamá (SNE) tiene planificado llevar a cabo un estudio para adoptar redes inteligentes 
(Nigris y Coviello, 2012).[23] 
3.11 Uruguay. 
La capacidad eléctrica de Uruguay en 2009 era de 2,62 GW, 66,6% provenía de energía 
renovable y su tasa de electrificación nacional era de 98,3% (IRENA, 2012; REEEP, 2012). 
La generación de energía en Uruguay proviene en un 63% de energía hidráulica, 34% de 
energía térmica y 3% de energía renovable no convencional. Aunque la generación de 
energía es una actividad competitiva, la empresa estatal de energía de Uruguay, UTE, 
genera la mayor parte de la electricidad. La UTE lleva a cabo actividades de transmisión y 
distribución. La tasa de electrificación es de 98,8% para 1.307.000 clientes; el 40% de los 
cuales se encuentran en Montevideo (Chiara, 2012). 
Las experiencias exitosas de redes inteligentes en Uruguay incluyen la cobertura a nivel 
nacional de una red de telecomunicaciones, la calidad del servicio, la telemedida para los 
generadores y grandes consumidores, así como el alumbrado público. El Plan Maestro de 
Redes Inteligentes de la UTE se está desarrollando y se completará en 2013. En 2012, la 
UTE comprará 30 VE para su uso piloto en Montevideo. 
La energía eólica, la generación distribuida, la microgeneración, la gestión de la demanda, 
la electrificación rural y la prevención de las pérdidas no técnicas se identifican como 
aplicaciones prioritarias del país en materia de redes inteligentes. En 2015 se integrarán 
1.000 MW de energía eólica a la red y suministrarán más del 20% de la demanda de 
electricidad del país.[24] 
3.12 República Dominicana. 
La capacidad eléctrica de la República Dominicana en 2006 era de 3,39 GW y su tasa de 
electrificación nacional era de 88% (REEEP 2012). La generación de energía de 
combustibles fósiles equivale al 86%, mientras que la que proviene de la energía hidráulica 
equivale al 14%. El país enfrenta cortes de luz frecuentemente. 
Las pérdidas técnicas (12%) y no técnicas (30%) equivalen al 42%. En 2007 se promulgó 
una ley relacionada con el robo de electricidad (REEEP 2012). Para disminuir el robo de 
energía se han instalado contadores inteligentes con características de comunicación y 
control de consumo.[18] 
En 2007, el gobierno de República Dominicana aprobó una ley (Guzmán Ariza and 
Associates, 2012) para promover la inversión en el sector de la energía renovable a través 
de incentivos fiscales. En 2008, se agregó 470 MW de capacidad hidráulica (14% del total 
de la energía generada) y en 2012 se agregarán 762 MW adicionales. En 2009, una 
compañía estadounidense, Sunovia Energy Technologies, comenzó a instalar en la 
República Dominicana la primera planta de energía solar de 20 MW. 
El potencial de energía eólica del país se estima en por lo menos 10 GW, y a tres parques 
eólicos se les otorgó licencias para generar 190 MW en 2008. En 2011, una empresa 
privada local de energía invirtió US$100 millones para tener el primer proyecto a gran escala 
de energía eólica en el país por 33 MW (Jimenez, 2011). Con financiamiento del BID, el 
gobierno está rehabilitando las redes de distribución para contribuir a la reducción de 
pérdidas y para mejorar la calidad en el suministro de energía y la eficiencia en la 
distribución de los servicios públicos y el sector en su conjunto. 
3.13 Costa Rica 
La capacidad eléctrica de Costa Rica en 2009 era de 2,49 GW, 75.2% era energía renovable 
y su tasa de electrificación nacional era de 99,3% (IRENA, 2012). En cuanto a la generación 
de energía, el 80% proviene de energía hidráulica, 12% de energía geotérmica y 8% de 
otras fuentes. El Plan de Desarrollo Eléctrico Nacional (2005–2009) establece que la 
capacidad instalada se duplicará cada 15 años, llevándola de 1,96 GW en 2006 a 3,85 GW 
en 2021 (REEEP, 2012).[23] 
3.14 Chile 
La capacidad eléctrica de Chile en 2010 era de 15,94 GW, el 36,8% era energía renovable 
y su tasa de electrificación nacional era de 99% (REEEP, 2012). Chile ha enfrentado 
escasez de energía recientemente y depende en gran medida de la energía hidráulica 
(41%) y de combustibles fósiles (58%) (REEEP, 2012). Más del 70% de los combustibles 
fósiles son importados. 
La Ley 20/20 de Energía Renovable de 2008 exige que para 2024 el 10% de la producción 
de energía de Chile sea renovable (REEEP, 2012). En 2010, Chile invirtió US$960 millones 
en energía renovable (UNEP BNEF, 2011). La capacidad instalada de fuentes renovables, 
incluyendo pequeñas centrales hidroeléctricas, energía geotérmica, eólica, solar y la que 
proviene de la biomasa es de 734 MW y su potencial neto se estima en 190.067 MW 
(Jiménez, 2012). 
El proyecto de la ciudad inteligente de Santiago, realizado por Chilectra, instaló 100 
contadores inteligentes para consumidores residenciales en Santiago. El proyecto también 
incluye el control remoto y la automatización de redes de medio voltaje, soluciones de 
tecnología que permitan una demanda activa, alumbrado público eficiente y VE (Nigris y 
Coviello, 2012).[25] 
4. Smart Grids en Colombia 
4.1 Beneficios de implementar Redes inteligentes en Colombia 
Según el artículo Smart Grids Colombia visión 2030, muestra los beneficios que traería la 
implementación de las redes inteligentes a futuro, donde se destaca: 
4.2 Hacia el diseño e implementación de una Smart Grid en Bogotá, Colombia 
El estudio, diseño y desarrollo de ciudades inteligentes con el objetivo de mejorar la calidad 
de vida de los ciudadanos se ha venido trabajando en varias partes delmundo y Colombia 
no es ajena a esta realidad. Es por eso por lo que en este documento se presentan los 
avances obtenidos en la implementación de un prototipo de plataforma para articular 
desarrollos inteligentes en algunas universidades de la ciudad de Bogotá Colombia. En 
primera medida, se presentan aspectos a considerar en el desarrollo de una ciudad 
inteligente. Para terminar, también se trata la importancia de los entornos virtuales y 
estudios de ruido, rejillas de sumidero para evitar las inundaciones por lluvia y el uso de la 
bicicleta como medio alternativo de transporte aplicados bajo el concepto de ciudades 
inteligentes. 
Es importante decir que la articulación entre la educación en Colombia y el sector productivo 
se incorpora en el enfoque de Colciencias (Departamento Administrativo de Ciencia, 
Tecnología e Innovación en Colombia), donde se considera que la investigación desde la 
innovación y la competitividad debe ser orientado hacia cinco áreas fundamentales: I) 
identificación y uso sostenible de la biodiversidad, II) uso y conservación de los recursos 
hídricos, III) desarrollo de productos y materiales electrónicos, IV) desarrollo de 
investigaciones en ciencias de la salud y V) estudios en Colombia con respecto a la paz y 
la cohesión social. Estas cinco áreas se desarrollan en diferentes programas a partir de los 
cuales se busca la formación de recursos humanos y la generación de producción 
intelectual como contribución al desarrollo sostenible.[26] 
4.3 Mejora de la continuidad de suministro. 
El aumento en la continuidad del suministro se obtiene en gran parte como resultado de la 
automatización de la red eléctrica; con el aumento del número de reconectadores, la 
implementación de sistemas de localización de fallas y el Self-Healing se podría llegar a 
reducir el tiempo de interrupción del servicio de los actuales 29,47 h*usuario/año a 5,44 
usuario/año. 
 
Figura 11. Reducción del tiempo de interrupción. Fuente: Elaboración propia 
4.4 Reducción de pérdidas técnicas y no técnicas. 
La reducción de las pérdidas técnicas se fundamenta en la instalación de generación 
distribuida, por otra parte, la reducción de las pérdidas no técnicas se basa principalmente 
en la detección de la manipulación de la red eléctrica. Los beneficios previstos son 3.403 
GWh/año al final de la implantación en 2030, lo que supondría un ahorro de 408 millones 
USD/año, (1,22 billones2 COP/año)3 a partir de dicha fecha. 
 
Figura 12. Reducción de pérdidas. Fuente: Grupo técnico Proyecto BID 
4.5 Reducción de emisiones. 
El aumento de la eficiencia contribuye a reducir la cantidad de energía que se debe generar 
para satisfacer la demanda, mientras que la incorporación de sistemas renovables permite 
reducir el porcentaje de energía generado con centrales térmicas, que son las que provocan 
la mayor parte de las emisiones. A esto se unen las emisiones evitadas por la electrificación 
del transporte. Colombia, a través del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible 
(MINAMBIENTE) se ha comprometido a lograr el objetivo de reducir las emisiones de CO2 
de Colombia un 20% respecto a las emisiones previstas para el año 2030 [22]. Las 
reducciones previstas por la implantación de las RI son entre 2 y 3 millones de Tm de CO2 
anuales a partir de 2030, lo que supone aproximadamente un 15% del compromiso total 
adquirido.[27][28] 
h*Usu
ario
29,47
h*Usuari
o/año
5,44
 
Figura 13. Reducción de emisiones. Fuente: Grupo técnico Proyecto BID 
4.6 Aplanamiento de la curva de demanda y reducción de inversiones en la red de 
transporte y distribución. 
El aplanamiento de la curva de la demanda se consigue con el aporte de varias tecnologías 
RI. Por un lado, los CI y los equipos asociados a ellos permiten desarrollar la gestión de la 
demanda activa y pasiva, (por el cambio de hábito de los consumidores), y por el otro, los 
sistemas de generación distribuida y de almacenamiento permiten aportar energía al 
sistema, lo cual puede contribuir a reducir el pico de demanda en los momentos de máximo 
consumo. Este aplanamiento de la curva de demanda permite reducir la necesidad de 
inversiones para aumentar la capacidad del sistema eléctrico, puesto que, en caso de 
aumentar la demanda, dicho aumento podría ser desviado a horas valle en las que la 
demanda es reducida. La implementación de las tecnologías RI permitirían un ahorro de 
inversiones a 2030 de 2.207 millones de USD (6,62 billones COP).[29] 
 
Figura 14. Reducción en inversiones y aplanamiento de curva de demanda. Fuente: Grupo 
técnico Proyecto BID 
4.7 Creación de nuevos mercados en el ámbito del suministro eléctrico. 
Las RI suponen la incorporación de nuevas tecnologías que, en la mayoría de los casos, 
abren la puerta a nuevos mercados en el ámbito de la instalación, operación, mantenimiento 
y explotación, favoreciendo la creación de nuevos puestos de trabajo. También se aumenta 
el número de agentes que participan en el sistema eléctrico, en concreto el usuario puede 
pasar de ser consumidor a ser “prosumidor” (productor y consumidor). Como todo nuevo 
mercado, la incorporación de las RI abre nuevos modelos de negocio donde las Empresas 
de Servicios Energéticos (ESE) pueden jugar un importante papel reduciendo el riesgo a la 
inversión y facilitando el mantenimiento de las instalaciones a los medianos y pequeños 
usuarios a cambio de una parte del beneficio que aportan las RI.[30] 
 
Figura 15. Integración de nuevos mercados. Fuente: Grupo técnico Proyecto BID 
5. Generación Distribuida. 
En la generación distribuida hay que tener en cuenta los elementos que la conforman en el 
marco de red inteligente. 
 
Figura 16. Componentes de la generación en una red inteligente. Fuente: Universidad De 
Tecnología De La Información Y Comunicaciones 
A continuación se presenta una discusión de algunas de las principales tecnologías que 
constituyen un componente en cualquier sistema Smart Grid: 
 Internet de las Cosas: Una red que conecta cualquier objeto a Internet a través de 
protocolos de intercambio para comunicar información de monitoreo, gestión, 
seguimiento e identificación entre diferentes dispositivos inteligentes se conoce 
como Internet de las cosas (IoT). Se ha convertido en el foco de la investigación en 
diversas aplicaciones en los últimos años, y ha permitido conectar a Internet una 
multitud de dispositivos integrados en la red que se utilizan en la vida diaria. IoT 
también se considera revolucionario en el sentido de que agrega funcionalidad a los 
sistemas de red existentes y les permite proporcionar soluciones para aplicaciones 
de tiempo crítico en muchos campos, como la atención médica, la fabricación, la 
logística, el comercio minorista militar, etc. La tecnología IoT juega un papel clave 
en los SG, ya que permite la transferencia de datos entre los diversos componentes 
de SG de manera eficiente. La prevención de apagones y la reducción de energía 
son las principales aplicaciones de los sistemas IoT en una red inteligente. Se 
requieren IoT y tecnologías de detección avanzadas para reducir el impacto de los 
desastres naturales, mejorar la confiabilidad de las líneas de transmisión de energía 
y reducir aún más la pérdida de potencia. Para que la SG logre una conectividad 
exitosa entre usuarios y aplicaciones, se requieren algunos componentes, tales 
como: sensores, medidores de energía inteligentes, inversores inteligentes para 
aplicaciones que utilizan energía solar, controles de monitoreo de red, 
alimentadores de subestaciones e interfaces de red, etc. Todos estos componentes 
colectivamente trabajar para transferir datos con precisión en tiempo real. 
 Sistemas físicos cibernéticos Un Sistema Ciber-Físico (CPS) es un sistema que 
integra elementos cibernéticos y físicos de manera efectiva. Un CPS ideal consiste 
en un sistema informático, herramientas de red y componentes físicos comosensores. Los controladores controlan los aspectos físicos de una red inteligente; Al 
conectar los sensores a través de una red de comunicaciones, es posible realizar 
un seguimiento del estado general de la red inteligente y sus condiciones de trabajo, 
los sensores envían todos los datos relevantes a los controladores para tomar 
medidas. Las redes inteligentes integran la infraestructura de la red eléctrica 
(sistemas físicos) y los sistemas cibernéticos (sensores, actuadores, etc.), y 
muestran características de CPS como la integración del mundo real y virtual en un 
entorno dinámico donde diferentes escenarios de la red eléctrica (sistema físico) se 
envían a CPS para el ajuste del modo de simulación para influir en el rendimiento 
del sistema físico en tiempos futuros [18]. Las tecnologías CPS permiten que la red 
inteligente realice análisis y mediciones en tiempo real para mejorar la capacidad de 
toma de decisiones y mejorar el consumo de energía, la seguridad y la reducción de 
costos. 
 Computación en la nube La computación en la nube proporciona aplicaciones y 
servicios con capacidad de almacenamiento y procesamiento de datos a través de 
Internet, la omisión de la nube agrupa recursos para eliminar la necesidad de 
sistemas físicos dedicados y puede permitir mayores niveles de automatización. 
Según, esto puede ofrecer 3 beneficios principales: Primero, reducción de costos de 
infraestructura ya que los recursos ya están en su lugar. Segundo mantenimiento 
de Outsoursinng, que reduce tanto el costo como el riesgo. Tercera escalabilidad y 
facilidad de implementación, ya que las actualizaciones se pueden aplicar sin 
interrupciones. La computación en la nube se basa en ofrecer "cosas" como 
servicios, lo que nos proporciona los tres módulos principales de servicios en la 
nube: Infraestructura como servicio (IaaS): en este modelo, se proporciona 
infraestructura virtual para una gama de Funcionalidad, el almacenamiento de datos 
más notable, para contener la gran cantidad de datos de usuario y máquinas 
virtuales que sirven como centros de datos para la red. Plataforma como servicio 
(Paas): este modelo ofrece a los desarrolladores recursos para desarrollar 
aplicaciones y ejecutar ellos en plataformas virtuales. Dado que la nube tiene 
recursos ilimitados, esto puede simplificar el desarrollo de software y ampliar la 
gama de aplicaciones que se pueden desarrollar para la red. Software como servicio 
(SaaS): este modelo ofrece a los usuarios una interfaz para aplicaciones integradas 
en la nube. Esta podría abrir la puerta al desarrollo de aplicaciones de red inteligente 
que involucren la entrada del usuario y las preferencias en la distribución de energía 
al proporcionarles una interfaz para interactuar con la red, sin ninguna configuración 
o instalación. La computación en la nube ha sido fundamental para permitir que la 
red inteligente logre almacenamiento y procesamiento de datos en tiempo real, 
también reduce los costos necesarios para que la red se expanda sin comprometer 
la disponibilidad, y continuará desempeñando un papel en su desarrollo en el futuro. 
5.1 Análisis de riesgos del descarte de agua en el proceso de generación de 
energía de la central hidroeléctrica 
En las ciudades inteligentes es importante tener en cuenta que para que sean auto 
sostenibles uno de los aspectos más importantes es la forma en que se va a generar la 
energía, ya que se debe producir de una manera que no dependa de un proceso industrial 
el cual genere contaminación o escases de recursos, es por eso que en la etapa de la 
generación en las Smart Grids juega un papel muy importante las energías alternativas, en 
la ciudad de Wuhan en china la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong, el 
Instituto de Investigación Científica del Río Changjiang de la Comisión de Recursos Hídricos 
de Changjiang y la Sucursal Central de State Grid Corporation de China, realizaron el 
Análisis de riesgos del descarte de agua en el proceso de generación de energía de la 
central hidroeléctrica, donde exponen: 
La energía hidroeléctrica, como un tipo de energía limpia, tiene las características de 
respuesta rápida a los cambios de carga, y a menudo se utiliza para llevar a cabo tareas de 
regulación de pico y regulación de frecuencia. Sin embargo, debido a las incertidumbres de 
la entrada y la escorrentía de los yacimientos, el retraso relativo de los canales salientes de 
la red eléctrica y la interconexión de nuevas energías intermitentes, como la energía eólica 
y la energía solar, el sistema hidroeléctrico se enfrenta a una enorme presión de regulación 
máxima y al continuo problema de descartar agua. En el estudio, que apunta al problema 
del control del riesgo de descartar agua en el proceso de generación de energía de la 
estación hidroeléctrica, se propone un método de cálculo práctico del riesgo de descartar 
agua en la generación de energía basada en el análisis de la frecuencia de la escorrentía. 
Tomando la estación hidroeléctrica de Ertan como ejemplo, se deducen los procesos de 
nivel de agua correspondientes a los diferentes riesgos de descarte del agua bajo el control 
del nivel de caída de agua antes de la inundación, el nivel de agua límite de inundación y el 
nivel de agua de almacenamiento después de la temporada de inundación, y en el proceso 
de despacho de rutina, se introduce la guía de control de operación del nivel del agua 
correspondiente a diferentes riesgos de descarte. Los resultados de la simulación muestran 
que el método de control de riesgo de descarte de agua propuesto es práctico y efectivo, y 
puede proporcionar una guía para descartar el control de riesgo de descarte de agua en el 
proceso de despacho de la central hidroeléctrica.[31] 
5.2 Fuentes de Generación de Energía Eléctrica Convencional y Renovable a 
Nivel Mundial 
En el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey junto con la Escuela 
Politécnica Nacional, Departamento de Automatización y Control Industrial exponen como 
se ha hecho la transición de la energía convencional a la energía renovable, fundamental 
para las ciudades inteligentes, donde exponen como la energía eléctrica es generada en su 
gran mayoría, por fuentes que consumen combustibles fósiles y/o energía nuclear, con los 
consecuentes riesgos y daños al medio ambiente que esto representa; esto sumado al 
aumento en los precios internacionales del petróleo, su inevitable agotamiento, la demanda 
de grandes cantidades de energía y el envejecimiento de las redes actuales, han hecho que 
en los últimos años se dé un importante impulso y desarrollo a la generación de electricidad 
basada en fuentes renovables de energía que ha permitido incrementar de manera 
exponencial su aporte a nivel mundial. En este documento se presenta un análisis de las 
principales fuentes de generación de energía eléctrica, tanto convencionales como 
renovables, que se basa en una recopilación de datos históricos y estadísticos de 
producción, consumo, crecimiento y reservas, los mismos que permiten identificar a los 
países y regiones líderes en cada área.[11] 
Por otro lado, el Sistema de Distribución se realiza con ayuda de tres complejos 
subsistemas, como son: el de transmisión, el de subestaciones y el de despacho, los cuales 
fueron diseñados y construidos para llevar la electricidad desde las centrales de generación 
hacia los usuarios finales, sin embargo éstos son sometidos a altos niveles de stress debido 
a sus condiciones de operación, como son: las variaciones bruscas de carga, presencia de 
armónicos y fenómenos naturales, capaces de causar graves daños sobre una red cada 
vez más deteriorada y sobrecargada, que la convierten en un sistema altamente vulnerable 
hoy en día.[11] 
5.3 Control Coordinado De Rampa De Generación De Viento 
En la Universidad de Shandong, china lograron proponer una estrategia de control 
coordinado en rampaque considera la diferencia temporal y espacial del grupo de parques 
eólicos y la capacidad AGC de los parques eólicos. De acuerdo con ciertos principios de 
agrupación, los parques eólicos en el grupo de parques eólicos se dividen en varias 
unidades conjuntas de generación de energía, a las cuales el centro de despacho distribuye 
su plan de programación, mientras que los parques eólicos en cada unidad conjunta de 
generación de energía se coordinan para dividir el plan de despacho. Para mejorar la 
capacidad de control de los parques eólicos, se propone un nuevo tipo de estrategia de 
control de generación automática de generación eólica en la que se promueve la velocidad 
de respuesta. Los resultados de la simulación muestran que la estrategia propuesta puede 
mejorar las características de salida de la energía eólica.[32] 
5.4 Planificación de expansión de generación basada en energía para requisitos 
de flexibilidad 
En el Instituto de Investigación Tecnológica, Madrid, España, Realizaron el análisis de los 
problemas que se pueden presentar a largo plazo en los sistemas de energía que apunta a 
determinar la combinación optima de tecnología de generación, donde la integración de 
grandes cantidades de fuentes de energía renovable variable, es decir eólica y solar, Los 
requisitos de flexibilidad son cada vez más relevantes en la planificación del sistema de 
energía debido a la integración de las fuentes variables de energía renovable (vRES). Para 
considerar estos requisitos, los modelos de Planificación de Expansión de Generación 
(GEP) han incorporado recientemente restricciones de Compromiso de Unidad (UC), 
utilizando formulaciones tradicionales basadas en energía. Sin embargo, estudios recientes 
han demostrado que las formulaciones de CU basadas en energía sobrestiman la 
flexibilidad real del sistema. En cambio, los modelos UC basados en energía superan estos 
problemas modelando correctamente las restricciones de rampa y las reservas operativas. 
Este documento propone un modelo GEP-UC basado en energía que mejora los modelos 
existentes. El modelo propuesto optimiza las decisiones de inversión en vRES, sistemas de 
almacenamiento de energía (ESS) y tecnologías térmicas. Además, incluye requisitos de 
flexibilidad en tiempo real y la flexibilidad proporcionada por ESS, así como otras 
restricciones de UC, por ejemplo, tiempos mínimos de subida / bajada, trayectorias de 
potencia de arranque y apagado, restricciones de red. Los resultados muestran que el 
modelo basado en energía utiliza las inversiones instaladas de manera más efectiva que 
los modelos basados en energía porque representa con mayor precisión las capacidades 
de flexibilidad y los requisitos del sistema. Por ejemplo, el modelo basado en la energía 
obtiene menos inversión (6-12%) y, sin embargo, utiliza de manera más eficiente esta 
inversión porque el costo operativo también es menor (2-8%) en una validación en tiempo 
real. También proponemos un modelo GEP-UC basado en potencia semi-relajado, que es 
al menos 10 veces más rápido que su versión entera y sin perder significativamente la 
precisión en los resultados (menos de 0.2% de error).[33] 
5.5 Redes inalámbricas de próxima generación basadas en segmentación de red 
asistida por inteligencia artificial 
La integración de las comunicaciones con diferentes escalas, diversas tecnologías de 
acceso por radio y diversos recursos de red hace que las redes inalámbricas de próxima 
generación (NGWN) sean muy heterogéneas y dinámicas. Los casos de uso y aplicaciones 
emergentes, como las comunicaciones de máquina a máquina, la conducción autónoma y 
la automatización de fábrica, tienen requisitos estrictos en términos de confiabilidad, 
latencia, rendimiento, etc. Dichos requisitos plantean nuevos desafíos para el diseño de la 
arquitectura, la gestión de redes y la orquestación de recursos en NGWN. A partir de ilustrar 
estos desafíos, este documento tiene como objetivo proporcionar una buena comprensión 
de la arquitectura general de los NGWN y tres problemas de investigación específicos bajo 
esta arquitectura. Primero, presentamos una arquitectura basada en el corte de red y 
explicamos por qué y dónde se debe incorporar la inteligencia artificial (IA) en esta 
arquitectura. En segundo lugar, la motivación, los desafíos de la investigación, los trabajos 
existentes y las posibles direcciones futuras relacionadas con la aplicación de enfoques 
basados en IA en tres problemas de investigación se describen en detalle, es decir, el corte 
flexible de la red de acceso de radio, la selección de tecnología de acceso de radio 
automatizado y el almacenamiento en caché de borde móvil y entrega de contenido. En 
resumen, este documento destaca los beneficios y potenciales de los enfoques basados 
en IA en la investigación de NGWN.[34] 
5.6 Región de generación renovable que se puede enviar en tiempo real limitada 
por los perfiles de potencia reactiva y voltaje en redes de alimentación de CA 
Se ha integrado una gran cantidad de generación de energía renovable (REG) en los 
sistemas de energía, desafiando la seguridad operativa de las redes de energía. En un 
despacho en tiempo real, los operadores del sistema necesitan estimar la capacidad de la 
red eléctrica para acomodar REG con una capacidad de reserva limitada. La región 
destacable en tiempo real (RTDR) se define como el rango más grande de una inyección 
de energía que la red de energía puede acomodar en un determinado intervalo de despacho 
para un punto base de despacho dado. La investigación de vanguardia sobre el RTDR 
adopta un modelo de flujo de potencia de CC independientemente de los perfiles de voltaje 
y reactivo poder, que puede pasar por alto estados de funcionamiento potencialmente 
inseguros del sistema. Para abordar este problema, este documento propone un modelo 
RTDR basado en el flujo de alimentación de CA considerando las restricciones de los 
perfiles de potencia reactiva y voltaje simultáneamente. Las restricciones no lineales en 
nuestro modelo se aproximan usando un modelo de flujo de potencia lineal junto con una 
técnica de aproximación del politopo para las restricciones cuadráticas. Se utiliza un 
algoritmo de generación de restricción adaptativa para calcular el RTDR. Los resultados de 
la simulación con los sistemas IEEE de 5 y 30 buses ilustran las ventajas del modelo 
propuesto.[35] 
5.7 Resolviendo el problema del origen del ruido del parpadeo mediante unidades 
de generación distribuida controladas de forma óptima 
En la ciudad de Irkutsk en Rusia decidieron realizar el análisis del cómo resolver el problema 
del origen del ruido del parpadeo mediante unidades de generación distribuida, los sistemas 
de energía modernos deben cumplir con los requisitos de eficiencia, capacidad de 
supervivencia y confiabilidad del suministro de energía para los consumidores. Los 
requisitos, que se vuelven más rígidos en las condiciones del mercado competitivo de 
suministro de energía, se resolverán mediante la introducción de tecnologías Smart Grid. 
Las tecnologías Smart Grid estipulan un amplio uso de unidades de generación distribuida. 
La generación distribuida puede causar fluctuaciones de voltaje y frecuencia que conducen 
al ruido de parpadeo, que es la inestabilidad de la percepción visual. El artículo presenta 
los resultados del modelado en modo de unidades de generación distribuidas 
implementadas en base a generadores síncronos. Los resultados obtenidos muestran que, 
cuando se apaga / enciende una carga en redes con reguladores no controlados, se 
produce un ruido de parpadeo causado por fluctuaciones de voltaje / frecuencia. El ajuste 
de los reguladores de frecuencia / excitación de los generadores síncronos de la unidad de 
generación distribuida puede causar el mismo efecto. Los resultados del modelado 
muestran que la eliminación del ruido de parpadeo es posible mediante el uso de