SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA EN REDES DE DISTRIBUCIÓN: UN ANÁLISIS DE SU IMPLEMENTACIÓN EN LA ELABORACIÓN DE PROYECTOS

GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEMS IN DISTRIBUTION NETWORKS: AN ANALYSIS OF ITS IMPLEMENTATION IN THE DEVELOPMENT OF PROJECTS

SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA EM REDES DE DISTRIBUIÇÃO: UMA ANÁLISE DE SUA IMPLEMENTAÇÃO NA ELABORAÇÃO DE PROJETOS

Recibido: 7 febrero 2023 Aceptado: 11 de abril 2023 Publicado: 25 junio 2023

Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) son una poderosa herramienta para las empresas de servicio de distribución eléctrica, dado que proporcionan información vital de datos estadísticos relacionados con el consumo, ventas, dónde se producen y cómo se distribuyen para evaluar la calidad de energía eléctrica. El objetivo de este estudio fue analizar los Sistemas de información geográfica en redes de distribución para su implementación en la elaboración de proyectos, para tal efecto se aplicó una metodología de enfoque cuantitativo, con diseño de investigación de campo, no experimental de tipo transeccional descriptivo, entre los métodos empleados se tienen; el inductivo-deductivo y el analítico-sintético. Para recabar los datos se tomó como muestra 10 personas adscritos a la dependencia de Proyectos de Sistema de Información Geográfico SIG de una empresa eléctrica regional de distribución de energía del Ecuador. La técnica empleada fue la entrevista y como instrumento un cuestionario de respuestas policotómicas. En donde los encuestados coincidieron en afirmar que la toma de decisiones se hace en base a herramientas informáticas de gestión de proyectos; el sistema de información geográfico (SIG) debe ser incorporado para la planificación de proyectos; las alianzas y convenios interinstitucionales son fundamentales para la elaboración y desarrollo de proyectos, así como la capacitación constante del personal especialista y técnico. Así de esta manera, los Sistemas de Información Geográfica (SIG) son esenciales para la planeación de proyectos, pues ofrecen nuevas alternativas de soluciones a la problemática de los sistemas eléctricos que afectan a los usuarios y/o para la modernización acorde a la era actual.

Geographic Information Systems (GIS) are a powerful tool for electricity distribution service companies, since they provide vital information from statistical data related to consumption, sales, where they are produced and how they are distributed to assess the quality of electrical energy. The objective of this study was to analyze the Geographic Information Systems in distribution networks for their implementation in the development of projects. Materials and Methods: the methodology was of a quantitative approach, with a field research design, non-experimental of a descriptive transactional type, among the methods used are; the inductive-deductive and the analytical-synthetic. To collect the data, 10 people assigned to the GIS Geographic Information System Projects unit of a regional electric power distribution company in Ecuador were taken as a sample. The technique used was the interview and as an instrument a questionnaire with polychotomous responses. Results: The respondents agreed that decision-making is done based on computer tools for project management; the geographic information system (GIS) must be incorporated for project planning; alliances and inter-institutional agreements are fundamental for the elaboration and development of projects, as well as the constant training of specialist and technical personnel. Conclusions: Geographic Information Systems (GIS) are essential for project planning, since they offer new alternative solutions to the problems of electrical systems that affect users and/or for modernization according to the current era.

Os Sistemas de Informação Geográfica (SIG) são uma poderosa ferramenta para as empresas de distribuição de energia elétrica, pois fornecem informações vitais a partir de dados estatísticos relacionados ao consumo, vendas, onde são produzidos e como são distribuídos para avaliar a qualidade da energia elétrica. O objetivo deste estudo foi analisar os Sistemas de Informação Geográfica em redes de distribuição para a sua implementação na elaboração de projetos, para o efeito foi aplicada uma metodologia de abordagem quantitativa, com um delineamento de pesquisa de campo, não experimental de tipo transeccional descritivo, entre os métodos usados são; o indutivo-dedutivo e o analítico-sintético. Para coletar os dados, 10 pessoas designadas para a unidade de Projetos do Sistema de Informação Geográfica GIS de uma empresa regional de distribuição de energia elétrica no Equador foram tomadas como amostra. A técnica utilizada foi a entrevista e como instrumento um questionário com respostas policotômicas. Onde os respondentes concordaram que a tomada de decisão é feita com base em ferramentas computacionais para gerenciamento de projetos; o sistema de informação geográfica (GIS) deve ser incorporado para o planejamento do projeto; alianças e acordos interinstitucionais são fundamentais para a elaboração e desenvolvimento de projetos, bem como a capacitação constante de pessoal especializado e técnico. Assim, os Sistemas de Informação Geográfica (SIG) são essenciais para o planejamento de projetos, pois oferecem novas alternativas de solução para os problemas de sistemas elétricos que afetam os usuários e/ou para modernização de acordo com a época atual.

Las sociedades actuales modernas, conforme transcurre el tiempo, están sujetas a grandes y constantes cambios devenidos de la rápida evolución que han experimentado la ciencia, la tecnología y la innovación, que impregnan el hacer de todas las áreas y ámbitos de la vida cotidiana. Uno de esos espacios donde esta trilogía ha tenido una importante repercusión es el Sistema de Información Geográfica (SIG) término que ha sido atribuido, según Venkatramanan, Prasanna y Yong Chung (2019) a una ciencia aplicada cuyos especialistas de dominio usan las herramientas tecnológicas más nuevas, mejores y más rápidas, en su campo de trabajo para presentar información de fenómenos espaciales.

La contribución de los SIG a los largo de los últimos años ha representado un escenario de solución tecnológica para la toma de decisiones por parte de instituciones y empresas públicas o privadas, que en alguna medida tienen que ver con la utilización de información y manejo de datos de índole espacial o territorial, más concretamente, en función a unas variables como la calidad, exactitud y actualidad que toman como referencia los investigadores, analistas y planificadores, entre otros, para gestionar y analizar cualquier tipo de elemento con representación espacial para llevar a cabo sus actividades que les permite proponer una serie de recomendaciones tanto metodológicas como de índole organizativa para paliar las actuales carencias, deficiencias y necesidades relacionadas con la geografía o distribución espacial territorial.

Los sistemas de información geográfica (SIG) soportan prácticamente cualquier operación sobre información geográfica: adquisición, edición, manipulación, análisis, modelado, visualización, publicación y almacenamiento (Kitchin & Thrift, 2009). El Sistema de Información Geográfica (SIG) es una herramienta eficaz para recopilar, registrar, almacenar, analizar, presentar y gestionar datos geográficos y espaciales mediante mapas interactivos. Con la ayuda de aplicaciones SIG, los tomadores de decisiones pueden editar datos espaciales y geográficos en mapas, analizar estos datos creando búsquedas interactivas y visualizar las conclusiones de estos procesos (Yılmaz Balaman, 2018). En el campo de las redes de distribución de energía estas infraestructuras geográficas se traducen en líneas de alta y media tensión, centros de transformación, acometidas, transformadores o elementos de mejora de fiabilidad (seccionadores, fusibles, interruptores…) (Soriano, 2021).

La arquitectura de un SIG está compuesta por una familia de componentes de diferentes características: a) Hardware que lo compone; b) Software que utiliza; c) Los datos que utiliza y; d) El personal que utiliza el SIG (Junta de Andalucía, 2013). También refiere este organismo, aunque, todos estos elementos cumplen funciones específicas para la buena marcha del sistema, en el devenir del tiempo el peso de cada uno de los elementos dentro de un proyecto SIG ha ido cambiando, mostrando una clara tendencia: mientras los equipos informáticos condicionan cada vez menos los proyectos SIG por el abaratamiento de la tecnología, los datos geográficos se hacen cada vez más necesarios y son los que consumen hoy día la mayor parte de las inversiones en términos económicos y de tiempo.

Siguiendo con las aportaciones Junta de Andalucía (2013), las principales actividades para desarrollar un SIG son:

a.-) Captura de la información: normalmente mediante de digitalización, procesamiento desde satélite, fotografías, vídeos y aerofotogramétricos.

b.-) Almacenamiento y codificación: A partir de la recepción se realizan procesos de codificado y se almacenan en ficheros, teclados, soportes digitales, etc

c.-) Depuración y manipulación: A partir del objeto almacenado se aplican procesos de depurado si son necesarios.

d.-) Consulta y análisis: Dada la magnitud de un SIG, se realizan análisis detallados a las diferentes consultas que se realicen.

e.-) Generación de resultados: Exportando los resultados de las consultas requeridas.

Aplicación de Sistemas de Información Geográfica en redes de distribución (SIG)

Según estiman Mejía, Melo, Padilha, Sánchez, y Fernández (2018) la instalación de generación distribuida hacen necesario realizar análisis con perspectiva espacial para determinar los lugares de mayor impacto en las redes de distribución eléctrica y la utilización de técnicas disponibles en sistemas de información geográfica, pueden colaborar en la visualización de las características socioeconómicas y las variables distribuidas en la zona de estudio, proporcionando informaciones a los planificadores de distribución.

De forma paralela, Bitew Techanea, Olalekan Salaubd, Werkie Gebruc, y Abel Hailuc (2022) subrayan, las empresas de servicios eléctricos deben tener dos tipos de información geográfica: (1) una red de distribución con información técnica crítica y la ubicación de todos los postes, líneas eléctricas, circuitos, transformadores, capacitores y otros equipos; y (2) información de consumo y facturación con una lista de clientes existentes, sus ubicaciones y detalles de consumo para determinar las áreas para un cliente potencial, así como la expansión de la red y las adiciones de equipos.

Adicionalmente, estos mismos autores, destacan, con una perspectiva completa de todo el sistema representado en un mapa, SIG, las tecnologías en la nube ayudan a las empresas de servicios públicos a administrar información vital sobre los consumidores y las redes de distribución. Puede ayudar a los ingenieros de servicios públicos a identificar las tendencias de distribución, demanda y consumo para determinar los requisitos de energía para desarrollar un sistema de distribución rentable (Bitew Techanea, Olalekan Salaubd, Werkie Gebruc, & Abel Hailuc, 2022).

Hay dos formas de almacenar los datos espaciales en un SIG: el formato ráster (archivo de imagen) y vectorial (cobertura). El modelo ráster es usado generalmente para representar fenómenos continuos y, el modelo vectorial, habitualmente utilizado para tratar fenómenos geográficos discretos (vías de comunicación, tejidos urbanos, coberturas vegetales, etc.) (Pucha, y otros, 2017).

El formato ráster también es llamado imagen, en este modelo, el espacio geográfico es dividido en sectores de forma regular denominada comúnmente píxel (Puerta, Rengifo, & Bravo, 2011). De esta forma se establece una malla coordenada (con el origen en la esquina superior izquierda) de píxeles en la que cada píxel va a tomar el valor de la información geográfica que se encuentre en la posición del píxel (Puerta, Rengifo, & Bravo, 2011). Cuanto más pequeño sea el tamaño de píxel más precisa será la representación de la información. Por su parte, el formato vectorial (shape) puede ser creado a partir de fuentes de información espacial existente, o pueden ser generados desde ArcGIS, donde se pueden añadir elementos (Puerta, Rengifo, & Bravo, 2011). Ambos sistemas son complementarios y conviven dentro de los SIG, aunque cada uno de ellos resulte más o menos apropiado para el estudio de un tipo de información específica (Del Bosque, Fernández, Martín, & Pérez, 2012).

Los diferentes SIG que están disponibles en los medios incluyen librerías o herramientas (según el caso) que permiten al usuario la implementación de múltiples modelos, técnicas de inferencia y modelos de optimización asociados a datos espaciales referenciados (Mejía, Melo, Padilha, Sánchez, & Fernández, 2018). A este propósito, se pueden utilizar diferentes softwares SIG, ya sean comerciales, como ArcGIS, MapInfo Professional o Global Mapper, o gratuitos, como QGIS o GRASS GIS (Hafedh Hamza & Chmit, 2022).

La plataforma ArcGIS, se considera como una de las más usadas a nivel mundial para crear y utilizar sistemas de información geográfica (SIG). Es un sistema de información geográfica, el cual posee una interfaz gráfica de usuario, de manejo sencillo con el ratón, posibilita cargar con facilidad datos espaciales y taburales para ser mostrados en forma de mapas, tablas y gráficos, también provee las herramientas necesarias para consultar y analizar los datos y presentar los resultados como mapas con calidad de presentación (Puerta, Rengifo, & Bravo, 2011). Los mapas que se crean con ArcGIS muestran información y al mismo tiempo permiten utilizarla para la consulta, el análisis, la planificación y la administración. El correcto diseño del modelo de datos que va a representar la infraestructura de la red, junto a la calidad de la información respecto a su representación (topología), permite que los técnicos que manejan el SIG puedan disponer de un gemelo digital de los activos que les permita realizar distintos procesos de análisis y propuestas de ampliación (Soriano, 2021).

Tomando en cuenta la información aportada en el documento del Ministerio de Energía y Recursos Naturales no Renovables (MERNNR, 2021) del Ecuador, la planificación comprende la formulación, implementación, seguimiento y evaluación del plan.

Dentro de los motivos que se resaltan como parte de la justificación de este estudio es el hecho de que los SIG son una poderosa herramienta para las empresas y las organizaciones públicas, como las de servicio de distribución eléctrica, objeto de interés de esta indagación, que dada la creciente demanda que cada vez más se incrementa, necesitan disponer no solo de datos estadísticos relacionados con el consumo y ventas, sino también dónde se producen y cómo se distribuyen que permita evaluar la calidad de energía eléctrica que recibe el usuario final, con el objeto de, en este caso concreto, puedan ser enmarcadas en el campo de la elaboración de proyectos tendientes otorgar en el corto y mediano plazo soluciones o respuestas a problemáticas concernientes a las redes de los sistemas eléctricos que impactan a las comunidades no solo desde una perspectiva nacional, sino también regional y local.

Además de ello, el estudio pretendió constituirse en una herramienta que puedan usar los agentes y personas encargadas de formular las políticas públicas en materia de servicios eléctricos para presentes y futuras actuaciones, investigaciones y planificación de proyectos de envergadura en el ámbito que conforman los servicios de redes de distribución de la mano de las herramientas de apoyo de los Sistemas de Información Geográfica a nivel regional de esta comunidad.

Asimismo, se proyectó que esta investigación tenga un marcado carácter y relevancia social, que represente lo que la sociedad ecuatoriana vive día a día y que dé respuestas contundentes y precisas a los retos que se van originando en las empresas eléctricas, en la que se pueden aplicar políticas, iniciativas y formular proyectos que garanticen una distribución de energía de calidad basada en la información suministrada por los Sistemas de Información Geográfica en redes de distribución.

Estas razones han motivado y llevado a plantear el presente estudio con la finalidad de que aporte información de utilidad a la comunidad científica y académica, en particular, y a las empresas de suministro eléctrico, en general, por su rol clave para el normal funcionamiento de la vida moderna.

La exploración de la literatura anterior estimula a formular la siguiente pregunta de investigación y su hipótesis correspondiente: ¿Qué alcance tienen los Sistemas de Información Geográfica en redes de distribución para su implementación en la elaboración de proyectos?

En tal sentido, para dar contestación a la pregunta formulada, se estableció la siguiente hipótesis “los Sistemas de Información Geográfica en redes de distribución pueden implementarse en la elaboración de proyectos” y para poder corroborar o refutarla, el trabajo tuvo como objetivo analizar los Sistemas de información geográfica en redes de distribución para su implementación en la elaboración de proyectos.

El método más utilizado para la creación de datos de un Sistema de Información Geográfica o SIG es la digitalización, partiendo de ello Pucha, y otros, (2017) concreta, casi todos los elementos que se encuentran sobre la superficie terrestre pueden ser codificados para que una computadora los pueda comprender, y en función del tipo de información se puede usar un modelo de datos u otro. Tomando en consideración esta premisa las herramientas de análisis espacial y de red disponibles en el SIG se han utilizado en diversos estudios de planificación de la red de distribución eléctrica en todo el mundo (Mejía, Melo, Padilha, Sánchez, & Fernández, 2018); (Nawaz-ul-Huda, Burke, Azam, & Naz, 2012); (Kaijuka , 2007). De esta forma, se pueden utilizar diferentes softwares SIG, ya sean comerciales, como ArcGIS, MapInfo Professional o Global Mapper, o gratuitos, como QGIS o GRASS GIS (Hafedh Hamza & Chmit, 2022).

A continuación, se expone de forma sucinta la metodología para la implementación de un Sistema de Información Geográfica (SIG) especialmente diseñado para la administración y análisis de redes eléctricas de distribución, sobre la base de la indagación efectuada por los autores (Hafedh Hamza & Chmit, 2022).

Metodología para la implementación de un Sistema de Información Geográfica (SIG).

Fuente: Elaboración propia a partir del estudio realizado por (Hafedh Hamza & Chmit, 2022).

Con base en estos señalamientos, para la conducción del proceso investigativo se seleccionó el enfoque cuantitativo, para alcanzar un acercamiento lo más objetivo posible de la realidad abordada relacionada con el análisis de los Sistemas de Información Geográfica en redes de distribución para su implementación en la elaboración de proyectos.

De acuerdo con lo reseñado por Neill, Quezada y Arce (2018), la investigación cuantitativa es una forma estructurada de recopilar y analizar datos obtenidos de distintas fuentes, lo que implica el uso de herramientas informáticas, estadísticas, y matemáticas para obtener resultados.

Asimismo, el alcance de este estudio se presentó como descriptivo, proceso que permitió caracterizar de manera detallada la realidad abordada sobre los Sistemas de Información Geográfica en redes de distribución para su implementación en la elaboración de proyectos.

Sobre la misma, Hernández, Fernández y Baptista (2010) establecen, los estudios descriptivos buscan medir o recoger información de manera independiente o conjunta sobre los conceptos o las variables a las que se refieren, esto es, su objetivo no es indicar cómo se relacionan éstas. (p. 80).

En cuanto al diseño de la investigación se destacó, no experimental de campo, de tipo transeccional descriptivo, cuyo requisito es la valoración de la realidad estudiada, tal cual ocurren, sin intento alguno por parte del investigador de manera voluntaria de tratar de cambiar los hechos, así mismo, los datos de interés se recogieron de fuentes primarias, directamente en el contexto de estudio y en un solo momento, del personal que labora en una empresa eléctrica regional de distribución y comercialización de energía del Ecuador sobre la variable Sistema de Información Geográfico (SIG).

En esta perspectiva Palella y Martins (2012) acotan que, en la investigación de Campo, la recolección de datos se hace directamente de la realidad donde ocurren los hechos, el investigador (a) no manipula variables debido a que esto hace perder el ambiente de naturalidad en el cual se manifiesta y desenvuelve el fenómeno (p. 88).

Por otro lado, Kerlinger y Lee (2002) confirman, en el diseño no experimental se estudian los fenómenos tal y como ocurren de forma natural, no hay manipulación de la variable independiente tampoco la dependiente.

Según Hernández, Fernández, y Baptista (2010) un diseño no experimental de tipo transeccional trasversal descriptivo, son los que recolectan datos en un solo momento, en un tiempo único, a través de la observación del fenómeno tal y como se da en su entorno natural, con el objeto de analizarlos y proporcionar una descripción de las variables en estudio, que para el caso que ocupa esta indagación están relacionadas con los Sistemas de Información Geográfica en redes de distribución y su implementación en la elaboración de proyectos.

Los métodos empleados en esta indagación fueron del nivel teórico del conocimiento; el inductivo-deductivo y el analítico-sintético, los cuales coadyuvan a alcanzar las conclusiones de rigor. De esta forma, el método inductivo-deductivo: es un método de inferencia basado en la lógica y relacionado con el estudio de hechos particulares (Rodríguez, 2007).

Por otra parte, este mismo autor refiere sobre el método analítico-sintético, estudia los hechos, partiendo de la descomposición del objeto de estudio en cada una de sus partes para estudiarlas en forma individual (análisis) y luego se integran dichas partes para estudiarlas de manera holística e integral (síntesis).

Estos conceptos conllevaron a realizar en esta investigación un análisis, donde se examinó, observó, analizó y sintetizó la información recabada acerca de los Sistemas de Información Geográfica en redes de distribución para su implementación en la elaboración de proyectos.

En relación a la población y muestra, para este estudio se determinó que la población quedaría conformada por el personal adscrito a la dependencia de Proyectos de Sistema de Información Geográfico SIG de una empresa eléctrica regional de distribución y comercialización de energía del Ecuador, vinculada al tema objeto de estudio, (01) representante de la gerencia, (02) coordinadores de proyecto; (01) representante de recursos financieros y (06) profesiones claves como ingenieros electricistas, informáticos, geógrafos, estadistas, agrimensores, cartógrafos y técnicos del área operativa, para un total de 10 participantes o sujetos de estudio, cuya experiencia y conocimientos son fuentes determinantes para contextualizar los fundamentos de esta indagación.

Debido a que la población es considerada finita y menor a cien unidades de análisis en lo estadístico (López Roldán & Fachelli, 2015), no se asumió muestra, en virtud de que se trabajó con el total de la población.

Respecto a las herramientas o instrumentos empleados para la recolección de los datos requeridos en esta investigación, se empleó la técnica de encuesta y el instrumento el cuestionario. La utilidad de estos instrumentos radica en que con ellos se pueden describir los fenómenos abordados, a la vez que también sirven para tener una aproximación a la realidad (Bisquerra Alzina, 2014).

El estudio de encuesta es un modelo de investigación que permite “recoger información de los sujetos a partir de la formulación de preguntas a través de una entrevista personal, por correo o por teléfono” y también “hacer estimaciones de las conclusiones a la población de referencia a partir de los resultados obtenidos en una muestra” (Bisquerra Alzina, 2014, pág. 234).

En atención al instrumento de medición, usado en esta investigación Hernández, Fernández y Baptista (2010) definen el cuestionario como un recurso que utiliza el investigador para recoger información o datos sobre las variables objeto del estudio.

En este caso, se elaboró un cuestionario de formato simple, el cual, según Sabino (2000) consiste en un conjunto de preguntas preparadas cuidadosamente sobre los hechos y aspectos que interesan en una investigación para su contestación por la población o su muestra de estudio. Para el diseño se responde a el fundamento policotómico: el cual será presentado con alternativas de respuestas: siempre (S), casi siempre (CS), algunas veces (AV) y nunca (N). El procesamiento y análisis de la información se efectuó mediante la aplicación de las técnicas estadísticas descriptivas y se expresaron en gráficos y cuadros; a fin de realizar la descripción de las características principales de los datos obtenidos. La Estadística Descriptiva o Deductiva trata del recuento, ordenación y clasificación de los datos obtenidos por las observaciones (Hernández, Fernández, & Baptista, 2010).

En esta sección se presentan los datos obtenidos a partir de la aplicación del cuestionario al personal de la dirección de Planificación de Proyectos de Expansión de la red de transmisión, distribución y comercialización de energía de una empresa eléctrica regional del Ecuador, el análisis que se ha realizado con el soporte estadístico es descriptivo y de frecuencias, el cual, permitió generar las tablas de frecuencia y gráficos sobre los que se han presentado la información encontrada.

Ítems 1. Toma de decisiones apoyadas en las nuevas herramientas informáticas de gestión de proyectos.