Pronóstico de Carga – Ingeniería electromecánica

2. Justificación.
3. Objetivos.
4. Caracterización del
   área en que participo.
5. Problemas a
   resolver.
6. Alcances y
   limitaciones.
7. Fundamentos
   teóricos.
8. Procedimiento y
   descripción de las actividades
   desarrolladas.
9. Resultados,
   planos, graficas; prototipos y programas.
10. Conclusiones y
    recomendaciones.
11. Referencias
    bibliográficas

INTRODUCCION.

La importancia que tuvo la realización de un
proyecto como
este fue la de satisfacer en todo caso una de las muchas
necesidades que se tiene en esta sociedad
cambiante, por lo que la realización del mismo va
encausado a cumplir con estas necesidades.

Una de las justificaciones mas importantes que se
pudieron encontrar para la realización de este proyecto
fue la de encontrar los puntos en donde se encuentran las
colonotas o fraccionamientos con mayor demanda, ya
sea tanto, urbanística como eléctricamente, esto
con la finalidad da conocer en que parte de nuestra ciudad se
encuentran la mayor demanda de energía
eléctrica.

Datos de esta magnitud nos ayudaron a tener conciencia del
comportamiento
que se esta dando en base a la demanda energía que se esta
teniendo en cada uno de los circuitos y
por lo tanto en cada una de las subestaciones, esto es para
evitar una sobrecarga en el sistema.

Los objetivos que
se alcanzaron en resumidas cuentas son los
siguientes:

• Se determino el impacto del crecimiento de los
  usuarios y de la carga sobre las subestaciones
  existentes.
• Se identifico la ubicación y la fecha de
  puesta en servicio de
  los requerimientos de capacidad futuros.
• Se analizo el impacto de esta revisión de los
  criterios de planeación sobre el plan de
  expansión.
• Se optimizo la red de distribución futura.

El área en la que se participo fue en
departamento de Proyectos y
Construcción el cual esta encargado de
atender el desarrollo del
Sistema Eléctrico de la División Noroeste.
Brindando la función de
atender de principio a fin las solicitudes de suministro y el
servicio a clientes,
también de entregarla infraestructura requerida por las
unidades de distribución con el propósito de que
cumplan con las demandas de la población

La problemática que se tuvo que resolver
además del problema de demanda eléctrica y urbana,
fue la de conocer los puntos de desarrollo que se están
dando en la cuidad, tanto residenciales como comerciales o
industriales, esto quiere decir que se investigo el horizonte de
crecimiento que se esta dando en la ciudad.

Además de los polos urbanos fue necesaria la
realización de una base de datos
que nos ayudara a entender el comportamiento del sistema para
poder realizar
el estudio del pronóstico de carga.

Como todo proyecto tiene sus alcances y limitaciones
este también tuvo algunos, como lo fue la investigación del numero de usuarios por
colonia, además la cantidad de carga que estos
consumían, puesto que eran datos que no se
tenían el esta empresa, entre
otros que serán explicados mas adelante.

Los fundamentos teóricos fueron de gran ayuda
también, pues fueron estos los que nos proporcionaron la
información necesaria como lo fue la
descripción del estudio además de la
recolección y el análisis de los datos, la
calibración, pronostico espacial de la carga,
además de presentar las características del
área de estudio, las clases de uso de suelos, estos muy
importantes pues nos permitieron conocer como se encuentra
distribuido las clases comerciales, residenciales e industriales
en la ciudad.

Otro tema que también incluye es una
pequeña explicación del programa foresite
que es el programa que en el que se van a implementar los datos
que se han recopilado, el cual nos proporciona información
para hacer una predicción del uso de suelo, para tener
conocimiento
de en que parte se puede poner ya sea una zona residencial, con
sus respectivas escuelas o centros comerciales, un entre otros
temas.

En el procedimiento y
descripción de las actividades desarrolladas se explico la
forma en que se realizo el proyecto desde el primer día, o
sea siguiendo el orden cronológico de cómo se
fueron obteniendo los resultados además de los lugares y
las personas que nos fueron proporcionando la información
faltante.

Además de métodos
utilizados para la obtención de los datos faltantes
así como sus formulas y una pequeña
explicación de cómo es que se realiza o se
implementa el método,
para que quede lo mejor entendido.

En los resultados se presentan diferentes tablas con la
información recopilada y organizada que muestra la
información necesaria para el programa foresite, esta
información va desde tablas que muestran la cantidad de
superficie (área) que tiene cada uno de los tipos de uso
de suelo.

Otro punto mas que muestran estas tablas es la densidad de carga
y la densidad de ocupación también de cada uno de
los tipos de uso de suelo, el comportamiento que se esta dando en
las subestaciones con un registro
histórico además de otro registro
pronosticado.

Todo lo explicado anteriormente toma en cuenta la
cantidad de ocupación que se tiene por tipo de uso de
suelo pero además muestra la influencia o cantidad de
ocupación que se tiene en cada una de las subestaciones,
esto es para la influencia de superficie, también se tiene
la densidad de carga y de ocupación por influencia en cada
subestación.

También se tienen tablas del uso predominante en
las colonias, esta tabla se realizo por que se tiene que tomar en
cuenta que una colonia puede no solo pertenecer a un tipo de uso
de suelo entonces para tener una información mas
rápida se tomo como el tipo de suelo la mayor cantidad que
se tenia en cada una de las colonias.

También unas graficas del
pronóstico de crecimiento que se espera se presente en
años futuros en cada uno los diferentes aspectos
socioeconómicos, también muestra una pequeña
información de los datos que maneja la tabla y las
formulas para saber de donde provienen cada uno de los
datos.

En las conclusiones se explica cada uno de los
resultados que se fueron obteniendo además de dar una
breve explicación de recomendaciones que se deben de tomar
en cuenta, para los tiempos futuros, esto es para tener un
resultado mas aproximado a la realidad y para tener este
resultado la base de datos se tiene que estar actualizando sino
es constantemente cada cierto tiempo, pues
ya se sabe que tanto la demanda eléctrica como urbana se
esta dando de manera continua en la ciudad, puesto que se
encuentra en un estado de
crecimiento muy rápido.

Para finalizar este apartado se hace el comentario de
que no muchas personas tiene el
conocimiento del peso que tiene este proyecto para el
beneficio de nosotros mismos, pues al estar realizando practicas
de prevención, nos ayuda a tener un sistema mas confiable
con menos interrupciones lo cual beneficia en el cumplimiento de
los diferentes objetivos que tiene esta empresa.

1.-
JUSTIFICACION.

Si las capacidades y los límites
del área de servicio de las subestaciones existentes
permanecen sin cambio y las
actuales tendencias de crecimiento continúan a lo largo
del período del pronóstico, puede ser que las
subestaciones existentes queden sobrecargadas pues esto se debe a
la construcción de nuevos fraccionamientos y centros
comerciales o industriales.

Las capacidades de las subestaciones están en
este momento funcionando de manera cordial pero en un futuro muy
próximo de sobrecargar los transformadores
de potencia hasta el
100% de su capacidad y o de sobrepasar sus capacidades se
vendría un problema muy serio.

Es por eso que este proyecto beneficio notablemente
primero al departamento de proyectos y construcción de CFE
orientándolo a tomar la mejor decisión posible y
dar así un mejor servicio a sus clientes, en segundo a
nosotros mismos pues fue una introducción al mundo laboral, este
proyecto nos permitió informarnos de cómo se mueve
el mundo laboral.

También con este proyecto nosotros pudimos
desarrollar nuestra profesión poniendo en práctica
los conocimientos adquiridos a lo largo de nuestra carrera y por
que no también se buscara obtener mayores
conocimientos.

Ya que en la vida nunca se deja de aprender y
conseguimos adquirir un poco de experiencia laboral de
cómo se desenvuelven las personas en este tipo de empresa
tan importante como es CFE siendo de gran ayuda para nosotros y
nos beneficio notablemente en nuestro desarrollo como personas y
futuros profesionistas.

2.-
OBJETIVOS.

Los objetivos específicos del estudio
fueron:

1. Se determino el impacto del crecimiento de los
   usuarios y de la carga sobre las subestaciones
   existentes.
2. Se identifico la ubicación y la fecha de
   puesta en servicio de los requerimientos de capacidad
   futuros.
3. Se analizo el impacto de esta revisión de los
   criterios de planeación sobre el plan de
   expansión.
4. Se optimizo la red de distribución
   futura.

Cada uno de los objetivos ya mencionados anteriormente
fueron esenciales para la realización del proyecto puesto
que para saber como se esta comportando el sistema primeramente
se tiene que tener conciencia de cual es la forma en la que se
esta comportando el sistema.

Y para poder llegar a este resultado por eso en primera
instancia se determino el impacto de crecimiento de los usuarios
y de la carga sobre las subestaciones existentes, este dato es
para saber o tener una pequeña idea de cómo se va a
comportar el sistema en el futuro.

Para la identificación de la puesta en marcha de
los requerimientos de capacidad futuros se tuvieron que
identificar las zonas que presentan ya sea una
aproximación a la sobrecarga en los circuitos, para poder
tener una acción
preventiva y no correctiva.

Para la optimización de la red se tuvo que
cumplir los primeros puntos pues es en base a estos datos como se
va a tomar la acción de corrección o
prevención para así poder optimizar la red de la
manera más correcta o conveniente, o sea buscando el
beneficio de los usuarios y de la empresa
misma.

3.-
CARACTERIZACION DEL AREA EN QUE PARTICIPO.

3.1.- Descripción de la empresa

Denominación o razón
social:

Comisión federal de electricidad
(CFE)

Domicilio:

Cuauhtémoc y Guillermo prieto

Los Mochis Sinaloa México.

Giro o actividad:

Pública y de servicios

Información general (misión,
visión, objetivos):

Misión; Contribuir al Bienestar y Progreso
de México satisfaciendo la necesidad de energía
eléctrica, a través de una organización eficiente, orientada al
cliente y
flexible al cambio; autosuficiente para seguir creciendo y
mejorar la calidad de vida y
el desarrollo de nuestro equipo humano

Visión; Para el año 2005 seremos y
consolidaremos una empresa de
Clase Mundial
en el suministro y servicio de energía eléctrica,
integrada con un equipo humano en constante desarrollo y con
resultados económicos suficientes para asegurar su
crecimiento.

3.2.- Objetivos de la Empresa

2. Tiempo de interrupción por usuario
   (TIU).
3. Inconformidades por cada mil usuarios
   (IMU).
4. Tiempo promedio de conexión (TPC).
5. Compromisos de servicio (CS).
6. Evaluación del cliente externo.
7. Frecuencia (F).
8. Capacitación en el puesto.

3.3.- Organigrama de la
Empresa

3.4.- Descripción de las principales
funciones

Departamento de Planeacion, Proyectos y
Construcción

-Construcción y Supervisión de Obras

-Conexión de Servicios
Nuevos

–Mantenimiento
de Líneas y Redes de
Distribución

–Comercialización de la Energía
Eléctrica

3.5.- Croquis de localización de la
empresa

3.6.- Lugar de realización de la
residencia

La realización de la residencia se desarrollo en
la oficina de
proyectos y construcción dentro de las instalaciones de
CFE.

El departamento de Planeación y
Construcción se creo con el fin de atender el desarrollo
del Sistema Eléctrico de la División Noroeste. Esta
experiencia de 26 años se traduce en la excelente calidad,
durabilidad y funcionalidad de las obras realizadas.

Se ha adquirido una basta experiencia en el diseño
y desarrollo de infraestructura eléctrica; para lo cual se
cuenta con personal
altamente calificado en las áreas civil y eléctrica
para ofrecer un servicio integral y de calidad de acuerdo a las
necesidades del cliente.

La función que desarrolla este departamento es la
de una organización inteligente enfocada hacia el cliente,
con equipos de trabajo
agrupados alrededor de un proceso, que
atienda de principio a fin las solicitudes de suministro y
servicio a clientes, con criterios de microempresa, en
constante desarrollo, y con resultados económicos
suficientes para asegurar su crecimiento.

La coordinación de Proyectos y
Construcción apoya al cumplimiento de la misión de
la empresa atendiendo de forma eficiente y con la debida
oportunidad la entrega de la infraestructura requerida por las
unidades de distribución con el fin de que estas cubran
las demandas de la población.

4.- PROBLEMAS A
RESOLVER.

En la actualidad la energía eléctrica es
de vital importancia en nuestras vidas todo país necesita
de este recurso para desarrollar su economía, las
fabricas comercios y hogares son la base de la estructura
económica de un país.

En la ciudad de los Mochis Sinaloa al igual que otras
ciudades se encuentran en constante desarrollo creciendo
día con día en cuanto industrias
hogares y comercios, estos elementos son los que consumen toda la
energía eléctrica producida tanto en Los Mochis
como en cualquier localidad.

A pesar que la compañía suministradora de
energía eléctrica como lo es CFE ha colocado
subestaciones estratégicamente y adecuadamente las cuales
cumplen con la función de alimentar todas las cargas
existentes con energía de calidad tarde o temprano la
carga sobrepasara la capacidad de dichas subestaciones y no
podrá suministrar las cargas que se presenten a futuro
conforme crece la ciudad.

Si esto no se toma en consideración puede que en
determinado momento se colapse el sistema de distribución
de la ciudad debido a la incapacidad de suministro no pudiendo
ser alimentadas dichas cargas con energía de calidad,
claro de la ciudad de los Mochis.

Ya que el sistema de distribución esta en red
nacional y puede suplir la energía que necesita una carga
de las subestaciones de otras localidades, pero solo cuando es
necesario se hace este procedimiento siendo una solución
temporal. Esta la consecuencia de no tomar en cuenta el
crecimiento de las cargas de la ciudad.

De esta forma se tiene que atacar el problema haciendo
un pronóstico de carga en base a un estudio detallado
según el comportamiento de cada tipo de carga clasificadas
en residenciales comerciales e industriales.

Para poder hacerlo se tiene que tomar lecturas de las
subestaciones en la ciudad y poder determinar los Megawatts de
consumo que se
entregan actualmente según los sectores que alimentan cada
una de ellas y así solamente poder hacer una
comparación de cuanto consume cada tipo de
carga.

Y así poder estimar el consumo que se debe
suministrar en un futuro por lo general a 10 años
según las cargas que se pueden generar y en que sector de
la ciudad proporcionando la información necesaria que
permitirá a la empresa la toma de decisión si es
factible la creación de nuevas subestaciones y en donde
seria la colocación dentro de la ciudad.

5.- ALCANCES Y
LIMITACIONES.

5.1.- Alcance del trabajo

Las principales tareas involucradas en el proceso de la
planeación de los recursos para la
expansión del sistema de T y D incluyeron:

• Se conjuntaron los datos pertinentes de los usuarios
  y del sistema para el análisis a ser
  realizado.

• Se desarrollo una base de datos espacial.
• Se Calibro la base de datos conforme al número
  de usuarios del año base.
• Se Calibro la base de datos conforme a la demanda
  pico del año base.
• Se Pronostico el año, ubicación, y tipo
  del crecimiento.

5.2.- Recolección y análisis de los
datos

Para la recolección de los datos lo primero que
se hizo fue la de comenzar a buscar la información de
conseguir la zonificación del uso del suelo este documento
nos ayudo a la clasificación de las colonias a partir del
uso de suelo que tienen.

Para la recolección
de datos se utilizo el método del cronometro el cual
consiste en contar las vueltas que da el disco del medidor con
relación al tiempo que este tarda en dar una vuelta, esto
se hizo en los sectores de la ciudad que presentaban mayor
demanda para realizar las mediciones.

Asimismo, durante la etapa de recolección y
análisis de los datos se recabó y analizó el
historial del número de usuarios, de las ventas y de la
demanda máxima anual de las subestaciones; con el
propósito de obtener las tasas de crecimiento del
número de usuarios, de sus consumos y de la demanda
máxima anual del sistema.

Para el escenario base se establecieron los factores de
control y de
influencia en el pronóstico. Se creó la base de
datos usando los mapas resultantes
de la zonificación del uso de suelo, una imagen de
satélite como referencia, las curvas de carga y las
densidades de ocupación y de carga para cada clase del uso
de suelo, y las curvas de carga diaria y demandas máximas
de las subestaciones.

5.3.- Calibración de la base de
datos

El equipo de trabajo produjo para el área de
estudio una base de datos espacial calibrada conforme al uso de
suelo, el número de usuarios y la carga. Conjuntamente con
la ubicación geográfica espacial de los usuarios
dentro del territorio atendido, se incorporaron las demandas
coincidentes de las subestaciones, la información
resultante de la investigación de la carga de los
usuarios, y los datos de la carga del sistema para la demanda
pico.

Esta información se calibró para las
áreas de servicio de cada subestación para el
programa FORESITE, esta base de datos distribuyó los
usuarios en 10 clases distintas mediante celdas
geográficas de 100 metros por lado (una hectárea),
cada una con su correspondiente demanda pico, curva de carga
diaria, densidad de ocupación (usuarios por celda) y
densidad de carga (KVA por celda).

Si bien la base de datos calibrada es un primer paso
esencial para el plan de expansión del sistema de T y D y
sirve como base para la obtención del pronóstico
del estudio, por sí misma no provee toda la
información necesaria para determinar los requerimientos
futuros del sistema.

Para cada una de las clases de usuarios que se usaran en
el FORESITE, en la Tabla 1.1 se muestra un resumen del inventario del
uso de suelo para el año base, y de las densidades de
ocupación y de carga resultantes del proceso de
calibración para el área atendida de la ciudad de
Los Mochis, Sinaloa.

5.4.- Pronóstico espacial de la
Carga

Para obtener el plan de la expansión del sistema
de T y D, debe realizarse un pronóstico de la carga del
sistema, los resultados obtenidos de este pronóstico
proporcionan la información necesaria para continuar con
el desarrollo de un plan de expansión del sistema de T y D
al nivel de subestación. Para pronosticar la
ubicación, la fecha de puesta en servicio y los tipos del
crecimiento de la carga que probablemente ocurrirán en el
sistema, el equipo de trabajo ejecutó las siguientes
tareas:

• Pronóstico Base.

Durante esta etapa, el equipo de trabajo usara el
FORESITE para obtener un pronóstico del uso de suelo y del
crecimiento subsecuente de la carga; el cual se basara en las
directrices de crecimiento establecidas en el Documento Base del
Plan
Estratégico de Ordenamiento Territorial y Urbano del
municipio de Los Mochis y en el conocimiento por parte del
personal de la Zona Mochis participante en el estudio, sobre las
preferencias que influyen en el crecimiento, la
identificación de los polos de desarrollo, la
ponderación de su influencia y de otros factores
relacionados con las vías de comunicación actuales y futuras.

• Escenarios de Pronóstico
  Alternos.

Aun con las mejores herramientas,
el conocimiento del área atendida y las técnicas
de recolección de datos, cualquier pronóstico
contiene cierta incertidumbre. Por lo tanto, es necesario mirar
hacia otros escenarios de crecimiento posibles, para tomar en
cuenta el hecho de que hay muchos factores más allá
del control del planificador que pueden incidir sobre el
pronóstico de la carga.

El presente estudio sólo comprende el
análisis del escenario base, el cual fue desarrollado
conforme a las directrices de crecimiento establecidas en el
Documento Base del Plan Estratégico de Ordenamiento
Territorial y Urbano del municipio de Los Mochis; no
habiéndose analizado otros escenarios alternos, debido a
la ausencia de indicadores
que justificaran otros patrones de crecimiento

5.5.- Impacto en las Subestaciones

En la Tabla 1.2 se muestra un resumen de la demanda
eléctrica proyectada del año 2014 para cada
subestación. Esta información es esencial para
determinar la capacidad y la ubicación de las nuevas
subestaciones requeridas.

Tabla 1.2. Demanda Eléctrica
Proyectada del Año 2014 para cada
Subestación

5.6.- Limitaciones del trabajo

El estudio comprendió las siguientes actividades
realizadas:

1. Levantamiento de la información
   eléctrica, urbana y económica.
2. Desarrollo de una base de datos espacial.
3. Clasificación del uso de suelo.
4. Calibración del modelo tanto
   en número de usuarios como demanda.
5. Pronostico del año, ubicación, y tipo
   del crecimiento.
6. Análisis de los resultados.

Los alcances y limitaciones que se presentaron a lo
largo de nuestra residencia fueron:

• Investigación de planos que nos mostraran ya
  sea las vías fluviales de los Mochis.
• La distribución del número de
  habitantes por colonia.
• La carga que se tiene por cada una de las
  colonias.

La investigación de los planos que muestran las
vías fluviales de esta ciudad, se obtuvieron en el Palacio
Municipal de esta ciudad, los cuales fueron proporcionados por la
oficina de planeación y desarrollo, por el arquitecto
Ernesto Álvarez.

Este documento fue encontrado en Autocad el cual
nos muestra el número de canales y drenes además de
la longitud que estos tienen, su superficie y el cuadrante o por
que área de subestación pasan. La
distribución del numero de habitantes por colonia fue
investigado y obtenido en esta empresa (CFE), nos fue
proporcionada por el departamento de facturación y
cobranzas, por el C. Omar Ulibarria. Esta información
consistió en que nos proporciono un documento que nos
mostraba el numero de habitantes por ciclo que se tienen en la
ciudad (Un ciclo es un pequeño sector de la ciudad en la
cual se hacen mediciones o se toman lecturas).

Cada ciclo se compone de varias colonias y estas a su
vez nos muestra el número de medidores que tiene cada una
de las colonias, es así como se saco el número de
habitantes por colonia que se tiene en la ciudad.

Para sacar la carga por colonia se realizo por dos
métodos, puesto que se quería sacar la cantidad de
potencia que se esta consumiendo por colonia, por locales o
centros comerciales.

La primer forma en que se saco fue la de sumar la carga
total que se tiene en los transformadores que se encuentran en el
rango de superficie por colonia, entonces nos dio una carga total
pero este método nos muestra solamente la carga que se
tiene por colonia entregando el 100% de su capacidad.

El método anterior fue realizado también
por medio del programa Autocad el cual contiene otra etiqueta
instalada en el mismo que nos muestra el mapa la ciudad,
además de las líneas principales, en nuestro caso
el número de transformadores, postes, enlaces, etc. Este
programa es proporcionado desde la ciudad de Hermosillo,
Sonora.

6.- FUNDAMENTOS
TEORICOS.

6.1.- Descripción del estudio

Este proyecto surgió por medio del departamento
de Proyectos y Construcción de la Comisión Nacional
de Electricidad de la Zona Mochis, de la División de
Distribución Noroeste. Se efectuó el estudio de
planeación a largo plazo y de la planeación de la
expansión de las subestaciones para la ciudad de Los
Mochis Sinaloa.

Este estudio involucró la creación de una
base de datos espacial del área de estudio, desarrollando
un pronóstico base del crecimiento de la carga, un plan de
expansión de las subestaciones y la evaluación
de los criterios de planeación divisionales. Este reporte
resume el trabajo
desempeñado en este estudio.

Los resultados del estudio serán obtenidos usando
el programa FORESITEMR, del "Sistema de
Planeación y Diseño de Distribución CADPAD",
propiedad de
la empresa ABB; el cual realiza un análisis espacial de
los usuarios, determina los requerimientos de la carga y del
sistema de Transmisión y Distribución (T y D),
pronostica el crecimiento futuro de la carga, y aplica la
optimización para minimizar el costo del plan de
T y D resultante.

La meta del estudio fue determinar el impacto del
crecimiento de los usuarios y de la carga sobre las subestaciones
existentes, identificar la ubicación y la fecha de puesta
en servicio de los requerimientos de capacidad futuros, evaluar
los criterios de planeación usados por la División
de Distribución Noroeste, analizar el impacto de esta
revisión de los criterios de planeación sobre el
plan de expansión, y optimizar la red de
distribución futura.

El área de estudio comprendió la ciudad de
Los Mochis, la cual es una de las ciudades mas importantes del
estado de Sinaloa, y esta presenta las condiciones ideales para
el estudio ya que su taza de crecimiento se esta volviendo cada
vez mayor y la naturaleza
dinámica de la carga eléctrica
provee un desafío para los métodos tradicionales.
Es por esto que se pensó en utilizar el FORISTE puesto que
proporciona las herramientas necesarias para saber en que punto
es que se ocupa que se coloque o se ponga en marcha una
subestación.

Integrantes:

Los Integrantes del equipo encargado del estudio
fueron:

Asesor: Ing. Arturo Solano Flores.

Practicantes: René Francisco López
Orduño

Josué Salvador Cota Montiel.

6.2.- Características del área de
estudio

6.2.1.- Ubicación geográfica del
Municipio de Ahome y de la ciudad de Los Mochis

Coordenadas geográficas
extremas: Al norte 26° 24', al sur 25° 27' de
latitud norte; al este 108° 45' y al oeste 109° 27' de
longitud oeste.

Porcentaje territorial: El municipio de
Ahome representa 5.92 % de la superficie del estado de Sinaloa,
con un área de 4,342.89 km².

Colindancias: Al norte con el Golfo de
California, el estado de
Sonora y el municipio de El Fuerte; al este con los municipios de
Guasave y El Fuerte; al sur con el municipio de Guasave y el
Golfo de California; al oeste con el Golfo de
California.

6.3.- Desarrollo de la base de datos
espacial

La División Noroeste, con el apoyo de la Gerencia de
Distribución, desarrolló la base de datos espacial
del uso de suelo de la Cd. de Los Mochis, Sin. Y a partir de
ésta se elaboró el pronóstico de la carga y
el plan de expansión de las subestaciones. Los tres de
pasos involucrados en el desarrollo de la base de datos
fueron:

1. Obtención del mapa del uso de suelo del
   año base y de las densidades de ocupación y de
   carga para cada clase de usuario.
2. Calibración del número de usuarios del
   año base con el número de usuarios del Sistema
   Comercial (SICOM).
3. Calibración del número de usuarios del
   año base con el número de usuarios de las
   sucursales de comercial.
4. Calibración de la carga del año base
   con la demanda máxima del sistema de
   distribución.
5. Calibración de la carga del año base
   con las demandas máximas de las subestaciones de
   distribución.

Los datos básicos se obtuvieron de una variedad
de fuentes y se
utilizaron para formar una base de datos consistente con las
necesidades de planeación del sistema T y D.

El desarrollo de la base de datos se enfocó sobre
dos elementos principales del pronóstico: la base de datos
espacial de los usuarios (celdas) y la base de datos del modelo
de carga de los usuarios (curvas de carga), además clases
para usos de suelo que no tienen carga.

6.4.- Clases del Uso de Suelo

Los datos espaciales de los usuarios ó los datos
de las celdas, describen el tipo y ubicación de los
usuarios localizados en esa región (el contenido de
usuarios en las celdas) y se desarrollaron a partir de una
combinación de:

• Una imagen de satélite procesada por computadora,
  que proporcionó la información detallada del
  territorio de servicio.
• La información comercial de los usuarios
  proporcionada por el personal de la Zona de
  Distribución.
• La información recabada en los levantamientos
  de campo, tal como las densidades de ocupación y
  carga.

• La información del uso de suelo y las
  vías de comunicación registradas dentro del Plan
  Estratégico de Ordenamiento Territorial y
  Urbano.

Combinando los datos de las fuentes de
información anteriores, el equipo encargado del estudio
desarrolló un inventario espacial detallado de los
usuarios (base de datos en celdas) para el programa FORESITE. El
inventario fue integrado por las categorías de las clases
de usuarios listadas en la siguiente tabla.

Clases del Uso de Suelo para la Cd. De Los Mochis,
Sin.

RESIDENCIAL

R1.- Residencias o mansiones en lotes
grandes

R2.- Casas individuales

R3.- Apartamentos y
condomínios

R4.- Casas Tipo Infonavit

R5.- Casas Populares

COMERCIAL

C1.- Comercio al
menudeo, Mercados, Hospitales y Escuelas

C2.- Supertiendas

C3.- Restaurantes, Hoteles y
Oficinas

INDUSTRIAL

I2.- Indústria mediana de dos
turnos

I3.- Industria
mediana de tres turnos

El uso de suelo con carga eléctrica del
año base, tal y como fue modelado en el programa se
muestra al final de este Capítulo. En el FORESITE pueden
ser modeladas hasta veinte clases del uso de suelo productoras de
carga y ocho clases de no productoras de carga pero con
influencia en el desarrollo. Las clases pueden llamarse de
cualquier forma pero todas caen en una categoría ya sea de
residencial, comercial, industrial, restringida, o
vacante.

Este es un concepto
importante para el pronóstico espacial de la carga, porque
la interacción entre las diferentes clases de
usos de suelo es un factor primordial para determinar donde se
ubicará el crecimiento de cada clase.

• Un análisis de la carga de usuarios
  específicos.
• Las mediciones de ramales con cargas típicas
  de acuerdo a las clases.
• La demanda máxima del sistema de
  distribución obtenida para el año de 1998 y las
  lecturas de las demandas máximas de sus subestaciones de
  distribución (las cuales fueron utilizadas para calibrar
  la carga del modelo).

Utilizando esta información, se formularon las
curvas de carga que correspondían con las clases de uso
suelo ya definidas; estas curvas en conjunto con las densidades
de carga, y su distribución espacial fueron utilizadas en
el proceso de calibración para igualar la carga calculada,
con los valores de
demanda obtenidos de las mediciones del sistema.

6.5.- Metodología

La planeación del sistema de distribución
involucra la determinación de los sitios, capacidades y
fechas de las adiciones futuras a los circuitos de
distribución y subestaciones; a fin de lograr la
expansión y configuración más
económica del sistema.

Para satisfacer estos criterios es esencial un
pronóstico de largo plazo basado en la distribución
geográfica de los usuarios. El pronóstico de la
distribución de la carga y las técnicas de
planeación se aplican con la ayuda del programa
computarizado FORESITE de ABB Inc.

A fin de producir un plan de distribución
integral, se debe identificar la ubicación, capacidad
nominal y fecha de entrada en operación de las
subestaciones y de los circuitos de distribución
futuros.

Para hacer esto efectivamente, se debe conocer en
dónde se desarrollará el crecimiento futuro; este
requerimiento de información sobre la ubicación
futura de la carga, coloca esta metodología aparte de los otros tipos de
pronóstico.

Un pronóstico de la carga es una herramienta de
planeación y representa el primer paso para determinar el
diseño del sistema futuro de Transmisión y
Distribución (T y D); como tal, su meta es proporcionar el
tipo de datos necesario para la planeación de T y D, en la
forma que se ajuste mejor al proceso de planeación. Esto
significa la descripción de la cantidad, fecha y las
ubicaciones de la carga futura, así como también la
representación del comportamiento de su
crecimiento.

6.5.1.- Modelo del Sistema

Un modelo es la representación del comportamiento
de un sistema el cual se usa para estudiar los cambios o la
respuesta a diferentes entradas, en vez de hacer esos cambios al
sistema real.

Un modelo no tiene que ser un programa de computadora,
aunque éste es frecuentemente una forma óptima de
aplicar un modelo particular, porque permite el control y el
manejo consistente de grandes cantidades de datos y garantiza la
repetibilidad de los resultados.

Un programa de computadora no es el modelo es solamente
el mecanismo utilizado para representar el modelo, este concepto
es el mismo aún y cuando se haya aplicado mediante una
calculadora, diagrama, o
manualmente, sería todavía el mismo
modelo.

Los modelos
difieren de la realidad, tanto deliberadamente por razones
relativas a las metas del estudio de la planeación y
también debido a aproximaciones, errores, o factores
desconocidos. El uso de un clima
idéntico para proyectar las cargas de los años
futuros es un buen ejemplo de una desviación deliberada de
la realidad, hecha para aumentar la eficacia de la
planeación.

Las otras desviaciones de la realidad pueden aceptarse a
fin de hacer el modelo más fácil de usar o de
calcular, o para necesidades menores de datos. Estas diferencias
son aproximaciones, aceptables porque se espera que el cambio en
la exactitud sea pequeño en comparación con la
reducción en esfuerzo o complejidad. El uso de
características promedio de los usuarios es un buen
ejemplo de una suposición que provee resultados razonables
al nivel del análisis del área de servicio de las
subestaciones.

La presencia de errores en el modelo contribuye
también a desviaciones de la realidad, dado que existen
factores desconocidos en cualquier escenario complejo, uno no
puede garantizar que el modelo esté completamente libre de
errores; el mejor aseguramiento contra tales errores, más
allá del desempeño probado del modelo en el pasado,
es la atención cuidadosa a revisiones y
comprobaciones detalladas y repetidas de su representación
contra los datos reales.

6.5.2.- Programa foresite

El programa FORESITE se usa para desarrollar y analizar
el modelo del sistema de distribución. El
pronóstico espacial de la carga se ejecuta para
identificar las celdas de suelo vacantes con la preferencia
más alta para el crecimiento de una clase en
particular.

En el FORESITE pueden ser modeladas hasta veinte clases
del uso de suelo productoras de carga y ocho clases de no
productoras de carga pero influyentes en el uso del suelo. El
análisis espacial se ejecuta usando una malla uniforme de
hasta un millón de celdas; cada celda se evalúa por
su preferencia relativa para el crecimiento, se califican todas
las celdas disponibles vacantes y el nuevo uso del suelo se ubica
con base en la calificación de la preferencia total de la
celda.

El uso del suelo se convierte a carga mediante un
proceso llamado distribución espacial, cada clase del uso
de suelo productora de carga tiene asociado un modelo de carga,
el valor en por
unidad de la carga de la clase a la hora pico del sistema se
multiplica por la densidad estimada de la carga para esa
clase.

La carga resultante para cada celda se asigna a la
subestación que puede servir la carga con el menor
"esfuerzo" total (costo). Para el año base, las cargas se
calibran para que cada subestación sirva la cantidad
correcta de carga sobre el área apropiada, tal como se
muestra en siguiente Figura; y entonces se producen los planes de
expansión de las subestaciones para servir la carga para
los diversos escenarios del pronóstico.

Figura 3.2. Calibración de las
cargas por subestación para el Año Base
(2005).

6.5.3.- Conceptos de la base de datos

El enfoque de celdas;

El requerimiento de ubicación del
pronóstico de la carga es manejado mejor usando el enfoque
de celdas para construir una base de datos o modelo. Aquí
el territorio de servicio de la empresa suministradora se divide
en un número de áreas dentro de las cuales se
proyectan las cargas futuras.

Dos tipos de enfoques se han usado para definir las
celdas:

1. El primer enfoque es dejar que los límites de
   servicio del equipo definan las celdas, en tales pronósticos, las celdas se definen
   implícitamente. Por ejemplo, un pronóstico de
   distribución hecho extrapolando los historiales de la
   carga de cada subestación es simplemente usar las
   áreas de servicio de los circuitos de
   distribución de cada subestación para definir las
   celdas. Generalmente este enfoque es el más fácil
   pero comúnmente no provee la exactitud suficiente para
   satisfacer las necesidades actuales.
2. El segundo enfoque es usar una malla de áreas
   de forma uniforme, tal como se muestra en la Figura 3.3 y
   los métodos que a la vez usan explícitamente una
   malla de las definiciones de celdas y que aplican un algoritmo de
   pronóstico que las proyecte
   simultáneamente.

El módulo FORESITE divide el territorio atendido
por la empresa suministradora en una malla de hasta un
millón de celdas, cada una dimensionada típicamente
entre una y dieciséis hectáreas. El tamaño
exacto seleccionado, es el de la celda más grande que
satisface los requerimientos espaciales de resolución de
la planeación de distribución — es necesario usar
celdas que sean tan pequeñas a fin de proveer la
información suficiente de "en dónde", para
ubicar óptimamente las subestaciones y el trazo de los
circuitos de distribución.

Figura 3.3. Una malla de celdas que
esta dividiendo el territorio de servicio del sistema de
distribución.

6.5.4.- Modelo Espacial del Uso de
Suelo

Conforme se desarrolla la base de datos se asigna el uso
del suelo a cada una de las celdas, en el modelo espacial del
FORESITE, cualquier celda puede contener solamente un tipo del
uso de suelo.

El uso del suelo en una celda determinada puede ser uno
de las diferentes clases productoras de carga, vacante
disponible, vacante restringido, cuerpos de agua, etc.;
además pueden incluirse en la celda vías de
comunicación o una subestación. Este modelo del uso
de suelo provee los cimientos para calibrar el año base y
pronosticar el crecimiento futuro del uso de suelo.

La base de datos usada con este enfoque representa un
inventario de los tipos de usuarios y de las densidades de carga
de los usuarios dentro de cada celda. El inventario de los
usuarios se hace sobre la base de "celdas del uso de
suelo".

En la Tabla 3.1 se muestra un resumen para cada una de
las clases de usuarios, del inventario del uso del suelo para el
año base y de las densidades de ocupación
(Usr/celda) y de carga (KVA/celda), resultantes del proceso de
calibración para el área atendida.

Esta base de datos del uso de suelo también
contiene información sobre otros aspectos de la geografía local,
tales como la cantidad de suelo (en celdas) cubierta con agua,
restringida para el desarrollo, o dedicada al transporte.

Figura 3.4. Imagen de satélite
de la Cd. De Los Mochis, Sin. (2005).

6.5.5.- Modelado de la carga

El modelo de la carga del usuario enumera
explícitamente el uso básico de la electricidad por
clase y por la hora del día. Por ejemplo, en el sector
residencial la electricidad se usa para calefacción y
aire
acondicionado, calentadores de agua, iluminación, cocina y muchos otros
usos.

En el sector industrial se usa para el proceso de
calentamiento, mover maquinaria y proporcionar
iluminación. El resultado final es una curva de carga de
veinticuatro horas para cada una de las clases productoras de
carga. La curva de carga para el día pico del sistema se
usa como la base para la cual se calibran todas las clases de
cargas; en el modelo, la curva de carga del sistema para el
día pico iguala la suma de las curvas de las clases
productoras de carga.

La investigación de los datos de la carga se usa
para desarrollar las curvas y las densidades correspondientes
para cada una de las clases de usuarios. En algunos casos, el
perfil de la curva es la misma para más de una clase; por
ejemplo, podría asumirse que todos los usuarios
residenciales tienen el mismo patrón básico de uso,
pero una densidad de carga diferente (KVA por celda).

Este tipo de modelado de la carga permite al
planificador determinar el impacto del crecimiento de las
diferentes clases de usuarios sobre cualquier parte del
sistema.

6.5.5.1.- Uso de Suelo Convertido a
Carga

El FORESITE pronostica la cantidad y ubicación de
la carga eléctrica futura proyectando el crecimiento de
cada clase de usuario, entonces convierte a demanda los datos
geográficos de las ubicaciones de los usuarios con base en
los perfiles de uso promedio. La figura 3.4 ilustra este
principio.

El FORESITE pronostica el crecimiento futuro de la carga
comenzando con una proyección del crecimiento del uso de
suelo (clase de usuario) por ubicación, tipo y densidad de
ocupación, entonces el mapa del pronóstico del uso
de suelo se transforma en carga eléctrica usando las
curvas de carga horaria para cada clase y su densidad de
carga.

Los pronósticos del crecimiento sobre un
período de muchos años se hacen en una serie de
iteraciones, como se explica en este reporte, en las cuales
FORESITE distribuye el pronóstico en etapas.

6.5.6.- Calibración

La verificación de la integridad y exactitud de
la base de datos se realiza calibrando los datos del FORESITE con
los datos históricos del año base. El modelo debe
reflejar la curva de carga de la demanda del día pico del
sistema, conjuntamente con las demandas pico registradas en las
subestaciones de distribución, como se dieron realmente en
el año base. Esta comparación es hecha mediante el
cálculo
de las cargas de las celdas contenidas en cada área de las
subestaciones de distribución.

La calibración de la base de datos es un proceso
de dos pasos. Primero, las curvas de carga diaria de las clases
individuales deben calibrarse a la curva de carga diaria del
sistema para que su suma iguale a la curva de carga diaria del
sistema.

La curva de carga diaria del sistema es una cantidad
conocida – energía recibida menos energía
entregada — como se registraron el día del pico del
sistema. Las curvas de carga de las clases individuales
están basadas en los muestreos estadísticos tomados
desde varios ramales y usuarios típicos del sistema; como
tal, los datos para las clases individuales no son precisos y
reflejan un promedio estadístico de la carga de esos
usuarios dentro de esa clase.

De esta manera, en el primer paso de la
calibración, las curvas de carga de las clases
individuales son ajustadas ligeramente, de tal forma que ellas
puedan sumarse para obtener la curva de carga del sistema en un
período de 24 horas.

El segundo paso del proceso de calibración
involucra calibrar la carga del sistema completo por área
de subestación a la demanda actual registrada en el
día de demanda pico utilizada en el modelo. Los usos de
suelo a veces son reclasificados a otras clases o las densidades
de carga son ajustadas para reflejar en forma más precisa
el comportamiento del sistema.

El comportamiento de la carga del usuario varía a
lo largo del sistema. Por ejemplo, dentro de la clase residencial
popular, los vecinos nuevos pueden tener una densidad de carga
inferior a uno con más antigüedad debido a la mejor
eficiencia en
los aparatos domésticos; también, las áreas
más lejanas del centro pueden tener el pico después
que las más cercanas debido a los tiempos de
traslado.

El proceso de calibración de las subestaciones
corrige estas diferencias casuales dentro del área de
servicio de cada subestación aplicando un factor de
corrección al modelo. Después de que el analista ha
ajustado densidades y reclasificado celdas a otras clases del uso
de suelo, este factor de corrección se obtiene de FORESITE
y se aplica al sistema, este factor de corrección se
aplica coherentemente a lo largo del período de
pronóstico y por lo tanto refleja en forma más
precisa el comportamiento de la carga.

6.5.7.- Pronóstico

El FORESITE usa programas de
simulación basados en el uso de suelo y de
pronóstico que operan sobre datos del tipo espacial o de
tipo geográfico; el análisis de las tendencias de
crecimiento involucra desarrollar las suposiciones, los datos y
los factores de control bajo los cuales el pronóstico
deberá ser generado y determinar como deberán ser
representados en este pronóstico.

Cualquier pronóstico del crecimiento futuro de la
carga está basado en una visión o escenario del
futuro económico, demográfico y la suma total de
tendencias e influencias que incidirán en el crecimiento
de la carga del área bajo estudio. Es necesario analizar
por qué el área de servicio ha estado creciendo en
los años recientes y decidir si estas fuerzas
podrían continuar o cambiar en el futuro.

El programa FORESITE puede ser configurado para
proyectar la cantidad de carga total en cada año futuro,
pero trabaja mejor si se le dan las condiciones futuras bajo las
cuales este crecimiento ocurrirá – los factores
causales del crecimiento.

Las condiciones futuras caen en tres categorías,
dependiendo de su impacto:

1. Sucesos globales: Influyen en la tasa global
   del crecimiento regional. Estos son por ejemplo la fortaleza de
   la economía local, la actitud del
   pueblo, ciudad y gobierno
   municipal y estatal orientada a impulsar el crecimiento en el
   área de negocios. La
   prueba para determinar si algo corresponde a un factor global
   deberá asociarse a sí el cambio puede influir en
   una región tanto como en otra; si la respuesta es
   afirmativa, entonces se trata de un factor global.
2. Factores espaciales: Son factores que influyen
   en la ubicación más que en la magnitud del
   crecimiento, tales como la cantidad de construcción de
   carreteras nuevas o de incentivos
   fiscales en determinada área (tales como plazas
   comerciales o parques industriales) para atraer crecimiento
   comercial o industrial; estos factores tienden a cambiar la
   ubicación de los nuevos usuarios más que
   influenciar en la cantidad que finalmente decidirá
   quedarse en determinada región.
3. Características de la carga: Relativas
   al uso de la energía eléctrica. Los cambios en
   los patrones de uso, la tecnología de los aparatos y la elasticidad
   de la demanda, etc., todos estos factores pueden incidir en la
   carga eléctrica, sin considerar cuántos nuevos
   usuarios se ubican en el territorio de servicio y dónde
   podrían ubicarse.

6.5.7.1.- Las Dos Causas del Crecimiento de la
Carga

El crecimiento de la carga en cualquier sistema
eléctrico es ocasionado por:

1. Cambios en el número y tipo de usuarios en el
   área de servicio, debido a una migración en la
   región.
2. Cambios en el uso de la carga por el usuario. Esto
   puede incluir nuevos usos, los cambios en la penetración
   de usos de la electricidad existentes (tales como cuando los
   usuarios cambian de combustibles fósiles a la
   electricidad para calentar el agua); y
   cambios en las aplicaciones eléctricas entre diferentes
   tipos de dispositivos (el número de bombas de
   calor puede
   incrementarse mientras que para los calentadores por resistencia
   puede reducirse); también se incluyen en esta
   categoría los cambios en la carga debido a mejoramientos
   en la tecnología (por ejemplo, la reducción
   gradual en el pico de verano debida al mejoramiento constante
   en los sistemas de
   aire
   acondicionado), también como los programas de Administración por el Lado de la Demanda
   (ALD) promovidos por la empresa suministradora o las
   autoridades gubernamentales.

El FORESITE modela estas dos causas que ocasionan el
crecimiento de la carga directamente, explícitamente, e
independiente una de otra.

6.5.7.2.- Predicción de la Ubicación
del Crecimiento

El primer desafío es predecir dónde se
ubicará el crecimiento futuro de los usuarios, esto es
relativo a la primera causa del crecimiento cambios en el
número, tipo y densidades de usuarios en un área de
servicio de la empresa; el FORESITE realiza esto usando un modelo
urbano espacial que aplica un patrón de reconocimiento de
conveniencia para determinar las ubicaciones más probables
y las cantidades del crecimiento futuro de las clases de
usuarios.

La ubicación del crecimiento de la carga debe
describirse con el suficiente detalle geográfico para
validar la localización del equipo futuro de T y D;
así, la ubicación de la carga es un requerimiento
importante para un pronóstico de T y D.

Usando el enfoque de celdas una malla que divide el
área de estudio en muchas subáreas como se
mostró anteriormente en la Figura 3.3, satisface
efectivamente este requerimiento. El pronóstico espacial
es realizado entonces proyectando el número, los tipos de
usuarios y la carga eléctrica en cada celda.

Para modelar el territorio de servicio de la Cd. De Los
Mochis, Sin., se utilizó una malla formada por celdas de
100 metros por lado (una hectárea); este tamaño
significa que el crecimiento de la carga eléctrica se
modela a un nivel de precisión muy alto, esta
precisión geográfica es más que suficiente
para los propósitos de planificar las ubicaciones del
equipo de T y D, sus capacidades y la dimensión de sus
áreas de servicio.

Este enfoque de pronóstico usa un algoritmo
bastante complejo. Sin embargo, en concepto, el procedimiento es
bastante simple, basado en una proyección del crecimiento
de todo el sistema (con bastante frecuencia el pronóstico
corporativo), el modelo determina en donde es muy probable que se
ubique este crecimiento.

Mediante el análisis de las celdas en forma
individual, se determina si cada celda esta disponible para el
desarrollo, suelo vacante sin restricción y si ésta
es apropiada para el desarrollo del tipo de crecimiento
requerido. Para realizar esto, el suelo disponible es analizado
por un modelo de reconocimiento de patrones que clasifica la
conveniencia de cada celda para el desarrollo residencial,
comercial o industrial.

Esta determinación es conceptualmente simple el
programa analiza las áreas existentes del tipo
residencial, comercial e industrial para determinar, por ejemplo,
que el desarrollo residencial esté cerca de otro
desarrollo residencial, cerca de escuelas, cerca de centros
comerciales, generalmente no demasiado cerca de la industria,
comúnmente cerca pero no demasiado cerca de carreteras muy
transitadas y así otros aspectos.

Este patrón, medido en términos
cuantitativos, es entonces utilizado para identificar las nuevas
áreas que satisfacen estos mismos criterios y estas
áreas son consideradas como las más probables para
ubicar el nuevo desarrollo. En estas celdas "más
convenientes" se desarrollará entonces el crecimiento
total pronosticado para todas y cada una de las clases de
usuario.